【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体制御弁及び燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハウジング内にそれぞれ形成された大径ピストン収容孔内及び小径ピストン収容孔内に大径ピストン及び小径ピストンをそれぞれ軸線方向に摺動可能に収容すると共に、大径ピストン収容孔の底端と小径ピストン収容孔の頂端とを互いに接続し、大径ピストンの底面と小径ピストンの頂面とこれら大径ピストン収容孔及び小径ピストン収容孔の内壁面とにより画定される変位拡大室を作動流体により満たし、アクチュエータにより大径ピストンが軸線方向に変位されると、小径ピストンが大径ピストンの軸線方向変位よりも大きく軸線方向に変位するようにした燃料噴射弁が公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
このような燃料噴射弁では、大径ピストン及び小径ピストンが大径ピストン収容孔内及び小径ピストン収容孔内にそれぞれ油密に挿入され、作動流体が変位拡大室内からできるだけ漏れないようにされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６６６５３号公報
【特許文献２】
米国特許第５７７９１４９号明細書
【特許文献３】
特開２００２−２０２０２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが実際には、これらピストンとピストン収容孔間のクリアランスから作動流体が漏れ、このため変位拡大室内の作動流体の量が次第に減少し、大径ピストン及び小径ピストンが初期位置にあるときの変位拡大室内の圧力が低下する。その結果、大径ピストンが変位し始めてから小径ピストンが変位し始めるまでに要する時間が長くなり、即ちいわゆる作動遅れが生ずる恐れがある。作動遅れが生ずると、燃料噴射時期及び燃料噴射量が正規の時期及び量から逸脱することになる。
【０００６】
この問題点を解決するために、変位拡大室内に作動流体を補充するための補充路を変位拡大室に接続すると共に、変位拡大室に向けてのみ流通可能な逆止弁を補充路内に配置することが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この解決策は補充路及び逆止弁を必要とし、構成が複雑になる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、簡単な構成でもって、燃料噴射時期及び燃料噴射量が正規の時期及び量から逸脱するのを阻止することができる流体制御弁又は燃料噴射弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、ハウジング内にそれぞれ形成された大径ピストン収容孔内及び小径ピストン収容孔内に大径ピストン及び小径ピストンをそれぞれ軸線方向に摺動可能に収容すると共に、大径ピストン収容孔の底端と小径ピストン収容孔の頂端とを互いに接続し、大径ピストンの底面と小径ピストンの頂面とこれら大径ピストン収容孔及び小径ピストン収容孔の内壁面とにより画定される変位拡大室を、軸線方向に変位可能な密閉容器内に封入された作動流体により満たし、アクチュエータにより大径ピストンが軸線方向に変位されると、小径ピストンが大径ピストンの軸線方向変位よりも大きく軸線方向に変位するようにしている。
【０００９】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記密閉容器を柔軟材料から形成している。
【００１０】
また、３番目の発明によれば１番目の発明において、前記密閉容器を金属材料から形成すると共に、密閉容器の周縁部にベローズを設けている。
【００１１】
また、４番目の発明によれば１番目から３番目までの発明のいずれか一つにおいて、前記密閉容器内に加圧流体を封入している。
【００１２】
また、５番目の発明によれば１番目から４番目までの発明のいずれか一つにおいて、作動流体が封入された密閉室を前記変位拡大室外に設け、該密閉室を、オリフィスを介して前記密閉容器に接続している。
【００１３】
