JP2003161378A - Valve device and fuel injection equipment using thereof - Google Patents

Valve device and fuel injection equipment using thereof

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JP2003161378A
JP2003161378A JP2001358996A JP2001358996A JP2003161378A JP 2003161378 A JP2003161378 A JP 2003161378A JP 2001358996 A JP2001358996 A JP 2001358996A JP 2001358996 A JP2001358996 A JP 2001358996A JP 2003161378 A JP2003161378 A JP 2003161378A
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JP
Japan
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force
valve
piston
valve member
fulcrum
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Application number
JP2001358996A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Ito
猪頭　　敏彦
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve device that is easy to change a design by reducing transfer loss of force by a difference of coefficient of thermal expansion. <P>SOLUTION: When electric energy is supplied to a Piezzoelectric element 51 of a driving component 50. The piezzoelectric element 51 elongates and a 1st piston 52 moves to the direction of an oil pressure chamber 54. Oil pressure of the oil pressure chamber 54 rises associated with the movement of the 1st piston 52, and a 2nd piston 53 drives a valve member 41 through a lever member 60. The displacement magnifying ratio by the lever member 60 is changed according to the movement quantity of the valve member 41, because the lever member 60 has a plurality of power points which move according to the movement quantity of the valve member 41. The transmission loss of power by the difference of the heat expansion coefficient occurring between the 1st piston 52 as well as the 2nd piston 53, etc., and a housing 10 is reduced, because the displacement and driving force of the Piezzoelectric element 51 are transmitted to the 2nd piston 53 through the oil pressure chamber 54. Also, the lever member 60 can be changed according to a dynamic characteristic that is required for fuel injection equipment 1 and the change of the design is easily performed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、弁装置およびそれ
を用いた燃料噴射装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a valve device and a fuel injection device using the valve device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば、ディーゼルエンジンなどのエン
ジンに燃料を供給するシステムとしてコモンレール式の
燃料噴射システムが知られている。コモンレール式の燃
料噴射システムに用いられる燃料噴射装置では、例えば
ピエゾ素子などの圧電素子を有する駆動部により、噴孔
を開閉するバルブニードルを付勢する背圧室の油圧を直
接または間接的に増減してバルブニードルを駆動してい
る。これにより、噴孔の開閉を制御し、燃料の噴射を断
続している。2. Description of the Related Art A common rail fuel injection system is known as a system for supplying fuel to an engine such as a diesel engine. In a fuel injection device used in a common rail fuel injection system, for example, a drive unit having a piezoelectric element such as a piezo element directly or indirectly increases or decreases the hydraulic pressure in a back pressure chamber that urges a valve needle that opens and closes an injection hole. To drive the valve needle. As a result, the opening and closing of the injection hole is controlled, and fuel injection is interrupted.

【０００３】従来のピエゾ素子を有する燃料噴射装置と
して、例えばフランスのＦＲ２７９９３１８号に開示さ
れているように、供給される電気的なエネルギーに応じ
たピエゾ素子の変位量を「てこ」によって拡大し、弁部
材に伝達する機構が公知である。上記の構成により、構
造の簡略化を図ることができ、力の伝達する際のエネル
ギーロスが低減され、かつ「てこ」を交換することによ
り変位拡大率を任意に変更することができるという利点
がある。なお、本明細書中において「変位拡大率」と
は、「てこ」の支点から作用点までの距離と支点から力
点までの距離との比をいう。すなわち、「変位拡大率」
とは、「てこ」の力点に加えられる力および変位量が作
用点にどの程度拡大または縮小されて作用するかを示す
ものである。As a conventional fuel injection device having a piezo element, for example, as disclosed in FR2799318 of France, the displacement amount of the piezo element according to the supplied electric energy is enlarged by a "lever", Mechanisms for transmitting to valve members are known. With the above configuration, the structure can be simplified, the energy loss at the time of transmitting the force is reduced, and the displacement enlargement ratio can be arbitrarily changed by replacing the "lever". is there. In the present specification, the “displacement magnification rate” refers to the ratio of the distance from the fulcrum of the lever to the point of action and the distance from the fulcrum to the force point. That is, "displacement magnification rate"
The term indicates how much the force and displacement applied to the "lever" force point is expanded or contracted to act on the action point.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＦＲ２
７９９３１８号に開示されている燃料噴射装置では、ピ
エゾ素子と金属ハウジングとの間の熱膨張率の差によ
り、寸法精度が低下し、ピエゾ素子から発生する力の伝
達にロスが生じるおそれがある。また、「てこ」の変位
拡大率を大きくすると、弁部材に大きな力を加えること
ができない。さらに、変位拡大率を小さくすると、弁部
材の移動量を大きくすることができないという種々の問
題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, FR2
In the fuel injection device disclosed in Japanese Patent No. 799318, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezo element and the metal housing, the dimensional accuracy may be reduced, and the force generated from the piezo element may be lost. Moreover, if the displacement enlargement ratio of the "lever" is increased, a large force cannot be applied to the valve member. Further, when the displacement magnification rate is reduced, there are various problems that the movement amount of the valve member cannot be increased.

【０００５】一方、ドイツのＤＥ１９９４６８２７号に
開示されている燃料噴射装置のように、ピエゾ素子と弁
部材との間に油圧室を設け、ピエゾ素子により油圧室の
油圧を変更し、油圧により弁部材を駆動することで熱膨
張率の差による影響を低減することができる。また、受
圧面積の異なる二つのピストンを用いることにより弁部
材の移動量に応じて弁部材に加える力を変更することが
できる。On the other hand, like the fuel injection device disclosed in DE 19946827 of Germany, a hydraulic chamber is provided between the piezo element and the valve member, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber is changed by the piezo element, and the valve member is hydraulically operated. The influence of the difference in the coefficient of thermal expansion can be reduced by driving. Further, by using two pistons having different pressure receiving areas, the force applied to the valve member can be changed according to the movement amount of the valve member.

【０００６】しかし、複数のピストンを用いるため、作
動油が漏出する箇所が多く、ピエゾ素子から発生した力
の伝達ロスが大きくなるという問題がある。また、弁部
材の移動量と弁部材に加わる力との関係を変更する場
合、複数のピストンの諸元を変更する必要があり、設計
の変更が困難であるという問題がある。However, since a plurality of pistons are used, there are many places where the hydraulic oil leaks, and there is a problem that the transmission loss of the force generated from the piezo element becomes large. Further, when changing the relationship between the amount of movement of the valve member and the force applied to the valve member, it is necessary to change the specifications of the plurality of pistons, which makes it difficult to change the design.

【０００７】そこで、本発明の目的は、熱膨張率の差に
よる力の伝達ロスを低減し、設計の変更が容易な弁装置
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、簡
単な構造で弁部材へ加えられる駆動力ならびに弁部材の
移動量が変更される弁装置を提供することにある。さら
に、本発明の他の目的は、小型化が容易な燃料噴射装置
を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a valve device in which the transmission loss of force due to the difference in coefficient of thermal expansion is reduced and the design can be easily changed. Another object of the present invention is to provide a valve device having a simple structure in which the driving force applied to the valve member and the movement amount of the valve member are changed. Still another object of the present invention is to provide a fuel injection device that can be easily downsized.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
弁装置によると、圧電素子の伸縮により油圧が加減さ
れ、加減された油圧により駆動部材が駆動される。その
ため、駆動部と周辺の部材との間の熱膨張率の差は油圧
室により吸収される。したがって、圧電素子から発生し
た力をロスなく駆動部材を介して弁部材を伝達すること
ができる。また、てこ部材の形状を変更することによ
り、変位拡大率の変更が容易であるため、容易に設計を
変更することができる。According to the valve device of the first aspect of the present invention, the hydraulic pressure is adjusted by expansion and contraction of the piezoelectric element, and the drive member is driven by the adjusted hydraulic pressure. Therefore, the difference in the coefficient of thermal expansion between the drive unit and the peripheral members is absorbed by the hydraulic chamber. Therefore, the force generated from the piezoelectric element can be transmitted to the valve member via the drive member without loss. Further, by changing the shape of the lever member, it is easy to change the displacement enlargement ratio, so that the design can be easily changed.

【０００９】本発明の請求項２記載の弁装置によると、
てこ部材は力点部、支点部または作用点部を複数有して
いる。そして、弁部材の移動量が大きくなると、力点
部、支点部または作用点部は、変位拡大率が大きくなる
位置へ移動する。そのため、弁部材の移動量に応じて弁
部材に加えられる駆動力ならびに弁部材の移動量を変更
することができる。According to the valve device of the second aspect of the present invention,
The lever member has a plurality of force points, fulcrums or action points. Then, when the amount of movement of the valve member increases, the force point portion, the fulcrum portion or the action point portion moves to a position where the displacement enlargement ratio increases. Therefore, the driving force applied to the valve member and the movement amount of the valve member can be changed according to the movement amount of the valve member.

【００１０】本発明の請求項３記載の弁装置によると、
圧電素子の伸縮によりてこ部材を介して弁部材が直接駆
動される。そのため、構造を簡単にすることができる。
また、てこ部材は力点部、支点部または作用点部を複数
有している。そして、弁部材の移動量が大きくなると、
力点部、支点部または作用点部は、変位拡大率が大きく
なる位置へ移動する。したがって、簡単な構造で弁部材
へ加えられる駆動力ならびに弁部材の移動量を変更する
ことができる。本発明の請求項４記載の弁装置による
と、弁部材はてこ部材の作用点部と当接して駆動され、
通路を開閉する。そのため、制御室の圧力を増減する二
方弁、あるいは三方弁に適用することができる。According to the valve device of claim 3 of the present invention,
The expansion and contraction of the piezoelectric element directly drives the valve member via the lever member. Therefore, the structure can be simplified.
Further, the lever member has a plurality of force points, fulcrums or action points. Then, when the movement amount of the valve member increases,
The force point portion, the fulcrum portion, or the action point portion moves to a position where the displacement enlargement ratio increases. Therefore, the driving force applied to the valve member and the movement amount of the valve member can be changed with a simple structure. According to the valve device of claim 4 of the present invention, the valve member is driven in contact with the action point portion of the lever member,
Open and close aisles. Therefore, it can be applied to a two-way valve or a three-way valve that increases or decreases the pressure in the control chamber.

【００１１】本発明の請求項５記載の弁装置によると、
圧電素子の伸縮によりてこ部材を介して油圧室の容積を
可変する油圧制御部の可動部材が駆動される。そのた
め、圧電素子あるいは可動部材と周辺の部材との間の熱
膨張率の差は油圧室により吸収される。したがって、圧
電素子から発生した力をロスなく駆動部材を介して弁部
材を伝達することができる。また、てこ部材の形状を変
更することにより、変位拡大率の変更が容易であるた
め、容易に設計を変更することができる。According to the valve device of claim 5 of the present invention,
The expansion and contraction of the piezoelectric element drives the movable member of the hydraulic control unit that changes the volume of the hydraulic chamber via the lever member. Therefore, the difference in the coefficient of thermal expansion between the piezoelectric element or the movable member and the peripheral members is absorbed by the hydraulic chamber. Therefore, the force generated from the piezoelectric element can be transmitted to the valve member via the drive member without loss. Further, by changing the shape of the lever member, it is easy to change the displacement enlargement ratio, so that the design can be easily changed.

