JP4075993B2 - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射装置として燃料圧力を利用して弁体を開弁させる燃料圧制御方式が一般的である(例えば、特許文献1参照)。この燃料圧制御方式において、噴孔を開閉するための弁体はバネにより常時閉弁方向に付勢されている。また、弁体の基端側には、制御室内の燃料圧力を閉弁方向に作用させるようになっており、制御室内を高圧燃料で満たすことにより弁体の基端側には高圧燃料による閉弁力が作用し、これが弁体の先端側へ作用する高圧燃料による開弁力を相殺するために、弁体はバネの付勢力により閉弁される。
【0003】
一方、制御室内の燃料圧力を低下させると、弁体の基端側へ作用する燃料圧力による閉弁力が低下し、バネによる付勢力に逆らって弁体の先端側に作用する高圧燃料による開弁力により弁体は開弁される。この方式では、弁体を開閉させるのに制御室内の燃料圧力を変化させる時間が必要であり、弁体の応答性を高くすることができない。また、一般的に、制御室へ高圧燃料を供給するための絞り部及び制御室から高圧燃料を排出するための絞り部が設けられ、これら絞り部は、弁体の開閉速度に影響して燃料噴射性能を大きく変化させる。それにより、これら二つの絞り部の加工は、非常に高い精度が必要とされ、高価である。
【0004】
弁体の応答性を高くするために、燃料圧力を制御する制御室に代えて、バネ等により常時閉弁方向に付勢されている弁体をソレノイドの磁気吸引力を利用して開弁させる電磁方式の燃料噴射装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
この電磁方式においては、開弁中の弁体の先端側には高圧燃料が作用しているために、この高圧燃料による開弁力より大きな閉弁力を常に弁体に作用させるようにして弁体を閉弁させている。ソレノイドの磁気吸引力は、弁体の先端側に作用する高圧燃料による開弁力との合力として、弁体に作用する閉弁力より大きくなるようにし弁体を開弁させている。
【0006】
一般的に、弁体は、閉弁時において、シール部より先端側には高圧燃料が作用しなくなり、すなわち、開弁中の弁体に比較して閉弁中の弁体における先端側の受圧面積は減少する。前述したように、開弁中の弁体を閉弁させるのに必要な常に弁体に作用させる閉弁力は、弁体の先端側全体を受圧面積として発生する開弁力より大きくしなければならず、一方、閉弁中の弁体を開弁させるのに必要な開弁力は、この閉弁力よりさらに大きくしなければならない。この開弁力は、弁体の先端側に作用する高圧燃料による開弁力とソレノイドの磁気吸引力との合力となるが、受圧面積の減少に伴って高圧燃料による開弁力が低下するために、その分は、ソレノイドの磁気吸引力を高く設定しなければならず、ソレノイドが大型化して燃料噴射装置の車両搭載性が非常に悪化してしまう。
【0007】
この問題を解決するために、開弁中の弁体と閉弁中の弁体とで先端側の受圧面積が変化しないようにし、具体的には、弁体のシール部より先端側に突出摺動部を設けて、この突出摺動部の直径を弁体のシール部の直径と等しくし、突出摺動部の先端には、弁体の開弁中及び閉弁中に係らずに高圧燃料が作用しないようにすることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0008】
それにより、閉弁中の弁体において受圧面積が減少することはないために、そのために弁体を開弁させるためのソレノイドの磁気吸引力を高く設定する必要はなく、ソレノイドの小型化が実現される。さらに、弁体の先端側には、常に、燃料圧力による開弁力が作用しているが、この開弁力は受圧面積だけでなく燃料圧力によっても変化するために、厳密には、ソレノイドの磁気吸引力は、燃料圧力の低下を考慮して高めに設定しなければならない。これを防止するために、弁体に常に作用する閉弁力の一部を燃料圧力によるものとし、開弁方向の受圧面積と閉弁方向の受圧面積とを等しくすることも提案されている(例えば、特許文献3参照)。それにより、弁体に作用する燃料圧力による開弁力と閉弁力とは燃料圧力に係らずに常に等しくなり、弁体を閉弁するための比較的弱いバネを設けて弁体を閉弁させ、弁体を開弁させるためのソレノイドの磁気吸引力は、燃料圧力を考慮することなく、このバネによる閉弁力に打ち勝つものとすれば良い。
【0009】
【特許文献1】
特許第2601977号
【特許文献2】
特開2000−257534
【特許文献3】
特開2000−161174
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術において、弁体の基端側にも、先端側の突出摺動部と同じ直径を有する突出摺動部が設けられ、この基端側の突出摺動部の基端にも燃料圧力が作用しないようにされ、それにより、弁体における開弁方向の受圧面積と閉弁方向の受圧面積とが等しくされている。
【0011】
弁体を収納する燃料噴射装置本体において、弁体における先端側の突出摺動部と基端側の突出摺動部とを支持するためのそれぞれの支持部が必要となる。二つの突出摺動部の間の弁体の断面積は、二つの突出摺動部の断面積より大きくなっているために、少なくとも一方の支持部を燃料噴射装置本体とは別部材としなければ弁体を燃料噴射装置本体内へ組み付けることができない。しかしながら、このような構成では、燃料噴射装置の組み立て後において、シール不良等の要因によって弁体を取り外す際に、別部材とした支持部も取り外さなければならず、多大な時間が必要となる。
