JP2002115617A - Fuel injection device - Google Patents

Fuel injection device

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JP2002115617A
JP2002115617A JP2000306150A JP2000306150A JP2002115617A JP 2002115617 A JP2002115617 A JP 2002115617A JP 2000306150 A JP2000306150 A JP 2000306150A JP 2000306150 A JP2000306150 A JP 2000306150A JP 2002115617 A JP2002115617 A JP 2002115617A
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涼 桂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform precise control of an injection amount corresponding to a current-carrying pulse width by suppressing the vibration of a small- diameter piston member to suppress excess fuel injection due to a resuming valve opening for a control valve. SOLUTION: A displacement increasing chamber 3 filled with a working fluid is provided between a large-diameter piston 2 to be driven by a piezoactuator 1 and the small-diameter piston member 4 for driving a three-way valve 5. A ring member 8 is fitted into the displacement increasing chamber 3 so that one end face is opposed to the small-diameter piston member 4 to form a stopper part 81. Thus, the replacement of the small-diameter piston 4 to the displacement increasing chamber 3 is restricted for suppressing the vibration and a hole in the center of the ring member 8 is functioned as a damper 82 for assisting vibration damping.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン等に高圧燃料を噴射
するために、従来より、ピエゾアクチュエータ等を用い
た油圧駆動式の燃料噴射装置が用いられている。かかる
燃料噴射装置は、一般に、ピエゾアクチュエータの伸縮
に伴って変位する大径のピストン部材と、作動油を充填
した変位拡大室、および制御弁を駆動する小径のピスト
ン部材を、この順に同軸的に配置しており、大径のピス
トン部材の変位を変位拡大室で油圧変換し、拡大して小
径のピストン部材に伝達することができる。
2. Description of the Related Art In order to inject high-pressure fuel into a diesel engine or the like, a hydraulically driven fuel injection device using a piezo actuator or the like has been conventionally used. Such a fuel injection device generally includes a large-diameter piston member that is displaced in accordance with expansion and contraction of a piezo actuator, a displacement expansion chamber filled with hydraulic oil, and a small-diameter piston member that drives a control valve. The displacement of the large-diameter piston member can be hydraulically converted in the displacement expansion chamber, expanded, and transmitted to the small-diameter piston member.

【0003】上記従来の燃料噴射装置において、ピエゾ
アクチュエータの伸長時、大径のピストン部材および変
位拡大室を介して小径のピストン部材が下降し、制御弁
を開弁すると、ノズルニードルの背圧室の圧力が低下
し、ノズルニードルが上昇して噴孔から燃料が噴射され
る。その後、ピエゾアクチュエータを収縮させると、大
径のピストン部材の上昇するのに伴い、小径のピストン
部材が上昇し、制御弁が閉弁して燃料が停止される。
In the above-described conventional fuel injection device, when the piezo actuator is extended, the small-diameter piston member descends via the large-diameter piston member and the displacement expansion chamber, and the control valve is opened. , The nozzle needle rises and fuel is injected from the injection hole. Thereafter, when the piezo actuator is contracted, the small-diameter piston member rises as the large-diameter piston member rises, and the control valve is closed to stop the fuel.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
燃料噴射装置において、ピエゾアクチュエータの収縮時
に、制御弁が再開弁して過剰な燃料が噴射されることが
あった。これは、小径のピストン部材が上昇する際に、
慣性によってオーバーシュートするためで、その反動で
再下降して、制御弁を再開弁する現象が発生する。変位
拡大室を有する上記構造では、小径のピストン部材が浮
いた状態にあるため振動が収まりにくく、また、この振
動の振幅が、ピエゾアクチュエータに印加される通電パ
ルス幅に対して周期的に増減することから、噴射量も増
減してしまう。すなわち、本来、通電パルス幅に比例し
て増加する噴射量が、振動の影響を受けて変動し、制御
性が低下する問題があった。
However, in the above-described conventional fuel injection device, when the piezo actuator contracts, the control valve may be restarted and excessive fuel may be injected. This is because when the small diameter piston member rises,
Due to overshooting due to inertia, the control valve re-opens again due to the reaction, and the control valve is restarted. In the above-described structure having the displacement expansion chamber, the vibration is difficult to stop because the small-diameter piston member is in a floating state, and the amplitude of the vibration periodically increases and decreases with respect to the width of the energizing pulse applied to the piezo actuator. Therefore, the injection amount also increases and decreases. In other words, there is a problem that the injection amount that increases in proportion to the energization pulse width fluctuates under the influence of vibration, and controllability deteriorates.

