JP2005240644A - Fuel injection valve - Google Patents

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JP2005240644A JP2004050275A JP2004050275A JP2005240644A JP 2005240644 A JP2005240644 A JP 2005240644A JP 2004050275 A JP2004050275 A JP 2004050275A JP 2004050275 A JP2004050275 A JP 2004050275A JP 2005240644 A JP2005240644 A JP 2005240644A
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Masami Yamazaki
正己 山崎
Setsuo Okada
節雄 岡田
Tetsuya Toyao
哲也 鳥谷尾
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve having improved mountability by reducing the axial length of the fuel injection valve. <P>SOLUTION: The fuel injection valve 11 comprises an actuator 28 consisting of a piezoelectric element, a displacement enlarging mechanism 30, and a needle valve 22. The displacement enlarging mechanism 30 has a first piston 31 and a second piston 32 arranged via a fixed-capacity displacement enlarging chamber 33 in which fuel is stored. The pressure receiving area of the second piston 32 is smaller than that of the first piston 31. The displacement enlarging mechanism 30 enlarges the displacement of the first piston 31 in the displacement enlarging chamber 33 with the expansion of the actuator 28 and transmits it to the second piston 32. In this fuel injection valve 11, both pistons 31, 32 are arranged so that the second piston 32 is displaced in the opposite direction to the first piston 31 and at least part of the movable range of the second piston 32 is overlapped with the movable range of the first piston 31. The displacement enlarging chamber 33 is provided at the ends (the lower ends) of both pistons 31, 32 on the same side. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電素子又は磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータを用いてニードル弁をリフトさせ、噴孔から燃料を噴射させるようにした燃料噴射弁に関するものである。   The present invention relates to a fuel injection valve in which a needle valve is lifted using an actuator using a piezoelectric element or a magnetostrictive element as a displacement generation source, and fuel is injected from an injection hole.

例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射システムとして、高圧ポンプから圧送される高圧燃料を各気筒に共通のコモンレール(蓄圧室)で蓄圧するコモンレールシステムが知られている。このシステムで用いられる燃料噴射弁として、例えば、噴孔を開閉するニードル弁と、ニードル弁に閉弁方向の圧力(背圧)を作用させる制御室と、制御室及び低圧燃料通路間を開閉して制御室の圧力を調整する制御弁とを有するものがある。この燃料噴射弁では、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて制御弁を駆動し、制御室の圧力を低下させている。この圧力低下によりニードル弁がリフトして噴孔が開放され、高圧燃料が燃焼室に噴射される。   For example, as a fuel injection system for a diesel engine, a common rail system is known in which high pressure fuel pumped from a high pressure pump is accumulated in a common rail (accumulation chamber) common to each cylinder. As a fuel injection valve used in this system, for example, a needle valve that opens and closes a nozzle hole, a control chamber that applies a pressure (back pressure) in the valve closing direction to the needle valve, and a control chamber and a low-pressure fuel passage are opened and closed. And a control valve for adjusting the pressure in the control chamber. In this fuel injection valve, the control valve is driven in accordance with the operating state of the diesel engine to reduce the pressure in the control chamber. This pressure drop lifts the needle valve, opens the nozzle hole, and injects high-pressure fuel into the combustion chamber.

上記アクチュエータとして、近年、応答性に優れた圧電素子又は磁歪素子を変位発生源とするものが着目されている。この場合、アクチュエータの変位量が少ないため、この変位を拡大して制御弁に効率よく伝達することが行われる。例えば、特許文献1では、アクチュエータの伸縮に伴い変位する大径の第1ピストンと、一定容積の変位拡大室を介して第1ピストンと同軸上に変位可能に設けられた小径の第2ピストンとを有し、これら第1ピストン、変位拡大室及び第2ピストンを直列に配してなる変位拡大機構を、アクチュエータ及び制御弁間に設けている。   In recent years, an actuator using a piezoelectric element or a magnetostrictive element excellent in responsiveness as a displacement generation source has attracted attention. In this case, since the amount of displacement of the actuator is small, this displacement is enlarged and efficiently transmitted to the control valve. For example, in Patent Document 1, a large-diameter first piston that displaces as the actuator expands and contracts, and a small-diameter second piston that can be displaced coaxially with the first piston via a displacement expansion chamber having a constant volume, The displacement expansion mechanism formed by arranging the first piston, the displacement expansion chamber, and the second piston in series is provided between the actuator and the control valve.

なお、本発明にかかる先行技術文献としては、上述した特許文献1のほかに次の特許文献2が挙げられる。
特開2002−257002号公報(第4−5頁、第1図) 特開平11−166653号公報
In addition, as a prior art document concerning this invention, the following patent document 2 is mentioned other than the patent document 1 mentioned above.
JP 2002-257002 (page 4-5, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 11-166653

ところが、上述した特許文献1に記載の燃料噴射弁では、変位拡大機構の構成部品である第1ピストン、変位拡大室及び第2ピストンを直列に配置する構成を採っている。そのため、変位拡大機構が軸方向に長くなり、これに伴いアクチュエータ及び制御弁の間隔が広くなる。その結果、燃料噴射弁の軸方向における寸法が大きくなってしまいディーゼルエンジンへの搭載性が低下する。   However, the fuel injection valve described in Patent Document 1 employs a configuration in which the first piston, the displacement expansion chamber, and the second piston, which are components of the displacement expansion mechanism, are arranged in series. For this reason, the displacement enlarging mechanism becomes longer in the axial direction, and accordingly, the distance between the actuator and the control valve becomes wider. As a result, the dimension of the fuel injection valve in the axial direction becomes large, and the mountability to the diesel engine is reduced.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸方向の長さを短くして搭載性の向上を図ることのできる燃料噴射弁を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of improving the mountability by reducing the axial length.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明では、圧電素子又は磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータと、液体が貯留された一定容積の変位拡大室を介して配置された第1ピストン及び第2ピストンを有し、同第2ピストンの受圧面積が同第1ピストンの受圧面積よりも小さく設定され、前記アクチュエータの伸縮に伴う前記第1ピストンの変位を前記変位拡大室にて拡大して前記第2ピストンに伝達する変位拡大機構と、前記第2ピストンの変位に応じてリフトして噴孔を開閉するニードル弁とを備える燃料噴射弁において、前記第2ピストンが前記第1ピストンとは逆方向へ変位し、かつ前記第2ピストンの可動範囲の少なくとも一部が前記第1ピストンの可動範囲と重複するように両ピストンを配置するとともに、同両ピストンの互いに同じ側の端部に前記変位拡大室を設けている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, the actuator includes a piezoelectric element or a magnetostrictive element as a displacement generation source, and a first piston and a second piston arranged via a displacement expansion chamber having a constant volume in which liquid is stored. The pressure receiving area of the second piston is set smaller than the pressure receiving area of the first piston, and the displacement of the first piston accompanying expansion and contraction of the actuator is expanded in the displacement expansion chamber and transmitted to the second piston. And a needle valve that opens and closes the nozzle hole in accordance with the displacement of the second piston, and the second piston is displaced in the opposite direction to the first piston. And both pistons are arranged so that at least a part of the movable range of the second piston overlaps with the movable range of the first piston, and ends of the same pistons on the same side. It is provided with the displacement enlarging chamber.

上記の構成によれば、アクチュエータが伸縮すると、それに伴い第1ピストンが変位する。この変位が変位拡大室で拡大されて第2ピストンに伝達され、同第2ピストンが第1ピストンとは逆方向へ変位する。そして、第2ピストンの変位に応じてニードル弁がリフトし、噴孔が開閉されて燃料が噴射又は停止される。   According to the above configuration, when the actuator expands and contracts, the first piston is displaced accordingly. This displacement is expanded in the displacement expansion chamber and transmitted to the second piston, and the second piston is displaced in the opposite direction to the first piston. Then, the needle valve is lifted according to the displacement of the second piston, the nozzle hole is opened and closed, and the fuel is injected or stopped.

ところで、変位拡大機構では、第2ピストンの可動範囲の少なくとも一部が第1ピストンの可動範囲と重複している。また、変位拡大室が、両ピストンの互いに同じ側の端部に設けられている。このため、変位拡大機構の軸方向における寸法は、これら第1ピストン、変位拡大室及び第2ピストンを軸方向に直列に配置した場合よりも短くなる。その結果、燃料噴射弁の軸方向の寸法が小さくなり、エンジン等への搭載性が向上する。   By the way, in the displacement enlarging mechanism, at least a part of the movable range of the second piston overlaps with the movable range of the first piston. Moreover, the displacement expansion chamber is provided at the end portions on the same side of both pistons. For this reason, the dimension in the axial direction of the displacement enlarging mechanism is shorter than when the first piston, the displacement enlarging chamber, and the second piston are arranged in series in the axial direction. As a result, the axial dimension of the fuel injection valve is reduced, and the mountability to the engine or the like is improved.