【0012】
従って、本発明の目的は、噴孔を開閉するための弁体をソレノイドによる磁気吸引力によって開弁させる燃料噴射装置において、開弁時及び閉弁時に係らずに燃料圧力が作用する弁体の閉弁方向及び閉弁方向の受圧面積を等しくすると共に、必要時においては弁体を容易に取り外し可能とすることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、燃料室内に配置され、先端側のシール部を有し噴孔を開閉するための弁体と、前記燃料室内の燃料圧力を利用することなく前記弁体を閉弁させるための付勢手段と、前記付勢手段による閉弁方向の付勢力に逆らって前記弁体を開弁させるための磁気吸引力を発生するソレノイドとを具備し、前記弁体は、前記シール部より先端側から前記燃料室外へ突出する第一摺動部と、前記燃料室外へ突出する基端側の第二摺動部とを有し、前記第一摺動部の直径は前記シール部の直径と等しくされ、前記弁体の前記第二摺動部より先端側のいずれの直径も前記第二摺動部の直径以下とされ、前記弁体の前記第二摺動部又は前記第二摺動部より基端側には連通路を介して前記燃料室内と連通するシリンダ室が形成され、前記シリンダ室内には固定ピストンが配置され、前記シリンダ室の断面積は、前記弁体の開弁方向の受圧面積と等しくされ、前記固定ピストンには燃料通路が形成され、前記燃料通路と、前記シリンダ室と、前記連通路とを介して前記燃料室内へ燃料が供給されることを特徴とする。
【0014】
この燃料噴射装置において、弁体の閉弁時及び開弁時に係らず、第一摺動部の存在によって弁体の開弁方向の受圧面積はシール部の外側とされて変化しない。一方、弁体の閉弁方向の受圧面積は、第二摺動部又は第二摺動部より基端側に形成されたシリンダ室の断面積となり、この断面積は弁体の開弁方向の受圧面積と等しくされている。それにより、燃料室内の燃料圧力によって弁体に作用する閉弁力及び開弁力は常に等しくなる。こうして、ソレノイドは、付勢手段による閉弁力に打ち勝つだけの磁気吸引力を発生するものであれば良い。また、弁体において、第二摺動部より先端側のいずれの直径も第二摺動部の直径以下とされているために、弁体の第二摺動部より先端側は、第二摺動部の支持部を通過可能である。また、この燃料噴射装置において、シリンダ室の内径は、燃料圧力によるシリンダ室の膨張によって増大するが、固定ピストンの外径も燃料通路の燃料圧力による膨張によって増大するために、シリンダ室と固定ピストンとの間の隙間の増大を抑制することができる。
【0015】
また、本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記連通路には絞り部が設けられていることを特徴とする。
【0016】
この燃料噴射装置において、弁体を開弁させる際には、連通路を介してシリンダ室から燃料室へ燃料が流出しなければならず、また、弁体を閉弁させる際には、連通路を介して燃料室からシリンダ室へ燃料が流入しなければならない。連通路に設けられた絞り部によって、燃料の流出及び流入を絞ることにより、弁体の開弁及び閉弁速度を適当に低下させることができる。
【0017】
また、本発明による請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記シリンダ室内の燃料圧力が作用する前記固定ピストンの端面には、凹状穴部が形成されていることを特徴とする。
【0018】
この燃料噴射装置において、シリンダ室の内径は、燃料圧力によるシリンダ室の膨張によって増大するが、固定ピストンの外径も凹状穴部の燃料圧力による膨張によって増大するために、シリンダ室と固定ピストンとの間の隙間の増大を抑制することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による内燃機関の燃料噴射装置の第一実施形態を示す断面図である。本燃料噴射装置は、例えば、内燃機関の気筒内へ直接的に燃料を噴射するために、蓄圧室で加圧された高圧燃料を噴射するものである。1は複数の部材により形成された燃料噴射装置本体である。燃料噴射弁本体1内には燃料室2が形成され、燃料室2の先端部には噴孔3が連通している。燃料室2内へは、燃料通路4を介して蓄圧室で加圧された高圧燃料が供給され、この高圧燃料が噴孔3を介して噴射される。
【0022】
燃料室2内には噴孔を開閉するための弁体5が配置されている。弁体5は、先端側の第一摺動部5aを介して燃料室2から突出し、また、基端側の第二摺動部5bを介して燃料室2から突出している。弁体5の第二摺動部5bより基端側は、磁性材料から形成された可動部材6に接続されている。可動部材6は磁性材料から形成された固定部材7と軸線方向に対向している。固定部材7内には、可動部材6を固定部材7から離間させるように付勢する付勢手段としてバネ8が配置されている。可動部材6及び固定部材7のそれぞれの対向側端部を取り囲むようにソレノイド9が配置され、ソレノイド9の周りの磁性材料と共に、可動部材6及び固定部材7のそれぞれの対向側端部は、磁気回路を形成する。
