JP2008215187A - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine.
従来の燃料噴射装置は、電荷の充放電により伸縮するピエゾスタックを用いてノズルの開閉弁作動を制御するようにしている。温度変化等によるピエゾスタックの伸縮でピエゾスタックの端子間に発生する電位差を補償するため、ピエゾスタックの端子間には温度補償抵抗が取り付けられている。 A conventional fuel injection device controls the on-off valve operation of a nozzle by using a piezo stack that expands and contracts due to charge and discharge. In order to compensate for a potential difference generated between the terminals of the piezo stack due to expansion and contraction of the piezo stack due to a temperature change or the like, a temperature compensation resistor is attached between the terminals of the piezo stack.
そして、温度補償抵抗は、コネクタ内部に設置されてコネクタ成形と同時に樹脂モールド成形される。これにより、外力や温度から温度補償抵抗を保護するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、コネクタ成形時の高温・高圧の樹脂の流入により、温度補償抵抗が破断・変形し、抵抗値不良を引き起こすという問題があった。 However, due to the inflow of high temperature and high pressure resin at the time of molding the connector, there is a problem that the temperature compensation resistance is broken and deformed, causing a resistance value defect.
本発明は上記点に鑑みて、温度補償抵抗の破断・変形を防止し、温度補償抵抗の抵抗値不良をなくすことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to prevent breakage and deformation of a temperature compensation resistor and eliminate a resistance value defect of the temperature compensation resistor.
本発明は、ピエゾスタック(41)の温度補償を行う温度補償抵抗(5)を、ピエゾスタック(41)とともにスタックケース(48)内に収納することを特徴とする。 The present invention is characterized in that the temperature compensation resistor (5) for compensating the temperature of the piezo stack (41) is housed in the stack case (48) together with the piezo stack (41).
このようにすれば、温度補償抵抗(5)は、コネクタ成形時に高温・高圧の環境に晒されないため、破断・変形が防止されて抵抗値不良が防止される。 In this way, since the temperature compensation resistor (5) is not exposed to a high temperature / high pressure environment at the time of molding the connector, it is prevented from being broken or deformed, and a resistance value failure is prevented.
この場合、ピエゾスタック(41)の伸縮方向(C)の荷重を受けるダミー積層体(6)を設け、温度補償抵抗(5)を、ピエゾスタック(41)の伸縮方向(C)の荷重を受けない状態でダミー積層体(6)内に収納するようにすれば、温度補償抵抗(5)を外力から保護することができる。 In this case, a dummy laminated body (6) that receives a load in the expansion / contraction direction (C) of the piezo stack (41) is provided, and the temperature compensation resistor (5) receives a load in the expansion / contraction direction (C) of the piezo stack (41). If the dummy laminated body (6) is housed in the absence, the temperature compensation resistor (5) can be protected from external force.
また、温度補償抵抗(5)の電極(52)と、この電極(52)をコネクタのターミナルに接続する配線部材(7)とを、摺動可能な状態で接触させることができる。 Further, the electrode (52) of the temperature compensation resistor (5) and the wiring member (7) connecting the electrode (52) to the terminal of the connector can be brought into contact in a slidable state.
このようにすれば、温度補償抵抗(5)の電極(52)と配線部材(7)との接触部はピエゾスタック(41)の伸縮等に応じて摺動するため、接触部がろー付け等にて接合されている態様と比較して、ピエゾスタック(41)の伸縮等により接触部に発生する応力を小さくすることができる。 By doing so, the contact portion between the electrode (52) of the temperature compensation resistor (5) and the wiring member (7) slides according to the expansion and contraction of the piezo stack (41), and therefore the contact portion is filtered. Compared with the aspect joined by etc., the stress which generate | occur | produces in a contact part by expansion-contraction etc. of a piezo stack (41) can be made small.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の一実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁を備える燃料噴射装置の全体構成を模式的に示す断面図である。 An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the overall configuration of a fuel injection device including a fuel injection valve according to an embodiment of the present invention.
