JP2003214280A - Hydraulic piston and fuel injection device using it - Google Patents

Hydraulic piston and fuel injection device using it

Info

Publication number
JP2003214280A
JP2003214280A JP2002011046A JP2002011046A JP2003214280A JP 2003214280 A JP2003214280 A JP 2003214280A JP 2002011046 A JP2002011046 A JP 2002011046A JP 2002011046 A JP2002011046 A JP 2002011046A JP 2003214280 A JP2003214280 A JP 2003214280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydraulic
piston
pressure
chamber
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002011046A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Ito
猪頭  敏彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002011046A priority Critical patent/JP2003214280A/en
Publication of JP2003214280A publication Critical patent/JP2003214280A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic piston which reduces leakage of hydraulic oil when hydraulic pressure in a hydraulic chamber increases and promotes flow of hydraulic oil to the hydraulic chamber when hydraulic pressure in the hydraulic chamber decreases without causing enlargement of the size and a fuel injection device using it. <P>SOLUTION: When a first piston 30 moves to the direction of the hydraulic chamber 50 along with extension of a piezo actuator 51, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 increases and a difference of the hydraulic pressure is generated between the hydraulic chamber 50 and a hydraulic acting part 38. A skirt part 33 is expanded to the outside of the radial direction and pressed to an inside wall of a first cylinder 31 by the difference of the hydraulic pressure. Leakage of fuel from the hydraulic chamber 50 to the side of the hydraulic acting part 38 is reduced thereby. Similarly, when the first piston 30 moves to the opposite direction of the hydraulic chamber along with contraction of the piezo actuator 51, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 50 is dropped and the skirt part 33 is contracted to inside of the radial direction. Fuel is supplied from the hydraulic acting part 38 to the hydraulic chamber 50 thereby. <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、油圧ピストンおよ
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 hydraulic piston and a fuel injection device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関(以下、内燃機関を「エンジ
ン」という。)の燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射装置
は、噴孔からの燃料の噴射を断続するノズルニードルを
備えている。例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射装
置のように高圧の燃料の流れを断続する場合、ノズルニ
ードルを噴孔閉塞方向へ付勢するための燃料が導入され
る制御室の油圧を制御することによりノズルニードルを
駆動している。
2. Description of the Related Art A fuel injection device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine") includes a nozzle needle for intermittently injecting fuel from an injection hole. For example, in the case of interrupting the flow of high-pressure fuel such as in a fuel injection device of a diesel engine, the nozzle needle is controlled by controlling the hydraulic pressure of the control chamber into which the fuel for urging the nozzle needle in the direction of closing the injection hole is introduced. Are driving.

【0003】例えば制御室の油圧をピエゾ素子などの圧
電素子により油圧ピストンを介して駆動する流体制御装
置として、アメリカ合衆国特許第6142443号に開
示されているものが公知である。この場合、油圧ピスト
ンの反圧電素子側には作動油が導入される油圧室が形成
され、圧電素子の変位は油圧室の油圧により拡大されて
弁部材に伝達される。
For example, as a fluid control device for driving the hydraulic pressure in a control chamber by a piezoelectric element such as a piezo element via a hydraulic piston, one disclosed in US Pat. No. 6,142,443 is known. In this case, a hydraulic chamber into which hydraulic oil is introduced is formed on the side opposite to the piezoelectric element of the hydraulic piston, and the displacement of the piezoelectric element is enlarged by the hydraulic pressure of the hydraulic chamber and transmitted to the valve member.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、米国特
許第6142443号に開示されている技術の場合、油
圧ピストンの駆動部分から作動油がリークし油圧が低下
するため、リークする作動油を補充する必要がある。そ
のため、上記の技術の場合、逆止弁を設置することによ
り作動油のリークを低減している。
However, in the case of the technique disclosed in US Pat. No. 6,142,443, the hydraulic oil leaks from the drive portion of the hydraulic piston and the hydraulic pressure drops, so it is necessary to supplement the leaking hydraulic oil. There is. Therefore, in the case of the above technique, the check valve is installed to reduce the leak of hydraulic oil.

【0005】また、作動油のリークを低減するため、独
国のDE19914713に開示されている技術が公知
である。この技術では、駆動される油圧ピストンを収容
するシリンダの外周側に環状の溝を形成し、この溝内に
油圧ピストンに作用している油圧と同一の圧力の作動油
を導入している。これにより、シリンダの外周側から油
圧ピストン方向へシリンダを圧迫し、油圧ピストンとシ
リンダとの間に形成されるクリアランスの縮小を図り、
クリアランスを経由した作動油のリークを低減してい
る。
Further, in order to reduce the leakage of hydraulic oil, a technique disclosed in DE 19914713 in Germany is known. In this technique, an annular groove is formed on the outer peripheral side of a cylinder that houses a driven hydraulic piston, and hydraulic oil having the same pressure as the hydraulic pressure acting on the hydraulic piston is introduced into this groove. This compresses the cylinder in the direction of the hydraulic piston from the outer peripheral side of the cylinder to reduce the clearance formed between the hydraulic piston and the cylinder,
It reduces the leak of hydraulic oil through the clearance.

【0006】しかしながら、DE19914713に開
示されている技術は、高圧で拡大された油圧ピストンと
シリンダとの間のクリアランスを高圧が作用する前のク
リアランスの状態に回復させるものである。そのため、
積極的に油圧ピストンとシリンダとの間に形成されるク
リアランスの縮小を図るものではなく、油圧ピストンに
加わる圧力が大きくなると油圧ピストンとシリンダとの
間のクリアランスから相当の作動油がリークする。
However, the technique disclosed in DE 19914713 restores the clearance between the hydraulic piston expanded by high pressure and the cylinder to the state of the clearance before the high pressure acts. for that reason,
This does not positively reduce the clearance formed between the hydraulic piston and the cylinder, but when the pressure applied to the hydraulic piston increases, considerable hydraulic oil leaks from the clearance between the hydraulic piston and the cylinder.

【0007】逆止弁の設置ならびに作動油のリークの低
減を図ることは油圧により変位を拡大する油圧アクチュ
エータには不可欠である。しかし、油圧アクチュエータ
に逆止弁およびリーク低減機構をそれぞれ形成すること
は油圧アクチュエータひいては油圧アクチュエータが適
用される燃料噴射装置の大型化を招くという問題があ
る。
Installation of a check valve and reduction of leakage of hydraulic oil are indispensable for a hydraulic actuator that expands displacement by hydraulic pressure. However, forming the check valve and the leak reducing mechanism in the hydraulic actuator poses a problem of increasing the size of the hydraulic actuator and, in turn, the fuel injection device to which the hydraulic actuator is applied.

【0008】そこで、本発明の目的は、体格の大型化を
招くことなく、油圧室の油圧が増大するとき作動油のリ
ークが低減され、油圧室の油圧が減少するとき油圧室へ
の作動油の流入を促進する油圧ピストンおよびそれを用
いた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 reduce the leakage of hydraulic fluid when the hydraulic pressure of the hydraulic chamber increases and to reduce the hydraulic pressure of the hydraulic chamber to the hydraulic chamber when the hydraulic pressure of the hydraulic chamber decreases without increasing the size of the hydraulic chamber. To provide a hydraulic piston for promoting the inflow of fuel and a fuel injection device using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1または
2記載の油圧ピストンによると、本体の油圧室側の端部
にはスカート部が形成されている。スカート部の反油圧
室側には油圧作用部を備えている。油圧作用部には油圧
室の最大油圧よりも低圧の油圧が導入される。本明細書
中において最大油圧とは、油圧室方向の油圧ピストンの
変位量が最大となるときの油圧室の油圧をいう。そのた
め、油圧室の油圧が増大するとき、スカート部は油圧作
用部と油圧室との間の圧力差により径方向外側に拡大し
シリンダの内壁へ押圧される。これにより、スカート部
とシリンダの内壁との間に形成されるクリアランスは縮
小される。したがって、油圧室からの作動油のリークを
低減することができる。
According to the hydraulic piston of the first or second aspect of the present invention, a skirt portion is formed at the end of the main body on the hydraulic chamber side. A hydraulic acting portion is provided on the skirt portion on the side opposite to the hydraulic chamber. A hydraulic pressure lower than the maximum hydraulic pressure of the hydraulic chamber is introduced into the hydraulic acting portion. In the present specification, the maximum hydraulic pressure means the hydraulic pressure in the hydraulic chamber when the displacement amount of the hydraulic piston in the hydraulic chamber direction becomes maximum. Therefore, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber increases, the skirt portion expands radially outward due to the pressure difference between the hydraulic acting portion and the hydraulic chamber and is pressed against the inner wall of the cylinder. This reduces the clearance formed between the skirt and the inner wall of the cylinder. Therefore, it is possible to reduce the leakage of hydraulic oil from the hydraulic chamber.

【0010】本発明の請求項3記載の油圧ピストンによ
ると、本体には油圧室側の端部から反油圧室方向へ周方
向へ環状に形成されている環状溝を有している。この環
状溝により、環状溝の外周側にはスカート部となる薄肉
筒部が形成される。環状溝の外周側に形成される薄肉筒
部は、油圧室と油圧作用部との間の圧力差により容易に
径方向外側へ拡大する。そのため、スカート部は容易に
変形することができる。また、環状溝により薄肉筒部を
形成しスカート部としているので、体格の大型化を招く
ことがない。さらに、環状溝により薄肉筒部を形成する
ことにより、環状溝の内周側のデッドボリュームが減少
する。そのため、例えば燃料噴射装置のように高圧の燃
料を用いる場合でも作動ロスを低減することができる。
According to the hydraulic piston of the third aspect of the present invention, the main body has the annular groove formed in an annular shape in the circumferential direction from the end portion on the hydraulic chamber side toward the counter hydraulic chamber. With this annular groove, a thin-walled cylindrical portion that serves as a skirt is formed on the outer peripheral side of the annular groove. The thin-walled cylinder portion formed on the outer peripheral side of the annular groove easily expands radially outward due to the pressure difference between the hydraulic chamber and the hydraulic acting portion. Therefore, the skirt portion can be easily deformed. Moreover, since the thin-walled tubular portion is formed by the annular groove to form the skirt portion, the physical size is not increased. Further, by forming the thin-walled tubular portion by the annular groove, the dead volume on the inner peripheral side of the annular groove is reduced. Therefore, even when high-pressure fuel is used as in a fuel injection device, for example, the operation loss can be reduced.

【0011】本発明の請求項4または5記載の油圧ピス
トンによると、スカート部となるスカート部材は本体と
別体に構成されている。そのため、本体の外径の公差を
スカート部材により吸収することができる。したがっ
て、本体およびスカート部材の形成を容易にすることが
できる。本発明の請求項6記載の油圧ピストンによる
と、スカート部材は本体を反油圧室方向へ付勢する弾性
力を有している。そのため、例えば油圧室に設置される
皿ばねを廃止することができる。
According to the hydraulic piston of the fourth or fifth aspect of the present invention, the skirt member serving as the skirt portion is formed separately from the main body. Therefore, the tolerance of the outer diameter of the main body can be absorbed by the skirt member. Therefore, the main body and the skirt member can be easily formed. According to the hydraulic piston of claim 6 of the present invention, the skirt member has an elastic force for urging the main body in the direction opposite to the hydraulic chamber. Therefore, for example, the disc spring installed in the hydraulic chamber can be eliminated.