また、前記課題を解決するために６番目の発明によれば、ハウジング内にそれぞれ形成された大径ピストン収容孔内及び小径ピストン収容孔内に大径ピストン及び小径ピストンをそれぞれ軸線方向に摺動可能に収容すると共に、大径ピストン収容孔の底端と小径ピストン収容孔の頂端とを互いに接続し、大径ピストンの底面と小径ピストンの頂面とこれら大径ピストン収容孔及び小径ピストン収容孔の内壁面とにより画定される変位拡大室を粉体又は粒体により満たし、アクチュエータにより大径ピストンが軸線方向に変位されると、小径ピストンが大径ピストンの軸線方向変位よりも大きく軸線方向に変位するようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、燃料噴射弁１は噴孔２ａを備えたハウジング２を具備する。ハウジング２内には燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びるニードル収容孔３が形成され、このニードル収容孔３内にはニードル４が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に摺動可能にかつ油密に収容される。ニードル４の頂面とニードル収容孔３の内壁面とにより燃料室５が画定され、この燃料室５は一方では絞りを有する連通路６を介して高圧燃料通路７に接続され、他方では絞りを有する連通路８を介して制御弁９に接続される。この制御弁９は三方弁からなり、即ち燃料室５を、連通路１０を介して高圧燃料通路７に接続するか又はリリーフ通路１１に接続する。
【００１５】
制御弁９はハウジング２内に形成された制御弁弁室９ａと、制御弁弁室９ａ内に移動可能に配置された制御弁弁体９ｂとを具備する。制御弁弁室９ａの内壁面には制御弁弁座９ｃが形成されており、また、制御弁弁室９ａの内壁面に形成される弁室側弁座と、制御弁弁体９ｂの底面に形成される弁体側バネ座間には、制御弁弁体９ｂを制御弁弁座９ｃに向けて付勢するバネ９ｄが圧縮状態で挿入されている。
【００１６】
ニードル４の受圧面４ａ周りのニードル収容孔３には燃料溜まり１２が形成され、この燃料溜まり１２も高圧燃料通路７に接続される。ここで、燃料室５内、高圧燃料通路７内、及び制御弁弁室９ａ内は高圧の燃料で、リリーフ通路１１内は低圧例えば大気圧の燃料でそれぞれ満たされている。なお、高圧燃料通路７はコモンレール（図示しない）を介して燃料ポンプ（図示しない）の吐出側に接続され、リリーフ通路１１は燃料タンク（図示しない）に接続される。
【００１７】
更に図１に示されるように、ハウジング２内には燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びる小径ピストン収容孔１３が形成され、この小径ピストン収容孔１３内には制御弁弁体９ｂと一体的に形成された小径ピストン１４が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に摺動可能にかつ油密に収容される。小径ピストン収容孔１３の頂端はハウジング２内を燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びる大径ピストン収容孔１５の底端に接続され、この大径ピストン収容孔１５内には大径ピストン１６が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に摺動可能にかつ油密に収容される。大径ピストン収容孔１５の内径又は大径ピストン１６の直径は小径ピストン収容孔１３の内径又は小径ピストン１４の直径よりも大きくなっている。
【００１８】
小径ピストン１４と大径ピストン１６との間には、小径ピストン１４の頂面１４ａと、大径ピストン１６の底面１６ａと、小径ピストン収容孔１３及び大径ピストン収容孔１５の内壁面とにより変位拡大室１７が画定される。この変位拡大室１７内は図２にも示されるように、密閉容器１７ａ内に封入された作動流体、即ち本発明による実施例では燃料のような作動油１７ｂにより満たされている。図１及び図２に示される例では、密閉容器１７ａはゴム又は樹脂のような柔軟材料から形成されており、この密閉容器１７ａ内に作動油１７ｂが加圧されて封入されている。
【００１９】
ハウジング２内には更に、燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に延びるアクチュエータ収容孔１８が形成され、このアクチュエータ収容孔１８は変位拡大室１７と反対側において大径ピストン収容孔１５に接続される。アクチュエータ収容孔１８内には例えば圧電素子や磁歪素子などからなるアクチュエータ１９が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に伸縮可能に収容される。このアクチュエータ１９の頂端はハウジング２に固定され、底端は大径ピストン１６の頂端に結合される。従って、アクチュエータ１９が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に伸縮されると大径ピストン１６が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に変位せしめられる。また、アクチュエータ収容孔１８はリリーフ通路１１にも接続されており、アクチュエータ１９周りのアクチュエータ収容孔１８内は燃料で満たされている。