【0005】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、小径のピストン部材の振動を抑制し
て、制御弁の再開弁による過剰な燃料噴射を抑制し、通
電パルス幅に応じた精度よい噴射量制御を可能にするこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress vibration of a small-diameter piston member, suppress excessive fuel injection by a reopening valve of a control valve, and respond to an energizing pulse width. It is an object of the present invention to enable accurate injection amount control.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の燃料噴射装置
は、アクチュエータによって駆動される大径の第1のピ
ストン部材と、制御弁を駆動する小径の第2のピストン
部材の間に、作動流体を充填した変位拡大室を設けて、
上記第1のピストン部材の変位を拡大して上記第2のピ
ストン部材に伝達し、上記第2のピストン部材で上記制
御弁を開閉することによりノズルニードルを上下動させ
る燃料噴射装置であり、上記第2のピストン部材の上記
変位拡大室側への移動量を規制するストッパ部を設けた
ものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection device which operates between a large-diameter first piston member driven by an actuator and a small-diameter second piston member driving a control valve. Providing a displacement expansion chamber filled with fluid,
A fuel injection device that enlarges a displacement of the first piston member, transmits the displacement to the second piston member, and opens and closes the control valve with the second piston member to move a nozzle needle up and down; A stopper is provided for regulating the amount of movement of the second piston member toward the displacement expansion chamber.

【0007】上記ストッパ部を設けることで、噴射終了
時、上記第2のピストン部材の上方への移動量が制限さ
れるので、振動の振幅がそれ以上大きくならず、ストッ
パ部に当接することで、振動の減衰が行われやすくな
る。よって制御弁の再開弁による過剰な燃料噴射が抑制
され、精度よい噴射量制御が可能になる。
By providing the stopper, the amount of upward movement of the second piston member at the end of the injection is limited, so that the amplitude of the vibration does not increase any more and the stopper comes into contact with the stopper. In addition, vibration is easily attenuated. Therefore, excessive fuel injection due to the restart of the control valve is suppressed, and accurate injection amount control can be performed.

【0008】請求項2では、上記変位拡大室内に、上記
第2のピストン部材の振動を減衰させるダンパ部を設け
る。上記ストッパ部に加えて、上記ダンパ部を設けるこ
とで、さらに、振動を減衰する効果が大きくなり、より
精度よい噴射量制御が可能になる。
According to a second aspect of the present invention, a damper portion for attenuating the vibration of the second piston member is provided in the displacement expansion chamber. By providing the damper portion in addition to the stopper portion, the effect of attenuating vibration is further increased, and more accurate injection amount control becomes possible.

【0009】請求項3では、上記ダンパ部を、上記変位
拡大室内に配設したリング状部材の穴とする。上記変位
拡大室内にリング状部材を固定あるいは遊嵌させて配す
ると、上記第2のピストン部材の変位に伴い、上記穴内
を燃料が流通する際に、振動が減衰される。
According to a third aspect of the present invention, the damper portion is a hole of a ring-shaped member provided in the displacement expansion chamber. When the ring-shaped member is fixed or loosely fitted in the displacement expansion chamber, the vibration is attenuated when the fuel flows through the hole due to the displacement of the second piston member.

【0010】請求項4では、上記変位拡大室内に、一方
の端面が上記第2のピストン部材の端面に所定間隔で対
向するリング状部材を固定して、上記ストッパ部となす
とともに、上記リング状部材の中央の穴を、上記第2の
ピストン部材の振動を減衰させるダンパ部とする。具体
的には、リング状部材を用いると、上記ストッパ部とダ
ンパ部とを同一部材で形成でき、構成が簡単になる。
According to a fourth aspect of the present invention, a ring-shaped member having one end face opposed to the end face of the second piston member at a predetermined interval is fixed in the displacement enlargement chamber to form the stopper portion and the ring-shaped member. The hole at the center of the member is a damper part for damping the vibration of the second piston member. Specifically, if a ring-shaped member is used, the stopper portion and the damper portion can be formed of the same member, and the configuration is simplified.

