JP2010242517A - Fuel injection valve - Google Patents

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Yuki Haba
優樹 羽場
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve capable of reducing a valve open time. <P>SOLUTION: The fuel injection valve includes a nozzle body 8 including an injection hole 6 formed at a tip part a high pressure fuel passage 30 supplying fuel to the tip, a needle 10 slidably disposed in a nozzle body 8, a first control chamber 22 which is connected to the high pressure fuel passage 30 and in which fuel generating pressure for biasing the needle 10 to a tip side is introduced, a valve 44 reducing generated pressure, a piezoelectric stack 38 operating the valve 44, a second valve open means applying pressure in a valve open direction on the needle 10 according to the action of the piezoelectric stack 38. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve.

内燃機関のコモンレール式燃料噴射装置では、ニードルを動作させることにより燃料噴射弁の噴孔の開閉を行い、コモンレール内の燃料を噴射する。燃料噴射弁の開閉状態を制御するアクチュエータとして、電圧の印加に応じて伸縮するピエゾスタックが用いられることがある。   In a common rail fuel injection device for an internal combustion engine, a nozzle is opened and closed by operating a needle to inject fuel in the common rail. As an actuator for controlling the open / close state of the fuel injection valve, a piezo stack that expands and contracts in response to application of a voltage may be used.

特許文献1には、ピエゾ素子に充電及び放電を行うことにより、ニードルのリフト量を連続的に調節する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for continuously adjusting the lift amount of a needle by charging and discharging a piezo element.

特開2007−231770号公報JP 2007-231770 A

燃料噴射弁の開弁圧は、ニードルを押し下げる力(閉弁方向の力)と押し上げる力(開弁方向の力)とが等しくなったときの圧力である。すなわち、開弁方向の力が閉弁方向の力より大きくなったとき、ニードルは押し上げられ、燃料噴射弁は開弁する。閉弁方向の力として、例えば、制御室内の燃料の圧力、及び制御室内のスプリングの力がニードルに加わる。このとき、コモンレール内の燃料の圧力が低いと、ニードルに加わる閉弁方向の力のうち、スプリングからの力の寄与が大きくなる。つまり、圧力に起因する力に対して、スプリングによる力の影響力が大きくなる。この場合、スプリングが圧縮されるまでに時間がかかるため、燃料噴射弁の開弁時間が長くなることがあった。このため、燃料噴射弁の開弁が不安定化する恐れがあった。   The valve opening pressure of the fuel injection valve is a pressure when the force for pushing down the needle (force in the valve closing direction) is equal to the force for pushing up (force in the valve opening direction). That is, when the force in the valve opening direction becomes larger than the force in the valve closing direction, the needle is pushed up and the fuel injection valve is opened. As the force in the valve closing direction, for example, the pressure of the fuel in the control chamber and the force of the spring in the control chamber are applied to the needle. At this time, if the fuel pressure in the common rail is low, the force from the spring out of the force in the valve closing direction applied to the needle increases. That is, the influence of the force by the spring is greater than the force resulting from the pressure. In this case, since it takes time until the spring is compressed, the valve opening time of the fuel injection valve may become long. For this reason, the opening of the fuel injection valve may become unstable.

本発明は、燃料噴射弁の開弁時間を短縮することを課題とする。   This invention makes it a subject to shorten the valve opening time of a fuel injection valve.

本発明は、先端部に設けられた噴孔と、前記先端部に燃料を供給する燃料通路とを備えたノズルボディと、前記ノズルボディ内に摺動自在に配置されたニードルと、前記燃料通路と接続され、前記ニードルを前記先端側に付勢する圧力を創出する燃料が導入される制御室と、前記創出された圧力を低減させる第1開弁手段と、前記第1開弁手段を作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータの動作に応じて、前記ニードルに開弁方向の圧力を作用させる第2開弁手段と、を具備することを特徴とする燃料噴射弁である。本発明によれば、アクチュエータの動作に応じてニードルに開弁方向の圧力が作用するため、燃料噴射弁の開弁時間を短縮することが可能となる。   The present invention includes a nozzle body provided with a nozzle hole provided at a tip portion, a fuel passage for supplying fuel to the tip portion, a needle slidably disposed in the nozzle body, and the fuel passage. And a control chamber into which a fuel for creating a pressure for urging the needle toward the tip side is introduced, a first valve opening means for reducing the created pressure, and the first valve opening means are operated. And a second valve opening means for applying a pressure in the valve opening direction to the needle in accordance with the operation of the actuator. According to the present invention, since the pressure in the valve opening direction acts on the needle according to the operation of the actuator, the valve opening time of the fuel injection valve can be shortened.