【００２０】
また、ニードル収容孔３の内壁面とニードル４の頂面間にはニードル４を閉弁方向に付勢するための圧縮バネ２０が挿入されており、大径ピストン１６のフランジ部分１６ｂとアクチュエータ収容孔１８の底面間には大径ピストン１６を小径ピストン１４から離れる方向に付勢するための圧縮バネ２１が挿入されている。
【００２１】
本発明による実施例では、ニードル収容孔３、ニードル４、小径ピストン収容孔１３、小径ピストン１４、大径ピストン収容孔１５、大径ピストン１６、変位拡大室１７、アクチュエータ収容孔１８、及びアクチュエータ１９の長手軸線は燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に対しほぼ平行になっており、特に小径ピストン収容孔１３、小径ピストン１４、大径ピストン収容孔１５、大径ピストン１６、変位拡大室１７、アクチュエータ収容孔１８、及びアクチュエータ１９の中心軸線は互いにほぼ一致している。
【００２２】
次に、図１から図４までを参照しながら燃料噴射弁１の作動を説明する。
【００２３】
燃料噴射を開始するためにアクチュエータ１９が励勢されると、アクチュエータ１９が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に伸長せしめられる。その結果、変位拡大室１７の容積が減少して密閉容器１７ａ内の油圧が上昇する。密閉容器１７ａ内の油圧により小径ピストン１４及び制御弁弁体９ｂに作用する下向き即ち開弁方向の力が、制御弁弁室９ａ内の燃料圧及び圧縮バネ９ｄのバネ力により小径ピストン１４及び制御弁弁体９ｂに作用する上向き即ち閉弁方向の力よりも大きくなると、図４に示されるように密閉容器１７ａが燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に変形しながら小径ピストン１４及び制御弁弁体９ｂが下降し始める。
【００２４】
上述したように、小径ピストン１４の直径ないし受圧面積は大径ピストン１６の直径ないし受圧面積よりも小さくされており、このため大径ピストン１６がわずかに変位しただけでも小径ピストン１４が大きく変位する。
【００２５】
その結果、図３に示されるように制御弁弁室９ａと連通路１０間の連通が遮断され、制御弁弁室９ａがリリーフ通路１１に接続される。このため、制御弁弁室９ａ内の高圧燃料がリリーフ通路１１内に流出し、燃料室５内の高圧燃料が連通路８及び制御弁弁室９ａを介してリリーフ通路１１内に流出し、従って燃料室５内の圧力が低下する。燃料室５内の燃料圧及び圧縮バネ２０のバネ力によりニードル４に作用する下向き即ち閉弁方向の力が、燃料溜まり１２内の燃料圧により受圧面４ａに作用する上向き即ち開弁方向の力よりも小さくなるとニードル４が上昇し始め、噴孔２ａが開放されると燃料噴射が開始される。
【００２６】
これに対し、燃料噴射を停止するためにアクチュエータ１９が消勢されるとアクチュエータ１９が燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に収縮せしめられる。その結果、変位拡大室１７の容積が増大して密閉容器１７ａ内の油圧が低下する。密閉容器１７ａ内の油圧により小径ピストン１４及び制御弁弁体９ｂに作用する下向きの力が、制御弁弁室９ａ内の燃料圧及び圧縮バネ９ｄのバネ力により小径ピストン１４及び制御弁弁体９ｂに作用する上向きの力よりも小さくなると、図２に示されるように密閉容器１７ａが燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に変形しながら小径ピストン１４及び制御弁弁体９ｂが上昇し始める。その結果、図１に示されるように制御弁弁室９ａとリリーフ通路１１間の連通が遮断され、制御弁弁室９ａが連通路１０に接続される。このため、制御弁弁室９ａ内及び燃料室５内の燃料圧が上昇し、燃料室５内の燃料圧及び圧縮バネ２０のバネ力によりニードル４に作用する下向きの力が、燃料溜まり１２内の燃料圧により受圧面４ａに作用する上向きの力よりも大きくなるとニードル４が下降し始め、噴孔２ａがニードル４により閉鎖されると燃料噴射が停止される。
【００２７】
このように、作動油１７ｂが密閉容器１７ａ内に封入されているので、作動油１７ｂが変位拡大室１７外に漏れることがない。従って、燃料噴射時期及び燃料噴射量が正規の時期及び量から逸脱するのを阻止することができる。また、密閉容器１７ａ内に作動油１７ｂが加圧されて封入されているので、変位拡大室１７の容積が増大して密閉容器１７ａ内の油圧が低下したときに、密閉容器１７ａ内に気泡が形成されにくくなっており、仮に気泡が形成されたとしてもこの気泡は直ちに消失する。従って、密閉容器１７ａ内の作動油１７ｂはアクチュエータ１９の収縮に対し、常に非圧縮性流体として振る舞うということになる。