【0023】
こうして、ソレノイド9へ通電することにより磁気回路には磁束が発生し、磁気回路はその磁気抵抗を最小にするために、磁気回路の一部を構成する可動部材6と固定部材7との間に磁気吸引力を発生させる。それにより、可動部材6に接続された弁体5は、バネ8により閉弁され、ソレノイド9による磁気吸引力により開弁される。本燃料噴射装置において、第二摺動部5b回りから漏れた燃料は通路12を介して燃料タンクへ回収される。
【0024】
図2は、本燃料噴射装置における先端部の拡大断面図である。同図に示すように、弁体5の先端部はテーパ状とされ、このテーパ状先端部において、燃料噴射弁本体1に形成されたシート部1aに当接する位置が弁体のシール部5cとなる。弁体5の第一摺動部5aは、弁体のシール部5cより先端側において、細径部5dを介して弁体5から突出し、燃料噴射弁本体1の第一支持部1bに対して摺動する。こうして、弁体5の閉弁時において燃料室2は弁体のシール部5cによってシールされ、一方、弁体5の開弁時においては、燃料室2は弁体5の細径部5dを介して燃料噴射弁本体1のシート部1aより先端側に形成された噴孔3と連通し、燃料室2内の燃料が噴孔3を介して噴射される。
【0025】
弁体5の開弁時及び閉弁時に係らず、弁体5の第一摺動部5aの先端側には、燃料室2内の燃料圧力は作用しない。また、第一摺動部5aの直径は弁体5のシール部5cの直径と等しくされている。それにより、弁体5のシート部5cと細径部5dとの間の開弁方向の受圧面積と、第一摺動部5aと細径部5dとの間の閉弁方向の受圧面積とは等しくなり、弁体5の開弁時及び閉弁時に係らずに、弁体5の開弁方向の受圧面積は、シール部5cの外側の断面積(第二摺動部5bとシート部5cとの断面積差)となって変化しない。すなわち、弁体5の開弁時及び閉弁時に係らずに、燃料室2内の燃料圧力による弁体5の開弁力も変化しない。
【0026】
もし、このような第一摺動部が設けられていない場合には、弁体の閉弁時の受圧面積は開弁時に比較して小さくなり、そのために、閉弁力に逆らって弁体を開弁させる際には、燃料圧力による開弁力が小さくなるために、その分、ソレノイドによって大きな磁気吸引力を発生させなければならず、ソレノイドが大型化して燃料噴射装置の車両搭載性が悪化することとなる。本燃料噴射装置では、弁体5に第一摺動部5aを設けてソレノイド9の大型化を防止している。
【0027】
また、弁体5の閉弁方向の受圧面積を開弁方向の受圧面積と等しくして、燃料室2内の燃料圧力による閉弁力を弁体5に作用させるようにすれば、燃料室2内の燃料圧力が低下しても、弁体5の開弁に必要なソレノイド9の磁気吸引力を高めなくても良い。これは、燃料室2内の燃料圧力が低下すると、燃料圧力による弁体5の開弁力も低下するが、同様に、燃料圧力による弁体の閉弁力も低下することとなるためである。
【0028】
本実施形態の燃料噴射装置では、弁体5の第二摺動部5bより基端側は、拡径部5eを介して前述の可動部材6に接続されており、この拡径部5e内にはシリンダ室5fが形成されている。このシリンダ室5fには固定ピストン10が配置されている。固定ピストン10は、燃料噴射弁本体1に対して不動とされるように支持軸11によって燃料噴射弁本体1の基端側に支持されている。固定ピストン10回りの漏れ燃料も前述の通路12を介して燃料タンクへ回収される。前述した可動部材6及び可動部材7は、この支持軸11が貫通するように中空とされている。
【0029】
シリンダ室5fは、弁体5の第二摺動部5bより先端側において燃料室2へ開口して第二摺動部5b内を貫通する連通路5gによって燃料室2と連通している。こうして、シリンダ室5f内は燃料室2内と等しい圧力の燃料によって満たされるために、シリンダ室5の断面積が弁体5の閉弁方向の受圧面積となる。それにより、シリンダ室5の断面積を弁体のシール部5cより外側の断面積と等しくなるようにすれば、弁体5の開弁方向及び閉弁方向の受圧面積を等しくすることができ、燃料室2内の燃料圧力が変動しても、弁体5の作用する燃料圧力による閉弁力及び開弁力は常に相殺される。こうして、ソレノイド9によって発生させる磁気吸引力は、燃料室2内の燃料圧力に係らずに、バネ8による閉弁力だけに打ち勝つように設定すれば良い。
【0030】
本実施形態では、弁体5において、第二摺動部5bより先端側のいずれの直径も第二摺動部5bの直径以下とされているために、弁体5の第二摺動部5bより先端側は、燃料噴射弁本体1の第二摺動部5bの第二支持部1cを通過可能である。それにより、組み立て後において、シール部5cの不良等の要因によって弁体5を交換することが必要となっても、燃料噴射弁本体1を分解することなく弁体5を燃料噴射弁本体1の基端側から容易に引き抜くことができる。
【0031】
本実施形態において、シリンダ室5fは、弁体5の第二摺動部5bより基端側の拡径部5eに形成したが、第二摺動部5bの径を大きくして、第二摺動部5b内にシリンダ室5fを形成するようにしても良い。
【0032】