【0011】請求項5では、上記第1のピストン部材を
収容する大径の第1のシリンダと、上記第2のピストン
部材を収容する小径の第2のシリンダとを、連続的にか
つ偏心させて配置し、上記第1のシリンダと上記第2の
シリンダの接続部に上記変位拡大室を設ける。そして、
上記第1のシリンダと上記第2のシリンダの接続部に段
差面を形成して上記ストッパ部とすると、別部材を設け
る必要がないので、簡易な構成で、ストッパ機能が得ら
れる。
According to the present invention, the large-diameter first cylinder accommodating the first piston member and the small-diameter second cylinder accommodating the second piston member are continuously and eccentrically moved. And the displacement expansion chamber is provided at a connection portion between the first cylinder and the second cylinder. And
If a step surface is formed at the connecting portion between the first cylinder and the second cylinder to serve as the stopper portion, there is no need to provide a separate member, so that a stopper function can be obtained with a simple configuration.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明をディーゼルエンジ
ンのコモンレール噴射システムに適用した例について説
明する。図1は、本発明の燃料噴射装置の第1の実施の
形態を示すもので、燃料噴射装置は、ピエゾアクチュエ
ータ1が収容されるハウジングH1を有し、その下端
に、流路形成部材H2、H3を介してノズルボディH4
を配設し、リテーナH5で油密に固定してなる。ハウジ
ングH1内には、上下方向に高圧燃料通路62が形成さ
れ、上側部に突設した燃料導入管63を介して、外部の
コモンレール(図略)に連通している。ハウジングH1
上側部には、また、ドレーン通路64に連通する燃料導
出管65が突設され、燃料導出管65から流出する燃料
は、燃料タンク(図略)へ戻される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a common rail injection system for a diesel engine will be described below. FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel injection device according to the present invention. The fuel injection device has a housing H1 in which a piezo actuator 1 is accommodated, and a flow path forming member H2, Nozzle body H4 through H3
And fixed oil-tight with a retainer H5. A high-pressure fuel passage 62 is formed in the housing H1 in a vertical direction, and communicates with an external common rail (not shown) through a fuel introduction pipe 63 protruding from an upper portion. Housing H1
A fuel outlet pipe 65 communicating with the drain passage 64 protrudes from the upper part, and the fuel flowing out of the fuel outlet pipe 65 is returned to a fuel tank (not shown).

【0013】ハウジングH1は略円柱状で、中心軸に対
し偏心する縦穴61内に、上記ピエゾアクチュエータ1
が脱着可能に挿通配設されている。縦穴61は、高圧燃
料通路62の側方に平行に設けられ、ドレーン通路64
は、縦穴61とピエゾアクチュエータ1の間の隙間を経
由してさらに下方に延びている。ピエゾアクチュエータ
1は、薄肉の金属管11内に収容されるピエゾスタック
12と、ピエゾスタック12と一体に上下動するロッド
部材13、ロッド部材13によって駆動されるプレート
状の変位伝達部材14を有し、ロッド部材13周りに
は、金属管11下端に連続するベローズ15が延出して
変位伝達部材14の外周に接続している。ベローズ15
は、駆動部材13の変位に追従して上下方向に伸縮する
ことにより変位伝達部14を変位可能となすとともに、
ピエゾスタック12への予荷重を与える。
The housing H1 is substantially cylindrical and has a vertical hole 61 eccentric with respect to the center axis.
Are removably inserted and disposed. The vertical hole 61 is provided parallel to the side of the high-pressure fuel passage 62, and the drain passage 64
Extends further downward through a gap between the vertical hole 61 and the piezo actuator 1. The piezo actuator 1 has a piezo stack 12 housed in a thin metal tube 11, a rod member 13 that moves up and down integrally with the piezo stack 12, and a plate-shaped displacement transmission member 14 driven by the rod member 13. Around the rod member 13, a bellows 15 extending from the lower end of the metal tube 11 extends and is connected to the outer periphery of the displacement transmitting member. Bellows 15
Makes the displacement transmitting unit 14 displaceable by expanding and contracting in the vertical direction following the displacement of the driving member 13,
A preload is applied to the piezo stack 12.

【0014】ピエゾスタック12は、金属管11の上端
に固定したコネクタ部16のリード線16a、16bに
接続され、また、外周に絶縁部材(図略)を配設して金
属管11との間の絶縁を確保している。ピエゾアクチュ
エータ1は、コネクタ部16の外周に配したリテーニン
グナット17を締め付けることによって縦穴21の上端
に固定される。コネクタ部16外周のフランジ部と縦穴
61の段付部の間には、リング状のシム18が介設され
てこれらの間をシールするとともに、ピエゾアクチュエ
ータ1の取付け高さの調整を行っている。
The piezo stack 12 is connected to lead wires 16a and 16b of a connector portion 16 fixed to the upper end of the metal tube 11, and is provided with an insulating member (not shown) on the outer periphery to be connected to the metal tube 11. Insulation is ensured. The piezo actuator 1 is fixed to the upper end of the vertical hole 21 by tightening a retaining nut 17 arranged on the outer periphery of the connector section 16. A ring-shaped shim 18 is interposed between the flange portion on the outer periphery of the connector portion 16 and the stepped portion of the vertical hole 61 to seal between them and adjust the mounting height of the piezo actuator 1. .