【0012】本発明の請求項7記載の油圧ピストンによ
ると、油圧作用部には油圧室の最小油圧以上の油圧が導
入される。本明細書中において最小油圧とは、油圧室方
向の油圧ピストンの変位量が0となるときの油圧室の油
圧をいう。そのため、油圧室の油圧が減少するとき、ス
カート部は油圧作用部と油圧室との間の油圧の差により
径方向内側に縮小する。これにより、スカート部とシリ
ンダの内壁との間に形成されるクリアランスは拡大され
る。したがって、スカート部は逆止弁として機能し、油
圧室への作動油の流入を促進することができる。
According to the hydraulic piston of claim 7 of the present invention, a hydraulic pressure equal to or higher than the minimum hydraulic pressure of the hydraulic chamber is introduced into the hydraulic acting portion. In the present specification, the minimum hydraulic pressure means the hydraulic pressure in the hydraulic chamber when the displacement amount of the hydraulic piston in the hydraulic chamber direction becomes zero. Therefore, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber decreases, the skirt portion contracts radially inward due to the difference in hydraulic pressure between the hydraulic acting portion and the hydraulic chamber. Thereby, the clearance formed between the skirt portion and the inner wall of the cylinder is enlarged. Therefore, the skirt portion functions as a check valve, and can promote the inflow of hydraulic oil into the hydraulic chamber.

【0013】本発明の請求項8記載の油圧ピストンによ
ると、スカート部の油圧室側の端部は本体の内周側へ曲
げられている。これにより、往復移動にともなうスカー
ト部とシリンダの内壁との干渉を低減することができ
る。したがって、シリンダの内部における移動を円滑に
することができ、作動ロスを低減することができる。
According to the hydraulic piston of the eighth aspect of the present invention, the end portion of the skirt portion on the hydraulic chamber side is bent toward the inner peripheral side of the main body. Accordingly, it is possible to reduce the interference between the skirt portion and the inner wall of the cylinder due to the reciprocating movement. Therefore, the movement inside the cylinder can be made smooth and the operation loss can be reduced.

【0014】本発明の請求項9または10記載の燃料噴
射装置によると、第一ピストンまたは第二ピストンのい
ずれか一方または両方は請求項1から8のいずれか一項
記載の油圧ピストンからなる。そのため、油圧室の作動
油の圧力が上昇したとき、第一ピストンまたは第二ピス
トンとシリンダとの間に形成されるクリアランスからの
作動油のリークを低減することができる。したがって、
作動油のリークによる作動ロスが低減され、駆動部の小
型化を図ることができる。また、例えば第一ピストンま
たは第二ピストンを逆止弁として機能させることにより
逆止弁を廃止でき、部品点数の増大あるいは体格の大型
化を抑制することができる。
According to the fuel injection device of the ninth or tenth aspect of the present invention, either one or both of the first piston and the second piston comprises the hydraulic piston according to any one of the first to eighth aspects. Therefore, when the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic chamber rises, the leakage of the hydraulic oil from the clearance formed between the first piston or the second piston and the cylinder can be reduced. Therefore,
Operation loss due to leakage of hydraulic oil is reduced, and the drive unit can be downsized. Further, for example, by making the first piston or the second piston function as a check valve, the check valve can be eliminated, and an increase in the number of parts or an increase in size can be suppressed.

【0015】本発明の請求項11記載の燃料噴射装置に
よると、油圧作用部は高圧通路に連通しており、油圧作
用部にはコモンレールから高圧の燃料が供給される。そ
のため、例えば高圧の燃料により第二ピストンを反油圧
室方向へ付勢することにより、駆動部から発生する駆動
力を低減することができる。したがって、駆動部を小型
化することができる。
According to the fuel injection device of the eleventh aspect of the present invention, the hydraulic action portion communicates with the high pressure passage, and the high pressure fuel is supplied to the hydraulic action portion from the common rail. Therefore, for example, by urging the second piston toward the anti-hydraulic chamber with high-pressure fuel, it is possible to reduce the driving force generated from the drive unit. Therefore, the drive unit can be downsized.

【0016】本発明の請求項12記載の燃料噴射装置に
よると、油圧作用部は低圧通路に連通しており、油圧作
用部には低圧側から低圧の燃料が供給される。そのた
め、駆動部には大きな駆動力が要求されるものの、油圧
作用部からの燃料のリークは低減される。したがって、
燃料噴射装置に供給する必要がある燃料の流量を低減す
ることができ、例えば燃料噴射ポンプなど燃料噴射装置
に燃料を供給する燃料供給装置の負荷を低減することが
できる。本発明の請求項13記載の燃料噴射装置による
と、駆動部は圧電素子を有している。そのため、駆動力
伝達部を介したノズルニードルの駆動の応答性を向上す
ることができる。また、圧電素子の変位量を油圧室によ
り拡大して第一ピストンから第二ピストンへ伝達するこ
とができる。
According to the twelfth aspect of the fuel injection device of the present invention, the hydraulic action portion communicates with the low pressure passage, and the low pressure fuel is supplied to the hydraulic action portion from the low pressure side. Therefore, although a large driving force is required for the drive unit, fuel leakage from the hydraulic action unit is reduced. Therefore,
The flow rate of fuel that needs to be supplied to the fuel injection device can be reduced, and the load on the fuel supply device that supplies fuel to the fuel injection device, such as a fuel injection pump, can be reduced. According to the fuel injection device of the thirteenth aspect of the present invention, the drive portion has the piezoelectric element. Therefore, it is possible to improve the responsiveness of driving the nozzle needle via the driving force transmission unit. Further, the displacement amount of the piezoelectric element can be expanded by the hydraulic chamber and transmitted from the first piston to the second piston.

【0017】[0017]

【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実施例による油圧ピストン
を適用した燃料噴射装置を図1に示す。本実施例による
燃料噴射装置は、コモンレール式の燃料噴射システムに
適用される。
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 hydraulic piston according to a first embodiment of the present invention is applied. The fuel injection device according to this embodiment is applied to a common rail fuel injection system.

【0018】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
12および制御室形成部材13を挟んでハウジング10
とリテーニングナット14により結合されているノズル
ボディ20を備える。ノズルボディ20の先端には噴孔
21が形成されている。ノズルボディ20の内部には、
ノズルニードル22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22の先端部にはシール部22
aが形成されており、シール部22aはノズルボディ2
0の噴孔21の入口側に形成されているシート部20a
と当接可能である。ノズルニードル22が図1の上方へ
移動しシール部22aがシート部20aから離座するこ
とにより、噴孔21から燃料が噴射される。一方、ノズ
ルニードル22が図1の下方へ移動しシール部22aが
シート部20aへ着座することにより、噴孔21からの
燃料の噴射が停止される。ノズルボディ20には、反噴
孔側の端部のプレート部材11との間に背圧室23が形
成されている。背圧室23にはスプリング24が収容さ
れており、背圧室23に蓄えられている高圧の燃料およ
びスプリング24の付勢力によりノズルニードル22は
噴孔閉塞方向すなわちシール部22aがシート部20a
へ着座する方向へ付勢されている。
As shown in FIG. 1, the fuel injection device 1 includes a housing 10 and a housing 10 with a plate member 11, a plate member 12 and a control chamber forming member 13 interposed therebetween.
And a nozzle body 20 connected by a retaining nut 14. A nozzle hole 21 is formed at the tip of the nozzle body 20. Inside the nozzle body 20,
The nozzle needle 22 is housed so as to be reciprocally movable in the axial direction. At the tip of the nozzle needle 22, a sealing portion 22
a is formed, and the seal portion 22a is the nozzle body 2
Seat portion 20a formed on the inlet side of the injection hole 21 of No. 0
Can be contacted with. When the nozzle needle 22 moves upward in FIG. 1 and the seal portion 22a is separated from the seat portion 20a, fuel is injected from the injection hole 21. On the other hand, when the nozzle needle 22 moves downward in FIG. 1 and the seal portion 22a is seated on the seat portion 20a, fuel injection from the injection hole 21 is stopped. A back pressure chamber 23 is formed between the nozzle body 20 and the plate member 11 at the end portion on the side opposite to the injection hole. A spring 24 is accommodated in the back pressure chamber 23, and the nozzle needle 22 is closed in the injection hole closing direction, that is, the seal portion 22a is seated by the seat portion 20a by the high-pressure fuel stored in the back pressure chamber 23 and the urging force of the spring 24.
It is urged in the direction to sit down.

【0019】図示しないコモンレールからハウジング1
0に形成されている高圧燃料通路15を経由してノズル
ボディ20の燃料通路25に供給された燃料は、燃料溜
まり26、ノズルニードル22とノズルボディ20との
間に形成される隙間を経由してノズルニードル22の先
端に供給される。高圧燃料通路15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20の
反噴孔側に設置されているプレート部材12の高圧ポー
ト121を経て制御室形成部材13に形成されている制
御室16に供給される。高圧燃料通路15を経由して図
示しないコモンレールから供給される燃料は、数MPa
から数100MPaである。
From a common rail (not shown) to the housing 1
The fuel supplied to the fuel passage 25 of the nozzle body 20 via the high-pressure fuel passage 15 formed in No. 0 passes through the fuel reservoir 26, the gap formed between the nozzle needle 22 and the nozzle body 20. Is supplied to the tip of the nozzle needle 22. A part of the fuel supplied from the common rail via the high pressure fuel passage 15 is formed in the control chamber forming member 13 via the high pressure port 121 of the plate member 12 installed on the side opposite to the injection hole of the nozzle body 20. It is supplied to the control room 16 in which it is located. The fuel supplied from the common rail (not shown) via the high-pressure fuel passage 15 is several MPa.
To several 100 MPa.

【0020】第一ピストン30、第二ピストン40、弁
部材17、ハウジング10に形成されている第一シリン
ダ31、第二シリンダ41および油圧室50、制御室形
成部材13およびプレート部材12から形成されている
制御室16、ならびにプレート部材11およびノズルボ
ディ20から形成されている背圧室23から駆動力伝達
部が構成されている。弁部材17は半球状に形成されて
おり、制御室形成部材13に形成されている制御室16
に設置されている。弁部材17は、制御室16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
13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17が着座可能な弁座部13aが形成さ
れている。制御室形成部材13には、低圧側に連通する
通路としての低圧ポート131が形成されており、弁部
材17が弁座部13aに着座することにより制御室16
と低圧ポート131との連通は閉塞される。低圧側は、
ハウジング10に形成されている低圧室101と、ハウ
ジング10および制御室形成部材13に形成されている
低圧通路102、132とから構成されている。低圧通
路102、132は燃料噴射装置1の外部に連通してお
り、制御室16あるいは背圧室23など燃料噴射装置1
の各部で不要となった燃料が排出される。
The first piston 30, the second piston 40, the valve member 17, the first cylinder 31, the second cylinder 41 and the hydraulic chamber 50 formed in the housing 10, the control chamber forming member 13 and the plate member 12 are formed. The control chamber 16 and the back pressure chamber 23 formed by the plate member 11 and the nozzle body 20 constitute a driving force transmission portion. The valve member 17 is formed in a hemispherical shape, and has a control chamber 16 formed in the control chamber forming member 13.
It is installed in. The valve member 17 is capable of reciprocating in the vertical direction of FIG. 1 inside the control chamber 16. The inner peripheral surface of the control chamber forming member 13 is formed in a tapered shape, and the valve seat portion 13a on which the valve member 17 can be seated is formed on the tapered inner peripheral surface. The control chamber forming member 13 is formed with a low pressure port 131 as a passage communicating with the low pressure side, and the valve member 17 is seated on the valve seat portion 13a so that the control chamber 16 is closed.
The communication between the low pressure port 131 and the low pressure port 131 is blocked. On the low voltage side,
It is composed of a low pressure chamber 101 formed in the housing 10 and low pressure passages 102 and 132 formed in the housing 10 and the control chamber forming member 13. The low-pressure passages 102 and 132 communicate with the outside of the fuel injection device 1, and the control chamber 16 or the back pressure chamber 23, etc.
The fuel that is no longer needed is discharged in each part of.