ところで、弁体5の開弁及び閉弁に際して、シリンダ室5fを形成する拡径部5eの壁部は不動の固定ピストン10に対して摺動し、シリンダ室5fの容積は変化する。具体的には、弁体5の閉弁に際してシリンダ室5fの容積は増大し、燃料室2内の燃料は連通路5gを介してシリンダ室5fへ流入する。また、弁体5の開弁に際しては、シリンダ室5fの容積は減少し、燃料がシリンダ室5fから連通路5gを介して燃料室2へ流出する。
【0033】
図3は、燃料噴射装置の第二実施形態を示す連通路近傍の拡大断面図である。本実施形態では、図3に示すように、シリンダ室5fと燃料室2とを連通する連通路5gに絞り部5hが設けられ、シリンダ室5fへの燃料の流入及びシリンダ室5fからの燃料の流出を抑制するようになっている。それにより、バネ8による弁体5の閉弁速度及びソレノイド9による弁体5の開弁速度が高過ぎる場合には、これら閉弁速度及び開弁速度を適当に低下させることができる。こうして、閉弁に際して弁体5の衝突エネルギが大き過ぎて、弁体5が燃料噴射装置本体1のシート部1aから跳ね返ることや、開弁に際して弁体5に接続された可動部材6の衝突エネルギが大き過ぎて、弁体5と共に可動部材6が固定部材7から跳ね返ることを防止することができる。
【0034】
図4は、燃料噴射装置の第三実施形態を示すシリンダ室近傍の拡大断面図である。本実施形態では、図4に示すように、固定ピストン10’の燃料圧力が作用する端面に凹状穴部10a’が形成されている。弁体5の拡径部5eにおいて、シリンダ室5fを形成する壁厚は、弁体全体の軽量化のために、それほど厚くすることはできない。それにより、シリンダ室5fは燃料圧力によって膨張し、シリンダ室5fの内径は増大する。それにより、そのままでは、シリンダ室5fと固定ピストン10’との間の隙間が増加し、この隙間を通るシリンダ室5fからの漏れ燃料が増量してしまう。
【0035】
本実施形態では、固定ピストン10’に形成された凹状穴部10a’がシリンダ室5f内の燃料圧力によって膨張し、それに伴って固定ピストン10’の外径が増大するために、シリンダ室5fと固定ピストン10’との間の隙間が増加することを抑制し、漏れ燃料の増量を抑制することができる。凹状穴部10a’の径は、燃料圧力による固定ピストン10’の外径の増大分が、燃料圧力によるシリンダ室5fの内径の増大分と等しくなるように選択することが好ましい。こうすることにより、シリンダ室5fと固定ピストン10’との間の隙間の増加を防止することができる。
【0036】
図5は、燃料噴射装置の第四実施形態を示す断面図である。第一実施形態と同様な部材は、同じ参照番号を付して説明を省略する。本実施形態と第一実施形態との違いは、蓄圧室から燃料室2へ燃料を供給するための燃料通路40が、燃料噴射装置本体1の基端側に形成されていることである。具体的には、燃料通路40は固定ピストン100を貫通して形成されている。それにより、蓄圧室からの燃料は、燃料通路40、シリンダ室5f、及び連通路5gを介して燃料室2へ供給される。
【0037】
このような構成により、燃料通路40は、第三実施形態の凹状穴部と同様に機能し、燃料圧力による燃料通路40の膨張によって固定ピストン100の外径を増大させる。それにより、燃料圧力により膨張するシリンダ室5fと固定ピストン100との間の隙間の増加が抑制され、漏れ燃料の増量を抑制することができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置によれば、弁体の閉弁時及び開弁時に係らず、第一摺動部の存在によって弁体の開弁方向の受圧面積は変化しない。また、弁体の閉弁方向の受圧面積は、第二摺動部又は第二摺動部より基端側に形成されたシリンダ室の断面積となり、この断面積は弁体の開弁方向の受圧面積と等しくされている。それにより、ソレノイドは、付勢手段による閉弁力に打ち勝つだけの磁気吸引力を発生するものであれば良く、小型化が可能となって燃料噴射装置の車両搭載性の悪化を防止することができる。また、弁体において、第二摺動部より先端側のいずれの直径も第二摺動部の直径以下とされているために、弁体の第二摺動部より先端側は、第二摺動部の支持部を通過可能である。それにより、必要時においては弁体を容易に取り外すことができる。また、本燃料噴射装置によれば、噴射燃料圧力に係らずに、ソレノイドの小型化が可能であり、噴射燃料圧力が高いほどソレノイドの大型化を必要とする特許文献2のような燃料噴射装置と比較して、噴射燃料の大幅な高圧化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による内燃機関の燃料噴射装置の第一実施形態を示す断面図である。
【図2】図1の燃料噴射装置の先端部を示す拡大断面図である。
【図3】本発明による内燃機関の燃料噴射装置の第二実施形態を示す連通路近傍の拡大断面図である。
【図4】本発明による内燃機関の燃料噴射装置の第三実施形態を示すシリンダ室近傍の拡大断面図である。
【図5】本発明による内燃機関の燃料噴射装置の第四実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
1…燃料噴射装置本体
2…燃料室
3…噴孔
4,40…燃料通路
5…弁体
5a…第一摺動部
5b…第二摺動部
5c…シール部
5f…シリンダ室
5g…連通路
5h…連通路に設けた絞り部