【0015】図2は燃料噴射装置の下半部拡大図で、ピ
エゾアクチュエータ1の変位伝達部材14の変位は、ロ
ッド21を介して第1のピストン部材である大径ピスト
ン2に伝達される。大径ピストン2の下方には、変位拡
大室3、第2のピストン部材である小径ピストン4が、
同軸的に設けられ、小径ピストン4によって、制御弁で
ある3方弁5の弁体51を駆動するようになしている。
大小ピストン2、4は、これらの外径に対応する2つの
異なる内径を有するシリンダ部材66内に摺動自在に配
設され、変位拡大室3は、大小ピストン2、4間に形成
される空間に、作動流体としての燃料を充填することに
より形成される。変位拡大室3は、ピエゾアクチュエー
タ1の変位を油圧変換し、大小ピストン2、4の径差に
よって拡大して、小径ピストン4に伝達する。
FIG. 2 is an enlarged view of the lower half of the fuel injection device. The displacement of the displacement transmitting member 14 of the piezo actuator 1 is transmitted to a large-diameter piston 2 as a first piston member via a rod 21. Below the large-diameter piston 2, a displacement expansion chamber 3, and a small-diameter piston 4 as a second piston member,
The valve element 51 of the three-way valve 5 which is a control valve is driven by the small-diameter piston 4 provided coaxially.
The large and small pistons 2 and 4 are slidably disposed in a cylinder member 66 having two different inner diameters corresponding to these outer diameters, and the displacement expansion chamber 3 has a space formed between the large and small pistons 2 and 4. Is filled with fuel as a working fluid. The displacement expansion chamber 3 hydraulically converts the displacement of the piezo actuator 1, enlarges the displacement by the diameter difference between the large and small pistons 2, 4, and transmits the displacement to the small diameter piston 4.

【0016】大径ピストン2の下端部には、逆止弁22
が一体に設けられている。図3(a)に示すように、逆
止弁22は、プレート状の弁体24と、弁体24を大径
ピストン2側に付勢する皿ばね25と、これらを保持す
る逆止弁ホルダ26からなり、弁体24は、大径ピスト
ン2内に設けられドレーン通路64に連通する低圧通路
23を開閉する。逆止弁ホルダ26は、断面凹状で、断
面凸状の大径ピストン2の下端部外周に固定され、中央
に逆止弁ホルダ26内空間と変位拡大室3を連通させる
貫通穴27を有している。燃料リーク等により、変位拡
大室3内の圧力が低下すると、皿ばね25の付勢力に抗
して弁体24が下降し、低圧通路23から変位拡大室3
へ燃料が補充される。これにより、変位拡大室3内の気
泡の発生等を防止することができる。なお、大径ピスト
ン2は、ロッド21周りに設けたスプリング28によっ
てアクチュエータ1側に付勢され、小径ピストン4は、
その下端部周りに設けたスプリング29によって、弁体
51側へ付勢されている。
A check valve 22 is provided at the lower end of the large-diameter piston 2.
Are provided integrally. As shown in FIG. 3A, the check valve 22 includes a plate-shaped valve body 24, a disc spring 25 for urging the valve body 24 toward the large-diameter piston 2, and a check valve holder for holding these. The valve body 24 opens and closes the low-pressure passage 23 provided in the large-diameter piston 2 and communicating with the drain passage 64. The check valve holder 26 is fixed to the outer periphery of the lower end portion of the large-diameter piston 2 having a concave cross section and a convex cross section, and has a through hole 27 at the center for communicating the space inside the check valve holder 26 and the displacement expansion chamber 3. ing. When the pressure in the displacement expansion chamber 3 decreases due to a fuel leak or the like, the valve element 24 descends against the urging force of the disc spring 25, and the displacement expansion chamber 3
Is replenished with fuel. Thereby, it is possible to prevent the generation of bubbles in the displacement expansion chamber 3 and the like. The large-diameter piston 2 is urged toward the actuator 1 by a spring 28 provided around the rod 21, and the small-diameter piston 4
It is urged toward the valve body 51 by a spring 29 provided around the lower end.

【0017】3方弁5は、ノズルニードル7の背圧室7
1への連通路52を、高圧通路53または低圧通路54
に選択的に連通させることにより、背圧室71の圧力を
増減する。高圧通路53は高圧燃料通路62に、低圧通
路54はドレーン通路64にそれぞれ連通している。ピ
エゾアクチュエータ1が通電パルスの入力により伸長す
ると、その変位が大径ピストン2に伝えられ、変位拡大
室3の燃料圧力を利用して変位を拡大して小径ピストン
4に伝える。これにより、小径ピストン4とともに弁体
51が下降すると、低圧流路54が開放されて、背圧室
71内の燃料が3方弁5からドレーン通路64に流出
し、ノズルニードル7が上昇して燃料が噴射される。一
方、通電を終了して、ピエゾアクチュエータ1を収縮さ
せると、大径ピストン2が上昇するのに伴い、小径ピス
トン4が上昇し、次いで弁体51が高圧通路53の燃料
圧で上昇して、背圧室71に高圧燃料通路62から高圧
燃料が流入し、ノズルニードル7を下降させる。
The three-way valve 5 has a back pressure chamber 7 of the nozzle needle 7.
1 to the high pressure passage 53 or the low pressure passage 54
, The pressure in the back pressure chamber 71 is increased or decreased. The high-pressure passage 53 communicates with the high-pressure fuel passage 62, and the low-pressure passage 54 communicates with the drain passage 64. When the piezo actuator 1 is extended by the input of the energizing pulse, the displacement is transmitted to the large-diameter piston 2, and the displacement is enlarged and transmitted to the small-diameter piston 4 by using the fuel pressure in the displacement expansion chamber 3. As a result, when the valve element 51 moves down together with the small-diameter piston 4, the low-pressure passage 54 is opened, and the fuel in the back pressure chamber 71 flows out of the three-way valve 5 into the drain passage 64, and the nozzle needle 7 rises. Fuel is injected. On the other hand, when the energization is terminated and the piezo actuator 1 is contracted, the small-diameter piston 4 rises as the large-diameter piston 2 rises, and then the valve body 51 rises with the fuel pressure in the high-pressure passage 53, High-pressure fuel flows into the back pressure chamber 71 from the high-pressure fuel passage 62 and lowers the nozzle needle 7.