【0021】なお、図1では、説明の簡単のため第二ピ
ストン40の外径を低圧ポート131の弁座部13aの
シート径よりも大きく示しているが、実際には弁部材1
7を弁座部13a方向へ付勢するために第二ピストン4
0の外径は弁座部13aのシート径よりも小さく形成さ
れている。
In FIG. 1, the outer diameter of the second piston 40 is shown to be larger than the seat diameter of the valve seat portion 13a of the low pressure port 131 for the sake of simplicity of explanation.
7 for urging the second piston 4 toward the valve seat portion 13a.
The outer diameter of 0 is smaller than the seat diameter of the valve seat portion 13a.

【0022】制御室16には高圧側に連通する高圧ポー
ト121が連通している。高圧ポート121は高圧燃料
通路15と連通している。また、制御室16には背圧室
23に連通する制御油圧通路18が連通している。制御
油圧通路18は、制御室16からプレート部材12およ
びプレート部材11を経由して背圧室23へオリフィス
231を介して連通している。
A high pressure port 121, which communicates with the high pressure side, communicates with the control chamber 16. The high pressure port 121 communicates with the high pressure fuel passage 15. A control hydraulic pressure passage 18 communicating with the back pressure chamber 23 communicates with the control chamber 16. The control hydraulic passage 18 communicates with the back pressure chamber 23 from the control chamber 16 via the plate member 12 and the plate member 11 via the orifice 231.

【0023】駆動部としてのピエゾアクチュエータ51
は、圧電素子であるピエゾ素子を有している。ピエゾア
クチュエータ51は、図示しない駆動回路に接続され、
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。ピエゾアクチュエータ51は、電
気的な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。ピエゾアクチュエータ51は、
ハウジング10に形成されているピエゾ収容室19に収
容されている。ピエゾ収容室19には低圧連通路103
が連通している。低圧連通路103は、ハウジング10
を貫いて形成されており、ピエゾ収容室19と低圧通路
102とを連通する。高圧側からピエゾ収容室19へリ
ークした燃料は低圧連通路103および低圧通路102
を経由して燃料噴射装置1の外部へ排出される。
Piezo actuator 51 as a drive unit
Has a piezo element which is a piezoelectric element. The piezo actuator 51 is connected to a drive circuit (not shown),
Electric energy is supplied according to a command from an ECU (not shown). The piezo actuator 51 expands when electric energy is supplied, and contracts when the energy is released. The piezo actuator 51
It is housed in a piezoelectric housing chamber 19 formed in the housing 10. The piezo storage chamber 19 has a low-pressure communication passage 103.
Are in communication. The low-pressure communication passage 103 is provided in the housing 10.
Is formed so as to connect the piezo storage chamber 19 and the low pressure passage 102. The fuel leaked from the high pressure side to the piezo storage chamber 19 is supplied to the low pressure communication passage 103 and the low pressure passage 102.
Is discharged to the outside of the fuel injection device 1 via

【0024】第一ピストン30はピエゾアクチュエータ
51の噴孔21側の端部に当接しており、ピエゾアクチ
ュエータ51の伸縮にともなってハウジング10に形成
されている第一シリンダ31の内部を往復摺動する。第
一ピストン30の反ピエゾ素子側には、油圧室50が形
成されている。油圧室50は、第一ピストン30の移動
により容積が変化する。油圧室50には皿ばね52が設
置されており、皿ばね52は第一ピストン30をピエゾ
アクチュエータ51方向へ付勢している。これにより、
ピエゾアクチュエータ51からエネルギーが放出される
と、第一ピストン30は図1の上方へ移動する。油圧室
50には作動油としての燃料が導入されている。
The first piston 30 is in contact with the end of the piezo actuator 51 on the injection hole 21 side, and reciprocally slides inside the first cylinder 31 formed in the housing 10 as the piezo actuator 51 expands and contracts. To do. A hydraulic chamber 50 is formed on the side opposite to the piezoelectric element of the first piston 30. The volume of the hydraulic chamber 50 changes as the first piston 30 moves. A disc spring 52 is installed in the hydraulic chamber 50, and the disc spring 52 urges the first piston 30 toward the piezo actuator 51. This allows
When energy is released from the piezo actuator 51, the first piston 30 moves upward in FIG. Fuel as hydraulic oil is introduced into the hydraulic chamber 50.

【0025】第二ピストン40は、ハウジング10に形
成されている第二シリンダ41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40の一方の
端部は油圧室50に面しており、第二ピストン40は油
圧室50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40の他方の端部は低圧室101に
面している。第二ピストン40の低圧室101の端部は
細径となっており弁部材17と当接している。
The second piston 40 is housed in a second cylinder 41 formed in the housing 10 so as to be able to slide back and forth in the vertical direction of FIG. One end of the second piston 40 faces the hydraulic chamber 50, and the second piston 40 receives the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 50 and can move downward in FIG. 1.
The other end of the second piston 40 faces the low pressure chamber 101. The end of the low pressure chamber 101 of the second piston 40 has a small diameter and is in contact with the valve member 17.

【0026】次に、第一ピストン30および第二ピスト
ン40ならびにその周辺について詳細に説明する。第一
ピストン30は、ハウジング10に形成されている第一
シリンダ31の内部を軸方向へ往復移動可能である。第
一ピストン30は、第一シリンダ31の内径と概ね同一
外径の円柱状に形成されている。第一ピストン30は本
体32を有しており、本体32の油圧室50側にスカー
ト部33が一体に形成されている。第一ピストン30に
は、油圧室50側の端部からピエゾアクチュエータ51
側の端部にかけて環状溝34が形成されている。環状溝
34は、図2に示すように第一ピストン30の内周側に
周方向へ連続して形成されている。第一ピストン30
は、環状溝34により、外周側のスカート部33と内周
側の島部35とに区画される。
Next, the first piston 30, the second piston 40 and their surroundings will be described in detail. The first piston 30 can reciprocate in the axial direction inside the first cylinder 31 formed in the housing 10. The first piston 30 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the first cylinder 31. The first piston 30 has a main body 32, and a skirt portion 33 is integrally formed on the hydraulic chamber 50 side of the main body 32. The first piston 30 includes a piezo actuator 51 from the end on the hydraulic chamber 50 side.
An annular groove 34 is formed to the end portion on the side. The annular groove 34 is continuously formed in the circumferential direction on the inner circumferential side of the first piston 30 as shown in FIG. 2. First piston 30
Is divided into an outer peripheral side skirt portion 33 and an inner peripheral side island portion 35 by the annular groove 34.

【0027】スカート部33は、環状溝34の外周側に
形成される薄肉筒部である。環状溝34は、第一ピスト
ン30の軸方向の途中まで形成されている。環状溝34
のピエゾアクチュエータ51側の端部よりややピエゾア
クチュエータ51側には外溝36が形成されている。外
溝36は、第一ピストン30の外周側に周方向へ連続し
て形成されている。外溝36のスカート部33側すなわ
ちスカート部33の付け根部分は、曲面状の面取り部3
7が形成されている。環状溝34で第一ピストン30の
油圧室50側をスカート部33と島部35とに区画する
ことにより、環状溝34の内周側に形成される島部35
は油圧室50に面する。そのため、スカート部33の内
周側におけるデッドボリュームが低減され、燃料噴射装
置1のように高圧を用いる油圧装置において作動ロスが
低減される。
The skirt portion 33 is a thin-walled cylinder portion formed on the outer peripheral side of the annular groove 34. The annular groove 34 is formed halfway in the axial direction of the first piston 30. Annular groove 34
An outer groove 36 is formed on the piezo actuator 51 side rather than the end on the piezo actuator 51 side. The outer groove 36 is formed continuously on the outer peripheral side of the first piston 30 in the circumferential direction. The chamfered portion 3 having a curved shape is formed on the skirt portion 33 side of the outer groove 36, that is, the root portion of the skirt portion 33.
7 are formed. By partitioning the hydraulic chamber 50 side of the first piston 30 into the skirt portion 33 and the island portion 35 by the annular groove 34, the island portion 35 formed on the inner peripheral side of the annular groove 34.
Faces the hydraulic chamber 50. Therefore, the dead volume on the inner peripheral side of the skirt portion 33 is reduced, and the operation loss is reduced in the hydraulic device that uses high pressure such as the fuel injection device 1.

【0028】図1に示すように、第一ピストン30の外
壁と第一シリンダ31の内壁との間には、外溝36に対
応する部分に円環状の空間が形成され、この空間が油圧
作用部38となる。油圧作用部38には高圧連通路10
4が連通している。高圧連通路104は、ハウジング1
0を貫いて油圧作用部38と高圧燃料通路15とを連通
している。コモンレールから燃料噴射装置1へ供給され
る高圧の燃料は、高圧連通路104を経由して油圧作用
部38に導入される。
As shown in FIG. 1, an annular space is formed between the outer wall of the first piston 30 and the inner wall of the first cylinder 31 in a portion corresponding to the outer groove 36, and this space acts hydraulically. It becomes part 38. The hydraulic action section 38 has a high pressure communication passage 10
4 are in communication. The high-pressure communication passage 104 includes the housing 1
The hydraulic pressure acting portion 38 and the high pressure fuel passage 15 are communicated with each other through 0. The high-pressure fuel supplied from the common rail to the fuel injection device 1 is introduced into the hydraulic action section 38 via the high-pressure communication passage 104.

【0029】第二ピストン40は、ハウジング10に形
成されている第二シリンダ41の内部を軸方向へ往復移
動可能である。第二ピストン40は、第二シリンダ41
の内径と概ね同一外径の円柱状に形成されている。第二
ピストン40も第一ピストン30と同様に、本体42、
スカート部43、環状溝44、島部45および外溝46
を有している。スカート部43、環状溝44、島部45
および外溝46の構成は第一ピストン30と同様である
ので説明を省略する。
The second piston 40 can reciprocate in the axial direction inside the second cylinder 41 formed in the housing 10. The second piston 40 is the second cylinder 41.
Is formed in a cylindrical shape having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the. Similarly to the first piston 30, the second piston 40 has a main body 42,
Skirt portion 43, annular groove 44, island portion 45 and outer groove 46
have. Skirt portion 43, annular groove 44, island portion 45
Since the structure of the outer groove 46 is the same as that of the first piston 30, the description thereof will be omitted.