燃料噴射弁は、内燃機関(より詳細にはディーゼルエンジン。図示せず)のシリンダヘッドに装着され、蓄圧器(図示せず)内に蓄えられた高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するものである。 The fuel injection valve is mounted on a cylinder head of an internal combustion engine (more specifically, a diesel engine, not shown) and injects high-pressure fuel stored in a pressure accumulator (not shown) into the cylinder of the internal combustion engine. It is.
図1に示すように、燃料噴射弁のノズルボデー1は、蓄圧器からの高圧燃料が導入される燃料入口部11と、燃料噴射弁内部の燃料を燃料タンク100に向けて流出させる燃料出口部12とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ノズルボデー1の軸方向一端側に、開弁時に燃料を噴射するノズル2が配置されている。このノズル2は、ノズルボデー1に摺動自在に保持されたノズルニードル21と、ノズルニードル21を閉弁向きに付勢するノズルスプリング22と、ノズルニードル21のピストン部21aが挿入された円筒状のノズルスリーブ23とを有している。
A nozzle 2 that injects fuel when the valve is opened is disposed on one end side in the axial direction of the
ノズルボデー1の軸方向一端には、高圧燃料通路13を介して燃料入口部11と連通する噴孔24が形成され、この噴孔24から高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴出させるようになっている。ノズルボデー1には噴孔24の上流側にテーパ状の弁座25が形成され、また、ノズルニードル21には反ピストン部側にシート部21bが形成され、このシート部21bが弁座25に接離することにより噴孔24が開閉される。
At one end in the axial direction of the
円柱状のピストン部21aは、ノズルスリーブ23に摺動自在に且つ液密的に挿入されており、ピストン部21aとノズルスリーブ23とにより、内部の燃料圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室26が形成されている。そして、ノズルニードル21は、制御室26内の燃料圧力により閉弁向きに付勢されるとともに、燃料入口部11から高圧燃料通路13を介して噴孔24側に導かれる高圧燃料により開弁向きに付勢される。
The
ノズルボデー1の軸方向中間部には、制御室26の圧力を制御する制御弁3が収納されるバルブ室14が形成されている。制御室26は、連絡通路15を介してこのバルブ室14と常時連通されている。
A
バルブ室14は、高圧燃料通路13を介して燃料入口部11と接続されている。また、バルブ室14は、低圧燃料通路16を介して燃料出口部12に接続されている。
The
ノズルボデー1には、バルブ室14に臨む高圧側弁座18と低圧側弁座19が形成されている。高圧側弁座18は、高圧燃料通路13がバルブ室14に開口する部位を囲む部分であり、低圧側弁座19は、低圧燃料通路16がバルブ室14に開口する部位を囲む部分である。
The
制御弁3は、弁体31とバルブスプリング32とを有している。弁体31は、低圧側弁座19に接離してバルブ室14と低圧燃料通路16との間を開閉するとともに、高圧側弁座18に接離してバルブ室14と高圧燃料通路13との間を開閉する。バルブスプリング32は、バルブ室14と高圧燃料通路13との間が開かれるとともにバルブ室14と低圧燃料通路16との間が閉じられる向きに弁体31を付勢している。
The
ノズルボデー1の軸方向他端側には、制御弁3を駆動するアクチュエータ4が収納されるアクチュエータ室17が形成されている。このアクチュエータ室17は、低圧連絡通路16aを介して低圧燃料通路16に接続されている。
An
アクチュエータ4は、ピエゾ素子が多数積層されて電荷の充放電により伸縮するピエゾスタック41と、ピエゾスタック41の伸縮変位を制御弁3の弁体31に伝達する伝達部を備えている。
The
伝達部は以下のように構成されている。ともに円柱状に形成された第1ピストン43および第2ピストン44がアクチュエータスリーブ42に摺動自在に且つ液密的に挿入されており、第1ピストン43と第2ピストン44との間には、燃料が充填された液室45が形成されている。
The transmission unit is configured as follows. Both the
第1ピストン43は、第1スプリング46によりピエゾスタック41側に向かって付勢されており、ピエゾスタック41により直接駆動されるようになっている。そして、ピエゾスタック41の伸長時には、第1ピストン43により液室45の圧力が高められるようになっている。