【００１２】本発明の請求項６記載の弁装置によると、
てこ部材は力点部、支点部または作用点部を複数有して
いる。そして、弁部材の移動量が大きくなると、力点
部、支点部または作用点部は、変位拡大率が大きくなる
位置へ移動する。そのため、弁部材の移動量に応じて弁
部材に加えられる駆動力ならびに弁部材の移動量を変更
することができる。これにより、例えば燃料噴射装置に
本発明の弁装置を適用すると、弁部材の駆動力と変位と
の関係を最適化することができ、駆動エネルギーの低減
が図られ、燃料噴射装置を小型化することができる。According to the valve device of claim 6 of the present invention,
The lever member has a plurality of force points, fulcrums or action points. Then, when the amount of movement of the valve member increases, the force point portion, the fulcrum portion or the action point portion moves to a position where the displacement enlargement ratio increases. Therefore, the driving force applied to the valve member and the movement amount of the valve member can be changed according to the movement amount of the valve member. Accordingly, when the valve device of the present invention is applied to, for example, a fuel injection device, the relationship between the driving force and the displacement of the valve member can be optimized, the driving energy can be reduced, and the fuel injection device can be downsized. be able to.

【００１３】本発明の請求項７または８記載の弁装置に
よると、駆動部の発生力は弁部材の移動距離が大きなと
きほど大きくなる。そのため、駆動部の発生力と弁部材
の変位との間に生じるヒステリシスが低下する。したが
って、駆動部で発生するエネルギーロスを低減すること
ができる。本発明の請求項９記載の燃料噴射装置による
と、請求項１から８のいずれか一項記載の弁装置を備え
ている。そのため、駆動力のロスが低減され、駆動部の
小型化を図ることができる。したがって、駆動部の圧電
素子を駆動するための電気回路を小型化することができ
る。According to the valve device of the seventh or eighth aspect of the present invention, the generated force of the drive unit increases as the moving distance of the valve member increases. Therefore, the hysteresis generated between the generated force of the drive unit and the displacement of the valve member is reduced. Therefore, the energy loss generated in the drive unit can be reduced. According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a valve device according to any one of the first to eighth aspects. Therefore, the loss of driving force is reduced, and the size of the driving unit can be reduced. Therefore, the electric circuit for driving the piezoelectric element of the drive unit can be downsized.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による弁装置を適用
した燃料噴射装置を図１に示す。本実施例による燃料噴
射装置１は、コモンレール式の燃料噴射システムに適用
される。図１に示すように、燃料噴射装置１は、ハウジ
ング１０、ならびにプレート部材１１、プレート部材１
２および制御室形成部材２０を挟んでハウジング１０と
リテーニングナット１３により結合されているノズルボ
ディ３０とを備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plurality of embodiments showing the embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a fuel injection device to which a valve device according to a first embodiment of the present invention is applied. The fuel injection device 1 according to the present embodiment is applied to a common rail fuel injection system. As shown in FIG. 1, the fuel injection device 1 includes a housing 10, a plate member 11, and a plate member 1.
2 and the control chamber forming member 20 are sandwiched between the housing 10 and the nozzle body 30 connected by the retaining nut 13.

【００１５】ノズルボディ３０の先端には噴孔３１が形
成されている。ノズルボディ３０の内部には、ノズルニ
ードル３２が軸方向へ往復移動可能に収容されている。
ノズルニードル３２の先端部にはシート部３２１が形成
されており、シート部３２１はノズルボディ３０の噴孔
３１の入口側に形成されている弁座部３３と当接可能で
ある。ノズルニードル３２が図１の上方へ移動しシート
部３２１が弁座部３３から離座することにより、噴孔３
１から燃料が噴射される。一方、ノズルニードル３２が
図１の下方へ移動しシート部３２１が弁座部３３へ着座
することにより、噴孔３１からの燃料の噴射が停止され
る。ノズルボディ３０には、反噴孔側の端部のプレート
部材１２との間に背圧室３４が形成されている。背圧室
３４にはスプリング３５が収容されており、背圧室３４
に蓄えられている高圧の燃料およびスプリング３５の付
勢力によりノズルニードル３２は噴孔閉塞方向すなわち
シート部３２１が弁座部３３へ着座する方向へ付勢され
ている。A nozzle hole 31 is formed at the tip of the nozzle body 30. A nozzle needle 32 is housed inside the nozzle body 30 so as to be capable of reciprocating in the axial direction.
A seat portion 321 is formed at the tip of the nozzle needle 32, and the seat portion 321 can contact the valve seat portion 33 formed on the inlet side of the injection hole 31 of the nozzle body 30. When the nozzle needle 32 moves upward in FIG. 1 and the seat portion 321 separates from the valve seat portion 33, the injection hole 3
Fuel is injected from 1. On the other hand, when the nozzle needle 32 moves downward in FIG. 1 and the seat portion 321 is seated on the valve seat portion 33, the fuel injection from the injection hole 31 is stopped. A back pressure chamber 34 is formed in the nozzle body 30 between the nozzle body 30 and the plate member 12 at the end portion on the side opposite to the injection hole. A spring 35 is housed in the back pressure chamber 34.
The nozzle needle 32 is urged in the direction of closing the injection hole, that is, in the direction in which the seat portion 321 is seated on the valve seat portion 33, by the high-pressure fuel stored in and the urging force of the spring 35.

【００１６】図示しないコモンレールから高圧燃料通路
１４を経由してノズルボディ３０の燃料通路３６に供給
された燃料は、燃料溜まり３７、ノズルニードル３２と
ノズルボディ３０との間に形成される隙間を経由してノ
ズルニードル３２の先端に供給される。高圧燃料通路１
４を経由してコモンレールから供給された燃料の一部
は、ノズルボディ３０の反噴孔側に設置されているプレ
ート部材１１の燃料通路１１ａを経て制御室形成部材２
０に形成されている制御室２１に供給される。The fuel supplied from the common rail (not shown) to the fuel passage 36 of the nozzle body 30 via the high-pressure fuel passage 14 passes through the fuel reservoir 37, the gap formed between the nozzle needle 32 and the nozzle body 30. And is supplied to the tip of the nozzle needle 32. High pressure fuel passage 1
A part of the fuel supplied from the common rail via 4 passes through the fuel passage 11a of the plate member 11 installed on the side opposite to the injection hole of the nozzle body 30 to form the control chamber forming member 2
It is supplied to the control chamber 21 which is formed in zero.

【００１７】弁装置４０は、弁部材４１および駆動部５
０を備えている。弁装置４０は、弁部材４１、駆動部５
０、ハウジング１０、プレート部材１１、制御室形成部
材２０およびてこ部材６０から構成されている。駆動部
５０の圧電素子としてのピエゾ素子５１は、図２に示す
ような駆動回路１００に接続されている。図１に示すよ
うに、弁部材４１は半球状に形成されており、制御室形
成部材２０に形成されている制御室２１に設置されてい
る。弁部材４１は、制御室２１の内部を図１の上下方向
へ往復移動可能である。制御室形成部材２０の内周面は
テーパ状に形成されており、テーパ状の内周面に弁部材
４１が着座可能な弁座部２２が形成されている。制御室
形成部材２０には、低圧側に連通する通路としての低圧
ポート２３が形成されており、弁部材４１が弁座部２２
に着座することにより制御室２１と低圧ポート２３との
連通は閉塞される。低圧側は、制御室形成部材２０に形
成されている低圧室２４と、ハウジング１０および制御
室形成部材２０に形成されている低圧通路１５、２５と
から構成されている。The valve device 40 includes a valve member 41 and a drive unit 5.
It has 0. The valve device 40 includes a valve member 41 and a drive unit 5.
0, the housing 10, the plate member 11, the control chamber forming member 20, and the lever member 60. A piezo element 51 as a piezoelectric element of the drive unit 50 is connected to a drive circuit 100 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the valve member 41 is formed in a hemispherical shape, and is installed in the control chamber 21 formed in the control chamber forming member 20. The valve member 41 can reciprocate inside the control chamber 21 in the vertical direction of FIG. The inner peripheral surface of the control chamber forming member 20 is formed in a tapered shape, and the valve seat portion 22 on which the valve member 41 can be seated is formed on the tapered inner peripheral surface. The control chamber forming member 20 is formed with a low pressure port 23 serving as a passage communicating with the low pressure side, and the valve member 41 serves as the valve seat portion 22.
The communication between the control chamber 21 and the low pressure port 23 is blocked by sitting on the seat. The low pressure side includes a low pressure chamber 24 formed in the control chamber forming member 20 and low pressure passages 15 and 25 formed in the housing 10 and the control chamber forming member 20.

【００１８】制御室２１には高圧側に連通する燃料通路
１１ａが連通している。燃料通路１１ａは高圧燃料通路
１４と連通している。また、制御室２１には背圧室３４
に連通する制御油圧通路１６が連通している。制御油圧
通路１６は、制御室２１からプレート部材１１およびプ
レート部材１２を経由して背圧室３４へ連通している。
制御油圧通路１６にはオリフィス１６ａが設置されてい
る。A fuel passage 11a, which communicates with the high pressure side, communicates with the control chamber 21. The fuel passage 11 a communicates with the high pressure fuel passage 14. Further, the control chamber 21 includes a back pressure chamber 34.
A control hydraulic passage 16 that communicates with the. The control hydraulic passage 16 communicates with the back pressure chamber 34 from the control chamber 21 via the plate member 11 and the plate member 12.
An orifice 16a is installed in the control hydraulic passage 16.