【0030】第二ピストン40の外壁と第二シリンダ4
1の内壁との間には、外溝46に対応する部分に円環状
の空間が形成され、この空間が油圧作用部48となる。
油圧作用部48には高圧連通路105が連通している。
高圧連通路105は、ハウジング10を貫いて油圧作用
部48と高圧燃料通路15とを連通している。コモンレ
ールから燃料噴射装置1へ供給される高圧の燃料は、高
圧連通路105を経由して油圧作用部48に導入され
る。
The outer wall of the second piston 40 and the second cylinder 4
An annular space is formed between the inner wall 1 and the outer wall 46 at a portion corresponding to the outer groove 46, and this space serves as a hydraulic pressure acting portion 48.
A high-pressure communication passage 105 communicates with the hydraulic action section 48.
The high-pressure communication passage 105 penetrates through the housing 10 to communicate the hydraulic pressure acting portion 48 and the high-pressure fuel passage 15. The high-pressure fuel supplied from the common rail to the fuel injection device 1 is introduced into the hydraulic action section 48 via the high-pressure communication passage 105.

【0031】次に、第1実施例による燃料噴射装置1の
作動ならびに第一ピストン30および第二ピストン40
の作動について説明する。ピエゾアクチュエータ51に
エネルギーが供給されていないとき、皿ばね52の付勢
力により第一ピストン30は図1の上方へ移動し、第一
ピストン30は油圧室50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40には、弁部材
17を図1の下方へ駆動する力は加わっていない。この
とき、弁部材17は高圧燃料通路15から制御室16へ
供給されている高圧の燃料の圧力により図1の上方への
力を受けているため、弁座部13aに着座している。ま
た、油圧室50には高圧燃料通路15および油圧作用部
38、48を経由してコモンレールの内部と同圧の燃料
が供給されている。
Next, the operation of the fuel injection device 1 according to the first embodiment and the first piston 30 and the second piston 40.
The operation of will be described. When energy is not supplied to the piezo actuator 51, the first piston 30 moves upward in FIG. 1 due to the biasing force of the disc spring 52, and the first piston 30 stops at the position where the volume of the hydraulic chamber 50 becomes maximum. ing. Therefore, the force that drives the valve member 17 downward in FIG. 1 is not applied to the second piston 40. At this time, the valve member 17 is seated on the valve seat portion 13a because the valve member 17 receives an upward force in FIG. 1 due to the pressure of the high-pressure fuel supplied from the high-pressure fuel passage 15 to the control chamber 16. Further, fuel having the same pressure as the inside of the common rail is supplied to the hydraulic chamber 50 via the high-pressure fuel passage 15 and the hydraulic action portions 38 and 48.

【0032】さらに、このとき背圧室23には高圧燃料
通路15から制御室16および制御油圧通路18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2
2のシール部22aの周囲にも高圧燃料通路15から高
圧の燃料が供給されている。ノズルニードル22のシー
ル部22aの周囲の燃料によりノズルニードル22が噴
孔開放方向へ受ける力は、ノズルニードル22が背圧室
23に蓄えられている高圧の燃料およびスプリング24
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、シール部22aはシート部20aに着座してい
る。したがって、ピエゾアクチュエータ51にエネルギ
ーが供給されていないとき、噴孔21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 23 from the high pressure fuel passage 15 through the control chamber 16 and the control hydraulic pressure passage 18. Also, the nozzle needle 2
High-pressure fuel is also supplied from the high-pressure fuel passage 15 around the second seal portion 22a. The force that the nozzle needle 22 receives in the nozzle hole opening direction by the fuel around the seal portion 22a of the nozzle needle 22 is the high pressure fuel stored in the back pressure chamber 23 and the spring 24.
Is smaller than the force received in the injection hole closing direction by the urging force of. Therefore, the seal portion 22a is seated on the seat portion 20a. Therefore, when energy is not supplied to the piezo actuator 51, fuel injection from the injection hole 21 is stopped.

【0033】ピエゾアクチュエータ51にエネルギーが
供給されると、ピエゾアクチュエータ51は図1の下方
へ伸長する。ピエゾアクチュエータ51の伸長にともな
って第一ピストン30は油圧室50方向へ移動し、油圧
室50の容積が小さくなる。そのため、油圧室50の油
圧は増大する。増大した油圧室50の油圧により第二ピ
ストン40が図1の下方へ移動すると、第二ピストン4
0と当接している弁部材17は図1の下方へ押圧され
る。そして、弁部材17が制御室16の油圧により弁座
部13a方向へ受ける力より、弁部材17が第二ピスト
ン40から受ける力が大きくなると、弁部材17は弁座
部13aから離座し、低圧ポート131は開放される。
これにより、制御室16と低圧側とは連通し、制御室1
6内の燃料は低圧室101および低圧通路132、10
2へ流出する。
When energy is supplied to the piezo actuator 51, the piezo actuator 51 extends downward in FIG. As the piezo actuator 51 extends, the first piston 30 moves toward the hydraulic chamber 50, and the volume of the hydraulic chamber 50 decreases. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 increases. When the second piston 40 moves downward in FIG. 1 due to the increased hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50, the second piston 4
The valve member 17 in contact with 0 is pressed downward in FIG. Then, when the force that the valve member 17 receives from the second piston 40 becomes larger than the force that the valve member 17 receives in the valve seat portion 13a direction by the hydraulic pressure of the control chamber 16, the valve member 17 separates from the valve seat portion 13a, The low pressure port 131 is opened.
As a result, the control chamber 16 communicates with the low pressure side, and the control chamber 1
The fuel in 6 is the low pressure chamber 101 and the low pressure passages 132, 10
It flows to 2.

【0034】ピエゾアクチュエータ51に供給されるエ
ネルギーが増大すると、ピエゾアクチュエータ51の変
位量が増大し、これにともなって油圧室50の油圧が増
大するとともに第二ピストン40の変位量も大きくな
る。そして、ピエゾアクチュエータ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40および弁部
材17の変位量も最大となり、弁部材17はプレート部
材12に形成されている高圧ポート121を閉塞する。
高圧ポート121が閉塞されると制御室16への高圧の
燃料の供給が停止されるため、制御室16の内部の圧力
が低下する。これにより、制御室16に連通している背
圧室23の圧力も低下し、ノズルニードル22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22のシール部22a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22が噴孔開放方向へ受ける
力が背圧室23の燃料の圧力およびスプリング24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22は図1の上方へリフトする。その結
果、シール部22aはシート部20aから離座し、噴孔
21から燃料が噴射される。
When the energy supplied to the piezo actuator 51 increases, the displacement amount of the piezo actuator 51 also increases. Along with this, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 50 increases and the displacement amount of the second piston 40 also increases. Then, when the energy supplied to the piezo actuator 51 becomes maximum, the amount of displacement of the second piston 40 and the valve member 17 also becomes maximum, and the valve member 17 closes the high pressure port 121 formed in the plate member 12.
When the high-pressure port 121 is closed, the supply of high-pressure fuel to the control chamber 16 is stopped, so the pressure inside the control chamber 16 decreases. As a result, the pressure in the back pressure chamber 23 communicating with the control chamber 16 is also reduced, and the force for urging the nozzle needle 22 in the nozzle hole closing direction is reduced. Then, the force that the nozzle needle 22 receives in the injection hole opening direction by the high-pressure fuel supplied to the periphery of the seal portion 22a of the nozzle needle 22 is blocked by the fuel pressure in the back pressure chamber 23 and the biasing force of the spring 24. When it becomes larger than the force received in the direction,
The nozzle needle 22 is lifted upward in FIG. As a result, the seal portion 22a is separated from the seat portion 20a, and the fuel is injected from the injection hole 21.

【0035】ピエゾアクチュエータ51に供給されるエ
ネルギーが増大するとき、ピエゾアクチュエータ51の
変位にともなう第一ピストン30の移動により、油圧室
50の油圧は増大する。そのため、第一ピストン30の
場合、油圧室50の油圧は第一ピストン30の油圧室5
0側の端面だけでなく環状溝34の外壁にも作用する。
油圧作用部38には高圧燃料通路15からコモンレール
の内部と同圧の燃料が供給されている。第一ピストン3
0の変位量が0のときの油圧室50の圧力(以下、第一
ピストン30の変位量が0のときの油圧室50の圧力を
「最小油圧」という。)はコモンレールの内部と同圧で
ある。そのため、第一ピストン30の変位にともなう油
圧室50の容積の減少により、油圧室50の圧力は油圧
作用部38の圧力よりも大きくなる。油圧室50の油圧
が増大するにつれて、油圧室50と油圧作用部38との
間には圧力差が生じる。そのため、環状溝34の内部の
燃料によりスカート部33は径方向外側すなわち第一シ
リンダ31の内壁方向へ弾性変形する。これにより、ス
カート部33は径方向外側へ拡大し第一シリンダ31の
内壁へ押圧される。スカート部33の根元に形成されて
いる面取り部37により、スカート部33は容易に変形
するとともに応力の集中が低減されている。
When the energy supplied to the piezo actuator 51 increases, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 increases due to the movement of the first piston 30 accompanying the displacement of the piezo actuator 51. Therefore, in the case of the first piston 30, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 50 is the same as that of the hydraulic chamber 5 of the first piston 30.
It acts not only on the 0-side end surface but also on the outer wall of the annular groove 34.
Fuel having the same pressure as the inside of the common rail is supplied from the high-pressure fuel passage 15 to the hydraulic action portion 38. First piston 3
The pressure of the hydraulic chamber 50 when the displacement amount of 0 is 0 (hereinafter, the pressure of the hydraulic chamber 50 when the displacement amount of the first piston 30 is 0 is referred to as “minimum hydraulic pressure”) is the same as that inside the common rail. is there. Therefore, the pressure of the hydraulic chamber 50 becomes larger than the pressure of the hydraulic acting portion 38 due to the decrease in the volume of the hydraulic chamber 50 due to the displacement of the first piston 30. As the oil pressure in the oil pressure chamber 50 increases, a pressure difference occurs between the oil pressure chamber 50 and the oil pressure acting portion 38. Therefore, the skirt portion 33 is elastically deformed radially outward, that is, toward the inner wall of the first cylinder 31, by the fuel inside the annular groove 34. As a result, the skirt portion 33 expands radially outward and is pressed against the inner wall of the first cylinder 31. The chamfered portion 37 formed at the base of the skirt portion 33 allows the skirt portion 33 to be easily deformed and the concentration of stress to be reduced.

【0036】スカート部33が拡大し第一シリンダ31
の内壁へ押圧されることにより、スカート部33の外壁
すなわち第一ピストン30の外壁と第一シリンダ31の
内壁との間に形成されるクリアランスが縮小される。そ
の結果、第一ピストン30の移動にともない油圧室50
の油圧が増大するときでも、油圧室50から油圧作用部
38への燃料のリークが低減される。
The skirt portion 33 is enlarged to expand the first cylinder 31.
By being pressed against the inner wall of the, the clearance formed between the outer wall of the skirt portion 33, that is, the outer wall of the first piston 30 and the inner wall of the first cylinder 31 is reduced. As a result, the hydraulic chamber 50 moves as the first piston 30 moves.
Even when the hydraulic pressure of the hydraulic pressure increases, the leakage of fuel from the hydraulic pressure chamber 50 to the hydraulic pressure acting portion 38 is reduced.

【0037】第一ピストン30と同様に第二ピストン4
0も油圧室50の油圧によりスカート部43が弾性変形
する。これにより、第二ピストン40と第二シリンダ4
1との間に形成されるクリアランスが縮小される。その
ため、油圧室50の油圧が増大するとき、油圧室50か
ら低圧室101への燃料のリークが低減される。
The second piston 4 as well as the first piston 30
As for 0, the skirt portion 43 is elastically deformed by the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 50. Thereby, the second piston 40 and the second cylinder 4
The clearance formed between 1 and 1 is reduced. Therefore, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 increases, fuel leakage from the hydraulic chamber 50 to the low pressure chamber 101 is reduced.