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記第2ピストンの少なくとも一部は、前記第1ピストンをシリンダとして、そのシリンダ内に摺動可能に設けられているとする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least a part of the second piston is slidably provided in the cylinder using the first piston as a cylinder. .

上記の構成によれば、第1ピストンはアクチュエータの伸縮に伴い変位するほか、第2ピストンのシリンダとしても機能する。また、第2ピストンは変位に際し、その少なくとも一部が第1ピストン内で摺動する。このように、第2ピストンの少なくとも一部が第1ピストン内に設けられていることから、第2ピストンを第1ピストンの外側に並列に配置した場合に比べ、変位拡大機構、ひいては燃料噴射弁の径方向の寸法が小さくなって、搭載性がさらに向上する。   According to said structure, a 1st piston functions as a cylinder of a 2nd piston besides being displaced with the expansion-contraction of an actuator. Further, when the second piston is displaced, at least a part of the second piston slides in the first piston. As described above, since at least a part of the second piston is provided in the first piston, the displacement enlarging mechanism, and hence the fuel injection valve, can be compared with the case where the second piston is arranged in parallel outside the first piston. The size in the radial direction is reduced, and mountability is further improved.

請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の発明において、前記ニードル弁にリフト用の背圧を作用させる制御室と、前記両ピストンの変位に応じて開閉して前記制御室の圧力を調整する制御弁とをさらに備え、前記制御弁は、前記第1ピストン又は前記第2ピストンに設けられた弁座と、前記第2ピストン又は前記第1ピストンに設けられ、両ピストンの変位に伴い前記弁座に着座又は離座する弁体とを備えるとする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a control chamber for applying a back pressure for lift to the needle valve, and opening and closing according to displacement of both the pistons, the control chamber. A control valve for adjusting the pressure of the first piston or the second piston, and the control valve is provided on the second piston or the first piston, It is assumed that a valve body that is seated on or separated from the valve seat with displacement is provided.

上記の構成によれば、アクチュエータが伸縮すると、第1ピストン及び第2ピストンが互いに逆方向へ変位する。これらの変位に伴い弁座及び弁体が変位し、弁体が弁座に着座又は離座する。このようにして制御弁が開閉するが、この際には、弁座及び弁体が互いに逆方向へ変位する。このため、弁座及び弁体の一方のみを変位させる構成とした場合に比べ、弁座及び弁体の相対速度が速くなり、制御弁の開閉の応答性が向上する。   According to the above configuration, when the actuator expands and contracts, the first piston and the second piston are displaced in the opposite directions. With these displacements, the valve seat and the valve body are displaced, and the valve body is seated on or separated from the valve seat. In this way, the control valve opens and closes. At this time, the valve seat and the valve body are displaced in opposite directions. For this reason, compared with the case where it is set as the structure which displaces only one of a valve seat and a valve body, the relative speed of a valve seat and a valve body becomes quick, and the response of opening and closing of a control valve improves.

請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の発明において、前記弁座は前記第1ピストン又は前記第2ピストンの一部として設けられ、前記弁体は前記第2ピストン又は前記第1ピストンの一部として設けられているとする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the valve seat is provided as a part of the first piston or the second piston, and the valve body is the second piston or the first piston. It is assumed that it is provided as a part of the piston.

上記の構成によれば、アクチュエータの伸縮に伴い第1ピストン及び第2ピストンが変位すると、それらの一部として設けられた弁座及び弁体もまた変位する。これらの変位によって弁体が弁座に着座又は離座する。このように、弁体及び弁座が両ピストンの一部として設けられていることから、弁座を第1ピストン又は第2ピストンとは別部材として設け、弁体を第2ピストン又は第1ピストンとは別部材として設けた場合に比べ、制御弁の部品点数が少なくてすむ。   According to the above configuration, when the first piston and the second piston are displaced along with the expansion and contraction of the actuator, the valve seat and the valve body provided as a part thereof are also displaced. These displacements cause the valve body to be seated on or separated from the valve seat. Thus, since the valve body and the valve seat are provided as a part of both pistons, the valve seat is provided as a separate member from the first piston or the second piston, and the valve body is provided as the second piston or the first piston. Compared with the case where it is provided as a separate member, the number of parts of the control valve can be reduced.

請求項5に記載の発明では、請求項1又は2に記載の発明において、前記ニードル弁にリフト用の背圧を作用させる制御室と、前記両ピストンの変位に応じて開閉して前記制御室の圧力を調整する制御弁とをさらに備え、前記制御弁は、前記第1ピストン及び前記第2ピストンから離れた箇所に設けられた弁座と、前記弁座に着座又は離座する弁体と、前記第2ピストンの変位を前記弁体に伝達する伝達部材とを備えるとする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a control chamber that applies a back pressure for lift to the needle valve, and the control chamber that opens and closes according to displacement of both the pistons. A control valve that adjusts the pressure of the valve, and the control valve includes a valve seat provided at a location away from the first piston and the second piston, and a valve body that is seated on or separated from the valve seat. And a transmission member for transmitting the displacement of the second piston to the valve body.

上記の構成によれば、アクチュエータが伸縮すると、第1ピストン及び第2ピストンが変位する。第2ピストンの変位は伝達部材を介して弁体に伝達される。この弁体が変位して、第1ピストン及び第2ピストンから離れた箇所に設けられた弁座に着座又は離座する。このようにして制御弁が開閉すると、制御室の圧力が変化し、ニードル弁に作用する背圧が変化して同ニードル弁がリフトし噴孔を開閉する。   According to the above configuration, when the actuator expands and contracts, the first piston and the second piston are displaced. The displacement of the second piston is transmitted to the valve body via the transmission member. The valve body is displaced and is seated on or separated from a valve seat provided at a location away from the first piston and the second piston. When the control valve opens and closes in this way, the pressure in the control chamber changes, the back pressure acting on the needle valve changes, and the needle valve lifts to open and close the nozzle hole.

請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の発明において、前記アクチュエータの伸長方向とは逆方向へ前記第1ピストンを付勢する第1付勢部材と、同伸長方向と同一方向へ前記第2ピストンを付勢する第2付勢部材とを備えるとする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, a first biasing member that biases the first piston in a direction opposite to the extending direction of the actuator, and the same direction as the extending direction. And a second urging member that urges the second piston.

上記の構成によれば、アクチュエータが伸長するときには、第1ピストンが第1付勢部材を収縮させながらアクチュエータの伸長方向と同一方向へ変位し、第2ピストンが第2付勢部材を収縮させながら前記伸長方向とは逆方向へ変位する。これに対し、アクチュエータが収縮するときには、第1付勢部材が伸長して第1ピストンが前記アクチュエータの伸長方向とは逆方向へ変位する。また、第2付勢部材が伸長して第2ピストンが前記アクチュエータの伸長方向と同一方向へ変位する。   According to the above configuration, when the actuator is extended, the first piston is displaced in the same direction as the extension direction of the actuator while contracting the first biasing member, and the second piston is contracting the second biasing member. It is displaced in the direction opposite to the extending direction. On the other hand, when the actuator contracts, the first urging member is extended and the first piston is displaced in the direction opposite to the extending direction of the actuator. Further, the second urging member is extended, and the second piston is displaced in the same direction as the extension direction of the actuator.

ところで、上記したように制御弁が変位拡大機構から離れた箇所に位置していて、制御室の高い圧力が変位拡大機構には直接作用しない。このため、第1付勢部材及び第2付勢部材としては、こうした高い圧力に抗する付勢力を発揮するものを用いなくてもよい。付勢力の小さな部材でよいため、その分、両付勢部材の設計自由度が増す。   By the way, as described above, the control valve is located at a position away from the displacement magnifying mechanism, and the high pressure in the control chamber does not act directly on the displacement magnifying mechanism. For this reason, as a 1st biasing member and a 2nd biasing member, what exhibits the biasing force which resists such a high pressure does not need to be used. Since a member having a small urging force may be used, the degree of freedom in designing both urging members is increased accordingly.