【００１９】駆動部は、圧電素子としてのピエゾ素子５
１、第一ピストン５２および駆動部材としての第二ピス
トン５３を有している。ピエゾ素子５１は、図２に示す
ように駆動回路１００に接続され、図示しないＥＣＵか
らの命令にしたがって電気的なエネルギーが供給され
る。ピエゾ素子５１は、エネルギーが供給されると伸長
し、エネルギーが放出されると収縮する。このとき、ピ
エゾ素子５１から放出されたエネルギーは駆動回路１０
０のエネルギー回収手段としてのコンデンサ１０１に回
収される。ピエゾ素子５１および第一ピストン５２は、
ハウジング１０に形成されているピエゾシリンダ１７に
収容されている。第一ピストン５２はピエゾ素子５１の
噴孔側の端部に当接しており、ピエゾ素子５１の伸縮に
ともなってピエゾシリンダ１７の内部を往復摺動する。
第一ピストン５２の反ピエゾ素子側には、油圧室５４が
形成されている。油圧室５４は、第一ピストン５２の移
動により容積が変化する。油圧室５４には皿ばね５５が
設置されており、皿ばね５５は第一ピストン５２をピエ
ゾ素子５１方向へ付勢している。これにより、ピエゾ素
子５１からエネルギーが放出されると、第一ピストン５
２は図１の上方へ移動する。The driving unit is a piezo element 5 as a piezoelectric element.
1, a first piston 52 and a second piston 53 as a driving member. The piezo element 51 is connected to the drive circuit 100 as shown in FIG. 2, and is supplied with electrical energy according to a command from an ECU (not shown). The piezo element 51 expands when energy is supplied and contracts when energy is released. At this time, the energy released from the piezo element 51 is transferred to the drive circuit 10.
The energy is recovered by the condenser 101 as a zero energy recovery means. The piezo element 51 and the first piston 52 are
It is housed in a piezo cylinder 17 formed in the housing 10. The first piston 52 is in contact with the end portion of the piezo element 51 on the injection hole side, and reciprocally slides inside the piezo cylinder 17 as the piezo element 51 expands and contracts.
A hydraulic chamber 54 is formed on the side opposite to the piezoelectric element of the first piston 52. The volume of the hydraulic chamber 54 changes due to the movement of the first piston 52. A disc spring 55 is installed in the hydraulic chamber 54, and the disc spring 55 urges the first piston 52 toward the piezo element 51. As a result, when energy is released from the piezo element 51, the first piston 5
2 moves upward in FIG.

【００２０】第二ピストン５３は、ハウジング１０に形
成されているシリンダ１８に図１の上下方向へ往復摺動
可能に収容されている。第二ピストン５３の一方の端部
は油圧室５４に面しており、第二ピストン５３は油圧室
５４の油圧を受けて図１の下方へ移動可能である。ま
た、第二ピストン５３の他方の端部は低圧室２４に面し
ている。The second piston 53 is accommodated in the cylinder 18 formed in the housing 10 so as to be capable of reciprocating sliding in the vertical direction of FIG. One end of the second piston 53 faces the hydraulic chamber 54, and the second piston 53 receives the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 54 and can move downward in FIG. 1. The other end of the second piston 53 faces the low pressure chamber 24.

【００２１】駆動回路１００は、図２に示すようにＤＣ
／ＤＣコンバータ１０２、ダイオード１０３、１０４、
１０５、１０６、１０７、コンデンサ１０１およびコイ
ル１０８などから構成されている。駆動部５０のピエゾ
素子５１は駆動回路１００のコンデンサ１０１と並列に
接続されている。ピエゾ素子５１が伸長するときコンデ
ンサ１０１および図示しない電源からピエゾ素子５１へ
電気的なエネルギーが供給され、ピエゾ素子５１が収縮
するときピエゾ素子５１から放出される電気的エネルギ
ーはコンデンサ１０１に回収される。この場合、ＳＷ３
をＯＮにし、ＳＷ１のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことによ
り、コンデンサ１０１に蓄えられたエネルギーがコイル
１０８を介してピエゾ素子５１へ供給される。ＳＷ３を
ＯＦＦにし、ＳＷ２のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことによ
りピエゾ素子５１からコンデンサ１０１へエネルギーが
回収される。As shown in FIG. 2, the drive circuit 100 is a DC circuit.
/ DC converter 102, diodes 103, 104,
105, 106, 107, a capacitor 101, a coil 108 and the like. The piezo element 51 of the drive unit 50 is connected in parallel with the capacitor 101 of the drive circuit 100. When the piezo element 51 expands, electric energy is supplied from the capacitor 101 and a power source (not shown) to the piezo element 51, and when the piezo element 51 contracts, the electric energy released from the piezo element 51 is recovered by the capacitor 101. . In this case, SW3
Is turned on and ON-OFF of SW1 is repeated, so that the energy stored in the capacitor 101 is supplied to the piezo element 51 via the coil 108. Energy is recovered from the piezo element 51 to the capacitor 101 by turning off SW3 and repeating on-off of SW2.

【００２２】また、図３に示すような駆動回路１１０を
使用することも可能である。この場合、ＳＷ３をＯＮす
ることによりコンデンサ１１１に蓄えられているエネル
ギーがコイル１１２を介してピエゾ素子５１へ供給され
る。ＳＷ３をＯＦＦにし、ＳＷ４をＯＮにすると、ピエ
ゾ素子５１からコンデンサ１１１へエネルギーが回収さ
れる。なお、第１実施例では、図２に示す駆動回路１０
０または図３に示す駆動回路１１０のいずれを用いても
よい。It is also possible to use a drive circuit 110 as shown in FIG. In this case, the energy stored in the capacitor 111 is supplied to the piezo element 51 via the coil 112 by turning on the SW3. When SW3 is turned off and SW4 is turned on, energy is recovered from the piezo element 51 to the capacitor 111. In the first embodiment, the drive circuit 10 shown in FIG.
0 or the drive circuit 110 shown in FIG. 3 may be used.

【００２３】てこ部材６０は、図１に示すように制御室
形成部材２０に形成されている低圧室２４に設置されて
いる。てこ部材６０は、軸部６１および腕部６２を有し
ている。軸部６１は燃料噴射装置１の軸方向に伸びて形
成されており、一方の端部が第二ピストン５３と当接
し、他方の端部が弁部材４１と当接している。腕部６２
は軸部６１に接続されており、反軸部側の端部は低圧室
２４を形成している制御室形成部材２０の段差部２６に
当接している。てこ部材６０は、図４に示すように軸部
６１の第二ピストン５３と当接している部分が第一力点
部６３、軸部６１の弁部材４１と当接している部分が作
用点部６４、ならびに腕部６２の制御室形成部材２０の
段差部２６と当接している部分が支点部６５となる。こ
れにより、第二ピストン５３から第一力点部６３に力が
加えられると、てこ部材６０は支点部６５を中心に図１
および図４の反時計回りに回転し、作用点部６４は弁部
材４１を図１および図４の下方へ押圧する。The lever member 60 is installed in the low pressure chamber 24 formed in the control chamber forming member 20 as shown in FIG. The lever member 60 has a shaft portion 61 and an arm portion 62. The shaft portion 61 is formed to extend in the axial direction of the fuel injection device 1, one end portion of which is in contact with the second piston 53, and the other end portion thereof is in contact with the valve member 41. Arm 62
Is connected to the shaft portion 61, and the end portion on the side opposite to the shaft portion is in contact with the step portion 26 of the control chamber forming member 20 forming the low pressure chamber 24. As shown in FIG. 4, in the lever member 60, a portion of the shaft portion 61 in contact with the second piston 53 is a first force point portion 63, and a portion of the shaft portion 61 in contact with the valve member 41 is an action point portion 64. , And the portion of the arm portion 62 that is in contact with the step portion 26 of the control chamber forming member 20 serves as the fulcrum portion 65. As a result, when a force is applied from the second piston 53 to the first force point portion 63, the lever member 60 moves around the fulcrum portion 65 as shown in FIG.
Then, the action point portion 64 pushes the valve member 41 downward in FIGS. 1 and 4 by rotating counterclockwise in FIG.

【００２４】てこ部材６０は、支点部６５を中心に回転
するため、第二ピストン５３の移動量が大きくなると、
図４（Ｂ）に示すように第二ピストン５３は軸部６１に
かわって腕部６２と当接する。このとき、腕部６２と第
二ピストン５３とが当接している部分は第二力点部６６
となる。すなわち、第二ピストン５３とてこ部材６０と
は、当初は第一力点部６３で当接しているものの、第二
ピストン５３の移動量が大きくなると、第二力点部６６
で当接する。したがって、第二ピストン５３の移動量す
なわち弁部材４１の移動量が大きくなると、第二ピスト
ン５３の力を受ける部分は第一力点部６３から第二力点
部６６へ移動する。Since the lever member 60 rotates about the fulcrum portion 65, when the movement amount of the second piston 53 increases,
As shown in FIG. 4B, the second piston 53 contacts the arm portion 62 instead of the shaft portion 61. At this time, the portion where the arm portion 62 and the second piston 53 are in contact with each other is the second force point portion 66.
Becomes That is, the second piston 53 and the lever member 60 are initially in contact with each other at the first force point portion 63, but when the movement amount of the second piston 53 becomes large, the second force point portion 66.
Abut. Therefore, when the movement amount of the second piston 53, that is, the movement amount of the valve member 41 increases, the portion receiving the force of the second piston 53 moves from the first force point portion 63 to the second force point portion 66.

【００２５】次に、第１実施例による燃料噴射装置１の
作動について説明する。ピエゾ素子５１にエネルギーが
供給されていないとき、皿ばね５５の付勢力により第一
ピストン５２は図１の上方へ移動し、油圧室５４の容積
が最大となる位置で停止している。そのため、第二ピス
トン５３およびてこ部材６０には、弁部材４１を図１の
下方へ付勢する力は加わっていない。このとき、弁部材
４１は制御室２１に高圧燃料通路１４から供給されてい
る高圧の燃料の圧力により図１の上方へ力を受け、弁座
部２２に着座している。Next, the operation of the fuel injection device 1 according to the first embodiment will be described. When energy is not supplied to the piezo element 51, the first piston 52 moves upward in FIG. 1 by the urging force of the disc spring 55, and stops at the position where the volume of the hydraulic chamber 54 is maximum. Therefore, the force that urges the valve member 41 downward in FIG. 1 is not applied to the second piston 53 and the lever member 60. At this time, the valve member 41 receives a force upward in FIG. 1 due to the pressure of the high-pressure fuel supplied from the high-pressure fuel passage 14 to the control chamber 21, and is seated on the valve seat portion 22.

【００２６】さらに、このとき、背圧室３４には高圧燃
料通路から制御室２１および制御油圧通路１６を経て高
圧の燃料が供給されている。また、ノズルニードル３２
のシート部３２１の周囲にも高圧燃料通路１４から高圧
の燃料が供給されている。ノズルニードル３２のシート
部３２１の周囲の燃料によりノズルニードル３２が噴孔
開放方向へ受ける力は、ノズルニードル３２が背圧室３
４に蓄えられている高圧の燃料およびスプリング３５の
付勢力により噴孔閉塞方向へ受ける力より小さい。その
ため、シート部３２１は弁座部３３に着座している。し
たがって、ピエゾ素子５１にエネルギーが供給されてい
ないとき、噴孔３１からの燃料の噴射は停止されてい
る。Further, at this time, high pressure fuel is supplied to the back pressure chamber 34 from the high pressure fuel passage through the control chamber 21 and the control hydraulic pressure passage 16. In addition, the nozzle needle 32
High-pressure fuel is also supplied from the high-pressure fuel passage 14 to the periphery of the seat portion 321. The force that the nozzle needle 32 receives in the injection hole opening direction by the fuel around the seat portion 321 of the nozzle needle 32 is generated by the nozzle needle 32.
It is smaller than the force received in the injection hole closing direction by the high pressure fuel stored in 4 and the urging force of the spring 35. Therefore, the seat portion 321 is seated on the valve seat portion 33. Therefore, when energy is not supplied to the piezo element 51, fuel injection from the injection hole 31 is stopped.