【0018】通路72は、3方弁5を介さずに高圧燃料
通路62と背圧室71を連通させる高圧通路で、高圧燃
料通路62から高圧通路53へ至る通路の途中に、オリ
フィスを介して連通している。この通路により、高圧燃
料通路62と背圧室71が常時連通するため、噴射開始
時は、背圧室71の圧力低下を緩和し、ノズルニードル
7を緩やかに開弁させる。一方、噴射終了時は、圧力を
直ちに上昇させて、ノズルニードル7を迅速に閉弁させ
る効果がある。
The passage 72 is a high-pressure passage that connects the high-pressure fuel passage 62 and the back pressure chamber 71 without passing through the three-way valve 5, and is provided through an orifice in the passage from the high-pressure fuel passage 62 to the high-pressure passage 53. Communicating. This passage allows the high-pressure fuel passage 62 and the back pressure chamber 71 to always communicate with each other, so that at the start of injection, the pressure in the back pressure chamber 71 is reduced, and the nozzle needle 7 is opened slowly. On the other hand, at the end of the injection, there is an effect that the pressure is immediately increased and the nozzle needle 7 is quickly closed.

【0019】本発明では、変位拡大室3内に、中央の穴
径が小径ピストン4の外径より小さい所定厚のリング状
部材8(図3(b))を圧入固定し、一方の端面(下端
面)を所定間隔で小径ピストン4に対向させて、小径ピ
ストン4の上方への移動量を所定範囲に規制するストッ
パ部81となしている。また、リング状部材8中央の穴
を、燃料の流通によって小径ピストン4の振動を減衰す
るダンパ部82としている。リング状部材8の上端面
は、大径ピストン2と干渉しない位置にあり、その駆動
を妨げることはない。
In the present invention, a ring-shaped member 8 (FIG. 3 (b)) having a predetermined thickness whose central hole diameter is smaller than the outer diameter of the small-diameter piston 4 is press-fitted and fixed in the displacement expansion chamber 3, and one end face ( The lower end face) is opposed to the small-diameter piston 4 at a predetermined interval to form a stopper portion 81 that regulates the upward movement amount of the small-diameter piston 4 within a predetermined range. A hole in the center of the ring-shaped member 8 serves as a damper portion 82 that attenuates the vibration of the small-diameter piston 4 due to the flow of fuel. The upper end surface of the ring-shaped member 8 is at a position where it does not interfere with the large-diameter piston 2 and does not hinder its driving.

【0020】大小ピストン2、4間に変位拡大室3を設
けた構成において、ストッパ部81がない場合、大小ピ
ストン2が上方に移動して駆動から開放されると、小径
ピストン4は摺動方向に浮いた状態となる。このため、
小径ピストン4が振動して再下降し、3方弁5の再開弁
が生じやすくなるが、本発明では、ストッパ部81を設
けたので、小径ピストン4の上方への移動量が規制さ
れ、それ以上、大きな振幅で振動できなくなる。従っ
て、小径ピストン4による3方弁5の再開弁を抑制し、
ノズルニードル7が下降し始めた後に、背圧室71の圧
力低下により再び上昇すること、あるいは一時的に下降
しなくなるのを防止して、噴射量が過剰に増加するのを
防止できる。さらに、小径穴よりなるダンパ部82内を
燃料が流通することにより、小径ピストン4の振動の減
衰効果が高まる。
In the configuration in which the displacement expansion chamber 3 is provided between the large and small pistons 2 and 4, when the large and small pistons 2 move upward and are released from the driving without the stopper portion 81, the small diameter piston 4 moves in the sliding direction. Floating state. For this reason,
Although the small-diameter piston 4 vibrates again and descends again, and the re-opening of the three-way valve 5 is likely to occur, in the present invention, since the stopper portion 81 is provided, the amount of upward movement of the small-diameter piston 4 is restricted. As described above, vibration cannot be performed with a large amplitude. Therefore, the reopening of the three-way valve 5 by the small-diameter piston 4 is suppressed,
After the nozzle needle 7 starts to descend, it can be prevented from rising again due to a decrease in the pressure of the back pressure chamber 71, or from temporarily not descending, thereby preventing the injection amount from excessively increasing. Further, the fuel flows through the inside of the damper portion 82 formed of the small-diameter hole, whereby the vibration damping effect of the small-diameter piston 4 is enhanced.