6…可動部材
7…固定部材
8…バネ
9…ソレノイド
10,10’,100…固定ピストン
10a’…凹状穴部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As a fuel injection device for an internal combustion engine, a fuel pressure control system that opens a valve body by using fuel pressure is generally used (for example, see Patent Document 1). In this fuel pressure control system, the valve body for opening and closing the nozzle hole is normally urged in the valve closing direction by a spring. In addition, the fuel pressure in the control chamber is applied in the valve closing direction on the base end side of the valve body. By filling the control chamber with high-pressure fuel, the valve body is closed on the base end side with high-pressure fuel. The valve body is closed by the biasing force of the spring in order to cancel the valve opening force due to the high pressure fuel acting on the distal end side of the valve body.
[0003]
On the other hand, when the fuel pressure in the control chamber is reduced, the valve closing force due to the fuel pressure acting on the base end side of the valve body is reduced, and the opening due to the high pressure fuel acting on the tip end side of the valve body against the urging force of the spring is reduced. The valve element is opened by the valve force. In this method, it takes time to change the fuel pressure in the control chamber to open and close the valve body, and the responsiveness of the valve body cannot be increased. In general, a throttle part for supplying high-pressure fuel to the control chamber and a throttle part for discharging the high-pressure fuel from the control chamber are provided, and these throttle parts affect the opening and closing speed of the valve body. The injection performance is greatly changed. Accordingly, the processing of these two drawn portions requires very high accuracy and is expensive.
[0004]
In order to increase the responsiveness of the valve body, the valve body that is normally urged in the valve closing direction by a spring or the like is opened using the magnetic attractive force of the solenoid instead of the control chamber that controls the fuel pressure. An electromagnetic fuel injection device has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