(第1実施形態)
以下、本発明を、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに用いられる燃料噴射弁に具体化した第1実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a fuel injection valve used in a common rail fuel injection system of a diesel engine will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

図1に示すように、燃料噴射弁11は、上端を開放した有底円筒状のノズルホルダ12を備えている。ノズルホルダ12には、その底部を貫通した状態でノズルボディ13が取付けられている。ノズルホルダ12の内部であって、ノズルボディ13の上にはプレート14及びバルブボディ15が順に重ねられている。さらに、ノズルホルダ12上端の開放端にはハウジング16の下端部が螺合されている。   As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 11 includes a bottomed cylindrical nozzle holder 12 having an open upper end. A nozzle body 13 is attached to the nozzle holder 12 so as to penetrate the bottom. Inside the nozzle holder 12, a plate 14 and a valve body 15 are sequentially stacked on the nozzle body 13. Further, the lower end of the housing 16 is screwed into the open end of the upper end of the nozzle holder 12.

ノズルボディ13の先端(図1の下端)には噴孔17があけられている。ノズルボディ13、プレート14、バルブボディ15及びハウジング16には、高圧ポンプ(図示略)から供給された高圧燃料を噴孔17へ導く高圧通路18が設けられている。高圧通路18の途中には燃料溜まり19が設けられている。また、プレート14、バルブボディ15及びハウジング16には、余剰の燃料を燃料タンク(図示略)に戻すための燃料戻し用低圧通路としてドレン通路21が設けられている。   A nozzle hole 17 is formed at the tip (lower end in FIG. 1) of the nozzle body 13. The nozzle body 13, the plate 14, the valve body 15, and the housing 16 are provided with a high-pressure passage 18 that guides high-pressure fuel supplied from a high-pressure pump (not shown) to the injection hole 17. A fuel reservoir 19 is provided in the middle of the high-pressure passage 18. The plate 14, the valve body 15 and the housing 16 are provided with a drain passage 21 as a fuel return low-pressure passage for returning excess fuel to a fuel tank (not shown).

ノズルボディ13内には、ニードル弁22が軸方向(図1の上下方向)へのリフト可能に配設されている。ニードル弁22とプレート14との間には、そのニードル弁22に背圧を作用させるための制御室23が設けられている。制御室23内には、ニードル弁22を閉弁方向(図1の下方)へ付勢するスプリング24が配置されている。バルブボディ15及びプレート14には、高圧通路18から分岐して制御室23に通ずる高圧ポート25が設けられている。   A needle valve 22 is disposed in the nozzle body 13 so as to be able to lift in the axial direction (vertical direction in FIG. 1). A control chamber 23 for applying a back pressure to the needle valve 22 is provided between the needle valve 22 and the plate 14. A spring 24 that urges the needle valve 22 in the valve closing direction (downward in FIG. 1) is disposed in the control chamber 23. The valve body 15 and the plate 14 are provided with a high pressure port 25 that branches from the high pressure passage 18 and communicates with the control chamber 23.

従って、ニードル弁22に対しては、閉弁方向の力として、制御室23内の流体(ここでは燃料)の圧力とスプリング24の付勢力とが作用する。また、開弁方向の力として、燃料溜まり19内の燃料の圧力がニードル弁22に作用する。これら両方向の力がつり合うようにニードル弁22が軸方向へリフトして噴孔17を開閉する。ニードル弁22は、下降してノズルボディ13内の弁座26に着座すると噴孔17を閉じる。この状態では高圧通路18が遮断され、噴孔17からの高圧燃料の噴射が停止される。一方、ニードル弁22は、上昇して弁座26から離座すると噴孔17を開く。この状態では、高圧通路18を通じて導かれた高圧燃料が噴孔17から燃焼室へ噴射される。   Therefore, the pressure of the fluid (here, fuel) in the control chamber 23 and the urging force of the spring 24 act on the needle valve 22 as force in the valve closing direction. Further, the pressure of the fuel in the fuel reservoir 19 acts on the needle valve 22 as a force in the valve opening direction. The needle valve 22 is lifted in the axial direction to open and close the nozzle hole 17 so that these two forces are balanced. When the needle valve 22 is lowered and seated on the valve seat 26 in the nozzle body 13, the nozzle hole 17 is closed. In this state, the high-pressure passage 18 is blocked and the injection of high-pressure fuel from the injection hole 17 is stopped. On the other hand, when the needle valve 22 is lifted and separated from the valve seat 26, the nozzle hole 17 is opened. In this state, the high-pressure fuel guided through the high-pressure passage 18 is injected from the injection hole 17 into the combustion chamber.

燃料噴射弁11は、制御室23内の燃料の圧力を調整する制御弁27を備えている。これについては後で説明する。ハウジング16内には、圧電素子を変位発生源とし、制御弁27を開閉駆動して制御室23内の燃料の圧力を変化させるアクチュエータ28が組込まれている。アクチュエータ28は、PZT等の圧電体を軸方向に積層したピエゾスタックからなり、外部からのエネルギー供給を受けることによって下方へ伸長し、注入されたエネルギーを放出することによって上方へ収縮する特性を有する。   The fuel injection valve 11 includes a control valve 27 that adjusts the pressure of fuel in the control chamber 23. This will be described later. An actuator 28 that incorporates a piezoelectric element as a displacement generation source and drives the control valve 27 to open and close to change the pressure of fuel in the control chamber 23 is incorporated in the housing 16. The actuator 28 is composed of a piezo stack in which piezoelectric materials such as PZT are laminated in the axial direction, and has a characteristic of expanding downward by receiving energy supply from the outside and contracting upward by releasing injected energy. .

ハウジング16内であってアクチュエータ28とバルブボディ15との間には低圧室29が設けられ、この低圧室29がドレン通路21に繋がっている。低圧室29内及びバルブボディ15内には、アクチュエータ28の伸縮を拡大する変位拡大機構30が設けられている。変位拡大機構30は、アクチュエータ28の伸縮に伴い軸方向へ変位する第1ピストン31、及び一定容積の変位拡大室33を介して第1ピストン31と同軸上に変位可能に設けられた第2ピストン32を備える。   A low pressure chamber 29 is provided in the housing 16 between the actuator 28 and the valve body 15, and the low pressure chamber 29 is connected to the drain passage 21. In the low pressure chamber 29 and the valve body 15, a displacement enlarging mechanism 30 that expands and contracts the actuator 28 is provided. The displacement enlarging mechanism 30 includes a first piston 31 that is displaced in the axial direction as the actuator 28 extends and contracts, and a second piston that can be displaced coaxially with the first piston 31 via a displacement enlarging chamber 33 having a constant volume. 32.

第1ピストン31の下半部は、バルブボディ15をシリンダとして、このシリンダ内に軸方向への摺動可能に収容されている。第1ピストン31の上半部は低圧室29に入り込んでいる。   The lower half of the first piston 31 is accommodated in the cylinder so as to be slidable in the axial direction, with the valve body 15 as a cylinder. The upper half of the first piston 31 enters the low pressure chamber 29.

低圧室29内であって、第1ピストン31とアクチュエータ28との間には、そのアクチュエータ28の伸縮を第1ピストン31に伝達するための剛体からなる伝達部材34,35が介在されている。後者の伝達部材35は有蓋状の略円筒状をなしており、この伝達部材35の下端部が第1ピストン31の上端部に当接している。前者の伝達部材34としては、アクチュエータ28の変位を伝達部材35に伝達するものであればよく、形状は特に限定されない。例えばロッドを伝達部材として用いることができる。ただし、自身の下端面が傾いた状態でアクチュエータ28が伸縮した場合にも、その伸縮を伝達部材35に確実に伝達する観点からは、伝達部材34の伝達部材35との接触面(下面)を球面状に形成することが望ましい。   In the low pressure chamber 29, between the first piston 31 and the actuator 28, transmission members 34 and 35 made of a rigid body for transmitting the expansion and contraction of the actuator 28 to the first piston 31 are interposed. The latter transmission member 35 has a substantially cylindrical shape with a lid, and the lower end portion of the transmission member 35 is in contact with the upper end portion of the first piston 31. The former transmission member 34 is not particularly limited as long as it transmits the displacement of the actuator 28 to the transmission member 35. For example, a rod can be used as a transmission member. However, even when the actuator 28 expands and contracts with its lower end surface inclined, from the viewpoint of reliably transmitting the expansion and contraction to the transmission member 35, the contact surface (lower surface) of the transmission member 34 with the transmission member 35 is provided. It is desirable to form it in a spherical shape.