The
第2ピストン44は、第2スプリング47により制御弁3の弁体31側に付勢されており、液室45の圧力を受けて作動して弁体31を駆動するようになっている。そして、第2ピストン44は、ピエゾスタック41の伸長時には、高圧化された液室45の圧力を受けて作動して、バルブ室14と高圧燃料通路13との間が閉じられるとともにバルブ室14と低圧燃料通路16との間が開かれる位置に弁体31を駆動する。一方、ピエゾスタック41の収縮時、すなわち液室45の圧力が低いときには、第2ピストン44は、第2スプリング47に抗して制御弁3のバルブスプリング32により第1ピストン43側に押し戻される。
The
燃料タンク100と燃料出口部12とを接続するリターン経路110には、低圧燃料通路16側の圧力を制御する背圧弁120が配置されている。因みに、蓄圧器内に蓄えられた高圧燃料の圧力が100MPa以上であるのに対し、背圧弁120は低圧燃料通路16側の圧力を1MPa程度に制御する。
A
ピエゾスタック41には、ピエゾ駆動回路130を介して電力が供給されるようになっている。このピエゾ駆動回路130は、ピエゾスタック41への通電タイミングが、電子制御回路(以下、ECUという)140により制御される。
Electric power is supplied to the
ECU140は、図示しないCPU、ROM、EEPROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。そして、ECU140には、吸入空気量、アクセルペダルの踏み込み量、内燃機関回転数、蓄圧器内の燃料圧等を検出する各種センサ(図示せず)から信号が入力される。
The ECU 140 includes a well-known microcomputer including a CPU, ROM, EEPROM, RAM, and the like (not shown), and performs arithmetic processing according to a program stored in the microcomputer. The
アクチュエータ4の詳細な構成について、図2〜図5に基づいて説明する。図2は図1のアクチュエータ4の断面図、図3は図2のアクチュエータ4における要部の斜視図、図4は図2のA矢視図、図5は図2のB部の拡大断面図である。
A detailed configuration of the
金属製の筒状のスタックケース48には、一端側から順に、第1ピストン43、ピエゾスタック41、ピエゾスタック41の温度補償を行う温度補償抵抗5を含むダミー積層体6、およびノズルボデー1(図1参照)と当接する金属製のスペーサ49が収納されている。
The metal
ダミー積層体6は、絶縁性の樹脂よりなり、温度補償抵抗5が挿入される凹部61と、温度補償抵抗5の電極リード線51が挿入されるスリット状の溝部62とが形成されている。なお、ダミー積層体6の樹脂は、ピエゾ素子と線膨張係数が近いものが望ましい。
The
ダミー積層体6に作用するピエゾスタック41の伸縮方向Cの荷重は、ダミー積層体6のうち凹部61および溝部62を除いた部分で受けるようになっている。したがって、温度補償抵抗5および電極リード線51には、ピエゾスタック41の伸縮方向Cの荷重は作用しない。
The load in the expansion / contraction direction C of the
ダミー積層体6の外周面のうち溝部62が形成された部位には、電極箔52が接着されており、この電極箔52と電極リード線51はろー付けにて接合されている。そして、電極箔52は、薄板金属製の配線部材7を介して図示しないコネクタのターミナルに接続されている。配線部材7は電極箔52に押し付けられた状態で接触しており、したがって、電極箔52と配線部材7は摺動可能である。 なお、ピエゾスタック41の電極箔41aと配線部材7は、ろー付け等にて接合されている。また、スタックケース48と配線部材7との間、およびスペーサ49と配線部材7との間には、図示しない絶縁シートが介在されている。
An
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。ピエゾスタック41に通電されて電荷が充電されると、ピエゾスタック41が伸長して第1ピストン43が駆動され、第1ピストン43により液室45の圧力が高められる。高圧化された液室45の圧力により第2ピストン44が制御弁3の弁体31側に向かって駆動される。
Next, the operation of the fuel injection valve will be described. When the
そして、第2ピストン44にて弁体31が駆動されることにより、弁体31が高圧側弁座18に当接してバルブ室14と高圧燃料通路13との間が閉じられるとともに、弁体31が低圧側弁座19から離れてバルブ室14と低圧燃料通路16との間が開かれる。したがって、制御室26の燃料は、連絡通路15、バルブ室14、および低圧燃料通路16を介して燃料タンク100へ戻される。
When the
これにより、制御室26の圧力が低下してノズルニードル21を閉弁向きに付勢する力が小さくなるため、ノズルニードル21が開弁向きに移動し、シート部21bが弁座25から離れて噴孔24が開かれ、噴孔24から内燃機関の気筒内に燃料が噴射される。