【００２８】
図５は本発明による第２実施例を示している。この第２実施例では、密閉容器１７ａが例えば金属材料から形成され、密閉容器１７ａの周縁部にはベローズ１７ｃが設けられている。従って、密閉容器１７ａは燃料噴射弁長手軸線Ｋ−Ｋ方向に変形可能になっている。本発明による第２実施例でも、密閉容器１７ａ内には作動油１７ｂが加圧されて封入されている。
【００２９】
更に図５を参照すると、変位拡大室１７外のハウジング２内には、作動油１７ｂが封入された密閉室３０が形成されており、この密閉室３０はオリフィス３１を介して密閉容器１７ａに接続されている。この場合、大径ピストン１６の変位による変位拡大室１７の容積変化に対し、密閉容器１７ａと密閉室３０間の作動油１７ｂの移動が追従できないように、オリフィス３１の流路面積が設定されている。従って、大径ピストン１６の変位により小径ピストン１４が確実に変位する。
【００３０】
ところで、作動油１７ｂの体積が作動油１７ｂの温度に応じて変化することを考えると、上述した第１実施例のように作動油１７ｂが密閉容器１７ａ内に完全に封入された場合には、密閉容器１７ａ内の作動油圧が過度に高くなったり、過度に低くなったりする恐れがある。
【００３１】
そこで本発明による第２実施例では、密閉容器１７ａに密閉室３０を接続している。即ち、密閉容器１７ａ内の作動油圧が高くなると、密閉容器１７ａから作動油１７ｂがオリフィス３１を介し少しずつ密閉室３１内に逃げるので、密閉容器１７ａ内の作動油圧が過度に高くなるのが阻止される。また、密閉容器１７ａ内の作動油圧が低くなると、密閉室３０から作動油１７ｂがオリフィス３１を介し少しずつ密閉容器１７ａ内に戻るので、密閉容器１７ａ内の作動油圧が過度に低くなるのが阻止される。従って、密閉容器１７ａ内の作動油１７ｂの温度、即ち燃料噴射弁１の温度が変動したときにも、燃料噴射時期及び燃料噴射量が正規の時期及び量から逸脱するのを阻止することができる。
【００３２】
燃料噴射弁１のその他の構成及び作用は本発明による第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
図６は本発明による第３実施例を示している。この第３実施例では、拡大変位室１７が、密閉容器１７ａ内に封入された粉体又は粒体１７ｄにより満たされている。図６に示される例では、密閉容器１７ａは本発明による第１実施例と同様に、柔軟材料から形成されている。もちろん、第２実施例と同様に、密閉容器１７ａを金属材料から形成することもできる。
【００３４】
一方、粉体又は粒体１７ｄはセラミックのような低熱膨張率材料から形成される。このようにすると、密閉容器１７ａ内の圧力が燃料噴射弁１の温度の影響を受けない。
【００３５】
また、図６に示されるように、変位拡大室１７を画定するピストン収容孔１３，１５の内壁面の一部がテーパ面１７ｅから形成される。その結果、粉体又は粒体１７ｄが密閉容器１７ａ内を移動しやすくなり、大径ピストン１６の変位が小径ピストン１４に確実にかつ速やかに伝達される。
【００３６】
燃料噴射弁１のその他の構成及び作用は本発明による第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
簡単な構成でもって、燃料噴射時期及び燃料噴射量が正規の時期及び量から逸脱するのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】燃料噴射弁の部分拡大断面図である。
【図３】本発明による第１実施例を説明するための、燃料噴射弁の縦断面図である。
【図４】本発明による第１実施例を説明するための、燃料噴射弁の部分拡大断面図である。
【図５】本発明による第２実施例を説明するための、燃料噴射弁の部分拡大断面図である。
【図６】本発明による第３実施例を説明するための、燃料噴射弁の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
２…ハウジング
４…ニードル
９…制御弁
１３…小径ピストン収容孔
１４…小径ピストン
１４ａ…小径ピストンの頂面
１５…大径ピストン収容孔
１６…大径ピストン
１６ａ…大径ピストン収容孔
１７…変位拡大室
１７ａ…密閉容器
１７ｂ…作動油（作動流体）
１７ｃ…ベローズ
１７ｄ…粒体又は粉体
１９…アクチュエータ
３０…密閉室
３１…オリフィス
Ｋ−Ｋ…燃料噴射弁長手軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid control valve and a fuel injection valve.