第1ピストン31の周りであってその上端部とバルブボディ15との間には、第1ピストン31をアクチュエータ28の伸長方向とは逆方向へ付勢する第1付勢部材として、スプリング36が配置されている。このスプリング36は、アクチュエータ28の収縮時に第1ピストン31をその収縮に追従させて変位させるためのものである。   A spring 36 is provided between the upper end of the first piston 31 and the valve body 15 as a first urging member that urges the first piston 31 in a direction opposite to the extending direction of the actuator 28. Is arranged. The spring 36 is for displacing the first piston 31 following the contraction when the actuator 28 contracts.

第1ピストン31は上下両端を開放した筒状をなしている。第2ピストン32の一部は、第1ピストン31をシリンダとして、このシリンダ内に軸方向への摺動可能に収容されている。第2ピストン32の上部には他の箇所よりも大径状の弁体37がその第2ピストンの一部として設けられており、この弁体37を含む第2ピストン32の上部が伝達部材35内に入り込んでいる。弁体37と伝達部材35の天井部分との間には、第2ピストン32を常にアクチュエータ28の伸長方向と同一方向(図1の下方)へ付勢する第2付勢部材として、スプリング38が配置されている。   The first piston 31 has a cylindrical shape with both upper and lower ends open. A part of the second piston 32 is accommodated in the first piston 31 as a cylinder so as to be slidable in the axial direction. A valve body 37 having a larger diameter than other portions is provided as an upper part of the second piston 32 as a part of the second piston. The upper part of the second piston 32 including the valve body 37 is a transmission member 35. It is in the inside. Between the valve body 37 and the ceiling portion of the transmission member 35, a spring 38 is provided as a second urging member that constantly urges the second piston 32 in the same direction as the extension direction of the actuator 28 (downward in FIG. 1). Has been placed.

変位拡大室33は、バルブボディ15の内部であって、プレート14、第1ピストン31及び第2ピストン32によって囲まれる空間からなり、液体(ここでは燃料)が充填されている。変位拡大室33の容積は常に一定であることが必要である。一方、変位拡大室33内の燃料は、バルブボディ15とプレート14との隙間、第1ピストン31とバルブボディ15との隙間、第1ピストン31と第2ピストン32との隙間等から漏出するおそれがある。そこで、こうした漏出にも拘らず変位拡大室33の容積を略一定に維持するための工夫がなされている。   The displacement expansion chamber 33 is a space surrounded by the plate 14, the first piston 31, and the second piston 32 inside the valve body 15, and is filled with a liquid (here, fuel). The volume of the displacement expansion chamber 33 needs to be always constant. On the other hand, the fuel in the displacement expansion chamber 33 may leak from the gap between the valve body 15 and the plate 14, the gap between the first piston 31 and the valve body 15, the gap between the first piston 31 and the second piston 32, and the like. There is. In view of this, contrivances have been made to maintain the volume of the displacement expansion chamber 33 substantially constant in spite of such leakage.

詳しくは、プレート14上面の変位拡大室33に面する箇所にはドレン通路21の一部が開口している。この開口を開閉するために逆止弁41が設けられている。逆止弁41は、プレート14上面のドレン通路21の開口部分の周囲に設けられた弁座と、この弁座に着座又は離座する弁体とからなる。弁体は、アクチュエータ28の伸長に伴い第1ピストン31が下降するときに押下げられて弁座に着座する。この着座によりドレン通路21の開口が閉鎖され、ドレン通路21から変位拡大室33への燃料の流入が遮断される。これに対し、弁体は、アクチュエータ28の収縮に伴い第1ピストン31が上昇するときに負圧により上昇して弁座から離座する。ドレン通路21の開口が開放され、ドレン通路21から変位拡大室33への燃料の流入(補充)が可能となる。   Specifically, a part of the drain passage 21 is opened at a location facing the displacement expansion chamber 33 on the upper surface of the plate 14. A check valve 41 is provided to open and close this opening. The check valve 41 includes a valve seat provided around the opening portion of the drain passage 21 on the upper surface of the plate 14 and a valve body that is seated on or separated from the valve seat. The valve body is pushed down and seated on the valve seat when the first piston 31 descends as the actuator 28 extends. By this seating, the opening of the drain passage 21 is closed, and the inflow of fuel from the drain passage 21 to the displacement expansion chamber 33 is blocked. On the other hand, when the first piston 31 rises as the actuator 28 contracts, the valve body rises due to negative pressure and separates from the valve seat. The opening of the drain passage 21 is opened, and fuel can be supplied (supplemented) from the drain passage 21 to the displacement expansion chamber 33.

第1ピストン31及び第2ピストン32の各下端面は、変位拡大室33の燃料の圧力を受ける面(受圧面)となる。第1ピストン31の下端面の受圧面積S1は、第2ピストン32の下端面の受圧面積S2よりも大きな値(ここでは2倍の値)に設定されている。これらの受圧面積の比(S1/S2)が変位拡大機構30による変位拡大率(=2)となる。   Each lower end surface of the first piston 31 and the second piston 32 serves as a surface (pressure receiving surface) that receives the fuel pressure in the displacement expansion chamber 33. The pressure receiving area S1 of the lower end surface of the first piston 31 is set to a value (here, twice the value) larger than the pressure receiving area S2 of the lower end surface of the second piston 32. The ratio (S1 / S2) of these pressure receiving areas is the displacement magnification rate (= 2) by the displacement magnification mechanism 30.

制御室23の燃料の圧力を調整するために、前記高圧ポート25とドレン通路21とを繋ぐ油路43が設けられている。本実施形態では、この油路43が第1ピストン31及び第2ピストン32間と低圧室29とを通る構成を採用している。具体的には、油路43の一部はバルブボディ15の内部に設けられており、その一端(図1の左端)が高圧ポート25に、他端(図1の右端)がバルブボディ15の内壁面にそれぞれ開口している。第1ピストン31の外周には、前記開口に常に面する環状溝44が全周にわたって形成されている。また、第1ピストン31には、その径方向に延びて環状溝44と第1ピストン31の内壁面とを連通させる導通孔45があけられている。図2(A),(B)に示すように、第2ピストン32の外周には軸方向(図2の上下方向)に延びる複数のランド46と、隣合うランド46間の溝47とがそれぞれ形成されており、各ランド46が第2ピストン32の第1ピストン31に対する摺動ガイドとして機能し、溝47が導通孔45と伝達部材35の内部空間とを繋ぐ油路として機能する。また、図1に示すように、伝達部材35には、低圧室29と同伝達部材35の内部空間とを連通させる連通孔48があけられている。   In order to adjust the fuel pressure in the control chamber 23, an oil passage 43 connecting the high pressure port 25 and the drain passage 21 is provided. In the present embodiment, a configuration is adopted in which the oil passage 43 passes between the first piston 31 and the second piston 32 and the low pressure chamber 29. Specifically, a part of the oil passage 43 is provided inside the valve body 15, one end (the left end in FIG. 1) is at the high-pressure port 25, and the other end (the right end in FIG. 1) is at the valve body 15. Each has an opening on the inner wall. On the outer periphery of the first piston 31, an annular groove 44 that always faces the opening is formed over the entire periphery. The first piston 31 is provided with a conduction hole 45 that extends in the radial direction and communicates the annular groove 44 and the inner wall surface of the first piston 31. 2A and 2B, a plurality of lands 46 extending in the axial direction (vertical direction in FIG. 2) and grooves 47 between adjacent lands 46 are formed on the outer periphery of the second piston 32, respectively. Each land 46 functions as a sliding guide of the second piston 32 with respect to the first piston 31, and the groove 47 functions as an oil passage that connects the conduction hole 45 and the internal space of the transmission member 35. As shown in FIG. 1, the transmission member 35 is provided with a communication hole 48 that allows the low-pressure chamber 29 and the internal space of the transmission member 35 to communicate with each other.