【0038】ピエゾアクチュエータ51からエネルギー
が放出されると、ピエゾアクチュエータ51は図1の上
方へ収縮する。ピエゾアクチュエータ51が収縮するこ
とにより、皿ばね52の付勢力によって第一ピストン3
0は図1の上方へ移動し、油圧室50の容積が拡大す
る。そのため、油圧室50の油圧は低下する。これによ
り、第二ピストン40は図1の上方へ移動する。そし
て、高圧ポート121から制御室16へ流入する燃料の
圧力により、弁部材17は図1の上方へ移動し弁座部1
3aに着座する。そのため、制御室16は高圧側と連通
し、再び制御室16の内部の圧力は上昇する。その結
果、制御室16に連通している背圧室23の圧力も増大
し、ノズルニードル22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22がシール部22
a周辺の燃料により噴孔開放方向へ受ける力よりも、背
圧室23の燃料およびスプリング24の付勢力によりノ
ズルニードル22が噴孔閉塞方向へ受ける力の方が大き
くなると、ノズルニードル22は図1の下方へ移動し、
シール部22aはシート部20aに着座する。これによ
り、噴孔21からの燃料の噴射が終了する。
When energy is released from the piezo actuator 51, the piezo actuator 51 contracts upward in FIG. When the piezo actuator 51 contracts, the urging force of the disc spring 52 causes the first piston 3 to move.
0 moves upward in FIG. 1 and the volume of the hydraulic chamber 50 increases. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 decreases. As a result, the second piston 40 moves upward in FIG. Then, the valve member 17 moves upward in FIG. 1 due to the pressure of the fuel flowing into the control chamber 16 from the high pressure port 121, and the valve seat portion 1 moves.
Sit on 3a. Therefore, the control chamber 16 communicates with the high-pressure side, and the pressure inside the control chamber 16 rises again. As a result, the pressure in the back pressure chamber 23 communicating with the control chamber 16 also increases, and the force that urges the nozzle needle 22 in the injection hole closing direction increases. Then, the nozzle needle 22 is attached to the seal portion 22.
When the force received by the nozzle needle 22 in the nozzle hole closing direction by the fuel in the back pressure chamber 23 and the biasing force of the spring 24 becomes larger than the force received by the fuel around the nozzle a in the nozzle hole opening direction, Move below 1,
The seal portion 22a is seated on the seat portion 20a. As a result, the fuel injection from the injection hole 21 ends.

【0039】ピエゾアクチュエータ51の収縮にともな
う第一ピストン30の移動により、油圧室50の油圧が
減少する。一方、第一ピストン30の場合、油圧作用部
38には高圧燃料通路15からコモンレールの内部と同
圧の燃料が供給されている。そのため、油圧室50と油
圧作用部38との間には圧力差が生じ、油圧室50の燃
料の圧力よりも油圧作用部38の燃料の圧力が高くな
る。その結果、スカート部33は油圧作用部38の燃料
の圧力により径方向内側すなわち第一ピストン30の内
周側へ弾性変形し、スカート部33は縮小する。
The movement of the first piston 30 accompanying the contraction of the piezo actuator 51 reduces the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50. On the other hand, in the case of the first piston 30, fuel having the same pressure as the inside of the common rail is supplied to the hydraulic pressure acting portion 38 from the high pressure fuel passage 15. Therefore, a pressure difference occurs between the hydraulic chamber 50 and the hydraulic action portion 38, and the fuel pressure in the hydraulic action portion 38 becomes higher than the fuel pressure in the hydraulic chamber 50. As a result, the skirt portion 33 elastically deforms inward in the radial direction, that is, the inner peripheral side of the first piston 30 by the pressure of the fuel of the hydraulic action portion 38, and the skirt portion 33 contracts.

【0040】スカート部33が縮小することにより、ス
カート部33の外壁すなわち第一ピストン30の外壁と
第一シリンダ31の内壁との間に形成されるクリアラン
スが拡大される。その結果、第一ピストン30の移動に
ともない油圧室50の油圧が減少するとき、油圧作用部
38から油圧室50へ燃料が流入し、油圧室50へ燃料
が補給される。すなわち、スカート部33は、油圧室5
0の油圧の増減に応じて逆止弁として機能する。
By reducing the skirt portion 33, the clearance formed between the outer wall of the skirt portion 33, that is, the outer wall of the first piston 30 and the inner wall of the first cylinder 31 is enlarged. As a result, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 decreases as the first piston 30 moves, fuel flows from the hydraulic acting portion 38 into the hydraulic chamber 50, and the hydraulic chamber 50 is replenished with fuel. That is, the skirt portion 33 has the hydraulic chamber 5
It functions as a check valve according to the increase or decrease of the hydraulic pressure of 0.

【0041】同様に、第二ピストン40の場合、高圧燃
料通路15から油圧作用部48へ供給されている燃料の
圧力と油圧室50の燃料の圧力との差により、スカート
部43は縮小する。これにより、第二ピストン40の外
壁と第二シリンダ41の内壁との間に形成されるクリア
ランスが拡大される。その結果、油圧作用部48から油
圧室50へ燃料が流入し、第二ピストン40は逆止弁と
して機能する。
Similarly, in the case of the second piston 40, the skirt portion 43 shrinks due to the difference between the pressure of the fuel supplied from the high pressure fuel passage 15 to the hydraulic pressure acting portion 48 and the pressure of the fuel in the hydraulic pressure chamber 50. Thereby, the clearance formed between the outer wall of the second piston 40 and the inner wall of the second cylinder 41 is enlarged. As a result, fuel flows into the hydraulic chamber 50 from the hydraulic acting portion 48, and the second piston 40 functions as a check valve.

【0042】以上、説明したように、本発明の第1実施
例の燃料噴射装置1によると、第一ピストン30が油圧
室50方向へ移動し油圧室50の燃料の圧力が増大する
とき、スカート部33は径方向外側へ拡大する。そのた
め、第一ピストン30と第一シリンダ31との間に形成
されるクリアランスが縮小し、油圧室50から油圧作用
部38への燃料のリークを低減することができる。同様
に、第二ピストン40と第二シリンダ41との間に形成
されるクリアランスが縮小し、油圧室50から低圧室1
01への燃料のリークを低減することができる。したが
って、燃料のリークによる作動ロスが低減され、油圧室
50を介して第一ピストン30から第二ピストン40へ
効率よく駆動力を伝達することができる。その結果、ピ
エゾアクチュエータ51の駆動力を小さくすることがで
き、ピエゾアクチュエータ51を小型化ならびにピエゾ
アクチュエータ51の消費電力を低減することができ
る。
As described above, according to the fuel injection device 1 of the first embodiment of the present invention, when the first piston 30 moves toward the hydraulic chamber 50 and the fuel pressure in the hydraulic chamber 50 increases, the skirt is increased. The portion 33 expands radially outward. Therefore, the clearance formed between the first piston 30 and the first cylinder 31 is reduced, and the leakage of fuel from the hydraulic chamber 50 to the hydraulic acting portion 38 can be reduced. Similarly, the clearance formed between the second piston 40 and the second cylinder 41 is reduced, so that the hydraulic chamber 50 moves to the low pressure chamber 1
It is possible to reduce the leakage of fuel to 01. Therefore, the operation loss due to fuel leakage is reduced, and the driving force can be efficiently transmitted from the first piston 30 to the second piston 40 via the hydraulic chamber 50. As a result, it is possible to reduce the driving force of the piezo actuator 51, reduce the size of the piezo actuator 51, and reduce the power consumption of the piezo actuator 51.

【0043】また、第一ピストン30が反油圧室方向へ
移動し油圧室50の油圧が減少するとき、スカート部3
3は径方向内側へ収縮する。そのため、スカート部33
は逆止弁として機能し、第一ピストン30と第一シリン
ダ31との間に形成されるクリアランスが拡大し、油圧
作用部38から油圧室50へ燃料が補給される。したが
って、燃料噴射装置1に別途逆止弁を設置する必要がな
く、燃料噴射装置1の大型化ならびに部品点数の増大を
抑制することができる。
When the first piston 30 moves in the direction opposite to the hydraulic chamber and the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 50 decreases, the skirt portion 3
3 contracts radially inward. Therefore, the skirt 33
Functions as a check valve, the clearance formed between the first piston 30 and the first cylinder 31 is enlarged, and fuel is replenished from the hydraulic action portion 38 to the hydraulic chamber 50. Therefore, it is not necessary to separately install a check valve in the fuel injection device 1, and it is possible to suppress an increase in the size of the fuel injection device 1 and an increase in the number of parts.

【0044】さらに、油圧室50にコモンレールと同圧
の燃料を導入することにより、第一ピストン30、第二
ピストン40および弁部材17の駆動に必要な駆動力が
低減される。そのため、ピエゾアクチュエータ51に要
求される駆動力を低減することができ、ピエゾアクチュ
エータ51を小型化することができる。
Further, by introducing the fuel having the same pressure as the common rail into the hydraulic chamber 50, the driving force required to drive the first piston 30, the second piston 40 and the valve member 17 is reduced. Therefore, the driving force required for the piezo actuator 51 can be reduced, and the piezo actuator 51 can be downsized.

【0045】(第2実施例)本発明の第2実施例による
燃料噴射装置を図3に示す。第一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
3に示すように、第2実施例による燃料噴射装置2は、
第一ピストン30の油圧作用部38および第二ピストン
40の油圧作用部48が低圧側に連通している。第一ピ
ストン30の油圧作用部38には低圧連通路106が連
通しており、低圧連通路106の反油圧作用部側は低圧
通路102に連通している。すなわち、低圧連通路10
6はハウジング10を貫いて油圧作用部38と低圧通路
102とを連通している。これにより、油圧作用部38
にはコモンレールの内部の圧力よりも低圧の燃料が導入
される。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention. The same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 3, the fuel injection device 2 according to the second embodiment is
The hydraulic operating portion 38 of the first piston 30 and the hydraulic operating portion 48 of the second piston 40 communicate with the low pressure side. The hydraulic pressure acting portion 38 of the first piston 30 communicates with the low pressure communication passage 106, and the side of the low pressure communicating passage 106 opposite to the hydraulic pressure acting portion communicates with the low pressure passage 102. That is, the low pressure communication passage 10
Reference numeral 6 penetrates the housing 10 to connect the hydraulic pressure acting portion 38 and the low pressure passage 102. As a result, the hydraulic pressure acting portion 38
Is introduced into the rail at a pressure lower than the pressure inside the common rail.

【0046】第二ピストン40には、油圧作用部48と
低圧室101とを連通する切り欠き部49が形成されて
いる。これにより、油圧作用部48には低圧室101か
らコモンレールの内の圧力よりも低圧の燃料が導入され
る。第一ピストン30の油圧作用部38および第二ピス
トン40の油圧作用部48にコモンレールの内部の圧力
よりも低圧の燃料を導入することにより、油圧室50が
最小油圧のとき、油圧室50と油圧作用部38および油
圧作用部38とは同圧となる。そのため、油圧室50の
圧力もコモンレールの内部の圧力よりも低圧となる。
The second piston 40 is formed with a cutout portion 49 which connects the hydraulic pressure acting portion 48 and the low pressure chamber 101. As a result, fuel having a pressure lower than the pressure inside the common rail is introduced from the low pressure chamber 101 into the hydraulic action portion 48. By introducing fuel at a pressure lower than the pressure inside the common rail into the hydraulic pressure acting portion 38 of the first piston 30 and the hydraulic pressure acting portion 48 of the second piston 40, when the hydraulic pressure chamber 50 is at the minimum hydraulic pressure, the hydraulic pressure chamber 50 and the hydraulic pressure chamber 50 are The acting portion 38 and the hydraulic acting portion 38 have the same pressure. Therefore, the pressure in the hydraulic chamber 50 is also lower than the pressure inside the common rail.