【0021】図4は、本発明の効果を、リング状部材8
を設けない従来構成と比較して示す図である。縦軸の噴
射量は、本来、横軸の通電パルス幅に比例して増加する
ことが望ましいが、ストッパ部がない従来構成では、小
径ピストン4の振動により、3方弁5が再開弁し過剰な
燃料が噴射される現象が生じる。しかも、この小径ピス
トン4の振幅は、周辺部品の質量とばね定数の関係から
通電パルス幅に対し周期的に増減するため、図のよう
に、通電パルス幅に対し噴射量が細かく増減することに
なり、これを繰り返しながら全体としては噴射量が増加
するという関係にあった。これに対し、リング状部材8
を設けた本実施の形態の構成では、小径ピストン4の振
動が抑制され、かつ減衰が行われやすいために、通電パ
ルス幅に対し噴射量がよりリニアに増加する。よって、
噴射間の噴射量ばらつき、特に微小噴射量ばらつきが小
さくなる利点がある。
FIG. 4 shows the effect of the present invention on the ring-shaped member 8.
FIG. 6 is a diagram illustrating a comparison with a conventional configuration in which no is provided. Originally, it is desirable that the injection amount on the vertical axis increases in proportion to the energizing pulse width on the horizontal axis. A phenomenon occurs in which the fuel is injected. In addition, the amplitude of the small-diameter piston 4 periodically increases and decreases with respect to the energizing pulse width due to the relationship between the mass of the peripheral parts and the spring constant. Therefore, as shown in FIG. Thus, while repeating this, the injection amount increased as a whole. On the other hand, the ring-shaped member 8
In the configuration according to the present embodiment, the injection amount increases more linearly with respect to the energizing pulse width because the vibration of the small-diameter piston 4 is suppressed and the damping is easily performed. Therefore,
There is an advantage that the variation in the injection amount between the injections, particularly the variation in the minute injection amount, is reduced.

【0022】図5に本発明の第2の実施の形態を示す。
図5(a)に示すように、本実施の形態では、ハウジン
グH1に大径ピストン2を摺動自在に保持する第1のシ
リンダ67を、縦穴61と同軸的に連続させて設け、小
径ピストン4を摺動自在に保持する保持する第2のシリ
ンダ68を、別部材H6に設ける。第1のシリンダ67
は、ハウジングH1の中心軸と同軸上にあり、第1のシ
リンダ67と第2のシリンダ68は連続的に、かつ偏心
させて設けられる。変位拡大室3は、第1のシリンダ6
7と第2のシリンダ68の接続部に設けられる。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5A, in the present embodiment, a first cylinder 67 that slidably holds the large-diameter piston 2 is provided in the housing H1 so as to be coaxially continuous with the vertical hole 61, and a small-diameter piston is provided. A second cylinder 68 for holding the slidable holding member 4 is provided on the separate member H6. First cylinder 67
Is coaxial with the center axis of the housing H1, and the first cylinder 67 and the second cylinder 68 are provided continuously and eccentrically. The displacement expansion chamber 3 includes a first cylinder 6
7 is provided at a connection portion between the second cylinder 68 and the second cylinder 68.

【0023】また、この時、第2のシリンダ68の外周
縁が第1のシリンダ67の外周縁よりも外側に位置する
ように、つまり、図5(b)に示すように、第1および
第2のシリンダ67、68の接続部の開口面積Aが上記
第2のシリンダ68の断面積よりも小さくなるようにす
る。そして、本実施の形態では、第1のシリンダ67と
第2のシリンダ68の接続部に形成され、小径ピストン
4の上端面に対向位置する段差面を、ストッパ部83と
する。このようにしても、上記第1の実施の形態と同様
の振動防止効果が得られる。
At this time, the first and second cylinders 68 are arranged so that the outer peripheral edge thereof is located outside the outer peripheral edge of the first cylinder 67, that is, as shown in FIG. The opening area A of the connection portion between the second cylinders 67 and 68 is made smaller than the cross-sectional area of the second cylinder 68. In the present embodiment, a stepped surface formed at a connection portion between the first cylinder 67 and the second cylinder 68 and opposed to the upper end surface of the small-diameter piston 4 is referred to as a stopper portion 83. Even in this case, the same vibration prevention effect as in the first embodiment can be obtained.