上記構成において、前記ニードルは前記先端側に受圧面を有する受圧部を備え、前記第2開弁手段は、前記アクチュエータの動作に応じて、前記受圧面に作用する内部の燃料の圧力が昇圧する油密室を備える構成とすることができる。この構成によれば、アクチュエータの動作に応じて、昇圧した油密室内の燃料の圧力が受圧面に作用するため、燃料噴射弁の開弁時間を短縮することが可能となる。   In the above configuration, the needle includes a pressure receiving portion having a pressure receiving surface on the distal end side, and the second valve opening means increases the pressure of internal fuel acting on the pressure receiving surface in accordance with the operation of the actuator. It can be set as the structure provided with an oil-tight chamber. According to this configuration, since the pressure of the fuel in the oil-tight chamber that has been increased acts on the pressure receiving surface in accordance with the operation of the actuator, the valve opening time of the fuel injection valve can be shortened.

上記構成において、前記ニードルは前記先端側に受圧面を有する受圧部を備え、前記第2開弁手段は、前記アクチュエータの動作に応じて内部の圧力が昇圧する第1油密室と、前記第1油密室と接続され、前記アクチュエータの動作に応じて、前記受圧面に作用する内部の燃料の圧力が昇圧する第2油密室と、を備える構成とすることができる。この構成によれば、アクチュエータの動作に応じて、昇圧した第2油密室内の燃料の圧力が受圧面に作用するため、燃料噴射弁の開弁時間を短縮することが可能となる。   In the above configuration, the needle includes a pressure receiving portion having a pressure receiving surface on the distal end side, and the second valve opening means includes a first oil-tight chamber in which an internal pressure is increased according to an operation of the actuator, A second oil-tight chamber that is connected to the oil-tight chamber and that increases the pressure of the internal fuel acting on the pressure-receiving surface in accordance with the operation of the actuator. According to this configuration, the increased fuel pressure in the second oil-tight chamber acts on the pressure-receiving surface in accordance with the operation of the actuator, so that it is possible to shorten the valve opening time of the fuel injection valve.

本発明によれば、開弁時間の短縮が可能な燃料噴射弁を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel injection valve which can shorten valve opening time can be provided.

図1は実施例1に係る燃料噴射弁を例示する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a fuel injection valve according to the first embodiment. 図2は実施例1に係る燃料噴射弁の動作を例示する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the operation of the fuel injection valve according to the first embodiment. 図3は実施例1に係る燃料噴射弁の動作を例示する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the operation of the fuel injection valve according to the first embodiment. 図4(a)及び図4(b)は燃料噴射弁の制御室内の圧力と時間との関係を例示する模式図であり、図4(c)は従来の燃料噴射弁と実施例1に係る燃料噴射弁100とで比較した図である。4A and 4B are schematic views illustrating the relationship between the pressure in the control chamber of the fuel injection valve and time, and FIG. 4C relates to the conventional fuel injection valve and the first embodiment. It is the figure compared with the fuel injection valve.

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は実施例1に係る燃料噴射弁100を例示する断面図である。なお、図1においては、燃料噴射弁100は閉弁状態であり、後述するピエゾスタック38に電圧は印加されていない。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a fuel injection valve 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, the fuel injection valve 100 is in a closed state, and no voltage is applied to a piezo stack 38, which will be described later.

図1に示すように、燃料噴射弁100はEDU4を介してECU(Engine Control Unit)2と接続されている。燃料噴射弁100は、ノズルボディ8、ニードル10、ピエゾスタック38とを備えている。   As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 100 is connected to an ECU (Engine Control Unit) 2 via an EDU 4. The fuel injection valve 100 includes a nozzle body 8, a needle 10, and a piezo stack 38.

ノズルボディ8内には、基端側から先端側へ向けて順に、アクチュエータ室12、第1ピストン室14、第1油密室16、第2ピストン室18、バルブ室20、第1制御室22(制御室)、第2制御室24、第2油密室26(油密室)、燃料溜り室28が設けられている。ノズルボディ8の先端部に設けられた燃料溜り室28には、噴孔6が設けられている。ノズルボディ8内には、コモンレールと連結した高圧燃料通路30(燃料通路)が設けられている。バルブ室20、第1制御室22及び燃料溜り室28には、高圧燃料通路30が接続されており、高圧燃料通路30から燃料が導入する。   In the nozzle body 8, the actuator chamber 12, the first piston chamber 14, the first oil-tight chamber 16, the second piston chamber 18, the valve chamber 20, the first control chamber 22 ( A control chamber), a second control chamber 24, a second oil-tight chamber 26 (oil-tight chamber), and a fuel reservoir chamber 28 are provided. A nozzle hole 6 is provided in a fuel reservoir chamber 28 provided at the tip of the nozzle body 8. A high pressure fuel passage 30 (fuel passage) connected to the common rail is provided in the nozzle body 8. A high pressure fuel passage 30 is connected to the valve chamber 20, the first control chamber 22, and the fuel reservoir chamber 28, and fuel is introduced from the high pressure fuel passage 30.

