JP2008223698A - Injector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インジェクタ、特にディーゼルエンジンに用いられるインジェクタに関する。 The present invention relates to an injector, and more particularly to an injector used in a diesel engine.
従来から、ピエゾアクチュエータを用いたインジェクタが提案されている(特許文献1及び2参照)。ピエゾアクチュエータは、電圧の印加により伸縮するものであり、このようなインジェクタは、ピエゾアックチュエータの伸縮に連動してニードルを昇降させる構成となっている。ピエゾアクチュエータは、ソレノイドアクチュエータよりも応答性が良いため、インジェクタに採用することによりは燃料噴射を精密に制御できる利点がある。特に、燃料として、粘性の高い軽油が用いられるディーゼルエンジンに対して有効である。 Conventionally, an injector using a piezoelectric actuator has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). The piezo actuator expands and contracts when a voltage is applied, and such an injector is configured to move the needle up and down in conjunction with the expansion and contraction of the piezo actuator. Since the piezo actuator has better response than the solenoid actuator, there is an advantage that the fuel injection can be precisely controlled by adopting the piezo actuator in the injector. In particular, this is effective for diesel engines in which highly viscous light oil is used as the fuel.
図4(a)は、このようなインジェクタに採用されるピエゾアクチュエータの特性を簡易に示したグラフであり、縦軸にピエゾの発生力、横軸にピエゾのリフト量を示している。図4(b)は、ニードルが開方向にリフトさせる必要な力を簡易に示したグラフであり、縦軸にニードルを押し上げるために必要な力、横軸にニードルのリフト量を示している。 FIG. 4A is a graph simply showing the characteristics of a piezo actuator employed in such an injector, with the ordinate indicating the piezo-generating force and the abscissa indicating the piezo lift amount. FIG. 4B is a graph simply showing the force required for the needle to lift in the opening direction. The vertical axis shows the force required to push up the needle, and the horizontal axis shows the lift amount of the needle.
ピエゾアクチュエータに一定電圧を印加した場合に、ピエゾアクチュエータの大型化を抑制しつつ、ニードルが開弁してフルリフト位置に到達するためには、ピエゾアクチュエータの発生力とリフト量との関係を、図4(a)に示すような直線状になるように設定する必要がある。 In order for the needle to open and reach the full lift position while suppressing an increase in size of the piezoelectric actuator when a constant voltage is applied to the piezoelectric actuator, It is necessary to set so as to form a straight line as shown in 4 (a).
一方、ニードルを押上げるために必要な力とニードルのリフト量との関係は、図4(b)に示すように、ニードルが開弁すると共に減少していく。
このように、ピエゾアクチュエータの大型化を抑制しつつ、ニードルが開弁する条件までピエゾアクチュエータに電圧を印加すると、ニードルの開弁と共に直ちにフルリフト位置にまで達する。従って、ニードルをハーフリフト位置に制御して、少量の燃料噴射を実現することは困難であった。
On the other hand, the relationship between the force required to push up the needle and the lift amount of the needle decreases as the needle opens, as shown in FIG.
In this way, when a voltage is applied to the piezo actuator until the needle opens, while suppressing an increase in size of the piezo actuator, the full lift position is reached as soon as the needle opens. Therefore, it is difficult to realize a small amount of fuel injection by controlling the needle to the half lift position.
したがって本発明の目的は、燃料噴射量の精度が向上したインジェクタを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an injector with improved fuel injection amount accuracy.