In this electromagnetic system, since the high pressure fuel is acting on the tip side of the valve body that is being opened, a valve closing force that is greater than the valve opening force of the high pressure fuel is always applied to the valve body. I'm closing my body. The magnetic attraction force of the solenoid is made larger than the valve closing force acting on the valve body as a resultant force with the valve opening force by the high-pressure fuel acting on the distal end side of the valve body, thereby opening the valve body.
[0006]
Generally, when the valve body is closed, high-pressure fuel does not act on the tip side from the seal portion, that is, the pressure receiving pressure on the tip side of the valve body being closed compared to the valve body being opened. The area decreases. As described above, the valve closing force that always acts on the valve body that is necessary for closing the valve body that is being opened must be greater than the valve opening force that is generated with the entire front end side of the valve body as the pressure receiving area. On the other hand, the valve opening force required to open the valve body that is being closed must be larger than this valve closing force. This valve opening force is the resultant force of the valve opening force due to the high pressure fuel acting on the tip side of the valve body and the magnetic attraction force of the solenoid, but the valve opening force due to the high pressure fuel decreases as the pressure receiving area decreases. In addition, the magnetic attraction force of the solenoid must be set high for that amount, and the size of the solenoid increases, so that the vehicle mountability of the fuel injection device is greatly deteriorated.
[0007]
In order to solve this problem, the pressure receiving area on the front end side does not change between the valve body that is open and the valve body that is closed. A moving part is provided, and the diameter of the projecting sliding part is made equal to the diameter of the seal part of the valve body, and the tip of the projecting sliding part has a high-pressure fuel regardless of whether the valve body is opened or closed. It has been proposed to prevent this from acting (see, for example, Patent Document 3).