As a result, the pressure in the
その後、ピエゾスタック41から電荷が放電されると、ピエゾスタック41が縮むため第1ピストン43は第1スプリング46によりピエゾスタック41側に戻される。また、バルブスプリング32により、弁体31および第2ピストン44が第1ピストン43側に戻される。
Thereafter, when the electric charge is discharged from the
これにより、弁体31が高圧側弁座18から離れてバルブ室14と高圧燃料通路13との間が開かれるとともに、弁体31が低圧側弁座19に当接してバルブ室14と低圧燃料通路16との間が閉じられる。したがって、蓄圧器からの高圧燃料が、高圧燃料通路13、バルブ室14、および連絡通路15を介して制御室26に導入される。
As a result, the
これにより、制御室26の圧力が上昇してノズルニードル21を閉弁向きに付勢する力が大きくなるため、ノズルニードル21が閉弁向きに移動し、シート部21bが弁座25に着座して噴孔24が閉じられ、燃料噴射が終了する。
As a result, the pressure in the
本実施形態では、温度補償抵抗5をスタックケース48内に収納しているため、温度補償抵抗5はコネクタ成形時に高温・高圧の環境に晒されず、温度補償抵抗5の破断・変形が防止されて抵抗値不良が防止される。
In this embodiment, since the
また、ピエゾスタック41の伸縮方向Cの荷重を受けるダミー積層体6を設け、温度補償抵抗5を、ピエゾスタック41の伸縮方向Cの荷重を受けない状態でダミー積層体6内に収納しているため、温度補償抵抗5を外力から保護することができる。
Further, a
また、温度補償抵抗5の電極52と、この電極52をコネクタのターミナルに接続する配線部材7とを、摺動可能な状態で接触させているため、接触部がろー付け等にて接合されている態様と比較して、ピエゾスタック41の伸縮等により接触部に発生する応力を小さくすることができる。
Further, since the
2…ノズル、5…温度補償抵抗、41…ピエゾスタック、48…スタックケース。 2 ... Nozzle, 5 ... Temperature compensation resistor, 41 ... Piezo stack, 48 ... Stack case.
Claims (3)
このピエゾスタック(41)の温度補償を行う温度補償抵抗(5)と、
前記ピエゾスタック(41)の伸縮に応じて開弁または閉弁して開弁時に燃料を噴射するノズル(2)とを備え、
前記温度補償抵抗(5)が前記スタックケース(48)内に収納されていることを特徴とする燃料噴射弁。 A piezo stack (41) which is housed in a cylindrical stack case (48) and expands and contracts by charge and discharge of charges;
A temperature compensation resistor (5) for performing temperature compensation of the piezo stack (41);
A nozzle (2) that opens or closes according to the expansion and contraction of the piezo stack (41) and injects fuel when the valve is opened,
The fuel injection valve, wherein the temperature compensation resistor (5) is housed in the stack case (48).
前記温度補償抵抗(5)は、前記ピエゾスタック(41)の伸縮方向(C)の荷重を受けない状態で前記ダミー積層体(6)内に収納されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 A dummy laminate (6) that is stacked and accommodated in the stack case (48) together with the piezo stack (41) and receives a load in the expansion / contraction direction (C) of the piezo stack (41),
The temperature compensation resistor (5) is housed in the dummy laminate (6) without receiving a load in the expansion / contraction direction (C) of the piezo stack (41). The fuel injection valve described.
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