【００２７】ピエゾ素子５１にエネルギーが供給される
と、ピエゾ素子５１は図１の下方へ伸長する。ピエゾ素
子５１の伸長にともなって第一ピストン５２は油圧室５
４方向へ移動し、油圧室５４の容積が小さくなる。その
ため、油圧室５４の油圧は増大する。増大した油圧室５
４の油圧により第二ピストン５３が図１の下方へ移動す
ると、図４（Ａ）に示すように、てこ部材６０の第一力
点部６３に第二ピストン５３から力が加えられ、てこ部
材６０は支点部６５を中心に図４の反時計回りに回転す
る。これにより、第一力点部６３に加えられた力は作用
点部６４に作用し、てこ部材６０の作用点部６４と当接
している弁部材４１は図１および図４の下方へ押圧され
る。そして、弁部材４１が制御室２１の油圧により弁座
部２２方向へ受ける力より、弁部材４１がてこ部材６０
の作用点部６４から受ける力が大きくなると、弁部材４
１は弁座部２２から離座し、低圧ポート２３は開放され
る。これにより、制御室２１と低圧側とは連通し、制御
室２１内の燃料は低圧室２４および低圧通路２５、１５
へ流出する。When energy is supplied to the piezo element 51, the piezo element 51 extends downward in FIG. As the piezo element 51 expands, the first piston 52 moves to the hydraulic chamber 5
By moving in four directions, the volume of the hydraulic chamber 54 becomes smaller. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 54 increases. Increased hydraulic chamber 5
When the second piston 53 moves downward in FIG. 1 by the hydraulic pressure of 4, the force is applied from the second piston 53 to the first force point portion 63 of the lever member 60, as shown in FIG. Rotates counterclockwise in FIG. 4 about the fulcrum portion 65. As a result, the force applied to the first force point portion 63 acts on the action point portion 64, and the valve member 41 in contact with the action point portion 64 of the lever member 60 is pressed downward in FIGS. 1 and 4. . The valve member 41 receives the force of the hydraulic pressure of the control chamber 21 in the direction of the valve seat portion 22 from the lever member 60.
When the force received from the action point portion 64 of the valve member 4 increases, the valve member 4
1 is separated from the valve seat portion 22, and the low pressure port 23 is opened. As a result, the control chamber 21 and the low pressure side communicate with each other, and the fuel in the control chamber 21 contains the low pressure chamber 24 and the low pressure passages 25, 15
Outflow to.

【００２８】このとき、図４（Ａ）に示すように、第一
力点部６３と支点部６５との間の距離ａと、作用点部６
４と支点部６５との間の距離ａとは同一であるため、変
位拡大率はａ／ａ＝１となり、第二ピストン５３の変位
量はそのまま弁部材４１の変位量となる。また、第二ピ
ストン５３からてこ部材６０に加えられる駆動力は、そ
のまま弁部材４１に伝達される。At this time, as shown in FIG. 4A, the distance a between the first force point portion 63 and the fulcrum portion 65, and the action point portion 6
Since the distance a between 4 and the fulcrum portion 65 is the same, the displacement magnification rate is a / a = 1, and the displacement amount of the second piston 53 becomes the displacement amount of the valve member 41 as it is. The driving force applied from the second piston 53 to the lever member 60 is directly transmitted to the valve member 41.

【００２９】弁部材４１が弁座部２２に着座していると
き、すなわち、第二ピストン５３および弁部材４１の変
位量が０のとき、図４（Ａ）に示すように腕部６２と第
二ピストン５３との間には所定のクリアランスｈが形成
されている。そのため、第二ピストン５３および弁部材
４１の変位量がｈとなるまで、第二ピストン５３はてこ
部材６０の第一力点部６３と当接し、変位拡大率は１と
なる。When the valve member 41 is seated on the valve seat portion 22, that is, when the displacement amount of the second piston 53 and the valve member 41 is 0, as shown in FIG. A predetermined clearance h is formed between the two pistons 53. Therefore, the second piston 53 contacts the first force point portion 63 of the lever member 60 until the displacement amount of the second piston 53 and the valve member 41 reaches h, and the displacement enlargement ratio becomes 1.

【００３０】ピエゾ素子５１に供給されるエネルギーが
増大すると、ピエゾ素子５１の伸長量が増大し、これに
ともなって第二ピストン５３の変位量も大きくなる。て
こ部材６０は支点部６５を中心に図１および図４の反時
計回りに回転するため、第二ピストン５３の変位量がｈ
よりも大きくなると、第二ピストン５３とてこ部材６０
とが当接する位置は、第一力点部６３から第二力点部６
６へ移動する。When the energy supplied to the piezo element 51 increases, the extension amount of the piezo element 51 increases, and the displacement amount of the second piston 53 also increases accordingly. Since the lever member 60 rotates counterclockwise around the fulcrum portion 65 in FIGS. 1 and 4, the displacement amount of the second piston 53 is h.
Is larger than the second piston 53 and the lever member 60.
The positions where and come into contact with each other are from the first force point portion 63 to the second force point portion 6
Move to 6.

【００３１】このとき、図４（Ｂ）に示すように、第二
力点部６６と支点部６５との間の距離ｂと、作用点部６
４と支点部６５との間の距離ａとはａ＞ｂとなるため、
変位拡大率はａ／ｂ＞１となり、第二ピストン５３の変
位量に対して弁部材４１の変位量は大きくなる。一方、
図５および図６に示すように変位量と発生力との間には
反比例の関係があるため、変位拡大率が拡大し第二ピス
トン５３の変位量に対する弁部材４１の変位量が増大す
るにともない、第二ピストン５３からてこ部材６０を介
して弁部材４１に加えられる力は減少する。At this time, as shown in FIG. 4B, the distance b between the second force point portion 66 and the fulcrum portion 65 and the action point portion 6
Since the distance a between the 4 and the fulcrum portion 65 is a> b,
The displacement magnification rate becomes a / b> 1, and the displacement amount of the valve member 41 becomes larger than the displacement amount of the second piston 53. on the other hand,
As shown in FIGS. 5 and 6, since the displacement amount and the generated force have an inversely proportional relationship, the displacement enlargement ratio increases and the displacement amount of the valve member 41 with respect to the displacement amount of the second piston 53 increases. Along with this, the force applied from the second piston 53 to the valve member 41 via the lever member 60 decreases.

【００３２】そして、ピエゾ素子５１に供給されるエネ
ルギーが最大となると、第二ピストン５３および弁部材
４１の変位量も最大となり、図４（Ｃ）に示すように弁
部材４１はプレート部材１１に形成されている燃料通路
１１ａを閉塞する。このときも、第二ピストン５３とて
こ部材６０とは第二力点部６６で当接している。燃料通
路１１ａが閉塞されると制御室２１への高圧の燃料の供
給が停止されるため、制御室２１の内部の圧力が低下す
る。これにより、制御室２１に連通している背圧室３４
の圧力も低下し、ノズルニードル３２を噴孔閉塞方向へ
付勢する力が減少する。そして、ノズルニードル３２の
シート部３２１の周辺に供給されている高圧の燃料によ
りノズルニードル３２が噴孔開放方向へ受ける力が背圧
室３４の燃料の圧力およびスプリング３５の付勢力によ
り噴孔閉塞方向へ受ける力より大きくなると、ノズルニ
ードル３２は図１の上方へリフトする。その結果、シー
ト部３２１は弁座部３３から離座し、噴孔３１から燃料
が噴射される。When the energy supplied to the piezo element 51 is maximized, the displacement amounts of the second piston 53 and the valve member 41 are also maximized, and the valve member 41 becomes the plate member 11 as shown in FIG. 4 (C). The formed fuel passage 11a is closed. Also at this time, the second piston 53 and the lever member 60 are in contact with each other at the second force point portion 66. When the fuel passage 11a is closed, the supply of high-pressure fuel to the control chamber 21 is stopped, so the pressure inside the control chamber 21 decreases. As a result, the back pressure chamber 34 communicating with the control chamber 21
Also decreases, and the force that urges the nozzle needle 32 in the nozzle hole closing direction decreases. Then, the force that the nozzle needle 32 receives in the injection hole opening direction by the high-pressure fuel supplied to the periphery of the seat portion 321 of the nozzle needle 32 closes the injection hole due to the fuel pressure in the back pressure chamber 34 and the biasing force of the spring 35. When it becomes larger than the force received in the direction, the nozzle needle 32 lifts upward in FIG. As a result, the seat portion 321 is separated from the valve seat portion 33, and the fuel is injected from the injection hole 31.

【００３３】ピエゾ素子５１からエネルギーが放出され
ると、ピエゾ素子５１は図１の上方へ収縮する。ピエゾ
素子５１が収縮することにより、皿ばね５５の付勢力に
よって第一ピストン５２は図１の上方へ移動し、油圧室
５４の容積が拡大する。そのため、油圧室５４の油圧は
低下する。これにより、第二ピストン５３は図１の上方
へ移動する。そして、燃料通路１１ａから制御室２１へ
流れ込む燃料の圧力により、弁部材４１は図１の上方へ
移動し弁座部２２に着座する。そのため、制御室２１は
高圧側と連通し、再び制御室２１の内部の圧力は上昇す
る。その結果、制御室２１に連通している背圧室３４の
圧力も増大し、ノズルニードル３２を噴孔閉塞方向へ付
勢する力が増大する。そして、ノズルニードル３２が背
圧室３４の燃料およびスプリング３５の付勢力により噴
孔閉塞方向へ受ける力がシート部３２１周辺の燃料によ
り噴孔開放方向へ受ける力より大きくなると、ノズルニ
ードル３２は図１の下方へ移動し、シート部３２１は弁
座部３３に着座する。これにより、噴孔３１からの燃料
の噴射が終了する。When energy is released from the piezo element 51, the piezo element 51 contracts upward in FIG. When the piezo element 51 contracts, the first piston 52 moves upward in FIG. 1 due to the urging force of the disc spring 55, and the volume of the hydraulic chamber 54 increases. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 54 decreases. As a result, the second piston 53 moves upward in FIG. Then, due to the pressure of the fuel flowing into the control chamber 21 from the fuel passage 11a, the valve member 41 moves upward in FIG. Therefore, the control chamber 21 communicates with the high pressure side, and the pressure inside the control chamber 21 rises again. As a result, the pressure in the back pressure chamber 34 communicating with the control chamber 21 also increases, and the force that urges the nozzle needle 32 in the injection hole closing direction increases. When the force that the nozzle needle 32 receives in the injection hole closing direction by the fuel in the back pressure chamber 34 and the biasing force of the spring 35 becomes larger than the force that the fuel around the seat portion 321 receives in the injection hole opening direction, the nozzle needle 32 will 1, the seat portion 321 is seated on the valve seat portion 33. As a result, the fuel injection from the injection hole 31 ends.