前述した制御室23の圧力を調整する制御弁27は、第1ピストン31の上端開口に同第1ピストン31の一部として設けられた弁座49と、第2ピストン32の一部として設けられた前記弁体37とによって構成されている。この弁体37は、アクチュエータ28の伸長に伴い第1ピストン31が下降し、第2ピストン32が上昇するときに弁座49から離座する。この離座(制御弁27の開弁)により、制御室23内の燃料が高圧ポート25、油路43及び低圧室29を通じてドレン通路21へ流出可能となって、同制御室23内の燃料の圧力が低下する。これに対し、弁体37は、アクチュエータ28の収縮に伴い第1ピストン31が上昇し、第2ピストン32が下降するときに弁座49に着座する。この着座(制御弁27の閉弁)により、制御室23内の燃料の低圧室29及びドレン通路21への流出が遮断され、同制御室23内の燃料の圧力が上昇する。   The control valve 27 for adjusting the pressure in the control chamber 23 described above is provided as a part of the second piston 32 and a valve seat 49 provided as a part of the first piston 31 at the upper end opening of the first piston 31. And the valve body 37. The valve body 37 is separated from the valve seat 49 when the first piston 31 is lowered and the second piston 32 is raised as the actuator 28 is extended. By this separation (opening of the control valve 27), the fuel in the control chamber 23 can flow out to the drain passage 21 through the high pressure port 25, the oil passage 43 and the low pressure chamber 29, and the fuel in the control chamber 23 can be discharged. The pressure drops. On the other hand, the valve body 37 is seated on the valve seat 49 when the first piston 31 rises and the second piston 32 descends as the actuator 28 contracts. By this seating (the valve closing of the control valve 27), the fuel in the control chamber 23 is blocked from flowing out into the low pressure chamber 29 and the drain passage 21, and the pressure of the fuel in the control chamber 23 is increased.

次に、上記のようにして構成された本実施形態の燃料噴射弁11の作用について説明する。
図1は、アクチュエータ28が収縮しているときの燃料噴射弁11の状態を示している。この状態では、スプリング36により上方へ付勢された第1ピストン31が伝達部材35に押付けられて可動範囲の上端に位置している。また、第2ピストン32は、スプリング38の下向きの付勢力と変位拡大室33内の燃料の圧力とがつり合う箇所に位置し、弁体37が弁座49に着座して制御弁27が閉弁している。このため、高圧通路18からの高圧燃料の流入により制御室23内の燃料の圧力が高く、この圧力とスプリング24の付勢力とによる下向きの力が、燃料溜まり19での燃料の圧力による上向きの力に打ち勝ち、ニードル弁22が弁座26に着座して噴孔17が閉鎖されている。このため、噴孔17から高圧燃料は噴射されない。
Next, the operation of the fuel injection valve 11 of the present embodiment configured as described above will be described.
FIG. 1 shows the state of the fuel injection valve 11 when the actuator 28 is contracted. In this state, the first piston 31 urged upward by the spring 36 is pressed against the transmission member 35 and is positioned at the upper end of the movable range. The second piston 32 is located at a location where the downward biasing force of the spring 38 and the fuel pressure in the displacement expansion chamber 33 are balanced, and the valve body 37 is seated on the valve seat 49 and the control valve 27 is closed. doing. For this reason, the pressure of the fuel in the control chamber 23 is high due to the inflow of the high-pressure fuel from the high-pressure passage 18, and the downward force due to this pressure and the urging force of the spring 24 is the upward force due to the fuel pressure in the fuel reservoir 19. The force is overcome, the needle valve 22 is seated on the valve seat 26, and the nozzle hole 17 is closed. For this reason, high-pressure fuel is not injected from the injection hole 17.

前記の状態からアクチュエータ28に対し所定の電圧が印加されると、図4に示すように、アクチュエータ28が電圧に比例した量下方へ伸長する。この伸長に伴い伝達部材34,35及び第1ピストン31がスプリング36の付勢力に抗し、アクチュエータ28と同じ量下方へ変位する。第1ピストン31の下方への変位により、その変位量に変位拡大率(第1ピストン31と第2ピストン32の受圧面積比:S1/S2)を乗じた量、第2ピストン32がスプリング38の付勢力に抗して上方へ変位する。   When a predetermined voltage is applied to the actuator 28 from the above state, the actuator 28 extends downward by an amount proportional to the voltage, as shown in FIG. With this extension, the transmission members 34 and 35 and the first piston 31 are displaced downward by the same amount as the actuator 28 against the urging force of the spring 36. Due to the downward displacement of the first piston 31, an amount obtained by multiplying the displacement amount by the displacement enlargement ratio (pressure receiving area ratio of the first piston 31 and the second piston 32: S1 / S2), Displaces upward against the biasing force.

第1ピストン31の下方への変位に伴い弁座49が下降するのに対し、第2ピストン32の上方への変位に伴い弁体37が上昇する。これらの逆方向の変位により弁体37が弁座49から離座して制御弁27が開弁する。この開弁により制御室23と低圧室29とが高圧ポート25及び油路43を通じて繋がり、制御室23内の燃料の圧力が低下する。燃料溜まり19の燃料の圧力による上向きの力が、制御室23内の燃料の圧力とスプリング24の付勢力とによる下向きの力に打ち勝ち、ニードル弁22が弁座26から離座して噴孔17が開放される。このため、高圧通路18を通じて供給された高圧燃料が噴孔17から噴射される。   The valve seat 49 descends with the downward displacement of the first piston 31, while the valve body 37 rises with the upward displacement of the second piston 32. Due to the displacement in the opposite direction, the valve element 37 is separated from the valve seat 49 and the control valve 27 is opened. By opening the valve, the control chamber 23 and the low pressure chamber 29 are connected through the high pressure port 25 and the oil passage 43, and the pressure of the fuel in the control chamber 23 is reduced. The upward force due to the fuel pressure in the fuel reservoir 19 overcomes the downward force due to the fuel pressure in the control chamber 23 and the urging force of the spring 24, so that the needle valve 22 is separated from the valve seat 26 and the nozzle hole 17. Is released. For this reason, the high-pressure fuel supplied through the high-pressure passage 18 is injected from the injection hole 17.

上記の状態からアクチュエータ28への電圧印加が停止されて電荷が放出されると、図1に示すようにアクチュエータ28が、電圧印加時の変位量と同量収縮して元の長さに戻る。この収縮に伴い伝達部材34,35及び第1ピストン31がスプリング36により、アクチュエータ28と同じ量上方へ変位する。第1ピストン31の上方への変位により変位拡大室33の燃料の圧力が低下し、スプリング38によって付勢された第2ピストン32が第1ピストン31の変位量に変位拡大率を乗じた量、下方へ変位する。   When the voltage application to the actuator 28 is stopped from the above state and the electric charge is released, the actuator 28 contracts by the same amount as the displacement at the time of voltage application and returns to the original length as shown in FIG. With this contraction, the transmission members 34 and 35 and the first piston 31 are displaced upward by the same amount as the actuator 28 by the spring 36. An amount obtained by multiplying the displacement amount of the first piston 31 by the displacement enlargement rate by the second piston 32 biased by the spring 38 due to the pressure of the fuel in the displacement expansion chamber 33 being lowered by the upward displacement of the first piston 31. Displaces downward.

第1ピストン31の上方への変位に伴い弁座49が上昇するのに対し、第2ピストン32の下方への変位に伴い弁体37が下降する。これらの逆方向の変位により弁体37が弁座49に着座して制御弁27が閉弁する。この閉弁により制御室23及び低圧室29間が遮断され、制御室23内の燃料の圧力が上昇する。制御室23内の燃料の圧力とスプリング24の付勢力とによる下向きの力が、燃料溜まり19内の燃料の圧力による上向きの力に打ち勝ち、ニードル弁22が弁座26に着座して噴孔17が閉鎖され、高圧燃料の噴孔17からの噴射が停止される。   The valve seat 49 rises with the upward displacement of the first piston 31, while the valve element 37 descends with the downward displacement of the second piston 32. The valve body 37 is seated on the valve seat 49 by these displacements in the reverse direction, and the control valve 27 is closed. By closing the valve, the control chamber 23 and the low-pressure chamber 29 are shut off, and the fuel pressure in the control chamber 23 increases. The downward force due to the fuel pressure in the control chamber 23 and the biasing force of the spring 24 overcomes the upward force due to the fuel pressure in the fuel reservoir 19, so that the needle valve 22 is seated on the valve seat 26 and the nozzle hole 17. Is closed and the injection of the high-pressure fuel from the injection hole 17 is stopped.

以上詳述した第1実施形態によれば、次の効果が得られる。
(1)第2ピストン32が第1ピストン31とは逆方向へ変位し、かつ第2ピストン32の可動範囲の少なくとも一部が第1ピストン31の可動範囲と重複するように両ピストン31,32を配置している。また、両ピストン31,32の互いに同じ側の端部(下端部)に変位拡大室33を設けている。このため、変位拡大機構30の軸方向(図1の上下方向)における寸法が、第1ピストン、変位拡大室及び第2ピストンを軸方向に直列に配置した場合(特許文献1に相当)よりも短くなる。これに伴い、燃料噴射弁11の軸方向の寸法が小さくなり、その分、ディーゼルエンジンへの搭載性が向上する。
According to the first embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) Both pistons 31, 32 so that the second piston 32 is displaced in the opposite direction to the first piston 31 and at least a part of the movable range of the second piston 32 overlaps the movable range of the first piston 31. Is arranged. Further, a displacement expansion chamber 33 is provided at the end (lower end) on the same side of both pistons 31 and 32. For this reason, the dimension in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) of the displacement enlarging mechanism 30 is larger than that in the case where the first piston, the displacement enlarging chamber and the second piston are arranged in series in the axial direction (corresponding to Patent Document 1) Shorter. Along with this, the axial dimension of the fuel injection valve 11 is reduced, and the mountability to the diesel engine is improved accordingly.