上記目的は、昇降により噴孔を開閉するニードルと、流体が導入されると共に前記ニードルに対して前記噴孔を開く開方向及び閉じる閉方向にそれぞれ圧力を作用させる昇圧室及び背圧室と、ピエゾアクチュエータの伸縮に連動して前記昇圧室又は背圧室への前記流体の流出入により前記昇圧室及び背圧室の差圧を変更させる差圧変更機構とを備え、前記差圧変更機構により前記ニードルに対して前記開方向に作用する際の前記流体の流動を抑制する抑制手段を備えている、ことを特徴とするインジェクタによって達成できる。
この構成により、ニードルに対して開方向に作用する流体の流動を抑制するので、ニードルが直ちにフルリフトにまで達することを防止できる。これにより、ニードルをハーフリフト位置に制御して、少量の燃料噴射を実現することができる。
The above-described object includes a needle that opens and closes a nozzle hole by raising and lowering, a pressure chamber and a back pressure chamber that introduce a fluid and act on the needle in an opening direction and a closing direction that open the nozzle hole, respectively. A differential pressure changing mechanism that changes the differential pressure between the pressurizing chamber and the back pressure chamber by the flow of the fluid into and out of the pressurizing chamber or the back pressure chamber in conjunction with expansion and contraction of the piezo actuator, and the differential pressure changing mechanism This can be achieved by an injector characterized by comprising suppression means for suppressing the flow of the fluid when acting in the opening direction with respect to the needle.
With this configuration, since the flow of the fluid acting in the opening direction with respect to the needle is suppressed, it is possible to prevent the needle from reaching the full lift immediately. Thereby, a small amount of fuel injection can be realized by controlling the needle to the half lift position.
また、上記構成において、前記差圧変更機構は、前記昇圧室及び背圧室の一方と連通した連通路と、前記連通路に連通すると共に前記ピエゾアクチュエータの伸縮に連動して容積変化する制御室とを含み、前記抑制手段は、前記連通路に形成されたオリフィスを含む、構成を採用できる。
この構成により、制御室の容積変化に連動して昇圧室及び背圧室の差圧が変更すると共に、連通路に形成されたオリフィスによってニードルに対して開方向に作用する流体の流動を抑制することができる。従って、簡易な機構で燃料の少量噴射を実現できる。
Further, in the above configuration, the differential pressure changing mechanism includes a communication path communicating with one of the pressure increasing chamber and the back pressure chamber, a control chamber communicating with the communication path and changing in volume in conjunction with expansion and contraction of the piezoelectric actuator. The suppression means can employ a configuration including an orifice formed in the communication path.
With this configuration, the differential pressure between the pressure increasing chamber and the back pressure chamber is changed in conjunction with the volume change of the control chamber, and the flow of fluid acting in the opening direction with respect to the needle is suppressed by the orifice formed in the communication path. be able to. Therefore, a small amount of fuel can be injected with a simple mechanism.
また、上記構成において、前記オリフィスは、前記開方向に作用する流体の流動よりも前記閉方向に作用する流体の流動を助長するように両端の開口の形状が相違している、構成を採用できる。
この構成により、開状態から閉状態に移行するニードルの速度の低下を抑制できる。従って、さらに少量の燃料噴射を実現できる。
In the above configuration, the orifice may have a configuration in which the shapes of the openings at both ends are different from each other so as to promote the flow of the fluid acting in the closing direction rather than the flow of the fluid acting in the opening direction. .
With this configuration, it is possible to suppress a decrease in the speed of the needle that shifts from the open state to the closed state. Therefore, a smaller amount of fuel injection can be realized.
また、上記構成において、前記制御室と、前記制御室に前記連通路を介して連通した前記昇圧室及び背圧室の一方と、を連通する補助通路とを備え、前記補助通路は、前記閉方向に作用する流体の流動のみを許容するチェック弁を備えている、構成を採用できる。
この構成によっても、閉方向に作用する流体の流動を向上させることができ、開状態から閉状態に移行するニードルの速度の低下を抑制できる。
Further, in the above configuration, the control chamber includes an auxiliary passage that communicates with the control chamber and one of the boost chamber and the back pressure chamber that communicates with the control chamber via the communication passage. A configuration including a check valve that allows only the flow of fluid acting in the direction can be employed.
Also with this configuration, it is possible to improve the flow of the fluid acting in the closing direction, and it is possible to suppress a decrease in the speed of the needle that shifts from the open state to the closed state.
本発明によれば、燃料噴射量の精度が向上したインジェクタを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the injector which the precision of the fuel injection quantity improved can be provided.