【0047】第1実施例のように、油圧作用部38、油
圧作用部48および油圧室50に高圧の燃料を導入した
場合、ピエゾアクチュエータ51からの発生力を低減で
きるものの、油圧作用部38の燃料は第一ピストン30
と第一シリンダ31との間のクリアランスを経由してピ
エゾ収容室19へリークし、油圧作用部48の燃料は第
二ピストン40と第二シリンダ41との間のクリアラン
スを経由して低圧室101へリークする。油圧作用部3
8および油圧作用部48には常時高圧の燃料が導入され
ているため、ピエゾ収容室19および低圧室101への
リークは定常的に発生する。そのため、燃料のリーク量
が増大する。また、ピエゾ収容室19から低圧側へ燃料
を排出するための低圧連通路103が必要となる。
When high-pressure fuel is introduced into the hydraulic action section 38, the hydraulic action section 48, and the hydraulic chamber 50 as in the first embodiment, the generated force from the piezo actuator 51 can be reduced, but Fuel is the first piston 30
Leaks into the piezo accommodating chamber 19 via the clearance between the first cylinder 31 and the first cylinder 31, and the fuel in the hydraulic action portion 48 passes through the clearance between the second piston 40 and the second cylinder 41 to the low pressure chamber 101. Leaks. Hydraulic action part 3
Since high-pressure fuel is constantly introduced into the hydraulic pressure acting portion 8 and the hydraulic pressure acting portion 48, a leak to the piezo storage chamber 19 and the low pressure chamber 101 constantly occurs. Therefore, the amount of fuel leakage increases. Further, the low pressure communication passage 103 for discharging the fuel from the piezo storage chamber 19 to the low pressure side is required.

【0048】一方、本実施例のように油圧作用部38お
よび油圧作用部48に低圧を導入した場合、制御室16
に満たされている高圧の燃料により、弁部材17には弁
座部13aへ着座する方向へ大きな力が加わっている。
そのため、弁部材17に加わる制御室16の油圧に打ち
勝って弁部材17を駆動するためには、ピエゾアクチュ
エータ51から発生する発生力を増大する必要がある。
しかし、油圧作用部38および油圧作用部48からの定
常的な燃料のリークが低減されるため、燃料噴射装置2
に供給すべき燃料の流量を低減することができる。その
結果、例えば燃料噴射装置2へ燃料を供給するための燃
料噴射ポンプの容量、ならびに燃料噴射ポンプの負荷を
低減することができる。
On the other hand, when a low pressure is introduced into the hydraulic action section 38 and the hydraulic action section 48 as in this embodiment, the control chamber 16
Due to the high pressure fuel filled in the valve member 17, a large force is applied to the valve member 17 in the direction of seating on the valve seat portion 13a.
Therefore, in order to overcome the hydraulic pressure of the control chamber 16 applied to the valve member 17 and drive the valve member 17, it is necessary to increase the generated force generated from the piezo actuator 51.
However, since the steady fuel leakage from the hydraulic action unit 38 and the hydraulic action unit 48 is reduced, the fuel injection device 2
It is possible to reduce the flow rate of fuel to be supplied to. As a result, for example, the capacity of the fuel injection pump for supplying fuel to the fuel injection device 2 and the load of the fuel injection pump can be reduced.

【0049】第2実施例では、ピエゾアクチュエータ5
1が伸長するとき、油圧室50の燃料の圧力は油圧作用
部38および油圧作用部48の圧力よりも大きくなる。
そのため、第1実施例と同様に第一ピストン30のスカ
ート部33および第二ピストン40のスカート部43は
径方向外側へ拡大し、油圧室50からの燃料のリークを
低減することができる。また、ピエゾアクチュエータ5
1が収縮するとき、油圧室50の燃料の圧力は油圧作用
部38および油圧作用部48の圧力よりも小さくなる。
そのため、第一ピストン30のスカート部33および第
二ピストン40のスカート部43は径方向内側へ縮小
し、逆止弁として機能するため、油圧作用部38および
油圧作用部48から油圧室50へ燃料を補給することが
できる。
In the second embodiment, the piezo actuator 5
When 1 extends, the pressure of the fuel in the hydraulic chamber 50 becomes higher than the pressures of the hydraulic acting portion 38 and the hydraulic acting portion 48.
Therefore, similarly to the first embodiment, the skirt portion 33 of the first piston 30 and the skirt portion 43 of the second piston 40 are expanded radially outward, and fuel leakage from the hydraulic chamber 50 can be reduced. In addition, the piezo actuator 5
When 1 is contracted, the pressure of the fuel in the hydraulic chamber 50 becomes lower than the pressures of the hydraulic action portion 38 and the hydraulic action portion 48.
Therefore, the skirt portion 33 of the first piston 30 and the skirt portion 43 of the second piston 40 are reduced inward in the radial direction and function as a check valve, so that the hydraulic action portion 38 and the hydraulic action portion 48 transfer fuel to the hydraulic chamber 50. Can be replenished.

【0050】(第3実施例)第3実施例は、第1実施例
および第2実施例の変形である。第3実施例では、図4
に示すように第一ピストン60のスカート部63の先端
すなわち油圧室50側は、わずかに第一ピストン60の
内周側へ曲げられている。これにより、第一ピストン6
0の移動にともないスカート部63が弾性変形する場合
でも第一シリンダ31の内壁との間の干渉が低減され
る。第二ピストンも上述の第一ピストン60と同様にス
カート部の先端を内周側へ曲げることができる。
(Third Embodiment) The third embodiment is a modification of the first and second embodiments. In the third embodiment, FIG.
As shown in, the tip of the skirt portion 63 of the first piston 60, that is, the hydraulic chamber 50 side is slightly bent to the inner peripheral side of the first piston 60. As a result, the first piston 6
Even when the skirt portion 63 elastically deforms with the movement of 0, the interference with the inner wall of the first cylinder 31 is reduced. Similarly to the first piston 60 described above, the tip of the skirt portion of the second piston can be bent inward.

【0051】(第4実施例)本発明の第4実施例による
燃料噴射装置を図5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
4実施例では、ピエゾアクチュエータにより直接バルブ
ニードルを駆動する。図5に示すように、第3実施例に
よる燃料噴射装置3は、ノズルボディ20、ノズルニー
ドル22、第一ピストン、第二ピストン、図示しないハ
ウジングおよびピエゾアクチュエータ51などから構成
されている。ノズルボディ20は、上述の第1実施例と
同様である。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention. 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 fourth embodiment, the piezo actuator directly drives the valve needle. As shown in FIG. 5, the fuel injection device 3 according to the third embodiment includes a nozzle body 20, a nozzle needle 22, a first piston, a second piston, a housing (not shown), a piezo actuator 51, and the like. The nozzle body 20 is similar to that of the first embodiment described above.

【0052】ピエゾアクチュエータ51は、図示しない
ハウジングに形成されている第一シリンダ71の内部に
収容されている。第一ピストンの本体70は、第一シリ
ンダ71の内部を軸方向へ往復移動可能である。第一シ
リンダ71の反ピエゾアクチュエータ側には油圧室90
が形成されている。油圧室90には第一ピストンの本体
70と別体のスカート部材72が収容されている。油圧
室90は、油圧通路91を経由して制御室92と連通し
ている。また、第一シリンダ71には低圧通路93が連
通している。
The piezo actuator 51 is housed inside a first cylinder 71 formed in a housing (not shown). The main body 70 of the first piston can reciprocate in the axial direction inside the first cylinder 71. A hydraulic chamber 90 is provided on the anti-piezo actuator side of the first cylinder 71.
Are formed. The hydraulic chamber 90 accommodates a skirt member 72, which is separate from the main body 70 of the first piston. The hydraulic chamber 90 communicates with the control chamber 92 via a hydraulic passage 91. A low pressure passage 93 communicates with the first cylinder 71.

【0053】第一ピストンの本体70は、大径部70
1、小径部702および凸部703を有している。小径
部702の外壁と第一シリンダ71との間には環状の空
間が形成される。この空間は、低圧通路93と連通して
おり、スカート部材72の反油圧室側に油圧を作用させ
る油圧作用部73となる。
The main body 70 of the first piston has a large diameter portion 70.
1, having a small diameter portion 702 and a convex portion 703. An annular space is formed between the outer wall of the small diameter portion 702 and the first cylinder 71. This space is in communication with the low pressure passage 93 and serves as a hydraulic pressure acting portion 73 that applies hydraulic pressure to the side of the skirt member 72 opposite to the hydraulic pressure chamber.

【0054】スカート部材72は、図6に示すように中
央部に穴部72aを有するリング状に形成されている。
スカート部材72は筒状の薄肉筒部721を有してお
り、薄肉筒部721の端部に内周側へ伸びる平面状の平
板部722が接続されている。平板部722の中央部に
は穴部72aが形成されている。スカート部材72は、
第一ピストンの本体70の油圧室90側に設置され、穴
部72aに凸部703が挿入されている。スカート部材
72の平板部722は小径部702の油圧室90側の端
部と当接している。スカート部材72は、弾性変形可能
であり、軸方向へやや圧縮された状態で油圧室90に設
置されているため、第一ピストンの本体70を反油圧室
方向へ付勢している。
The skirt member 72 is formed in a ring shape having a hole 72a at the center as shown in FIG.
The skirt member 72 has a tubular thin wall portion 721, and a flat plate portion 722 extending toward the inner peripheral side is connected to an end of the thin wall tubular portion 721. A hole 72a is formed in the center of the flat plate portion 722. The skirt member 72 is
It is installed on the hydraulic chamber 90 side of the main body 70 of the first piston, and the projection 703 is inserted into the hole 72a. The flat plate portion 722 of the skirt member 72 is in contact with the end portion of the small diameter portion 702 on the hydraulic chamber 90 side. Since the skirt member 72 is elastically deformable and is installed in the hydraulic chamber 90 in a state of being slightly compressed in the axial direction, the skirt member 72 urges the main body 70 of the first piston in the anti-hydraulic chamber direction.