[0002]
[Prior art]
The large diameter piston and the small diameter piston are accommodated in the large diameter piston accommodation hole and the small diameter piston accommodation hole respectively formed in the housing so as to be slidable in the axial direction, and the bottom end of the large diameter piston accommodation hole and the small diameter piston The top ends of the receiving holes are connected to each other, and the displacement expanding chamber defined by the bottom surface of the large diameter piston, the top surface of the small diameter piston, and the inner wall surfaces of the large diameter piston receiving hole and the small diameter piston receiving hole is filled with the working fluid, A fuel injection valve is known in which when a large-diameter piston is displaced in the axial direction by an actuator, the small-diameter piston is displaced in the axial direction larger than the axial displacement of the large-diameter piston (see Patent Document 1).
[0003]
In such a fuel injection valve, the large-diameter piston and the small-diameter piston are oil-tightly inserted into the large-diameter piston housing hole and the small-diameter piston housing hole, respectively, so that the working fluid does not leak as much as possible from the displacement expansion chamber. .
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-166653 [Patent Document 2]
US Pat. No. 5,777,149 [Patent Document 3]
JP-A-2002-202022
[Problems to be solved by the invention]
Actually, however, the working fluid leaks from the clearance between these pistons and the piston accommodation hole, so that the amount of working fluid in the displacement expansion chamber gradually decreases, and the displacement increases when the large-diameter piston and the small-diameter piston are in the initial position. The pressure in the room decreases. As a result, the time required from the start of the displacement of the large-diameter piston to the start of the displacement of the small-diameter piston becomes long, that is, a so-called operation delay may occur. When the operation delay occurs, the fuel injection timing and the fuel injection amount deviate from the normal timing and amount.
[0006]
In order to solve this problem, a replenishment path for replenishing the working fluid in the displacement expansion chamber is connected to the displacement expansion chamber, and a check valve that can only flow toward the displacement expansion chamber is disposed in the replenishment path. It is known to do (refer patent document 1). However, this solution requires a replenishment path and a check valve and is complicated in construction.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluid control valve or a fuel injection valve that can prevent the fuel injection timing and the fuel injection amount from deviating from the normal timing and amount with a simple configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, according to the first invention, the large-diameter piston and the small-diameter piston can be slid in the axial direction in the large-diameter piston housing hole and the small-diameter piston housing hole formed in the housing, respectively. The bottom end of the large-diameter piston housing hole and the top end of the small-diameter piston housing hole are connected to each other, and the bottom surface of the large-diameter piston, the top surface of the small-diameter piston, and the large-diameter piston housing hole and the small-diameter piston housing hole The displacement expansion chamber defined by the wall surface is filled with a working fluid sealed in an axially displaceable sealed container, and when the large-diameter piston is displaced in the axial direction by the actuator, the small-diameter piston is replaced by the large-diameter piston. The displacement in the axial direction is larger than the displacement in the axial direction.
[0009]
According to a second invention, in the first invention, the sealed container is formed of a flexible material.
[0010]
According to a third aspect, in the first aspect, the sealed container is made of a metal material, and a bellows is provided on the peripheral edge of the sealed container.
[0011]
According to a fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the pressurized fluid is sealed in the sealed container.
[0012]
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, a sealed chamber in which a working fluid is enclosed is provided outside the displacement expansion chamber, and the sealed chamber is provided via an orifice. Connected to an airtight container.
[0013]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, according to the sixth aspect of the invention, the large-diameter piston and the small-diameter piston are respectively slid in the axial direction in the large-diameter piston housing hole and the small-diameter piston housing hole respectively formed in the housing. The bottom end of the large-diameter piston housing hole and the top end of the small-diameter piston housing hole are connected to each other, and the bottom surface of the large-diameter piston, the top surface of the small-diameter piston, the large-diameter piston housing hole, and the small-diameter piston housing hole When the large-diameter piston is displaced in the axial direction by the actuator, the large-diameter piston is displaced in the axial direction by the actuator. It is trying to be displaced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Referring to FIG. 1, a fuel injection valve 1 includes a housing 2 having an injection hole 2a. A needle housing hole 3 extending in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction is formed in the housing 2, and the needle 4 is slidable in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction in the needle housing hole 3. Housed in oiltight. A fuel chamber 5 is defined by the top surface of the needle 4 and the inner wall surface of the needle housing hole 3, and this fuel chamber 5 is connected to the high-pressure fuel passage 7 on the one hand via a communication passage 6 having a throttle, and on the other hand the throttle is restricted. It is connected to the control valve 9 through the communication passage 8 having the same. The control valve 9 is a three-way valve, that is, the fuel chamber 5 is connected to the high-pressure fuel passage 7 or the relief passage 11 via the communication passage 10.