以下、図面を参照して本発明に係る実施例について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、実施例に係るインジェクタの構成を示した模式図であり、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置への適用例として説明する。
エンジンの各気筒に対して設けられるインジェクタのうち一つを示し、コモンレールから燃料(軽油)の供給を受けるようになっている。コモンレールは、高圧サプライポンプにより圧送される燃料が噴射圧力に相当する所定の高圧で蓄えられている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an injector according to an embodiment, which will be described as an application example to a common rail fuel injection device of a diesel engine.
One of the injectors provided for each cylinder of the engine is shown, and fuel (light oil) is supplied from the common rail. In the common rail, fuel pumped by the high-pressure supply pump is stored at a predetermined high pressure corresponding to the injection pressure.
図1に示すように、実施例に係るインジェクタは、ニードル10、油溜まり室20、昇圧室21、背圧室22、サック部23、噴孔24、ピエゾアクチュエータ30、ピストン31、制御室32、供給通路40、連通路50、オリフィス51、戻し通路60、チェック弁61などから構成される。尚、図示していないが、これらはハウジング内に一体に形成されている。
As shown in FIG. 1, the injector according to the embodiment includes a
ニードル10は、昇降自在に支持されており、噴孔24を開閉するものである。また、ニードル10は、昇圧室21と背圧室22との差圧によって昇降する。
ニードル10の下部の外周には、環状の油溜まり室20が形成されている。油溜まり室20は、常時、供給通路40を介してコモンレール90から高圧燃料が供給されている。油溜まり室20の下方には、サック部23が形成されており、サック部23には噴孔24が形成されている。
The
An annular
ニードル10の上端面には、背圧室22が形成されている。背圧室22は、ニードル10に対して背圧を与える。即ち、背圧室22は、ニードル10に対して噴孔24を閉じる閉方向に圧力を作用させる。図1においては、背圧室22は、ニードル10に対して下方向に圧力を作用させる。
A
また、油溜まり室20と昇圧室21との間には、昇圧室21が形成されている。昇圧室21は、ニードル10に対して上昇させる圧力を与える。即ち、ニードル10に対して噴孔24を開く開方向に圧力を作用させる。図1においては、昇圧室21は、ニードル10に対して上方向に圧力を作用させる。昇圧室21には、コモンレール90から背圧室22や戻し通路60を介して高圧燃料が供給されている。
ニードル10は、背圧室22と昇圧室21との差圧の変更により昇降する。
In addition, a
The
ピエゾアクチュエータ30は、圧電セラミック層と電極層とが交互に積層した構造を有するものであり、電圧の印加により上下方向に伸縮する。
ピストン31は、ピエゾアクチュエータ30の下端部に配置され、ピエゾアクチュエータ30の伸縮に連動して上下動する。
The
The
制御室32は、コモンレール90から背圧室22や戻し通路60、連通路50を介して高圧燃料が供給されている。制御室32は、連通路50を介して昇圧室21と連通している。
The
連通路50は、制御室32と昇圧室21とを連通し、戻し通路60は、背圧室22と連通路50とに連通している。また、戻し通路60には、チェック弁61が設けられている。チェック弁61は、背圧室22から昇圧室21又は制御室32への方向の燃料の流動は許容するが、逆方向への流動を防止する。
The
次に、ニードル10の昇降動作について説明する。
ニードル10が下端位置にあるとき、即ち図1に示した位置にあるときに、ニードル10の円錐形の先端部がサック部23の近傍に設けられたシートに着座し、サック部23を閉じて油溜まり室20から噴孔24への燃料の供給を遮断する。
Next, the raising / lowering operation | movement of the
When the
図1に示した状態から、ピエゾアクチュエータ30が下方向に伸長してピストン31を下方に押下げることにより、制御室32内の高圧燃料が連通路50を介して昇圧室21内に供給される。また、背圧室22内の燃料が戻し通路60を介して昇圧室21へと流入し、背圧室22の容積が小さくなる。昇圧室21内に、背圧室22及び制御室32からの高圧燃料が供給される。