【0055】図5に示すようにノズルニードル22は、
ノズルボディ20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22には噴孔21側の端部
にシール部22aが形成されており、シール部22aは
ノズルボディ20のシート部20aと当接可能である。
ノズルニードル22の反シート部側の端部には第二ピス
トンの本体80が一体に接続されている。第二ピストン
の本体80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81にスプリング82を収容して
いる。スプリング82は、第二ピストンの本体80を噴
孔閉塞方向すなわちシール部22aがシート部20aへ
着座する方向へ付勢している。第二ピストンの本体80
は、図示しないハウジングに形成されている第二シリン
ダ83に収容されている。第二シリンダ83は高圧燃料
通路15に連通しており、コモンレールから高圧の燃料
が供給される。第二シリンダ83の噴孔21側の端部に
は制御室92が形成されている。制御室92は油圧通路
91を経由して油圧室90に連通している。制御室92
にはスカート部材84が収容されている。スカート部材
84は、油圧室90のスカート部材72と同一の構成で
あるので、説明を省略する。スカート部材84は、弾性
変形可能であり、第二ピストンの本体80をスプリング
82方向へ付勢している。第二ピストンの本体80の外
径は第二シリンダ83の内径よりもやや小さく形成され
ており、第二シリンダ83に導入された燃料はスカート
部材84の反制御室側に供給される。これにより、スカ
ート部材84の反制御室側は油圧作用部85となる。
As shown in FIG. 5, the nozzle needle 22 is
It is housed inside the nozzle body 20 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. The nozzle needle 22 is formed with a seal portion 22a at an end portion on the injection hole 21 side, and the seal portion 22a can contact the seat portion 20a of the nozzle body 20.
The main body 80 of the second piston is integrally connected to the end of the nozzle needle 22 on the side opposite to the seat portion. The main body 80 of the second piston is formed in a tubular shape, and the spring 82 is housed in a spring chamber 81 formed inside. The spring 82 biases the main body 80 of the second piston in the injection hole closing direction, that is, in the direction in which the seal portion 22a is seated on the seat portion 20a. Second piston body 80
Are housed in a second cylinder 83 formed in a housing (not shown). The second cylinder 83 communicates with the high-pressure fuel passage 15, and high-pressure fuel is supplied from the common rail. A control chamber 92 is formed at the end of the second cylinder 83 on the injection hole 21 side. The control chamber 92 communicates with the hydraulic chamber 90 via the hydraulic passage 91. Control room 92
The skirt member 84 is housed in the. Since the skirt member 84 has the same structure as the skirt member 72 of the hydraulic chamber 90, the description thereof will be omitted. The skirt member 84 is elastically deformable and urges the main body 80 of the second piston toward the spring 82. The outer diameter of the main body 80 of the second piston is formed to be slightly smaller than the inner diameter of the second cylinder 83, and the fuel introduced into the second cylinder 83 is supplied to the side opposite to the control chamber of the skirt member 84. As a result, the side of the skirt member 84 opposite to the control chamber becomes the hydraulic pressure acting portion 85.

【0056】次に、第4実施例による燃料噴射装置3の
作動について説明する。ピエゾアクチュエータ51にエ
ネルギーが供給されていないとき、スカート部材72の
付勢力により第一ピストンの本体70は図5の上方へ移
動し、油圧室90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81に導入されている高圧
の燃料およびスプリング82の付勢力により第二ピスト
ンの本体80および第二ピストンの本体80と一体のノ
ズルニードル22は図5の下方への力を受け、ノズルニ
ードル22のシール部22aはシート部20aに着座し
ている。したがって、ピエゾアクチュエータ51にエネ
ルギーが供給されていないとき、噴孔21からの燃料の
噴射は停止されている。
Next, the operation of the fuel injection device 3 according to the fourth embodiment will be described. When energy is not supplied to the piezo actuator 51, the body 70 of the first piston moves upward in FIG. 5 due to the urging force of the skirt member 72, and stops at the position where the volume of the hydraulic chamber 90 becomes maximum. At this time, the main body 80 of the second piston and the nozzle needle 22 integrated with the main body 80 of the second piston receive the downward force in FIG. 5 due to the high-pressure fuel introduced into the spring chamber 81 and the urging force of the spring 82. The seal portion 22a of the nozzle needle 22 is seated on the seat portion 20a. Therefore, when energy is not supplied to the piezo actuator 51, fuel injection from the injection hole 21 is stopped.

【0057】ピエゾアクチュエータ51にエネルギーが
供給されると、ピエゾアクチュエータ51は図5の下方
へ伸長する。ピエゾアクチュエータ51の伸長にともな
って第一ピストンの本体70は油圧室90方向へ移動
し、油圧室90の容積が小さくなる。そのため、油圧室
90の油圧は増大する。なお、スカート部材72を挟ん
で油圧室90と油圧作用部73との間には常に圧力差が
あり、これによりスカート部材72は径方向外側すなわ
ち第一シリンダ71の内壁方向へ弾性変形し拡大してい
る。その結果、スカート部材72は第一シリンダ71の
内壁へ押圧されている。
When energy is supplied to the piezo actuator 51, the piezo actuator 51 extends downward in FIG. With the extension of the piezo actuator 51, the main body 70 of the first piston moves toward the hydraulic chamber 90, and the volume of the hydraulic chamber 90 becomes smaller. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 90 increases. In addition, there is always a pressure difference between the hydraulic chamber 90 and the hydraulic action portion 73 with the skirt member 72 sandwiched therebetween, whereby the skirt member 72 is elastically deformed outward in the radial direction, that is, toward the inner wall of the first cylinder 71, and is expanded. ing. As a result, the skirt member 72 is pressed against the inner wall of the first cylinder 71.

【0058】スカート部材72が拡大し第一シリンダ7
1の内壁へ押圧されていることにより、スカート部材7
2の外壁と第一シリンダ71の内壁との間に形成される
クリアランスが縮小されている。その結果、通常におい
てもまたは第一ピストンの本体70の移動にともない油
圧室90の油圧が増大するときでも、油圧室90から油
圧作用部73への燃料のリークが低減される。
The skirt member 72 is expanded so that the first cylinder 7
The skirt member 7 is pressed by the inner wall of the skirt member 1.
The clearance formed between the second outer wall and the inner wall of the first cylinder 71 is reduced. As a result, fuel leakage from the hydraulic chamber 90 to the hydraulic action portion 73 is reduced even when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 90 increases normally or as the main body 70 of the first piston moves.

【0059】スカート部材72と同様に制御室92のス
カート部材84も制御室92の油圧により弾性変形す
る。これにより、スカート部材84と第二シリンダ83
との間に形成されるクリアランスが縮小される。そのた
め、油圧室90の油圧の増大にともない制御室92の油
圧が増大するとき、制御室92から油圧作用部85への
燃料のリークが低減される。
Like the skirt member 72, the skirt member 84 of the control chamber 92 is elastically deformed by the hydraulic pressure of the control chamber 92. As a result, the skirt member 84 and the second cylinder 83
The clearance formed between and is reduced. Therefore, when the hydraulic pressure in the control chamber 92 increases as the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 90 increases, fuel leakage from the control chamber 92 to the hydraulic pressure acting portion 85 is reduced.

【0060】第一ピストンの本体70の移動により増大
した油圧は油圧室90から制御室92へ導入され、制御
室92の圧力が増大する。増大した制御室92の油圧に
より第二ピストンの本体80は図5の上方へ移動する。
これにより、第二ピストンの本体80と一体のノズルニ
ードル22は図1の上方へ移動し、シール部22aがシ
ート部20aから離座する。その結果、噴孔21から燃
料が噴射される。
The hydraulic pressure increased by the movement of the main body 70 of the first piston is introduced from the hydraulic chamber 90 into the control chamber 92, and the pressure in the control chamber 92 increases. Due to the increased hydraulic pressure in the control chamber 92, the main body 80 of the second piston moves upward in FIG.
As a result, the nozzle needle 22 integrated with the main body 80 of the second piston moves upward in FIG. 1, and the seal portion 22a is separated from the seat portion 20a. As a result, fuel is injected from the injection hole 21.

【0061】ピエゾアクチュエータ51のエネルギーが
放出されると、ピエゾアクチュエータ51は図5の上方
へ収縮する。ピエゾアクチュエータ51が収縮すること
により、スカート部材72の付勢力により第一ピストン
の本体70は図5の上方へ移動し、油圧室90の容積が
拡大する。そのため、油圧室90の油圧は低下するとと
もに、制御室92の油圧も低下する。制御室92の油圧
が低下すると、スプリング82の付勢力により第二ピス
トンの本体80と一体のノズルニードル22は図5の下
方へ移動し、シール部22aはシート部20aに着座す
る。これにより、噴孔21からの燃料の噴射が終了す
る。
When the energy of the piezo actuator 51 is released, the piezo actuator 51 contracts upward in FIG. When the piezo actuator 51 contracts, the body 70 of the first piston moves upward in FIG. 5 due to the biasing force of the skirt member 72, and the volume of the hydraulic chamber 90 increases. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 90 decreases and the hydraulic pressure in the control chamber 92 also decreases. When the hydraulic pressure in the control chamber 92 decreases, the nozzle needle 22 integrated with the main body 80 of the second piston moves downward in FIG. 5 due to the urging force of the spring 82, and the seal portion 22a is seated on the seat portion 20a. As a result, the fuel injection from the injection hole 21 ends.

【0062】油圧室90および制御室92の圧力が低下
するとき、油圧作用部85と制御室92との間の油圧差
により、スカート部材72は径方向内側へ縮小する。そ
のため、スカート部材72は、上記の複数の実施例と同
様に逆止弁として機能し、油圧室90および制御室92
への燃料の供給を促進する。
When the pressures in the hydraulic chamber 90 and the control chamber 92 drop, the skirt member 72 contracts radially inward due to the hydraulic pressure difference between the hydraulic acting portion 85 and the control chamber 92. Therefore, the skirt member 72 functions as a check valve as in the above-described embodiments, and the hydraulic chamber 90 and the control chamber 92 are provided.
Promote the supply of fuel to.

【0063】第4実施例では、スカート部材72および
スカート部材84をそれぞれ第一ピストンの本体70ま
たは第二ピストンの本体80と別体で構成し、スカート
部材72およびスカート部材84に付勢力を付与してい
る。そのため、油圧室90または制御室92に設置する
皿ばねをスカート部材72およびスカート部材84で代
用することができる。
In the fourth embodiment, the skirt member 72 and the skirt member 84 are constructed separately from the main body 70 of the first piston or the main body 80 of the second piston, and the skirt member 72 and the skirt member 84 are provided with a biasing force. is doing. Therefore, the disc spring installed in the hydraulic chamber 90 or the control chamber 92 can be substituted by the skirt member 72 and the skirt member 84.

【0064】また、第4実施例では、上記の複数の実施
例と同様にスカート部材72およびスカート部材84に
より燃料のリークを低減することができる。さらに、ス
カート部材72およびスカート部材84は逆止弁として
機能するので、燃料噴射装置3の大型化を抑制すること
ができる。
In addition, in the fourth embodiment, the fuel leak can be reduced by the skirt member 72 and the skirt member 84 as in the above-described plurality of embodiments. Furthermore, since the skirt member 72 and the skirt member 84 function as a check valve, it is possible to prevent the fuel injection device 3 from increasing in size.

【0065】以上、説明した複数の実施例では、本発明
の油圧ピストンを燃料噴射装置に適用した例について説
明した。しかし、本発明による油圧ピストンは、燃料噴
射装置に限らず油圧のリークを低減し逆止弁を必要とす
る例えば油圧ポンプなど他の油圧装置にも適用すること
ができる。また、上記の複数の実施例では、各実施例を
個別に説明したが、上記の複数の実施例を組み合わせて
適用することもできる。
In the above-described embodiments, the hydraulic piston of the present invention is applied to the fuel injection device. However, the hydraulic piston according to the present invention can be applied not only to the fuel injection device but also to other hydraulic devices such as a hydraulic pump that reduces a leak of hydraulic pressure and needs a check valve. Further, in the above-described plurality of embodiments, each embodiment is described individually, but the plurality of embodiments may be combined and applied.