【００３４】次に、図５から図７に基づいて本実施例の
効果について説明する。駆動部５０のピエゾ素子５１の
作動特性、すなわちピエゾ素子５１の発生力と変位量と
の関係は、図５に示すように反比例の関係となる。本実
施例の場合、ピエゾ素子５１から発生した力および変位
量は油圧室５４の油圧を介して第二ピストン５３へ伝達
されるため、第二ピストン５３の作動特性、すなわち第
二ピストン５３の駆動力と変位量との関係は図６に示す
ように反比例の関係となる。Next, the effect of this embodiment will be described with reference to FIGS. The operating characteristic of the piezo element 51 of the drive unit 50, that is, the relationship between the generated force of the piezo element 51 and the amount of displacement is inversely proportional as shown in FIG. In the case of the present embodiment, the force and the displacement amount generated from the piezo element 51 are transmitted to the second piston 53 via the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 54, so the operating characteristics of the second piston 53, that is, the driving of the second piston 53. The relationship between the force and the amount of displacement is inversely proportional as shown in FIG.

【００３５】一方、第二ピストン５３からてこ部材６０
を介して弁部材４１に伝達される力および変位量は、図
７に示すようにてこ部材６０による変位拡大率によって
異なる。本実施例の場合、第二ピストン５３とてこ部材
６０とが当接する位置は第二ピストン５３の移動にとも
なって第一力点部６３から第二力点部６６へ移動するた
め、てこ部材６０の変位拡大率は図７に示すように大小
二つの関係が成立している。これにより、本実施例では
弁部材４１を駆動するために図７の領域（Ａ）および領
域（Ｂ）を用いることができる。領域（Ａ）では、弁部
材４１の移動量に対する駆動力が大きくなるため、弁部
材１４の開弁時に制御室２１の高圧の燃料に対抗するこ
とができる。一方、領域（Ｂ）では、弁部材４１の移動
量が大きくなるため、低圧ポート２３の開口面積が速や
かに増大し、制御室２１から低圧側へ燃料を速やかに排
出することができる。その結果、制御室２１の油圧を高
速に制御することができ、ノズルニードル３２の開閉時
における応答速度を向上することができる。したがっ
て、弁部材４１の開弁時における開弁力の増大と弁部材
４１の移動量の増大および移動速度の向上とを同時に達
成することができる。On the other hand, the lever 60 from the second piston 53
The force and the amount of displacement transmitted to the valve member 41 via the valve member vary depending on the displacement magnification rate of the lever member 60 as shown in FIG. In the case of the present embodiment, since the position where the second piston 53 and the lever member 60 contact each other moves from the first force point portion 63 to the second force point portion 66 with the movement of the second piston 53, the lever member 60 is displaced. As shown in FIG. 7, the enlargement ratio has a relationship of large and small. As a result, in this embodiment, the region (A) and the region (B) of FIG. 7 can be used to drive the valve member 41. In the region (A), since the driving force with respect to the moving amount of the valve member 41 is large, it is possible to counter the high pressure fuel in the control chamber 21 when the valve member 14 is opened. On the other hand, in the region (B), since the movement amount of the valve member 41 is large, the opening area of the low pressure port 23 is rapidly increased, and the fuel can be promptly discharged from the control chamber 21 to the low pressure side. As a result, the hydraulic pressure in the control chamber 21 can be controlled at high speed, and the response speed when opening and closing the nozzle needle 32 can be improved. Therefore, an increase in the valve opening force when the valve member 41 is opened, an increase in the moving amount of the valve member 41, and an increase in the moving speed can be achieved at the same time.

【００３６】これに対し、従来の場合、変位拡大率が大
または小のいずれか一方しか使用することができないた
め、変位拡大率を大きくすると領域（Ｂ）を失い、変位
拡大率を小さくすると領域（Ａ）を失うことになる。On the other hand, in the conventional case, only one of the large and small displacement enlargement ratios can be used. Therefore, when the displacement enlargement ratio is increased, the region (B) is lost, and when the displacement enlargement ratio is decreased, the region is lost. You will lose (A).

【００３７】以上、説明したように本発明の第１実施例
によると、上述のように弁部材４１の開弁時における開
弁力の増大と弁部材４１の移動量の増大とを同時に達成
することができる。これにより、駆動部５０から発生す
る駆動力を有効に利用することができるため、駆動力あ
たりの駆動部５０の体格を小型化することができる。し
たがって、燃料噴射装置１を小型化することができる。
また、ピエゾ素子５１の伸縮を油圧に変換した後、第二
ピストン５３を介しててこ部材６０を駆動しているた
め、ピエゾ素子５１、第一ピストン５２および第二ピス
トン５３などとハウジング１０との間で発生する熱膨張
率の差が吸収され、変位量および駆動力の伝達ロスを低
減することができる。また、てこ部材６０を交換するこ
とにより、燃料噴射装置１に要求される特性に応じて変
位拡大率を変更することができる。したがって、燃料噴
射装置１の設計変更が容易であり、燃料噴射装置１を標
準化することができる。As described above, according to the first embodiment of the present invention, the increase of the valve opening force and the increase of the movement amount of the valve member 41 at the same time are achieved at the time of opening the valve member 41 as described above. be able to. With this, the driving force generated from the driving unit 50 can be effectively used, and the physical size of the driving unit 50 per driving force can be reduced. Therefore, the fuel injection device 1 can be downsized.
In addition, since the lever member 60 is driven via the second piston 53 after the expansion and contraction of the piezo element 51 is converted into hydraulic pressure, the piezo element 51, the first piston 52, the second piston 53, and the like are separated from the housing 10. The difference in the coefficient of thermal expansion that occurs between the two is absorbed, and the displacement amount and the transmission loss of the driving force can be reduced. Further, by exchanging the lever member 60, the displacement enlargement ratio can be changed according to the characteristics required for the fuel injection device 1. Therefore, the design of the fuel injection device 1 can be easily changed, and the fuel injection device 1 can be standardized.

【００３８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図８
に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一
の符号を付し、説明を省略する。第２実施例では、図８
に示すようにてこ部材６０はピエゾ素子５１と第一ピス
トン５２との間に設置されている。(Second Embodiment) FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
Shown in. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the second embodiment, FIG.
The lever member 60 is installed between the piezo element 51 and the first piston 52 as shown in FIG.

【００３９】第一ピストン５２は、てこ部材６０を介し
てピエゾ素子５１から変位量および発生力が伝達され
る。伝達された変位量および発生力は、油圧室５４で油
圧に変換され第二ピストン５３へ伝達される。第二ピス
トン５３は首部５３ａを有しており、首部５３ａと当接
する弁部材４１は第二ピストン５３の移動にともなって
図８の上下方向へ駆動される。これにより、第一実施例
と同様に変位拡大率は第一ピストン５２の移動量に応じ
て変化し、ピエゾ素子５１の変位量および発生力はてこ
部材６０で変位拡大率が変更されて第一ピストン５２、
第二ピストン５３および弁部材４１に加えられる。した
がって、弁部材４１の開弁時における開弁力の増大と弁
部材の移動量の増大と同時に達成することができる。ま
た、油圧室５４により熱膨張率の差は吸収されるため、
変位量および駆動力の伝達ロスを低減することができ
る。The displacement amount and the generated force of the first piston 52 are transmitted from the piezo element 51 via the lever member 60. The transmitted displacement amount and generated force are converted into hydraulic pressure in the hydraulic chamber 54 and transmitted to the second piston 53. The second piston 53 has a neck portion 53a, and the valve member 41 contacting the neck portion 53a is driven in the vertical direction of FIG. As a result, similarly to the first embodiment, the displacement magnification rate changes according to the movement amount of the first piston 52, and the displacement amount and the generated force of the piezo element 51 are changed by the lever member 60 to change the displacement magnification rate. Piston 52,
It is added to the second piston 53 and the valve member 41. Therefore, it can be achieved at the same time when the valve opening force of the valve member 41 is increased and the movement amount of the valve member is increased. Further, since the hydraulic chamber 54 absorbs the difference in coefficient of thermal expansion,
It is possible to reduce the displacement amount and the transmission loss of the driving force.

【００４０】（第３実施例）本発明の第３実施例を図９
に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一
の符号を付し、説明を省略する。図９に示すように、本
発明の第３実施例による燃料噴射装置２は、ノズルボデ
ィ３０、弁部材としてのノズルニードル７０、ピストン
８１、図示しないハウジング、駆動部９０、てこ部材６
０および駆動回路１００から構成されている。ノズルボ
ディ３０、てこ部材６０および駆動回路１００は、上述
の第１実施例と同様である。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention is shown in FIG.
Shown in. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 9, the fuel injection device 2 according to the third embodiment of the present invention includes a nozzle body 30, a nozzle needle 70 as a valve member, a piston 81, a housing (not shown), a drive unit 90, and a lever member 6.
0 and a drive circuit 100. The nozzle body 30, the lever member 60, and the drive circuit 100 are the same as those in the above-described first embodiment.

【００４１】ノズルニードル７０は、ノズルボディ３０
の内部に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ノズ
ルニードル７０には噴孔側の端部にシート部７１が形成
されており、シート部７１はノズルボディ３０の弁座部
３３と当接可能である。ノズルニードル７０は、大径部
７２および小径部７３を有している。ノズルニードル７
０の反シート部側の端部にはピストン８１が一体に接続
されている。ピストン８１は、筒形状に形成されてお
り、内部に形成されているスプリング室８２には付勢手
段としてのスプリング８３が収容されている。スプリン
グ８３は、ピストン８１を噴孔閉塞方向すなわちシート
部７１が弁座部３３へ着座する方向へ付勢している。ピ
ストン８１は、ハウジングに形成されているシリンダ１
９に往復摺動可能に収容されている。シリンダ１９の噴
孔側の端部には制御室８４が形成されている。制御室８
４は燃料通路８５を経由して高圧燃料通路１４と連通し
ており、オリフィス８５１を経由してコモンレールに蓄
わえられている高圧の燃料が供給される。The nozzle needle 70 is the nozzle body 30.
It is accommodated in the inside of the container so as to be capable of reciprocating in the axial direction. A seat portion 71 is formed on the nozzle needle 70 at the end portion on the injection hole side, and the seat portion 71 can contact the valve seat portion 33 of the nozzle body 30. The nozzle needle 70 has a large diameter portion 72 and a small diameter portion 73. Nozzle needle 7
A piston 81 is integrally connected to the end portion of the sheet No. 0 opposite to the seat portion. The piston 81 is formed in a tubular shape, and a spring 83 as a biasing means is housed in a spring chamber 82 formed inside. The spring 83 urges the piston 81 in the injection hole closing direction, that is, in the direction in which the seat portion 71 is seated on the valve seat portion 33. The piston 81 is a cylinder 1 formed in the housing.
It is accommodated in 9 so as to be reciprocally slidable. A control chamber 84 is formed at the injection hole side end of the cylinder 19. Control room 8
Reference numeral 4 communicates with the high-pressure fuel passage 14 via the fuel passage 85, and the high-pressure fuel stored in the common rail is supplied via the orifice 851.