(2)変位拡大機構30において、第1ピストン31を略円筒状とすることでシリンダとして機能させ、このシリンダ内に第2ピストン32の一部を摺動可能に収容している。このように、第2ピストン32の少なくとも一部を第1ピストン31内に設けていることから、同第2ピストンを単に第1ピストンの外側に並列に配置した場合に比べ、変位拡大機構30、ひいては燃料噴射弁11の径方向の寸法が小さくなって、ディーゼルエンジンへの搭載性がさらに向上する。   (2) In the displacement enlarging mechanism 30, the first piston 31 is formed in a substantially cylindrical shape to function as a cylinder, and a part of the second piston 32 is slidably accommodated in the cylinder. As described above, since at least a part of the second piston 32 is provided in the first piston 31, compared to the case where the second piston is simply arranged in parallel outside the first piston, the displacement enlarging mechanism 30, As a result, the dimension of the fuel injection valve 11 in the radial direction is reduced, and the mounting property to the diesel engine is further improved.

(3)制御弁27を、第1ピストン31に設けられた弁座49と、第2ピストン32に設けられ、両ピストン31,32の変位に伴い弁座49に着座又は離座する弁体37とによって構成し、アクチュエータ28の伸縮に伴う両ピストン31,32の変位により、弁座49及び弁体37を互いに逆方向へ変位させるようにしている。従って、弁座及び弁体の一方のみを変位させる(他方を変位不能とする)構成とした場合に比べ、弁座49及び弁体37の相対速度を速くして、制御弁27の開閉時の応答性を向上させることができる。   (3) The control valve 27 is provided with a valve seat 49 provided on the first piston 31 and a valve body 37 provided on the second piston 32 and seats on or separates from the valve seat 49 as the pistons 31 and 32 are displaced. The valve seat 49 and the valve body 37 are displaced in the opposite directions by the displacement of both the pistons 31 and 32 accompanying the expansion and contraction of the actuator 28. Therefore, the relative speed of the valve seat 49 and the valve body 37 is increased compared with the case where only one of the valve seat and the valve body is displaced (the other is not displaceable), and the control valve 27 is opened and closed. Responsiveness can be improved.

ここで、図5及び図6に示すように、アクチュエータ28の変位速度をVp(−Vp)とし、弁座49の変位速度をVs(−Vs)とし、弁体37の変位速度をVb(−Vb)とすると、制御弁27の開弁速度及び閉弁速度は次式(i),(ii)で表される。これらの開弁速度及び閉弁速度は、弁座49及び弁体37の相対速度である。なお、図5中及び図6中では、便宜上、アクチュエータ28が伸長する方向(図の下方)を正(+)とし、収縮する方向(図の上方)を負(−)としている。アクチュエータ28及び第1ピストン31間には剛体からなる伝達部材34,35が介在されているに過ぎないため、「Vs=Vp」又は「−Vs=−Vp」といえる。また、変位拡大率を「2」とすると、弁座49及び弁体37の変位方向が逆であることから、「−Vb=−2Vs」又は「Vb=2Vs」といえる。   5 and 6, the displacement speed of the actuator 28 is Vp (-Vp), the displacement speed of the valve seat 49 is Vs (-Vs), and the displacement speed of the valve body 37 is Vb (- Vb), the valve opening speed and the valve closing speed of the control valve 27 are expressed by the following equations (i) and (ii). These valve opening speed and valve closing speed are relative speeds of the valve seat 49 and the valve element 37. 5 and 6, for the sake of convenience, the direction in which the actuator 28 extends (downward in the figure) is positive (+), and the direction in which the actuator 28 contracts (upward in the figure) is negative (-). Since only the transmission members 34 and 35 made of a rigid body are interposed between the actuator 28 and the first piston 31, it can be said that “Vs = Vp” or “−Vs = −Vp”. If the displacement magnification rate is “2”, the displacement directions of the valve seat 49 and the valve element 37 are opposite, and therefore, it can be said that “−Vb = −2 Vs” or “Vb = 2 Vs”.

開弁速度=Vs−(−Vb)
=Vs−(−2Vs)
=3Vs=│3Vs│=│3Vp│ ・・・(i)
閉弁速度=−Vs−(Vb)
=−Vs−2Vs
=−3Vs=│3Vs│=│3Vp│ ・・・(ii)
これに対し、仮に弁座を変位させない構成とすると(特許文献1に相当)、弁座の変位速度Vsが「0」となるため、開弁速度及び閉弁速度は│2Vp│となって、本実施形態(│3Vp│)よりも遅くなる。
Valve opening speed = Vs − (− Vb)
= Vs-(-2Vs)
= 3Vs = | 3Vs | = | 3Vp | (i)
Valve closing speed = −Vs− (Vb)
= -Vs-2Vs
= -3Vs = | 3Vs | = | 3Vp | (ii)
On the other hand, if the valve seat is not displaced (corresponding to Patent Document 1), the valve seat displacement speed Vs is “0”, so that the valve opening speed and the valve closing speed are | 2 Vp | This is slower than this embodiment (| 3Vp |).

従って、図3の燃料噴射弁11の噴射特性(噴射率の時間変化)において実線で示すように、燃料噴射の開始時には噴射率が急激に立ち上がり、噴射停止時には噴射率が急激に低下する。噴射率は、単位時間当りの噴射流量である。なお、図3中の二点鎖線は、弁座を変位させない構成とした場合の噴射特性を示している。図3から制御弁27の開閉の速度が速くなって応答性が向上していることが判る。   Therefore, as shown by the solid line in the injection characteristic (time change of the injection rate) of the fuel injection valve 11 in FIG. 3, the injection rate suddenly rises at the start of fuel injection and sharply decreases when injection stops. The injection rate is an injection flow rate per unit time. In addition, the dashed-two dotted line in FIG. 3 has shown the injection characteristic at the time of setting it as the structure which does not displace a valve seat. It can be seen from FIG. 3 that the opening and closing speed of the control valve 27 is increased and the responsiveness is improved.

(4)弁座49を第1ピストン31の一部として設けるとともに、弁体37を第2ピストン32の一部として設けている。このため、弁座及び弁体を両ピストンとは別部材として設けた場合に比べ、制御弁27の部品点数を少なくすることができる。   (4) The valve seat 49 is provided as a part of the first piston 31, and the valve body 37 is provided as a part of the second piston 32. For this reason, compared with the case where a valve seat and a valve body are provided as members separate from both pistons, the number of parts of the control valve 27 can be reduced.

(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態について、図7を参照して説明する。第2実施形態は、制御弁が変位拡大機構30とは異なる箇所に設けられている点において、制御弁27が第1ピストン31及び第2ピストン32に設けられている第1実施形態と異なっている。以下、この相違点を中心に第2実施形態について説明し、第1実施形態と同様の部材については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in which the control valve 27 is provided on the first piston 31 and the second piston 32 in that the control valve is provided at a location different from the displacement magnifying mechanism 30. Yes. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on this difference, and the same members as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

変位拡大機構30の第1ピストン31の上端部には蓋部31Aが設けられており、この蓋部31Aが伝達部材34に直接接触している。蓋部31Aは伝達部材の機能を兼ねるものであり、このことから、第1実施形態で用いられた伝達部材35は割愛されている。第1ピストン31には径方向に延びる連通孔52があけられており、この連通孔52を通じて第1ピストン31の内部と外部(低圧室29)とが連通している。蓋部31Aの外周部分とバルブボディ15との間にスプリング36が設けられている点、第2ピストン32が第1ピストン31をシリンダとして、その中に摺動可能に収容されている点は第1実施形態と同様である。ただし、第1実施形態では第2ピストン32の上部が第1ピストン31から上方に露出しているのに対し、本実施形態では第2ピストン32の全体が第1ピストン31内に収容されている。また、第2ピストン32を下方へ付勢するスプリング38は、蓋部31Aと第2ピストン32との間に配置されている。   A lid portion 31 </ b> A is provided at the upper end portion of the first piston 31 of the displacement magnifying mechanism 30, and the lid portion 31 </ b> A is in direct contact with the transmission member 34. The lid portion 31A also functions as a transmission member. Therefore, the transmission member 35 used in the first embodiment is omitted. A communication hole 52 extending in the radial direction is formed in the first piston 31, and the inside and the outside (low pressure chamber 29) of the first piston 31 communicate with each other through the communication hole 52. The point that the spring 36 is provided between the outer peripheral portion of the lid portion 31A and the valve body 15 and the point that the second piston 32 is slidably accommodated in the first piston 31 as a cylinder are the first. This is the same as in the first embodiment. However, while the upper part of the second piston 32 is exposed upward from the first piston 31 in the first embodiment, the entire second piston 32 is accommodated in the first piston 31 in the present embodiment. . The spring 38 that biases the second piston 32 downward is disposed between the lid portion 31 </ b> A and the second piston 32.