[0008]
As a result, the pressure receiving area does not decrease in the valve body that is closed, so there is no need to set a high magnetic attraction force for the solenoid to open the valve body. Is done. Furthermore, the valve opening force due to the fuel pressure is always acting on the tip side of the valve body, but this valve opening force changes not only by the pressure receiving area but also by the fuel pressure. The magnetic attractive force must be set higher in consideration of the decrease in fuel pressure. In order to prevent this, it has been proposed that a part of the valve closing force always acting on the valve body is caused by the fuel pressure so that the pressure receiving area in the valve opening direction is equal to the pressure receiving area in the valve closing direction ( For example, see Patent Document 3). As a result, the opening force due to the fuel pressure acting on the valve body and the closing force are always equal regardless of the fuel pressure, and the valve body is closed by providing a relatively weak spring for closing the valve body. Thus, the magnetic attraction force of the solenoid for opening the valve body should be able to overcome the valve closing force by this spring without considering the fuel pressure.
[0009]
[Patent Document 1]
Patent No. 2601977 [Patent Document 2]
JP 2000-257534 A
[Patent Document 3]
JP 2000-161174 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, a protruding sliding portion having the same diameter as the protruding sliding portion on the distal end side is also provided on the proximal end side of the valve body, and fuel is also provided on the proximal end of the protruding sliding portion on the proximal end side. The pressure is prevented from acting so that the pressure receiving area in the valve opening direction and the pressure receiving area in the valve closing direction of the valve body are equalized.
[0011]
In the fuel injection device main body that houses the valve body, respective support portions for supporting the projecting sliding portion on the distal end side and the projecting sliding portion on the proximal end side of the valve body are required. Since the cross-sectional area of the valve body between the two projecting and sliding parts is larger than the cross-sectional area of the two projecting and sliding parts, at least one support part must be a separate member from the fuel injection device main body. The valve body cannot be assembled into the fuel injection device main body. However, in such a configuration, after the fuel injection device is assembled, when the valve body is removed due to a sealing failure or the like, the support portion as a separate member must be removed, which requires a lot of time.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection device that opens a valve body for opening and closing an injection hole by means of a magnetic attraction force by a solenoid. The pressure receiving areas in the valve closing direction and the valve closing direction are made equal, and the valve body can be easily removed when necessary.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection device for an internal combustion engine, which is disposed in a fuel chamber, has a distal end side seal portion and opens and closes an injection hole, and uses fuel pressure in the fuel chamber. And a solenoid for generating a magnetic attractive force for opening the valve body against the urging force in the valve closing direction by the urging means. The valve body includes a first sliding portion projecting from the distal end side to the outside of the fuel chamber from the seal portion, and a second sliding portion on the proximal end side projecting to the outside of the fuel chamber, The diameter of the sliding portion is equal to the diameter of the seal portion, and any diameter on the tip side from the second sliding portion of the valve body is equal to or less than the diameter of the second sliding portion, The second sliding portion or the base end side of the second sliding portion communicates with the fuel chamber via a communication path. Is Linda chamber formed above the cylinder chamber fixed piston is arranged, the cross-sectional area of the cylinder chamber is equal to the valve opening direction pressure receiving area of the valve body, the fuel passage is formed in the fixed piston, wherein the fuel passage, and said cylinder chamber, said communication passage and fuel into the fuel chamber through, characterized in that the supplied.
[0014]
In this fuel injection device, regardless of when the valve body is closed or opened, the pressure receiving area in the valve opening direction of the valve body is outside the seal portion due to the presence of the first sliding portion. On the other hand, the pressure receiving area in the valve closing direction of the valve body is the cross-sectional area of the second sliding portion or the cylinder chamber formed on the proximal side from the second sliding portion, and this cross-sectional area is the valve opening direction of the valve body. It is made equal to the pressure receiving area. Thereby, the valve closing force and the valve opening force acting on the valve body by the fuel pressure in the fuel chamber are always equal. In this way, the solenoid only needs to generate a magnetic attractive force that can overcome the valve closing force by the biasing means. Further, in the valve body, since any diameter on the tip side from the second sliding portion is equal to or less than the diameter of the second sliding portion, the tip side from the second sliding portion of the valve body is the second sliding portion. It can pass through the support part of the moving part. In this fuel injection device, the inner diameter of the cylinder chamber increases due to the expansion of the cylinder chamber due to the fuel pressure, but the outer diameter of the fixed piston also increases due to the expansion due to the fuel pressure of the fuel passage. Increase in the gap between the two can be suppressed.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the communication passage is provided with a throttle portion. .