【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の第一
ピストンを示す図であって、(A)は図1と同一の断面
を示す図であり、(B)は(A)のB−B線で切断した
断面を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a first piston of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention, (A) showing the same cross section as FIG. 1, and (B) showing (A). It is a figure which shows the cross section cut | disconnected by the BB line.

【図3】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. 3 is a schematic sectional view showing a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例による燃料噴射装置の第一
ピストンを示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a first piston of a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施例による燃料噴射装置を示す
模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施例による燃料噴射装置の第一
ピストンを示す図であって、(A)は断面図であり、
(B)は(A)の矢印B方向から見た矢視図である。
FIG. 6 is a view showing a first piston of a fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention, in which (A) is a sectional view,
(B) is an arrow view seen from the arrow B direction of (A).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3 燃料噴射装置 15 高圧燃料通路 20 ノズルボディ 21 噴孔 22 ノズルニードル 30、60 第一ピストン 31 第一シリンダ 32 本体 33 スカート部 34 環状溝 36 外溝 38 油圧作用部 40 第二ピストン 41 第二シリンダ 42 本体 43 スカート部 44 環状溝 46 外溝 48 油圧作用部 50 油圧室 51 ピエゾアクチュエータ(駆動部) 60 第一ピストン 63 スカート部 70 本体 71 第一シリンダ 72 スカート部材 73 油圧作用部 80 本体 83 第二シリンダ 84 スカート部材 85 油圧作用部 90 油圧室 93 低圧通路 102 低圧通路 721 薄肉筒部 722 平板部 1, 2, 3 fuel injection device 15 High-pressure fuel passage 20 nozzle body 21 injection holes 22 nozzle needle 30, 60 First piston 31 first cylinder 32 body 33 Skirt 34 annular groove 36 outer groove 38 Hydraulic Action Section 40 Second piston 41 Second cylinder 42 body 43 Skirt 44 annular groove 46 outer groove 48 Hydraulic action part 50 hydraulic chamber 51 Piezo actuator (drive unit) 60 First piston 63 Skirt 70 body 71 First cylinder 72 Skirt member 73 Hydraulic unit 80 body 83 Second cylinder 84 Skirt member 85 Hydraulic action part 90 Hydraulic chamber 93 Low pressure passage 102 low pressure passage 721 Thin-walled cylinder 722 Flat plate part

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダの内部を軸方向へ往復移動する
ことにより油圧室の油圧を増減可能な油圧ピストンであ
って、 本体と、 前記本体の前記油圧室側の端部に設けられ、前記油圧室
の油圧により弾性変形可能であり、前記油圧室の油圧が
増大すると径方向外側へ拡大し前記シリンダの内壁へ押
圧されるスカート部と、 前記本体の前記スカート部の反油圧室側に形成され、前
記油圧室の最大油圧よりも低圧の油圧が導入される油圧
作用部と、 を備えることを特徴とする油圧ピストン。
1. A hydraulic piston capable of increasing / decreasing the hydraulic pressure of a hydraulic chamber by reciprocating in an axial direction inside a cylinder, the main body and a hydraulic piston provided at an end portion of the main body on the hydraulic chamber side. A skirt portion, which is elastically deformable by the hydraulic pressure in the chamber, expands radially outward when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber increases and is pressed against the inner wall of the cylinder, and a skirt portion of the main body formed on the side opposite to the hydraulic chamber. A hydraulic pressure acting portion into which a hydraulic pressure lower than the maximum hydraulic pressure of the hydraulic chamber is introduced, and a hydraulic piston.
【請求項2】 前記スカート部は、前記本体と一体に形
成されていることを特徴とする請求項1記載の油圧ピス
トン。
2. The hydraulic piston according to claim 1, wherein the skirt portion is formed integrally with the main body.
【請求項3】 前記油圧室側の端部から反油圧室側へ周
方向へ環状に形成される環状溝と、前記環状溝の外周側
に形成される薄肉筒部とを備えることを特徴とする請求
項2記載の油圧ピストン。
3. An annular groove formed in an annular shape in the circumferential direction from the end on the hydraulic chamber side to the side opposite to the hydraulic chamber, and a thin-walled cylinder portion formed on the outer peripheral side of the annular groove. The hydraulic piston according to claim 2.
【請求項4】 前記スカート部は、前記本体と別体に形
成されているスカート部材を有することを特徴とする請
求項1記載の油圧ピストン。
4. The hydraulic piston according to claim 1, wherein the skirt portion has a skirt member formed separately from the main body.
【請求項5】 前記スカート部材は、筒状部と、前記筒
状部の前記本体側の端部に接続され径方向内側へ伸びる
平板部とを有することを特徴とする請求項4記載の油圧
ピストン。
5. The hydraulic pressure according to claim 4, wherein the skirt member has a tubular portion and a flat plate portion connected to an end portion of the tubular portion on the main body side and extending radially inward. piston.
【請求項6】 前記スカート部材は、前記本体を反油圧
室方向へ付勢する弾性力を有することを特徴とする請求
項4または5記載の油圧ピストン。
6. The hydraulic piston according to claim 4, wherein the skirt member has an elastic force that urges the main body in the anti-hydraulic chamber direction.
【請求項7】 前記油圧作用部には、前記油圧室の最小
油圧以上の油圧が導入される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油圧ピストン。
7. A hydraulic pressure equal to or higher than a minimum hydraulic pressure of the hydraulic chamber is introduced into the hydraulic acting portion.
7. The hydraulic piston according to any one of items 1 to 6.
【請求項8】 前記スカート部の前記油圧室側の端部
は、前記本体の内周側へ曲げられていることを特徴とす
る請求項1から7のいずれか一項記載の油圧ピストン。
8. The hydraulic piston according to claim 1, wherein an end of the skirt portion on the hydraulic chamber side is bent toward an inner peripheral side of the main body.
【請求項9】 噴孔ならびに前記噴孔を開閉するノズル
ニードルを有するノズル部と、 電力が供給されることにより駆動力を発生する駆動部
と、 前記駆動部で発生した駆動力により駆動される第一ピス
トン、前記第一ピストンの移動により容積が変化する油
圧室、ならびに前記油圧室の容積の変化にともなって変
化する油圧により駆動される第二ピストンを有し、前記
駆動部で発生した駆動力により前記ノズルニードルを駆
動可能であって、前記第一ピストンまたは前記第二ピス
トンのいずれか一方または両方は請求項1から8のいず
れか一項記載の油圧ピストンからなる駆動力伝達部と、 を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
9. A nozzle part having a nozzle hole and a nozzle needle for opening and closing the nozzle hole, a driving part for generating a driving force when power is supplied, and a driving force generated by the driving part. A drive generated by the drive unit, which has a first piston, a hydraulic chamber whose volume changes by the movement of the first piston, and a second piston driven by the hydraulic pressure that changes with the change of the volume of the hydraulic chamber. A driving force transmitting unit that is capable of driving the nozzle needle by force, and one or both of the first piston and the second piston are the hydraulic pistons according to any one of claims 1 to 8; A fuel injection device comprising:
【請求項10】 前記第二ピストンは、前記ノズルニー
ドルの反噴孔側の端部に接続されていることを特徴とす
る請求項9記載の燃料噴射装置。
10. The fuel injection device according to claim 9, wherein the second piston is connected to an end of the nozzle needle on the side opposite to the injection hole.
【請求項11】 前記油圧作用部は、前記ノズル部へコ
モンレールからの高圧を燃料を供給する高圧通路に連通
していることを特徴とする請求項9または10記載の燃
料噴射装置。
11. The fuel injection device according to claim 9, wherein the hydraulic pressure acting portion communicates with a high pressure passage for supplying the high pressure from the common rail to the nozzle portion with fuel.
【請求項12】 前記油圧作用部は、余剰の燃料が排出
される低圧通路に連通していることを特徴とする請求項
9または10記載の燃料噴射装置。
12. The fuel injection device according to claim 9, wherein the hydraulic action portion communicates with a low pressure passage through which excess fuel is discharged.
【請求項13】 前記駆動部は、供給される電力に応じ
て変位量が変化する圧電素子を有することを特徴とする
請求項9から11のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
13. The fuel injection device according to claim 9, wherein the drive unit has a piezoelectric element whose displacement amount changes according to the supplied electric power.
JP2002011046A 2002-01-21 2002-01-21 Hydraulic piston and fuel injection device using it Pending JP2003214280A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002011046A JP2003214280A (en) 2002-01-21 2002-01-21 Hydraulic piston and fuel injection device using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002011046A JP2003214280A (en) 2002-01-21 2002-01-21 Hydraulic piston and fuel injection device using it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003214280A true JP2003214280A (en) 2003-07-30

Family

ID=27648617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002011046A Pending JP2003214280A (en) 2002-01-21 2002-01-21 Hydraulic piston and fuel injection device using it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003214280A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7100577B2 (en) 2004-06-14 2006-09-05 Westport Research Inc. Common rail directly actuated fuel injection valve with a pressurized hydraulic transmission device and a method of operating same
JP2006257874A (en) * 2004-04-30 2006-09-28 Denso Corp Injector
KR20150003816A (en) * 2012-04-24 2015-01-09 바르실라 핀랜드 오이 Fuel injector
US10495040B2 (en) 2014-12-11 2019-12-03 Delphi Technologies Ip Limited Control valve assembly

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006257874A (en) * 2004-04-30 2006-09-28 Denso Corp Injector
US7100577B2 (en) 2004-06-14 2006-09-05 Westport Research Inc. Common rail directly actuated fuel injection valve with a pressurized hydraulic transmission device and a method of operating same
KR20150003816A (en) * 2012-04-24 2015-01-09 바르실라 핀랜드 오이 Fuel injector
KR102012162B1 (en) 2012-04-24 2019-10-21 바르실라 핀랜드 오이 Fuel injector
US10495040B2 (en) 2014-12-11 2019-12-03 Delphi Technologies Ip Limited Control valve assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6137342B2 (en) engine
JP6137341B2 (en) Crosshead engine
JP5498577B2 (en) Pump device
JP5386349B2 (en) Fuel injector control system
US5884848A (en) Fuel injector with piezoelectric and hydraulically actuated needle valve
JP6296948B2 (en) Fuel injection valve
JP2001041125A (en) Piezoinjector
JP2002322959A (en) Liquid control valve
JP2016160883A (en) Fuel injection valve
JP2006233853A (en) Injector
JP2000046220A (en) Liquid controlling valve
JP2003214280A (en) Hydraulic piston and fuel injection device using it
JP6376988B2 (en) Fuel injection valve
EP1227241B1 (en) Fuel injector assembly and internal combustion engine including same
US10808661B2 (en) Fuel injection device
JP6172113B2 (en) Fuel injection valve
CN111417775B (en) Gas pressure regulator for regulating the pressure of a gaseous fuel, system for supplying an internal combustion engine with a gaseous fuel using such a gas pressure regulator, and method for operating such a system
JP7014637B2 (en) Fuel injection device
JP4239945B2 (en) Fuel injection valve
JP3897158B2 (en) Fuel injection device
JP2016050561A (en) Fuel injection valve
JP2016050562A (en) Fuel injection valve
JP2000249016A (en) Injector
JP4123038B2 (en) Injector
JP6926693B2 (en) Fuel injection device, control device and fuel injection system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20040405

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20060718

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061116