[0015]
The control valve 9 includes a control valve valve chamber 9a formed in the housing 2 and a control valve valve body 9b disposed movably in the control valve valve chamber 9a. A control valve valve seat 9c is formed on the inner wall surface of the control valve valve chamber 9a, and a valve chamber side valve seat formed on the inner wall surface of the control valve valve chamber 9a and a bottom surface of the control valve valve body 9b. A spring 9d that urges the control valve valve body 9b toward the control valve valve seat 9c is inserted between the formed valve body side spring seats in a compressed state.
[0016]
A fuel reservoir 12 is formed in the needle housing hole 3 around the pressure receiving surface 4 a of the needle 4, and this fuel reservoir 12 is also connected to the high-pressure fuel passage 7. Here, the fuel chamber 5, the high-pressure fuel passage 7, and the control valve valve chamber 9a are filled with high-pressure fuel, and the relief passage 11 is filled with low-pressure, for example, atmospheric pressure fuel. The high pressure fuel passage 7 is connected to a discharge side of a fuel pump (not shown) via a common rail (not shown), and the relief passage 11 is connected to a fuel tank (not shown).
[0017]
Further, as shown in FIG. 1, a small-diameter piston accommodation hole 13 extending in the direction of the fuel injection valve longitudinal axis KK is formed in the housing 2, and the small-diameter piston accommodation hole 13 is integrated with the control valve valve body 9b. The small-diameter piston 14 thus formed is slidably and oil-tightly accommodated in the direction of the fuel injection valve longitudinal axis KK. The top end of the small diameter piston accommodation hole 13 is connected to the bottom end of the large diameter piston accommodation hole 15 extending in the direction of the fuel injection valve longitudinal axis KK in the housing 2. Is slidable in the direction of the longitudinal axis KK of the fuel injection valve and oil-tightly accommodated. The inner diameter of the large diameter piston accommodating hole 15 or the diameter of the large diameter piston 16 is larger than the inner diameter of the small diameter piston accommodating hole 13 or the diameter of the small diameter piston 14.
[0018]
Displacement between the small diameter piston 14 and the large diameter piston 16 is caused by the top surface 14 a of the small diameter piston 14, the bottom surface 16 a of the large diameter piston 16, and the inner wall surfaces of the small diameter piston accommodation hole 13 and the large diameter piston accommodation hole 15. An expansion chamber 17 is defined. As shown in FIG. 2, the displacement expansion chamber 17 is filled with a working fluid sealed in a sealed container 17a, that is, a working oil 17b such as fuel in the embodiment according to the present invention. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the sealed container 17a is formed of a flexible material such as rubber or resin, and hydraulic oil 17b is pressurized and sealed in the sealed container 17a.
[0019]
An actuator housing hole 18 extending in the direction of the fuel injection valve longitudinal axis KK is further formed in the housing 2, and this actuator housing hole 18 is connected to the large-diameter piston housing hole 15 on the side opposite to the displacement expansion chamber 17. . An actuator 19 made of, for example, a piezoelectric element or a magnetostrictive element is accommodated in the actuator accommodating hole 18 so as to be expandable and contractable in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction. The top end of the actuator 19 is fixed to the housing 2, and the bottom end is coupled to the top end of the large-diameter piston 16. Therefore, when the actuator 19 is expanded and contracted in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction, the large-diameter piston 16 is displaced in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction. The actuator housing hole 18 is also connected to the relief passage 11, and the actuator housing hole 18 around the actuator 19 is filled with fuel.
[0020]
Further, a compression spring 20 for urging the needle 4 in the valve closing direction is inserted between the inner wall surface of the needle accommodation hole 3 and the top surface of the needle 4, and the flange portion 16b of the large-diameter piston 16 and the actuator accommodation. A compression spring 21 for urging the large-diameter piston 16 in a direction away from the small-diameter piston 14 is inserted between the bottom surfaces of the holes 18.