【００４２】駆動部９０は、ピエゾ素子９１を有してい
る。駆動部９０は、図示しないハウジングに形成されて
いるピエゾシリンダ９２の内部に収容されている。駆動
部９０の噴孔側には油圧制御部が設けられている。油圧
制御部は、ハウジングに形成されている制御シリンダ９
３内を軸方向へ往復移動可能な可動部材としての作動ピ
ストン９４を有している。制御シリンダ９３には作動ピ
ストン９４の反駆動部側に油圧室９５が形成されてい
る。油圧室９５には皿ばね９６が収容されており、皿ば
ね９６は作動ピストン９４をピエゾ素子９１方向へ付勢
している。油圧室９５は、油圧通路９７を経由して制御
室８４と連通している。The drive section 90 has a piezo element 91. The drive unit 90 is housed inside a piezo cylinder 92 formed in a housing (not shown). A hydraulic control unit is provided on the injection hole side of the drive unit 90. The hydraulic control unit is a control cylinder 9 formed in the housing.
It has an actuating piston 94 as a movable member capable of reciprocating in the axial direction in the inside of 3. A hydraulic chamber 95 is formed in the control cylinder 93 on the side opposite to the driving portion of the working piston 94. A disc spring 96 is housed in the hydraulic chamber 95, and the disc spring 96 urges the actuating piston 94 toward the piezo element 91. The hydraulic chamber 95 communicates with the control chamber 84 via the hydraulic passage 97.

【００４３】駆動部９０と作動ピストン９４との間に
は、てこ部材６０が設置されている。てこ部材６０の形
状は第１実施例と同様である。てこ部材６０の第一力点
部６３および第二力点部６６は駆動部９０と当接可能で
ある。てこ部材６０の支点部６５は、図示しないハウジ
ングに形成されている段差部１０ａと当接している。て
こ部材６０の作用点部６４は作動ピストン９４と当接し
ている。A lever member 60 is installed between the drive unit 90 and the working piston 94. The lever member 60 has the same shape as that of the first embodiment. The first force point portion 63 and the second force point portion 66 of the lever member 60 can come into contact with the drive portion 90. The fulcrum portion 65 of the lever member 60 is in contact with the step portion 10a formed on the housing (not shown). The action point portion 64 of the lever member 60 is in contact with the working piston 94.

【００４４】次に、第３実施例による燃料噴射装置２の
作動について説明する。ピエゾ素子９１にエネルギーが
供給されていないとき、皿ばね９６の付勢力により作動
ピストン９４は図９の上方へ移動し、油圧室９５の容積
が最大となる位置で停止している。このとき、スプリン
グ室８２に導入されている高圧の燃料およびスプリング
８３の付勢力によりピストン８１と一体のノズルニード
ル７０は図９の下方への力を受け、ノズルニードル７０
のシート部７１は弁座部３３に着座している。したがっ
て、ピエゾ素子９１にエネルギーが供給されていないと
き、噴孔３１からの燃料の噴射は停止されている。Next, the operation of the fuel injection device 2 according to the third embodiment will be described. When energy is not supplied to the piezo element 91, the actuating piston 94 moves upward in FIG. 9 due to the urging force of the disc spring 96, and stops at the position where the volume of the hydraulic chamber 95 becomes maximum. At this time, the high-pressure fuel introduced into the spring chamber 82 and the urging force of the spring 83 cause the nozzle needle 70 integrated with the piston 81 to receive a downward force in FIG.
The seat portion 71 of the seat is seated on the valve seat portion 33. Therefore, when the energy is not supplied to the piezo element 91, the fuel injection from the injection hole 31 is stopped.

【００４５】ピエゾ素子９１にエネルギーが供給される
と、ピエゾ素子９１は図９の下方へ伸長する。ピエゾ素
子９１の伸長にともなっててこ部材６０は作動ピストン
９４方向へ移動し、作動ピストン９４の移動により油圧
室９５の容積は小さくなる。そのため、油圧室９５の油
圧は増大する。増大した油圧は油圧室９５から制御室８
４へ導入され、制御室８４の圧力が増大する。増大した
制御室８４の油圧によりピストン８１は図９の上方へ移
動する。これにより、ピストン８１と一体のノズルニー
ドル７０は図９の上方へ移動し、シート部７１が弁座部
３３から離座する。その結果、噴孔３１から燃料が噴射
される。When energy is supplied to the piezo element 91, the piezo element 91 extends downward in FIG. The lever member 60 moves in the direction of the operating piston 94 as the piezo element 91 extends, and the movement of the operating piston 94 reduces the volume of the hydraulic chamber 95. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 95 increases. The increased hydraulic pressure is transferred from the hydraulic chamber 95 to the control chamber 8
4 and the pressure in the control chamber 84 increases. Due to the increased hydraulic pressure in the control chamber 84, the piston 81 moves upward in FIG. As a result, the nozzle needle 70 integrated with the piston 81 moves upward in FIG. 9, and the seat portion 71 separates from the valve seat portion 33. As a result, fuel is injected from the injection hole 31.

【００４６】ノズルニードル７０が弁座部３３から離座
すると、高圧の燃料はノズルニードル７０の噴孔側の端
面に回り込む。そのため、燃料の圧力によりノズルニー
ドル７０には図９の上方へ力が加えられ、ノズルニード
ル７０のさらなるリフトに必要となる力は減少する。そ
して、駆動部９０とてこ部材６０とが当接する位置がピ
エゾ素子９１の伸長にともなって第一力点部６３から第
二力点部６６へ移動すると、駆動部９０から作動ピスト
ン９４へ伝達される変位量の拡大率が大きくなり、ノズ
ルニードル７０の移動量を大きくすることができる。When the nozzle needle 70 separates from the valve seat portion 33, the high-pressure fuel wraps around to the end surface of the nozzle needle 70 on the injection hole side. Therefore, the pressure of the fuel applies a force to the nozzle needle 70 in the upward direction in FIG. 9, and the force required for further lifting of the nozzle needle 70 is reduced. When the position where the drive unit 90 and the lever member 60 contact each other moves from the first force point portion 63 to the second force point portion 66 as the piezoelectric element 91 extends, the displacement transmitted from the drive portion 90 to the working piston 94. The rate of expansion of the amount increases, and the amount of movement of the nozzle needle 70 can be increased.

【００４７】第３実施例の場合、スプリング８３ならび
にスプリング室８２に導入された高圧の燃料によりピス
トン８１にはノズルニードル７０を噴孔閉塞方向へ付勢
する力が加えられている。一方、制御室８４に導入され
ている高圧の燃料によりピストン８１にはノズルニード
ル７０を噴孔開放方向へ付勢する力が加えられている。
ピストン８１の制御室８４側の受圧面積はピストン８１
の断面積からノズルニードル７０の大径部７２の断面積
を減じた面積となる。In the case of the third embodiment, the high pressure fuel introduced into the spring 83 and the spring chamber 82 applies a force to the piston 81 to urge the nozzle needle 70 in the nozzle hole closing direction. On the other hand, the high pressure fuel introduced into the control chamber 84 applies a force to the piston 81 to urge the nozzle needle 70 in the nozzle hole opening direction.
The pressure receiving area of the piston 81 on the control chamber 84 side is the piston 81.
The area obtained by subtracting the cross sectional area of the large diameter portion 72 of the nozzle needle 70 from the cross sectional area of

【００４８】ノズルニードル７０のシート部７１が弁座
部３３に着座しているとき、ノズルニードル７０の大径
部７２の断面積からシート部７１の内側の断面積を減じ
た面積が閉弁時の受圧面積となり、この受圧面に対し油
溜まり３７の燃料によりノズルニードル７０を噴孔開放
方向へ付勢する力がノズルニードル７０に加えられる。
そのため、ノズルニードル７０のシート部７１を弁座部
３３から離座させるためには、シート部７１の内側の断
面積に高圧通路の燃料の圧力を乗じた力が必要となる。
しかし、上記のようにシート部７１が弁座部３３から離
座すると、シート部７１の内側に高圧の燃料が回り込む
ため、ノズルニードル７０のさらなるリフトのためには
スプリング８３の付勢力に対抗する力があれば十分であ
る。When the seat portion 71 of the nozzle needle 70 is seated on the valve seat portion 33, the area obtained by subtracting the inner cross sectional area of the seat portion 71 from the cross sectional area of the large diameter portion 72 of the nozzle needle 70 is closed. The pressure of the nozzle needle 70 is applied to the pressure receiving surface by the fuel in the oil sump 37 against the pressure receiving surface.
Therefore, in order to separate the seat portion 71 of the nozzle needle 70 from the valve seat portion 33, a force obtained by multiplying the inner cross-sectional area of the seat portion 71 by the fuel pressure in the high pressure passage is required.
However, when the seat portion 71 separates from the valve seat portion 33 as described above, high-pressure fuel flows into the inside of the seat portion 71, so that the biasing force of the spring 83 is opposed to further lift the nozzle needle 70. Power is enough.

【００４９】本実施例のように、駆動部９０と作動ピス
トン９４との間にてこ部材６０を介在させることによ
り、ノズルニードル７０が弁座部３３から離座すると
き、ノズルニードル７０には大きな力を加えることがで
き、ノズルニードル７０が弁座部３３から離座した後
は、ノズルニードル７０には大きな変位量を伝達するこ
とができる。By interposing the lever member 60 between the driving portion 90 and the working piston 94 as in the present embodiment, when the nozzle needle 70 separates from the valve seat portion 33, the nozzle needle 70 has a large size. A force can be applied, and a large amount of displacement can be transmitted to the nozzle needle 70 after the nozzle needle 70 is separated from the valve seat portion 33.

【００５０】以上より、第３実施例においても第１実施
例と同様に、弁部材であるノズルニードル７０の開弁時
における開弁力の増大とノズルニードル７０の移動速度
および移動量の向上とを同時に達成することができる。
また、熱膨張率の差は吸収されるため、変位量および駆
動力の伝達ロスを低減することができる。As described above, also in the third embodiment, as in the first embodiment, the valve opening force of the nozzle needle 70, which is the valve member, is increased, and the moving speed and moving amount of the nozzle needle 70 are improved. Can be achieved at the same time.
Further, since the difference in the coefficient of thermal expansion is absorbed, the displacement amount and the transmission loss of the driving force can be reduced.