From the state shown in FIG. 1, the
これにより、昇圧室21の容積が増大し、背圧室22の背圧よりも昇圧室21の圧力が大きくなり、ニードル10は上方に移動する。これによりニードル10は、シートから離座し、サック部23が開かれ油溜まり室20内の高圧燃料が噴孔24を通して噴出される。
尚、戻し通路60にはチェック弁61が形成されているため、制御室32から送出された高圧燃料が背圧室22へ戻ることはない。
As a result, the volume of the pressurizing
In addition, since the
次に、ピエゾアクチュエータ30が上方向に縮んで、ピストン31は制御室32内の燃料の上方向の圧力を受け、ピエゾアクチュエータ30と連動して上方向に移動する。ピストン31が上方向に移動することにより、昇圧室21内の燃料が流出して、連通路50を介して制御室32へ流入する。
Next, the
これにより、ニードル10を開方向に作用させる圧力が減少し、背圧室22からの背圧によりニードル10は、閉方向に移動する。これにより、ニードル10はシートに着座し、サック部23が閉じられる。
As a result, the pressure that causes the
以上のように、制御室32は、昇圧室21の圧力を制御することによって、昇圧室21と背圧室22との差圧を変更するように作用する。
尚、図1においては図示していないが、不要な燃料をドレンへ排出する排出通路を備えている。
As described above, the
Although not shown in FIG. 1, a discharge passage for discharging unnecessary fuel to the drain is provided.
次に、オリフィス51について詳細に説明する。
オリフィス51は連通路50に形成されている。
オリフィス51は、ニードル10に対して開方向に作用する際の燃料の流動を抑制する。即ち、制御室32から昇圧室21へ流入する燃料の流動を抑制している。これにより、ニードル10が噴孔24を閉じた状態から、開く状態へと移行した際に、制御室32内の高圧燃料が昇圧室21へ流入し、短時間でニードル10がフルリフト位置(上端位置)にまで上昇することを抑制できる。
Next, the
The
The
従って、ニードル10をハーフリフト位置(上端位置と下端位置の間である中間位置)に制御することが可能となる。これにより、簡易な機構で噴孔24から噴出される燃料を減少させることができ、燃料の噴出量を精度が向上する。
Therefore, the
次に、オリフィス51の構造について詳細に説明する。
図2は、オリフィス51の説明図である。
オリフィス51は、図2に示すように、ピエゾアクチュエータ30側の開口端部51aよりも、昇圧室21側の開口端部51bの方が大きく形成されている。
Next, the structure of the
FIG. 2 is an explanatory diagram of the
As shown in FIG. 2, the
これは、ニードル10を開方向に作用させる燃料の流動、即ち、制御室32から昇圧室21へ向かう燃料の流量を少なくし、ニードル10を閉方向に作用させる燃料の流動、即ち、昇圧室21から制御室32へ向かう燃料の流量を増やすように作用する。これにより、ニードル10を閉方向に移動する速度の低下を防止できる。
以上により、ニードル10が開方向に移動する時間よりも、閉方向に移動する時間を相対的に早めることができる。これにより、ニードル10をハーフリフト位置にまで上昇させ、短時間で再び下端位置にまで下降させることができる。従って、簡易な機構で燃料の少量噴射を実現できる。
This is because the flow of fuel that causes the
As described above, the time for moving the
次に、インジェクタの変形例について説明する。尚、変形例に係るインジェクタについて、前述したインジェクタと同一の部分には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Next, a modification of the injector will be described. In addition, about the injector which concerns on a modification, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the part same as the injector mentioned above.
図2は、変形例に係るインジェクタの構成を示した模式図である。
変形例に係るインジェクタには、補助通路70が設けられている。
補助通路70は、制御室32と昇圧室21とを連通するように形成されている。また、補助通路70は、連通路50及び戻し通路60とも連通している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an injector according to a modification.