[0021]
In the embodiment according to the present invention, the needle accommodation hole 3, the needle 4, the small diameter piston accommodation hole 13, the small diameter piston 14, the large diameter piston accommodation hole 15, the large diameter piston 16, the displacement expansion chamber 17, the actuator accommodation hole 18, and the actuator 19. Is substantially parallel to the fuel injection valve longitudinal axis KK direction, and in particular, a small diameter piston accommodation hole 13, a small diameter piston 14, a large diameter piston accommodation hole 15, a large diameter piston 16, a displacement expansion chamber 17, The central axes of the actuator housing hole 18 and the actuator 19 are substantially coincident with each other.
[0022]
Next, the operation of the fuel injection valve 1 will be described with reference to FIGS.
[0023]
When the actuator 19 is energized to start fuel injection, the actuator 19 is extended in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction. As a result, the volume of the displacement expansion chamber 17 decreases and the hydraulic pressure in the sealed container 17a increases. The downward force, that is, the valve opening direction force acting on the small-diameter piston 14 and the control valve valve body 9b by the hydraulic pressure in the sealed container 17a is controlled by the fuel pressure in the control valve valve chamber 9a and the spring force of the compression spring 9d. When the force acting on the valve body 9b is greater than the upward force, that is, the valve closing direction, the sealed container 17a is deformed in the direction of the fuel injection valve longitudinal axis KK as shown in FIG. The body 9b begins to descend.
[0024]
As described above, the diameter or pressure receiving area of the small diameter piston 14 is smaller than the diameter or pressure receiving area of the large diameter piston 16, and therefore the small diameter piston 14 is greatly displaced even if the large diameter piston 16 is slightly displaced. .
[0025]
As a result, as shown in FIG. 3, the communication between the control valve valve chamber 9 a and the communication passage 10 is blocked, and the control valve valve chamber 9 a is connected to the relief passage 11. Therefore, the high-pressure fuel in the control valve valve chamber 9a flows out into the relief passage 11, and the high-pressure fuel in the fuel chamber 5 flows out into the relief passage 11 through the communication passage 8 and the control valve valve chamber 9a. The pressure in the fuel chamber 5 decreases. The downward or valve closing force acting on the needle 4 due to the fuel pressure in the fuel chamber 5 and the spring force of the compression spring 20 is the upward or valve opening force acting on the pressure receiving surface 4a due to the fuel pressure in the fuel reservoir 12. When it becomes smaller than this, the needle 4 starts to rise, and when the nozzle hole 2a is opened, fuel injection is started.
[0026]
On the other hand, when the actuator 19 is de-energized to stop the fuel injection, the actuator 19 is contracted in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction. As a result, the volume of the displacement expansion chamber 17 increases and the hydraulic pressure in the sealed container 17a decreases. The downward force acting on the small-diameter piston 14 and the control valve valve body 9b by the hydraulic pressure in the sealed container 17a is caused by the fuel pressure in the control valve valve chamber 9a and the spring force of the compression spring 9d, and the small-diameter piston 14 and the control valve valve body 9b. 2, the small-diameter piston 14 and the control valve valve body 9b start to rise while the sealed container 17a is deformed in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 1, the communication between the control valve valve chamber 9 a and the relief passage 11 is blocked, and the control valve valve chamber 9 a is connected to the communication passage 10. For this reason, the fuel pressure in the control valve valve chamber 9 a and the fuel chamber 5 rises, and the downward pressure acting on the needle 4 due to the fuel pressure in the fuel chamber 5 and the spring force of the compression spring 20 is generated in the fuel reservoir 12. The needle 4 starts to descend when the fuel pressure exceeds the upward force acting on the pressure receiving surface 4 a, and when the nozzle hole 2 a is closed by the needle 4, the fuel injection is stopped.
[0027]
Thus, since the hydraulic oil 17b is enclosed in the sealed container 17a, the hydraulic oil 17b does not leak out of the displacement expansion chamber 17. Accordingly, it is possible to prevent the fuel injection timing and the fuel injection amount from deviating from the normal timing and amount. Further, since the hydraulic oil 17b is pressurized and sealed in the sealed container 17a, when the volume of the displacement expansion chamber 17 increases and the hydraulic pressure in the sealed container 17a decreases, bubbles are generated in the sealed container 17a. It is difficult to form, and even if bubbles are formed, they immediately disappear. Therefore, the hydraulic oil 17b in the sealed container 17a always behaves as an incompressible fluid against the contraction of the actuator 19.