制御室23内の燃料の圧力を調整するために、制御室23とドレン通路21とを繋ぐ油路53が設けられ、その油路53の途中に制御弁54が設けられている。具体的には、プレート14の下部であって制御室23の直上には、有底の筒状部材55が嵌入されている。筒状部材55とプレート14とによって囲まれた空間は弁室56をなしている。筒状部材55の底部には、弁室56と制御室23とを連通させる孔57があけられている。また、弁室56とドレン通路21とは、プレート14に設けられた油路58によって連通されている。弁室56と孔57との境界部分には弁座59が設けられている。また、弁室56内には球状の弁体61が燃料噴射弁11の軸方向(図7の上下方向)への変位可能に収容されている。第2ピストン32と弁体61との間には、その第2ピストン32の変位を弁体61に伝達する伝達部材としてのコマンドピストン62が、プレート14を貫通した状態で介在されている。   In order to adjust the pressure of the fuel in the control chamber 23, an oil passage 53 that connects the control chamber 23 and the drain passage 21 is provided, and a control valve 54 is provided in the middle of the oil passage 53. Specifically, a bottomed cylindrical member 55 is fitted in the lower part of the plate 14 and immediately above the control chamber 23. A space surrounded by the cylindrical member 55 and the plate 14 forms a valve chamber 56. A hole 57 for communicating the valve chamber 56 and the control chamber 23 is formed at the bottom of the cylindrical member 55. Further, the valve chamber 56 and the drain passage 21 are communicated by an oil passage 58 provided in the plate 14. A valve seat 59 is provided at a boundary portion between the valve chamber 56 and the hole 57. A spherical valve element 61 is accommodated in the valve chamber 56 so as to be displaceable in the axial direction of the fuel injection valve 11 (the vertical direction in FIG. 7). Between the second piston 32 and the valve body 61, a command piston 62 as a transmission member that transmits the displacement of the second piston 32 to the valve body 61 is interposed in a state of penetrating the plate 14.

このようにして構成された制御弁54では、アクチュエータ28の収縮に伴う第2ピストン32の下方への変位がコマンドピストン62を介して弁体61に伝達されて弁体61が弁座59に着座する。この着座(制御弁54の閉弁)により、制御室23内の燃料が油路53を通じてドレン通路21に流出することが遮断され、同制御室23内の燃料の圧力が上昇する。これに対し、アクチュエータ28の伸長に伴い第2ピストン32が上方へ変位すると、弁体61が上方へ変位して弁座59から離座する。この離座(制御弁54の開弁)により、制御室23内の燃料が弁室56及び油路53を通じてドレン通路21に流出可能となって、同制御室23内の燃料の圧力が低下する。   In the control valve 54 configured as described above, the downward displacement of the second piston 32 due to the contraction of the actuator 28 is transmitted to the valve body 61 via the command piston 62, and the valve body 61 is seated on the valve seat 59. To do. By this seating (closing of the control valve 54), the fuel in the control chamber 23 is blocked from flowing into the drain passage 21 through the oil passage 53, and the pressure of the fuel in the control chamber 23 increases. On the other hand, when the second piston 32 is displaced upward as the actuator 28 is extended, the valve body 61 is displaced upward and is separated from the valve seat 59. By this separation (opening of the control valve 54), the fuel in the control chamber 23 can flow out to the drain passage 21 through the valve chamber 56 and the oil passage 53, and the pressure of the fuel in the control chamber 23 decreases. .

なお、上記のようにコマンドピストン62が第2ピストン32の下面に接触していることから、本実施形態ではその接触分だけ第2ピストン32の受圧面積が狭くなっている。また、コマンドピストン62が第2ピストン32の直下に位置することから、このコマンドピストン62との干渉を防ぐために、逆止弁41がコマンドピストン62から側方へ離れた箇所に配置されている。   In addition, since the command piston 62 is in contact with the lower surface of the second piston 32 as described above, the pressure receiving area of the second piston 32 is narrowed by the contact amount in this embodiment. In addition, since the command piston 62 is located immediately below the second piston 32, the check valve 41 is disposed at a location away from the command piston 62 to the side in order to prevent interference with the command piston 62.

上記のように構成された第2実施形態の燃料噴射弁11は、基本的には第1実施形態の燃料噴射弁11と同様の作動をする。すなわち、アクチュエータ28が伸縮すると、第1ピストン31及び第2ピストン32が変位する。第2ピストン32の変位はコマンドピストン62を介して弁体61に伝達される。この弁体61が変位して、第1ピストン31及び第2ピストン32から離れた箇所に設けられた弁座59に対し着座又は離座する。このようにして制御弁54が開閉すると、制御室23の圧力が変化し、ニードル弁22に作用する背圧が変化して同ニードル弁22がリフトし噴孔17を開閉する。   The fuel injection valve 11 of the second embodiment configured as described above basically operates in the same manner as the fuel injection valve 11 of the first embodiment. That is, when the actuator 28 expands and contracts, the first piston 31 and the second piston 32 are displaced. The displacement of the second piston 32 is transmitted to the valve body 61 via the command piston 62. The valve body 61 is displaced and is seated on or separated from the valve seat 59 provided at a location away from the first piston 31 and the second piston 32. When the control valve 54 opens and closes in this way, the pressure in the control chamber 23 changes, the back pressure acting on the needle valve 22 changes, and the needle valve 22 lifts to open and close the nozzle hole 17.

従って、第2実施形態によれば前述した第1実施形態での(1),(2)と同様の効果が得られるほか、次の(5),(6)の効果が得られる。なお、(1)の軸方向の寸法縮小効果は、コマンドピストン62の付加により若干薄れる。しかし、両ピストン31,32の可動範囲の重複部分及びコマンドピストン62の各長さの設定の仕方によっては、単に両ピストンを直列に配置した場合よりも、前記軸方向の寸法を小さくすることが可能である。   Therefore, according to the second embodiment, the same effects as (1) and (2) in the first embodiment described above can be obtained, and the following effects (5) and (6) can be obtained. In addition, the dimension reduction effect in the axial direction of (1) is slightly reduced by adding the command piston 62. However, depending on how the lengths of the command piston 62 and the overlapping portions of the movable ranges of the pistons 31 and 32 are set, the axial dimension may be made smaller than when both pistons are simply arranged in series. Is possible.

(5)制御室23では、高い圧力を発生させるため燃料の漏出対策が必要となる。この点、第2実施形態では、制御弁54が変位拡大機構30から下方へ離れた箇所に配置されている。このため、変位拡大機構30ではこうした高圧燃料の漏出対策が不要となる。その結果、変位拡大機構30の構成部品の加工精度を高くしなくてすみ、加工が容易となる。   (5) In the control chamber 23, it is necessary to take measures against fuel leakage in order to generate a high pressure. In this regard, in the second embodiment, the control valve 54 is disposed at a position away from the displacement enlarging mechanism 30 downward. For this reason, the displacement magnifying mechanism 30 does not need such a countermeasure against leakage of high-pressure fuel. As a result, it is not necessary to increase the processing accuracy of the components of the displacement magnifying mechanism 30, and the processing becomes easy.

(6)制御弁54が変位拡大機構30から離れた箇所に位置していて、制御室23内の燃料の高い圧力が変位拡大機構30には直接作用しない。このため、第1ピストン31をアクチュエータ28の伸長方向とは逆方向(上方)へ付勢するスプリング36、及び第2ピストン32を前記伸長方向と同一方向(下方)へ付勢するスプリング38としては、こうした高い圧力に抗する付勢力を発揮するものを用いなくてもよい。付勢力の小さな部材でよいため、その分、両スプリング36,38の設計自由度が増す。   (6) Since the control valve 54 is located at a location away from the displacement magnifying mechanism 30, the high fuel pressure in the control chamber 23 does not act directly on the displacement magnifying mechanism 30. For this reason, as the spring 36 for urging the first piston 31 in the direction opposite to the extension direction of the actuator 28 (upward) and the spring 38 for urging the second piston 32 in the same direction (downward) as the extension direction. Therefore, it is not necessary to use one that exerts an urging force against such high pressure. Since a member having a small urging force may be used, the degree of freedom in designing the springs 36 and 38 is increased accordingly.