An
The
補助通路70には、チェック弁71が設けられている。チェック弁71は、昇圧室21から制御室32へ向かう燃料の流動のみを許容し、制御室32から昇圧室21へ向かう燃料の流動を防止する。これにより、ニードル10に対して開方向に作用する際の燃料の流動、即ち、制御室32から流出して昇圧室21へ流入する燃料の流動を抑制でき、ニードル10に対して閉方向に作用する際の燃料の流動、即ち昇圧室21から流出して制御室32へ流入する燃料の流動を増加させることができる。
A
これにより、ニードル10に対して閉方向に作用する燃料の流動を向上させることができるので、開状態から閉状態に移行するニードル10の速度の低下を抑制でき、さらに少量の燃料噴射を実現できる。
Thereby, since the flow of the fuel which acts on the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
上記実施例において、昇圧室21のニードル10に対する圧力を上昇させることによって、ニードル10を開方向に移動させる構成としたが、このような構成に限定ざれず、例えば、ピエゾアクチュエータの伸縮に連動して、背圧室の圧力が低下するように構成してもよい。即ち、ニードルに対して閉方向に圧力を作用させる背圧室の圧力を低下させることによって、ニードルを昇降させる構成であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施例において、オリフィス51の開口端部51a、51bは、図2に示した形状に限定されない。即ち、両端の開口形状が相違し、制御室32から流出する流量よりも、制御室32へ流入する流量の方が大きくなるように形成されていればよい。
Moreover, in the said Example, the opening
10 ニードル
20 油溜まり室
21 昇圧室
22 背圧室
23 サック部
24 噴孔
30 ピエゾアクチュエータ
31 ピストン
32 制御室
40 供給通路
50 連通路
51 オリフィス
60 戻し通路
61、71 チェック弁
70 補助通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
流体が導入されると共に前記ニードルに対して前記噴孔を開く開方向及び閉じる閉方向にそれぞれ圧力を作用させる昇圧室及び背圧室と、
ピエゾアクチュエータの伸縮に連動して前記昇圧室又は背圧室への前記流体の流出入により前記昇圧室及び背圧室の差圧を変更させる差圧変更機構とを備え、
前記差圧変更機構により前記ニードルに対して前記開方向に作用する際の前記流体の流動を抑制する抑制手段を備えている、ことを特徴とするインジェクタ。 A needle that opens and closes the nozzle hole by ascending and descending;
A pressurizing chamber and a back pressure chamber that apply pressure in the opening direction and the closing direction in which the fluid is introduced and the nozzle hole is opened with respect to the needle, respectively;
A differential pressure changing mechanism that changes the differential pressure between the boost chamber and the back pressure chamber by the flow of the fluid into and out of the boost chamber or the back pressure chamber in conjunction with expansion and contraction of the piezo actuator,
An injector comprising: suppression means for suppressing flow of the fluid when the differential pressure changing mechanism acts on the needle in the opening direction.
前記抑制手段は、前記連通路に形成されたオリフィスを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン用のインジェクタ。 The differential pressure changing mechanism includes a communication path that communicates with one of the boost chamber and the back pressure chamber, and a control chamber that communicates with the communication path and changes in volume in conjunction with expansion and contraction of the piezoelectric actuator,
2. The injector for a diesel engine according to claim 1, wherein the suppressing means includes an orifice formed in the communication path.
前記補助通路は、前記閉方向に作用する流体の流動のみを許容するチェック弁を備えている、ことを特徴とする請求項2又は3に記載のディーゼルエンジン用のインジェクタ。 An auxiliary passage communicating the control chamber and one of the boost chamber and the back pressure chamber communicated with the control chamber via the communication passage;
The injector for a diesel engine according to claim 2 or 3, wherein the auxiliary passage includes a check valve that allows only a flow of fluid acting in the closing direction.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106706350A (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-24 | 上海新力动力设备研究所 | Wide-application range back pressure simulation device for liquid oxidant supply system |
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2007
- 2007-03-14 JP JP2007065873A patent/JP2008223698A/en active Pending
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CN106706350A (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-24 | 上海新力动力设备研究所 | Wide-application range back pressure simulation device for liquid oxidant supply system |
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