[0028]
FIG. 5 shows a second embodiment according to the present invention. In the second embodiment, the sealed container 17a is made of, for example, a metal material, and a bellows 17c is provided on the peripheral edge of the sealed container 17a. Therefore, the sealed container 17a can be deformed in the fuel injection valve longitudinal axis KK direction. Also in the second embodiment according to the present invention, the hydraulic oil 17b is pressurized and sealed in the sealed container 17a.
[0029]
Further, referring to FIG. 5, a sealed chamber 30 filled with hydraulic oil 17 b is formed in the housing 2 outside the displacement expansion chamber 17, and this sealed chamber 30 is connected to the sealed container 17 a via an orifice 31. Has been. In this case, the flow path area of the orifice 31 is set so that the movement of the hydraulic oil 17b between the sealed container 17a and the sealed chamber 30 cannot follow the volume change of the displacement expansion chamber 17 due to the displacement of the large-diameter piston 16. Yes. Therefore, the small diameter piston 14 is reliably displaced by the displacement of the large diameter piston 16.
[0030]
By the way, considering that the volume of the hydraulic oil 17b changes according to the temperature of the hydraulic oil 17b, when the hydraulic oil 17b is completely enclosed in the sealed container 17a as in the first embodiment described above, There is a risk that the hydraulic pressure in the sealed container 17a may become excessively high or excessively low.
[0031]
Therefore, in the second embodiment according to the present invention, the sealed chamber 30 is connected to the sealed container 17a. That is, when the hydraulic pressure in the sealed container 17a increases, the hydraulic oil 17b gradually escapes from the sealed container 17a through the orifice 31 into the sealed chamber 31, so that the hydraulic pressure in the sealed container 17a is prevented from becoming excessively high. Is done. Further, when the hydraulic pressure in the sealed container 17a decreases, the hydraulic oil 17b gradually returns from the sealed chamber 30 through the orifice 31 into the sealed container 17a, so that the hydraulic pressure in the sealed container 17a is prevented from becoming excessively low. Is done. Therefore, even when the temperature of the hydraulic oil 17b in the sealed container 17a, that is, the temperature of the fuel injection valve 1 fluctuates, the fuel injection timing and the fuel injection amount can be prevented from deviating from the normal timing and amount. .
[0032]
Since the other structure and operation of the fuel injection valve 1 are the same as those of the first embodiment according to the present invention, the description thereof is omitted.
[0033]
FIG. 6 shows a third embodiment according to the present invention. In this third embodiment, the enlarged displacement chamber 17 is filled with powder or granules 17d enclosed in a sealed container 17a. In the example shown in FIG. 6, the sealed container 17a is made of a flexible material as in the first embodiment according to the present invention. Of course, as in the second embodiment, the sealed container 17a can be formed of a metal material.
[0034]
On the other hand, the powder or granule 17d is formed of a low thermal expansion material such as ceramic. In this way, the pressure in the sealed container 17a is not affected by the temperature of the fuel injection valve 1.
[0035]
Further, as shown in FIG. 6, part of the inner wall surfaces of the piston accommodation holes 13 and 15 that define the displacement expansion chamber 17 are formed from a tapered surface 17 e. As a result, the powder or granules 17d can easily move in the sealed container 17a, and the displacement of the large diameter piston 16 is reliably and promptly transmitted to the small diameter piston 14.
[0036]
Since the other structure and operation of the fuel injection valve 1 are the same as those of the first embodiment according to the present invention, the description thereof is omitted.
[0037]
【The invention's effect】
With a simple configuration, it is possible to prevent the fuel injection timing and the fuel injection amount from deviating from the normal timing and amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve.
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of a fuel injection valve.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve for explaining a first embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a fuel injection valve for explaining a first embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of a fuel injection valve for explaining a second embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a partial enlarged sectional view of a fuel injection valve for explaining a third embodiment according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection valve 2 ... Housing 4 ... Needle 9 ... Control valve 13 ... Small diameter piston accommodation hole 14 ... Small diameter piston 14a ... Top surface 15 of small diameter piston ... Large diameter piston accommodation hole 16 ... Large diameter piston 16a ... Large diameter piston accommodation Hole 17 ... Displacement expansion chamber 17a ... Sealed container 17b ... Hydraulic oil (working fluid)
17c ... Bellows 17d ... Granules or powder 19 ... Actuator 30 ... Sealed chamber 31 ... Orifice KK ... Fuel injection valve longitudinal axis