【0024】さらに、本実施の形態では、逆止弁22の
逆止弁ホルダ26を、大径ピストン2に固定せず、変位
拡大室3内(第1のシリンダ67の下端部内)に遊嵌さ
せる。このようにすると、大径ピストン2に追従して逆
止弁ホルダ26が上昇しないので、小径ピストン4の変
位に伴い貫通穴27内を燃料が流通し、ダンパ部として
機能させることができる。また、シリンダ67、68の
接続部の開口面積が上記第2のシリンダの断面積よりも
小さいため、この開口部を燃料が流通することによって
も、ダンパ効果が得られる。
Further, in this embodiment, the check valve holder 26 of the check valve 22 is not fixed to the large-diameter piston 2 but is loosely fitted in the displacement expansion chamber 3 (the lower end of the first cylinder 67). Let it. In this case, the check valve holder 26 does not rise following the large-diameter piston 2, so that the fuel flows through the through hole 27 with the displacement of the small-diameter piston 4, and can function as a damper portion. In addition, since the opening area of the connecting portion between the cylinders 67 and 68 is smaller than the cross-sectional area of the second cylinder, the damper effect can be obtained by flowing the fuel through the opening.

【0025】逆止弁22としての機能は、上記第1の実
施の形態と同様で、図6(a)のように、変位拡大室3
に燃料が十分にある場合には、大径ピストン2が上昇し
ても、弁体24を大径ピストン2側に押圧する力〔皿ば
ね25のばね力+油圧力(大)〕が大きく、低圧通路2
3は閉鎖される。一方、変位拡大室3に燃料が十分ない
場合、図6(b)のように、大径ピストン2が上昇する
と、押圧力〔皿ばね25のばね力+油圧力(小)〕が小
さくなり、弁体24は大径ピストン2から離れる。よっ
て、低圧通路23が開放され、変位拡大室3が燃料の供
給を受ける。変位拡大室3の、第1のシリンダ67側と
第2のシリンダ68側とは、逆止弁ホルダ26外周クリ
アランスおよび中央の貫通穴27によって連通してい
る。
The function of the check valve 22 is the same as that of the first embodiment, and as shown in FIG.
When there is sufficient fuel, the force pressing the valve element 24 toward the large-diameter piston 2 [spring force of the disc spring 25 + hydraulic pressure (large)] is large even if the large-diameter piston 2 rises. Low pressure passage 2
3 is closed. On the other hand, when the displacement expansion chamber 3 does not have sufficient fuel, as shown in FIG. 6B, when the large-diameter piston 2 rises, the pressing force [spring force of the disc spring 25 + hydraulic pressure (small)] decreases. The valve element 24 moves away from the large-diameter piston 2. Therefore, the low-pressure passage 23 is opened, and the displacement expansion chamber 3 receives supply of fuel. The first cylinder 67 side and the second cylinder 68 side of the displacement enlargement chamber 3 communicate with each other by an outer peripheral clearance of the check valve holder 26 and a central through hole 27.

【0026】このように、本実施の形態では、シリンダ
67、68の段差面によってストッパ部83を形成した
ので、ストッパ部の構成部材を別に設けて組付ける必要
がなく、部品点数、組付けコストの削減が可能である。
また、小径ピストン4を縦穴61内に設けず、別部材H
6に設けたので、偏心穴で加工しにくい縦穴61の長さ
が短くなり、加工が容易になる。なお、本実施の形態で
は、高圧燃料通路62形状を変更することにより、流路
形成部材H2、H3を一体化して流路形成部材H7と
し、さらに部品点数を削減している。
As described above, in this embodiment, since the stopper 83 is formed by the step surfaces of the cylinders 67 and 68, it is not necessary to separately provide and assemble the components of the stopper, and the number of parts and the assembly cost are reduced. Can be reduced.
Further, the small-diameter piston 4 is not provided in the vertical hole 61, and a separate member H
6, the length of the vertical hole 61 which is difficult to machine with an eccentric hole is shortened, and machining is facilitated. In the present embodiment, by changing the shape of the high-pressure fuel passage 62, the flow path forming members H2 and H3 are integrated into a flow path forming member H7, and the number of components is further reduced.

【0027】上記実施の形態では、ピエゾアクチュエー
タを用いたが、ピエゾ式に限らず、通電により変位を発
生するものであれば、いずれのアクチュエータを用いて
もよい。また、制御弁として3方弁を用いる必要はな
く、他の方式でノズルニードルを開閉させる構成でもよ
い。
In the above embodiment, the piezo actuator is used. However, the present invention is not limited to the piezo type, and any actuator may be used as long as it generates a displacement when energized. Further, it is not necessary to use a three-way valve as the control valve, and a configuration in which the nozzle needle is opened and closed by another method may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態における燃料噴射装
置の全体断面図である。
FIG. 1 is an overall sectional view of a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態の燃料噴射装置の下半部拡大
図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a lower half part of the fuel injection device according to the first embodiment.

【図3】(a)は第1の実施の形態の燃料噴射装置の要
部拡大図、(b)は筒状部材の全体斜視図である。
FIG. 3A is an enlarged view of a main part of the fuel injection device according to the first embodiment, and FIG. 3B is an overall perspective view of a tubular member.