【００５１】（第４実施例）本発明の第４実施例につい
て図１０に示す。第４実施例は、第１実施例の変形であ
る。第４実施例では、第１実施例における第二ピストン
５３の外径、弁座部２２の外径、ならびに燃料通路１１
ａの制御室２１側の開口である高圧ポート１１ｂの外径
の関係を設定している。これにより、弁部材４１が弁座
部２２から離座するときに必要となるピエゾ素子５１の
発生力Ｆ１よりも、弁部材４１がフルリフトすなわち高
圧ポート１１ｂを閉塞するときに必要となるピエゾ素子
５１の発生力Ｆ２を大きくしている。Ｆ２＞Ｆ１とする
ことにより、ピエゾ素子５１の作動ヒステリシスが低減
される。その結果、駆動回路１００のコンデンサ１０１
に回収されるエネルギーが増大する。(Fourth Embodiment) FIG. 10 shows the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is a modification of the first embodiment. In the fourth embodiment, the outer diameter of the second piston 53, the outer diameter of the valve seat portion 22, and the fuel passage 11 in the first embodiment.
The relationship of the outer diameter of the high pressure port 11b, which is the opening of the control chamber 21 on the side a, is set. As a result, the piezo element 51 required when the valve member 41 is fully lifted, that is, when the high pressure port 11b is closed, is larger than the generated force F1 of the piezo element 51 required when the valve member 41 is separated from the valve seat portion 22. The generation force F2 of is increased. By setting F2> F1, the operation hysteresis of the piezo element 51 is reduced. As a result, the capacitor 101 of the drive circuit 100
The energy that is recovered by the device increases.

【００５２】第二ピストン５３の外径をｄ１、弁座部２
２の外径をｄ２、ならびに高圧ポート１１ｂの内径をｄ
３とする。また、てこ部材６０の支点部６５から第一力
点部６３までの距離をａ、ならびに支点部６５から第二
力点部６６までの距離をｂとすると、変位拡大率の変化
量αはα＝ａ／ｂとなる。さらに、高圧燃料通路１４か
ら制御室２１へ供給される燃料の圧力をＰ、開弁時にお
ける油圧室５４の油圧をｐ１、ならびにフルリフト時に
おける油圧室５４の油圧をｐ２とする。The outer diameter of the second piston 53 is d1, the valve seat portion 2 is
The outer diameter of 2 is d2, and the inner diameter of the high pressure port 11b is d.
Set to 3. Further, when the distance from the fulcrum portion 65 of the lever member 60 to the first force point portion 63 is a and the distance from the fulcrum portion 65 to the second force point portion 66 is b, the change amount α of the displacement magnification rate is α = a. / B. Further, the pressure of the fuel supplied from the high-pressure fuel passage 14 to the control chamber 21 is P, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 54 at the time of valve opening is p1, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 54 at the time of full lift is p2.

【００５３】弁部材４１が弁座部２２から離座すると
き、制御室２１の燃料の油圧から弁部材４１が受ける力
と、ピエゾ素子５１の伸長にともないてこ部材６０を介
して弁部材４１に加えられる力とは均衡している。その
ため、次のような関係となる。 π／４×ｄ２2×Ｐ＝π／４×ｄ１2×ｐ１×ａ／ｃ よって、 ｐ１＝ｄ２2／ｄ１2×Ｐ×ｃ／ａ となる。When the valve member 41 is separated from the valve seat portion 22, the force received by the valve member 41 from the hydraulic pressure of the fuel in the control chamber 21 and the lever member 60 causes the valve member 41 to move along with the extension of the piezo element 51. It is in balance with the applied force. Therefore, the relationship is as follows. π / 4 × d2 2 × P = π / 4 × d1 2 × p1 × a / c Therefore, p1 = d2 2 / d1 2 × P × c / a.

【００５４】一方、弁部材４１がフルリフトするときは
次のような関係となる。 π／４×ｄ３2×Ｐ＝π／４×ｄ１2×ｐ２×ｂ／ｃ よって、 ｐ２＝ｄ３2／ｄ１2×Ｐ×ｃ／ｂ となる。On the other hand, when the valve member 41 is fully lifted, the following relationship is established. π / 4 × d3 2 × P = π / 4 × d1 2 × p2 × b / c Therefore, p2 = d3 2 / d1 2 × P × c / b.

【００５５】したがって、Ｆ２＞Ｆ１とするためには、
上記の式から、 ｄ３2／ｂ＞ｄ２2／ａ となり、よって、 ａ／ｂ＝α＞ｄ２2／ｄ３2 となる。Therefore, in order to satisfy F2> F1,
From the above equation, d3 2 / b> d2 2 / a, and thus a / b = α> d2 2 / d3 2 .

【００５６】したがって、弁座部２２の外径ｄ２および
高圧ポート１１ｂの内径ｄ３を設定することにより、弁
部材４１が弁座部２２からリフトするときに必要となる
力Ｆ１よりも、弁部材４１がフルリフトするときに必要
となるなる力Ｆ２が大きくなり、ピエゾ素子５１の作動
ヒステリシスを低減することができる。その結果、駆動
回路１００の容量を小さくすることができるので、駆動
回路１００を小型化することができる。Therefore, by setting the outer diameter d2 of the valve seat portion 22 and the inner diameter d3 of the high-pressure port 11b, the valve member 41 is stronger than the force F1 required when the valve member 41 is lifted from the valve seat portion 22. Is increased, the force F2 required for full lift is increased, and the operation hysteresis of the piezo element 51 can be reduced. As a result, the capacity of the drive circuit 100 can be reduced, so that the drive circuit 100 can be downsized.

【００５７】（第５実施例）本発明の第５実施例につい
て説明する。第５実施例は、第３実施例で説明した燃料
噴射装置２の各部の寸法などを設定することにより、第
４実施例と同様に作動ヒステリシスの低減を図るもので
ある。(Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment is intended to reduce the operating hysteresis similarly to the fourth embodiment by setting the dimensions of each part of the fuel injection device 2 described in the third embodiment.

【００５８】図９に示す燃料噴射装置２において、てこ
部材６０と当接する作動ピストン９４の外径をｄ１、シ
ート部７１の内側の径をｄ２、ノズルニードル７０の大
径部７２の外径をｄ３、ならびにピストン８１の外径を
ｄ４とする。また、てこ部材６０の支点部６５から第一
力点部６３までの距離をａ、ならびに支点部６５から第
二力点部６６までの距離をｂとすると、変位拡大率の変
化量αはα＝ａ／ｂとなる。そして、駆動部９０とてこ
部材６０とが当接する位置が第一力点部６３から第二力
点部６６へ移動することにより、ピエゾ素子９１の発生
力はｆ１からｆ２へ変化するとする。さらに、高圧燃料
通路１４から制御室８４およびスプリング室８２へ供給
される燃料の圧力をＰ、ノズルニードル７０の開弁時お
ける油圧室９５の油圧をｐ１、ノズルニードル７０のフ
ルリフト時における油圧室９５の油圧をｐ２、ならびに
スプリング８３の付勢力をＳとする。In the fuel injection device 2 shown in FIG. 9, the outer diameter of the working piston 94 that contacts the lever member 60 is d1, the inner diameter of the seat portion 71 is d2, and the outer diameter of the large diameter portion 72 of the nozzle needle 70 is the outer diameter. Let d3 and the outer diameter of the piston 81 be d4. Further, when the distance from the fulcrum portion 65 of the lever member 60 to the first force point portion 63 is a and the distance from the fulcrum portion 65 to the second force point portion 66 is b, the change amount α of the displacement magnification rate is α = a. / B. Then, it is assumed that the generated force of the piezo element 91 changes from f1 to f2 by moving the position where the drive unit 90 and the lever member 60 contact each other from the first force point portion 63 to the second force point portion 66. Further, the pressure of the fuel supplied from the high-pressure fuel passage 14 to the control chamber 84 and the spring chamber 82 is P, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 95 when the nozzle needle 70 is opened is p1, and the hydraulic chamber 95 when the nozzle needle 70 is fully lifted. Let p2 be the hydraulic pressure and S be the urging force of the spring 83.

【００５９】ノズルニードル７０が弁座部３３から離座
するとき、スプリング８３の付勢力ならびにスプリング
室８２の油圧によりノズルニードル７０が噴孔閉塞方向
へ受ける力と、制御室８４の油圧によりノズルニードル
７０が噴孔開放方向へ受ける力とは均衡している。その
ため、次のような関係となる。 Ｓ＋π／４×ｄ２2×Ｐ＝π／４×（ｄ４2−ｄ３2）×
ｐ１ ここで、ｐ１＝ｆ１／（π／４×ｄ１2）であるので、 ｆ１＝｛π／４×ｄ１2（Ｓ＋π／４×ｄ２2×Ｐ）｝／
｛π／４（ｄ４2−ｄ３2）｝ となる。When the nozzle needle 70 separates from the valve seat portion 33, the force of the spring 83 and the hydraulic pressure of the spring chamber 82 receive the nozzle needle 70 in the nozzle hole closing direction, and the hydraulic pressure of the control chamber 84 causes the nozzle needle 70 to move. The force that 70 receives in the direction of opening the nozzle hole is in balance. Therefore, the relationship is as follows. S + π / 4 × d2 2 × P = π / 4 × (d4 2 −d3 2 ) ×
p1 Here, since p1 = f1 / (π / 4 × d1 2 ), f1 = {π / 4 × d1 2 (S + π / 4 × d2 2 × P)} /
It becomes {π / 4 (d4 2 −d3 2 )}.

【００６０】一方、ノズルニードル７０がフルリフトす
るときは次のような関係となる。 Ｓ＝π／４×（ｄ４2−ｄ３2）×ｐ２ ここで、ｐ２＝ｆ２／（π／４×ｄ１2×α）であるの
で、 ｆ２＝π／４×ｄ１2×Ｓ×α／｛π／４×（ｄ４2−ｄ
３2）｝ となる。On the other hand, when the nozzle needle 70 is fully lifted, the following relationship is established. S = π / 4 × (d4 2 −d3 2 ) × p2 Here, since p2 = f2 / (π / 4 × d1 2 × α), f2 = π / 4 × d1 2 × S × α / { π / 4 × (d4 2 −d
3 2 )}.

【００６１】したがって、ｆ２＞ｆ１とするためには、
上記の式から、 Ｓ×α＞Ｓ＋π／４×ｄ２2×Ｐ となり、 ａ／ｂ＝α＞１＋π／４×ｄ２2×Ｐ／Ｓ となる。Therefore, in order to satisfy f2> f1,
From the above equation, S × α> S + π / 4 × d2 2 × P, and a / b = α> 1 + π / 4 × d2 2 × P / S.