[0016]
In this fuel injection device, when the valve body is opened, the fuel must flow out from the cylinder chamber to the fuel chamber via the communication path. When the valve body is closed, the communication path The fuel must flow from the fuel chamber to the cylinder chamber via By restricting the outflow and inflow of the fuel by the throttle portion provided in the communication passage, the valve opening and closing speed of the valve body can be appropriately reduced.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the end surface of the fixed piston on which the fuel pressure in the cylinder chamber acts is provided on the end surface of the fixed piston. A concave hole is formed.
[0018]
In this fuel injection device, the inner diameter of the cylinder chamber increases due to the expansion of the cylinder chamber due to the fuel pressure, but the outer diameter of the fixed piston also increases due to the expansion due to the fuel pressure of the concave hole portion. An increase in the gap between them can be suppressed.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention. This fuel injection device, for example, injects high-pressure fuel pressurized in a pressure accumulating chamber in order to inject fuel directly into a cylinder of an internal combustion engine. Reference numeral 1 denotes a fuel injection device body formed by a plurality of members. A
[0022]
A
[0023]
In this way, a magnetic flux is generated in the magnetic circuit by energizing the
[0024]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tip portion of the fuel injection device. As shown in the figure, the tip of the
[0025]
Regardless of when the
[0026]
If such a first sliding portion is not provided, the pressure receiving area when the valve body is closed is smaller than that when the valve is opened, and therefore the valve body is against the valve closing force. When opening the valve, the valve opening force due to the fuel pressure is reduced. Therefore, a large magnetic attraction force must be generated by the solenoid, and the solenoid becomes larger and the vehicle mounting property of the fuel injection device deteriorates. Will be. In the present fuel injection device, the
[0027]
Further, if the pressure receiving area in the valve closing direction of the
[0028]
In the fuel injection device of the present embodiment, the proximal end side of the second sliding
[0029]
The
[0030]
In the present embodiment, in the
[0031]
In the present embodiment, the
[0032]
By the way, when the
[0033]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the communication path showing the second embodiment of the fuel injection device. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a throttle portion 5h is provided in the
[0034]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a cylinder chamber showing a third embodiment of the fuel injection device. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a
[0035]
In the present embodiment, the
[0036]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the fuel injection device. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that a
[0037]
With such a configuration, the
[0038]
【The invention's effect】
According to the fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention, the pressure receiving area in the valve opening direction of the valve body is determined by the presence of the first sliding portion regardless of whether the valve body is closed or opened. It does not change. In addition, the pressure receiving area in the valve closing direction of the valve body is the cross-sectional area of the second sliding portion or the cylinder chamber formed on the base end side from the second sliding portion, and this cross-sectional area is the valve opening direction of the valve body. It is made equal to the pressure receiving area. Accordingly, the solenoid only needs to generate a magnetic attractive force that can overcome the valve closing force by the urging means, and can be downsized to prevent deterioration of the vehicle mountability of the fuel injection device. it can. Further, in the valve body, since any diameter on the tip side from the second sliding portion is equal to or less than the diameter of the second sliding portion, the tip side from the second sliding portion of the valve body is the second sliding portion. It can pass through the support part of the moving part. Thereby, the valve body can be easily removed when necessary. Further, according to the present fuel injection device, the solenoid can be reduced in size regardless of the injected fuel pressure, and the fuel injection device as in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a tip portion of the fuel injection device of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of a communication path showing a second embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged sectional view in the vicinity of a cylinder chamber showing a third embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection apparatus
Claims (3)
Priority Applications (1)
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| JP2003209017A JP4075993B2 (en) | 2003-08-27 | 2003-08-27 | Fuel injection device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003209017A JP4075993B2 (en) | 2003-08-27 | 2003-08-27 | Fuel injection device for internal combustion engine |
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