【図4】第1の実施の形態の効果を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining an effect of the first embodiment.

【図5】(a)は本発明の第2の実施の形態における燃
料噴射装置の下半部拡大図、(b)はその要部拡大図で
ある。
FIG. 5A is an enlarged view of a lower half of a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an enlarged view of a main part thereof.

【図6】(a)、(b)は本発明の第2の実施の形態に
おける逆止弁の作動を説明するための燃料噴射装置の要
部拡大図である。
FIGS. 6A and 6B are enlarged views of a main part of a fuel injection device for explaining an operation of a check valve according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

H1 ハウジング 1 ピエゾアクチュエータ(アクチュエータ) 11 金属管 12 ピエゾスタック 14 変位伝達部材 15 ベローズ 2 大径ピストン(第1のピストン部材) 22 逆止弁 26 逆止弁ホルダ 27 貫通穴(ダンパ部) 3 変位拡大室 4 小径ピストン(第2のピストン部材) 5 3方弁(制御弁) 51 弁体 61 縦穴 62 高圧燃料通路 63 導入管 64 ドレーン通路 65 導出管 67 第1のシリンダ 68 第2のシリンダ 7 ノズルニードル 71 背圧室 H1 Housing 1 Piezo actuator (actuator) 11 Metal tube 12 Piezo stack 14 Displacement transmitting member 15 Bellows 2 Large diameter piston (first piston member) 22 Check valve 26 Check valve holder 27 Through hole (damper part) 3 Displacement enlargement Chamber 4 small-diameter piston (second piston member) 5 three-way valve (control valve) 51 valve body 61 vertical hole 62 high-pressure fuel passage 63 introduction pipe 64 drain passage 65 outlet pipe 67 first cylinder 68 second cylinder 7 nozzle needle 71 Back pressure chamber

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Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アクチュエータによって駆動される大径
の第1のピストン部材と、制御弁を駆動する小径の第2
のピストン部材の間に、作動流体を充填した変位拡大室
を設けて、上記第1のピストン部材の変位を拡大して上
記第2のピストン部材に伝達し、上記第2のピストン部
材で上記制御弁を開閉することによりノズルニードルを
上下動させる燃料噴射装置において、上記第2のピスト
ン部材の上記変位拡大室側への移動量を規制するストッ
パ部を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
1. A large-diameter first piston member driven by an actuator, and a small-diameter second piston member driving a control valve.
A displacement expansion chamber filled with a working fluid is provided between the piston members, and the displacement of the first piston member is enlarged and transmitted to the second piston member, and the control is performed by the second piston member. A fuel injection device in which a nozzle needle is moved up and down by opening and closing a valve, wherein a stopper portion for restricting a movement amount of the second piston member toward the displacement expansion chamber side is provided.
【請求項2】 上記変位拡大室内に、上記第2のピスト
ン部材の振動を減衰するダンパ部を設けた請求項1記載
の燃料噴射装置。
2. The fuel injection device according to claim 1, wherein a damper section for damping vibration of the second piston member is provided in the displacement expansion chamber.
【請求項3】 上記ダンパ部が、上記変位拡大室内に固
定または遊嵌されたリング状部材の穴よりなる請求項2
記載の燃料噴射装置。
3. The damper part comprises a hole of a ring-shaped member fixed or loosely fitted in the displacement expansion chamber.
The fuel injection device according to claim 1.
【請求項4】 上記変位拡大室内に、一方の端面が上記
第2のピストン部材の端面に所定間隔で対向するリング
状部材を固定して、上記ストッパ部となすとともに、上
記リング状部材の中央の穴を、上記第2のピストン部材
の振動を減衰させるダンパ部とした請求項1記載の燃料
噴射装置。
4. A ring-shaped member having one end face opposed to an end face of the second piston member at a predetermined interval in the displacement expansion chamber to form the stopper portion, and a center of the ring-shaped member. 2. The fuel injection device according to claim 1, wherein said hole is a damper portion for attenuating vibration of said second piston member.
【請求項5】 上記第1のピストン部材を収容する大径
の第1のシリンダと、上記第2のピストン部材を収容す
る小径の第2のシリンダとを、連続的にかつ偏心させて
配置して、上記第1のシリンダと上記第2のシリンダの
接続部に上記変位拡大室を設け、上記第1のシリンダと
上記第2のシリンダの接続部に形成した段差面を上記ス
トッパ部とした請求項1ないし3のいずれか記載の燃料
噴射装置。
5. A large-diameter first cylinder accommodating the first piston member and a small-diameter second cylinder accommodating the second piston member are continuously and eccentrically arranged. The displacement enlarging chamber is provided at a connection portion between the first cylinder and the second cylinder, and a step surface formed at a connection portion between the first cylinder and the second cylinder is used as the stopper portion. Item 4. The fuel injection device according to any one of Items 1 to 3.
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