【００６２】したがって、あらかじめ設定されている燃
料の圧力Ｐに基づいて、ノズルニードル７０のシート部
７１の内側の径ｄ２、ならびにスプリング８３の付勢力
を設定することにより、ノズルニードル７０が弁座部３
３からリフトするときに必要となる力ｆ１よりも、ノズ
ルニードル７０がフルリフトするときに必要となる力ｆ
２が大きくなり、ピエゾ素子９１の作動ヒステリシスを
低減することができる。その結果、駆動回路１００の容
量を小さくすることができるので、駆動回路１００を小
型化することができる。Therefore, by setting the inner diameter d2 of the seat portion 71 of the nozzle needle 70 and the biasing force of the spring 83 on the basis of the preset fuel pressure P, the nozzle needle 70 causes the valve seat portion to move. Three
Force f1 required when the nozzle needle 70 is fully lifted, than force f1 required when the nozzle needle 70 is lifted from 3.
2 increases, and the operation hysteresis of the piezo element 91 can be reduced. As a result, the capacity of the drive circuit 100 can be reduced, so that the drive circuit 100 can be downsized.

【００６３】以上、説明した本発明の第１実施例、第２
実施例および第４実施例では、低圧ポートおよび高圧ポ
ートの双方を開閉する三方弁に本発明を適用する例につ
いて説明した。しかし、例えば第１実施例において制御
室に高圧ポートが常時連通した状態において、低圧ポー
トを開閉することにより制御室内の燃料の圧力を制御す
る二方弁に本発明を適用することもできる。The first and second embodiments of the present invention described above
In the embodiment and the fourth embodiment, the example in which the present invention is applied to the three-way valve that opens and closes both the low pressure port and the high pressure port has been described. However, for example, in the first embodiment, the present invention can be applied to a two-way valve that controls the pressure of fuel in the control chamber by opening and closing the low pressure port in a state where the high pressure port is always in communication with the control chamber.

【００６４】また、本発明の複数の実施例では、てこ部
材は力点部を複数有する場合について説明したが、支点
部を複数有するてこ部材、あるいは作用点部を複数有す
るてこ部材を用いる場合でも上記の実施例と同様の効果
を得ることができる。Further, in the embodiments of the present invention, the case where the lever member has a plurality of force point portions has been described. However, even when a lever member having a plurality of fulcrum portions or a lever member having a plurality of action point portions is used, It is possible to obtain the same effect as that of the embodiment.

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

【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を示す
模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１実施例による燃料噴射装置に適用
される駆動回路を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a drive circuit applied to the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射装置に適用
される駆動回路を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a drive circuit applied to the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射装置の第二
ピストン、てこ部材および弁部材の駆動状態を示す模式
図であって、（Ａ）は第二ピストンと第一力点部とが当
接している状態、（Ｂ）は第二ピストンと第二力点部と
が当接している状態、ならびに（Ｃ）は弁部材がフルリ
フトしている状態を示す図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a driving state of a second piston, a lever member, and a valve member of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention, in which (A) shows the second piston and the first force point portion. It is a figure which shows the state which has contacted, (B) the state which the 2nd piston and the 2nd force point part have contacted, and (C) the state which the valve member has fully lifted.

【図５】ピエゾ素子の発生力とピエゾ素子の変位量との
関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a generated force of a piezo element and a displacement amount of the piezo element.

【図６】第二ピストンの駆動力と第二ピストンの変位量
との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a driving force of a second piston and a displacement amount of the second piston.

【図７】弁部材に加わる駆動力と弁部材のリフト量との
関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a driving force applied to a valve member and a lift amount of the valve member.

【図８】本発明の第２実施例による燃料噴射装置を示す
模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第３実施例による燃料噴射装置を示す
模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の第４実施例による燃料噴射装置の要
部を示す模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of a fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、２ 燃料噴射装置 １０ ハウジング ２１ 制御室 ２２ 弁座部 ２３ 低圧ポート（通路） ３２ ノズルニードル ３３ 弁座部 ４０ 弁装置 ４１ 弁部材 ５０ 駆動部 ５１ ピエゾ素子（圧電素子） ５３ 第二ピストン（駆動部材） ５４ 油圧室 ６０ てこ部材 ６３ 第一力点部 ６４ 作用点部 ６５ 支点部 ６６ 第二力点部 ７０ ノズルニードル（弁部材） ７１ シート部 ９０ 駆動部 ９１ ピエゾ素子（圧電素子） ９４ 作動ピストン ９５ 油圧室 １００ 駆動回路 １０１、１１１ コンデンサ（エネルギー回収手段） 1, 2 fuel injection device 10 housing 21 Control room 22 valve seat 23 Low pressure port (passage) 32 nozzle needle 33 valve seat 40 valve device 41 valve member 50 Drive 51 Piezo element (piezoelectric element) 53 Second piston (driving member) 54 Hydraulic chamber 60 Lever member 63 First Power Point 64 point of action 65 fulcrum 66 Second power point 70 Nozzle needle (valve member) 71 seat section 90 Drive 91 Piezo element (piezoelectric element) 94 Working piston 95 Hydraulic chamber 100 drive circuit 101, 111 capacitors (energy recovery means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 BA18 BA44 CC06T CC08T CC11 CC14 CC63 CC68T CC68U CE13 CE27 CE29 3H062 AA02 AA12 BB14 BB30 BB31 CC07 DD03 EE06 EE10 HH03 HH10    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 BA18 BA44                       CC06T CC08T CC11 CC14                       CC63 CC68T CC68U CE13                       CE27 CE29                 3H062 AA02 AA12 BB14 BB30 BB31                       CC07 DD03 EE06 EE10 HH03                       HH10

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 通路を開閉する弁部材と、 圧電素子、ならびに前記圧電素子の伸縮によって加減さ
れる油圧により駆動される駆動部材を有する駆動部と、 前記駆動部の駆動力が加わる力点部、支点部ならびに前
記力点部から加えられた力を前記支点部を支点として前
記弁部材に伝達する作用点部を有するてこ部材と、 を備えることを特徴とする弁装置。1. A valve member that opens and closes a passage, a piezoelectric element, and a drive section that has a drive member that is driven by hydraulic pressure that is adjusted by expansion and contraction of the piezoelectric element, and a force point section to which the drive force of the drive section is applied. A lever member having a fulcrum portion and an action point portion for transmitting a force applied from the force point portion to the valve member with the fulcrum portion as a fulcrum. 【請求項２】 前記てこ部材は前記力点部、前記支点部
または前記作用点部を複数有し、前記力点部、前記支点
部または前記作用点部は前記弁部材の移動量が大きくな
ると変位拡大率が大きくなる位置へ移動することを特徴
とする請求項１記載の弁装置。2. The lever member has a plurality of the force point portions, the fulcrum portions or the action point portions, and the displacement points of the force point portions, the fulcrum portions or the action point portions increase when the amount of movement of the valve member increases. The valve device according to claim 1, wherein the valve device moves to a position where the rate increases. 【請求項３】 通路を開閉する弁部材と、 圧電素子を有する駆動部と、 前記駆動部の駆動力が加わる力点部、支点部ならびに前
記力点部から加えられた力を前記支点部を支点として前
記弁部材に伝達する作用点部を複数有し、前記力点部、
前記支点部または前記作用点部は前記弁部材の移動量が
大きくなると変位拡大率が大きくなる位置へ移動するて
こ部材と、 を備えることを特徴とする弁装置。3. A valve member for opening and closing a passage, a drive unit having a piezoelectric element, a force point portion to which a driving force of the drive portion is applied, a fulcrum portion, and a force applied from the force point portion with the fulcrum portion as a fulcrum point. A plurality of action point portions that are transmitted to the valve member, the force point portion,
The fulcrum portion or the action point portion includes a lever member that moves to a position where the displacement enlargement ratio increases when the movement amount of the valve member increases, the valve device. 【請求項４】 前記弁部材が収容される制御室を有する
ハウジングを備え、 前記弁部材は、前記制御室に蓄えられている高圧の流体
により前記通路を閉塞する方向へ付勢され、前記てこ部
材の前記作用点部に当接して前記てこ部材の移動にした
がって前記通路を開放することを特徴とする請求項１、
２または３記載の弁装置。4. A housing having a control chamber for accommodating the valve member, wherein the valve member is biased by a high-pressure fluid stored in the control chamber in a direction to close the passage, 2. The passage is opened according to the movement of the lever member by coming into contact with the action point portion of the member.
The valve device according to 2 or 3. 【請求項５】 通路を開閉する弁部材と、 前記弁部材を駆動する油圧が生成される油圧室、ならび
に前記油圧室の容積を可変する可動部材を有する油圧制
御部と、 圧電素子を有する駆動部と、 前記駆動部の駆動力が加わる力点部、支点部ならびに前
記力点部から加えられた力を前記支点部を支点として前
記可動部材に伝達する作用点部を有するてこ部材と、 を備えることを特徴とする弁装置。5. A valve member for opening and closing a passage, a hydraulic chamber for generating hydraulic pressure for driving the valve member, a hydraulic control unit having a movable member for varying the volume of the hydraulic chamber, and a drive having a piezoelectric element. And a lever member having a force point portion to which a driving force of the drive portion is applied, a fulcrum portion, and an action point portion for transmitting a force applied from the force point portion to the movable member with the fulcrum portion as a fulcrum. Valve device characterized by. 【請求項６】 前記てこ部材は、前記力点部、前記支点
部または前記作用点部を複数有し、前記力点部、前記支
点部または前記作用点部は前記可動部材の移動量が大き
くなると変位拡大率が大きくなる位置へ移動することを
特徴とする請求項５記載の弁装置。6. The lever member has a plurality of the force point portions, the fulcrum portions or the action point portions, and the force point portions, the fulcrum portions or the action point portions are displaced when the amount of movement of the movable member increases. The valve device according to claim 5, wherein the valve device is moved to a position where the enlargement ratio increases. 【請求項７】 前記駆動部の発生力は、前記弁部材の移
動距離が大きくなるほど大きいことを特徴とする請求項
１から６のいずれか一項記載の弁装置。7. The valve device according to claim 1, wherein the generated force of the drive unit increases as the moving distance of the valve member increases. 【請求項８】 前記圧電素子が収縮するとき、前記圧電
素子から発生する電力を回収するエネルギー回収手段を
備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項
記載の弁装置。8. The valve device according to claim 1, further comprising energy recovery means for recovering electric power generated from the piezoelectric element when the piezoelectric element contracts. 【請求項９】 請求項１から８のいずれか一項記載の弁
装置を備えることを特徴とする燃料噴射装置。9. A fuel injection device comprising the valve device according to any one of claims 1 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005095861A (en) * 2003-09-05 2005-04-14 Seiko Epson Corp Valve unit and liquid injection apparatus
JP2010223198A (en) * 2009-03-25 2010-10-07 Denso Corp Fuel injection valve

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005095861A (en) * 2003-09-05 2005-04-14 Seiko Epson Corp Valve unit and liquid injection apparatus
JP4492220B2 (en) * 2003-09-05 2010-06-30 セイコーエプソン株式会社 Valve unit and liquid ejecting apparatus
JP2010223198A (en) * 2009-03-25 2010-10-07 Denso Corp Fuel injection valve

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