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・アクチュエータを圧電素子に代えて磁歪素子によって構成してもよい。
・第1実施形態における逆止弁41を第2ピストン32の直下とは異なる箇所に設けてもよい。要は、変位拡大室33に面する箇所であればよい。
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
The actuator may be constituted by a magnetostrictive element instead of a piezoelectric element.
The check valve 41 in the first embodiment may be provided at a location different from the position directly below the second piston 32. The point is that the portion may face the displacement expansion chamber 33.

・本発明は、第2ピストンが第1ピストンとは逆方向へ変位し、かつ第2ピストンの可動範囲の少なくとも一部が第1ピストンの可動範囲と重複することを条件に、両ピストンの位置を変更してもよい。従って、例えば第2ピストンを第1ピストンの外側に並列に配置してもよい。   -The present invention provides the position of both pistons on the condition that the second piston is displaced in the opposite direction to the first piston and that at least a part of the movable range of the second piston overlaps the movable range of the first piston. May be changed. Therefore, for example, the second piston may be arranged in parallel outside the first piston.

・第1実施形態において、制御弁27の弁座49を第1ピストン31に代えて第2ピストン32に設け、弁体37を第2ピストン32に代えて第1ピストン31に設けてもよい。   In the first embodiment, the valve seat 49 of the control valve 27 may be provided in the second piston 32 instead of the first piston 31, and the valve body 37 may be provided in the first piston 31 instead of the second piston 32.

本発明の第1実施形態において、燃料噴射弁の燃料噴射停止時の状態を示す部分断面図。In 1st Embodiment of this invention, the fragmentary sectional view which shows the state at the time of the fuel injection stop of a fuel injection valve. (A)は第2ピストンの断面図、(B)は(A)のY−Y線断面図。(A) is sectional drawing of a 2nd piston, (B) is the YY sectional view taken on the line of (A). 燃料噴射弁の噴射特性を示す特性図。The characteristic view which shows the injection characteristic of a fuel injection valve. 燃料噴射弁の燃料噴射時の状態を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the state at the time of the fuel injection of a fuel injection valve. 図1のX部について制御弁各部の作動速度を説明するための部分断面図。The fragmentary sectional view for demonstrating the operating speed of each part of a control valve about the X section of FIG. 図4のZ部について制御弁各部の作動速度を説明するための部分断面図。The fragmentary sectional view for demonstrating the operating speed of each part of a control valve about the Z section of FIG. 第2実施形態における燃料噴射弁の部分断面図。The fragmentary sectional view of the fuel injection valve in a 2nd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…燃料噴射弁、17…噴孔、22…ニードル弁、23…制御室、27,54…制御弁、28…アクチュエータ、30…変位拡大機構、31…第1ピストン、32…第2ピストン、33…変位拡大室、36…スプリング(第1付勢部材)、37,61…弁体、38…スプリング(第2付勢部材)、49,59…弁座、62…コマンドピストン(伝達部材)、S1,S2…受圧面積。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fuel injection valve, 17 ... Injection hole, 22 ... Needle valve, 23 ... Control chamber, 27, 54 ... Control valve, 28 ... Actuator, 30 ... Displacement expansion mechanism, 31 ... 1st piston, 32 ... 2nd piston, 33 ... Displacement expansion chamber, 36 ... Spring (first biasing member), 37, 61 ... Valve body, 38 ... Spring (second biasing member), 49, 59 ... Valve seat, 62 ... Command piston (transmission member) , S1, S2 ... pressure receiving area.

Claims (6)

圧電素子又は磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータと、
液体が貯留された一定容積の変位拡大室を介して配置された第1ピストン及び第2ピストンを有し、同第2ピストンの受圧面積が同第1ピストンの受圧面積よりも小さく設定され、前記アクチュエータの伸縮に伴う前記第1ピストンの変位を前記変位拡大室にて拡大して前記第2ピストンに伝達する変位拡大機構と、
前記第2ピストンの変位に応じてリフトして噴孔を開閉するニードル弁と
を備える燃料噴射弁において、
前記第2ピストンが前記第1ピストンとは逆方向へ変位し、かつ前記第2ピストンの可動範囲の少なくとも一部が前記第1ピストンの可動範囲と重複するように両ピストンを配置するとともに、同両ピストンの互いに同じ側の端部に前記変位拡大室を設けることを特徴とする燃料噴射弁。
An actuator using a piezoelectric element or a magnetostrictive element as a displacement generation source;
Having a first piston and a second piston arranged through a displacement expansion chamber of a constant volume in which liquid is stored, the pressure receiving area of the second piston is set smaller than the pressure receiving area of the first piston, A displacement enlarging mechanism for enlarging the displacement of the first piston accompanying expansion and contraction of the actuator in the displacement enlarging chamber and transmitting the displacement to the second piston;
A fuel injection valve comprising a needle valve that lifts and opens and closes the injection hole according to the displacement of the second piston,
Both pistons are disposed so that the second piston is displaced in the opposite direction to the first piston, and at least a part of the movable range of the second piston overlaps the movable range of the first piston. A fuel injection valve characterized in that the displacement expansion chamber is provided at the ends of both pistons on the same side.
前記第2ピストンの少なくとも一部は、前記第1ピストンをシリンダとして、そのシリンダ内に摺動可能に設けられている請求項1に記載の燃料噴射弁。 2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein at least a part of the second piston is slidably provided in the cylinder with the first piston as a cylinder. 3. 前記ニードル弁にリフト用の背圧を作用させる制御室と、
前記両ピストンの変位に応じて開閉して前記制御室の圧力を調整する制御弁と
をさらに備え、前記制御弁は、
前記第1ピストン又は前記第2ピストンに設けられた弁座と、
前記第2ピストン又は前記第1ピストンに設けられ、両ピストンの変位に伴い前記弁座に着座又は離座する弁体と
を備える請求項1又は2に記載の燃料噴射弁。
A control chamber for applying a back pressure for lift to the needle valve;
A control valve that opens and closes according to the displacement of both pistons to adjust the pressure in the control chamber, and the control valve comprises:
A valve seat provided on the first piston or the second piston;
The fuel injection valve according to claim 1, further comprising: a valve body that is provided on the second piston or the first piston and is seated on or separated from the valve seat according to displacement of both pistons.
前記弁座は前記第1ピストン又は前記第2ピストンの一部として設けられ、前記弁体は前記第2ピストン又は前記第1ピストンの一部として設けられている請求項3に記載の燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 3, wherein the valve seat is provided as a part of the first piston or the second piston, and the valve body is provided as a part of the second piston or the first piston. . 前記ニードル弁にリフト用の背圧を作用させる制御室と、
前記両ピストンの変位に応じて開閉して前記制御室の圧力を調整する制御弁と
をさらに備え、前記制御弁は、
前記第1ピストン及び前記第2ピストンから離れた箇所に設けられた弁座と、
前記弁座に着座又は離座する弁体と、
前記第2ピストンの変位を前記弁体に伝達する伝達部材と
を備える請求項1又は2に記載の燃料噴射弁。
A control chamber for applying a back pressure for lift to the needle valve;
A control valve that opens and closes according to the displacement of both pistons to adjust the pressure in the control chamber, and the control valve comprises:
A valve seat provided at a location away from the first piston and the second piston;
A valve body seated on or away from the valve seat;
The fuel injection valve according to claim 1, further comprising: a transmission member that transmits the displacement of the second piston to the valve body.
前記アクチュエータの伸長方向とは逆方向へ前記第1ピストンを付勢する第1付勢部材と、同伸長方向と同一方向へ前記第2ピストンを付勢する第2付勢部材とを備える請求項5に記載の燃料噴射弁。 A first urging member that urges the first piston in a direction opposite to an extension direction of the actuator, and a second urging member that urges the second piston in the same direction as the extension direction. 5. The fuel injection valve according to 5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017515040A (en) * 2014-05-01 2017-06-08 デルフィ・インターナショナル・オペレーションズ・ルクセンブルク・エス・アー・エール・エル Fuel injector filter

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