また、バルブ室20と第1制御室22とは、燃料通路32により接続されている。第1油密室16と第2油密室26とは、油密通路34により接続されている。リターン通路36がアクチュエータ室12、第2ピストン室18及び第2制御室24とに接続されている。高圧燃料通路30内の燃料の圧力は、リターン通路36内の燃料の圧力より高圧となっている。   The valve chamber 20 and the first control chamber 22 are connected by a fuel passage 32. The first oil tight chamber 16 and the second oil tight chamber 26 are connected by an oil tight passage 34. A return passage 36 is connected to the actuator chamber 12, the second piston chamber 18 and the second control chamber 24. The pressure of the fuel in the high pressure fuel passage 30 is higher than the pressure of the fuel in the return passage 36.

アクチュエータ室12には、ピエゾスタック38(アクチュエータ)が設けられている。ピエゾスタック38の先端側には第1ピストン40が接続されており、第1ピストン40は第1ピストン室14に配置されている。第1ピストン40の先端側には第2ピストン42が接続されており、第2ピストン42は第2ピストン室18に配置されている。第2ピストン42の先端側にはバルブ44が接続されており、バルブ44はバルブ室20に配置されている。また、第1ピストン室14にはスプリング46a、第2ピストン室18にはスプリング46b、第1制御室22にはスプリング46cがそれぞれ設けられている。スプリング46aの弾性力は第1ピストン40を、スプリング46bの弾性力は第2ピストン42を、各々のずるボディ8の基端側に付勢している。スプリング46cの弾性力はニードル10をノズルボディ8の先端側に付勢している。   The actuator chamber 12 is provided with a piezo stack 38 (actuator). A first piston 40 is connected to the front end side of the piezo stack 38, and the first piston 40 is disposed in the first piston chamber 14. A second piston 42 is connected to the distal end side of the first piston 40, and the second piston 42 is disposed in the second piston chamber 18. A valve 44 is connected to the distal end side of the second piston 42, and the valve 44 is disposed in the valve chamber 20. The first piston chamber 14 is provided with a spring 46a, the second piston chamber 18 is provided with a spring 46b, and the first control chamber 22 is provided with a spring 46c. The elastic force of the spring 46a urges the first piston 40, and the elastic force of the spring 46b urges the second piston 42 toward the base end side of each slidable body 8. The elastic force of the spring 46 c biases the needle 10 toward the tip end side of the nozzle body 8.

ニードル10の先端側は燃料溜り室28に、ニードル10の基端側は第1制御室22に、各々配置されている。また、ニードル10の中間に形成された鍔部11(受圧部)は、第1制御室22及び第2油密室26に摺動自在に配置されている。つまり、ニードル10は、ノズルボディ内に摺動自在に配置されている。鍔部11の先端側の面である受圧面11aは、第2油密室26内の燃料から基端側に付勢する圧力を受ける。ニードル10の先端部にはテーパ部10aが形成されている。燃料噴射弁100が閉弁状態の場合、テーパ部10aのシート部10b(実線で図示)はノズルボディ8の内壁に着座している。つまり、噴孔6への燃料供給が遮断され、燃料は噴射されない。ニードル10が基端側へ持ち上げられると、シート部10bがノズルボディ8の内壁から離座する。この場合、噴孔6へ燃料が供給され、燃料が噴射される。   The distal end side of the needle 10 is disposed in the fuel reservoir chamber 28, and the proximal end side of the needle 10 is disposed in the first control chamber 22. Further, the flange portion 11 (pressure receiving portion) formed in the middle of the needle 10 is slidably disposed in the first control chamber 22 and the second oil tight chamber 26. That is, the needle 10 is slidably disposed in the nozzle body. The pressure receiving surface 11 a that is the surface on the distal end side of the flange portion 11 receives pressure urging from the fuel in the second oil tight chamber 26 toward the proximal end side. A tapered portion 10 a is formed at the tip of the needle 10. When the fuel injection valve 100 is in a closed state, the seat portion 10b (illustrated by a solid line) of the tapered portion 10a is seated on the inner wall of the nozzle body 8. That is, the fuel supply to the nozzle hole 6 is interrupted and fuel is not injected. When the needle 10 is lifted to the proximal end side, the seat portion 10 b is separated from the inner wall of the nozzle body 8. In this case, fuel is supplied to the nozzle hole 6 and fuel is injected.

図1に示すように、ピエゾスタック38に電圧が印加されていない状態では、バルブ44が第2ピストン室18とバルブ室20との接続を遮断している。言い換えれば、燃料通路32によりバルブ室20と接続された第1制御室22と、第2ピストン室18及び第2ピストン室18に接続されたリターン通路36との接続が遮断される。この場合、第1制御室22内の燃料の圧力と燃料溜り室28内の燃料の圧力とは、ともに高圧燃料通路30内の燃料の圧力となる。   As shown in FIG. 1, the valve 44 cuts off the connection between the second piston chamber 18 and the valve chamber 20 when no voltage is applied to the piezo stack 38. In other words, the connection between the first control chamber 22 connected to the valve chamber 20 by the fuel passage 32 and the return passage 36 connected to the second piston chamber 18 and the second piston chamber 18 is cut off. In this case, the fuel pressure in the first control chamber 22 and the fuel pressure in the fuel reservoir chamber 28 are both the fuel pressure in the high-pressure fuel passage 30.

ニードル10のテーパ部10aは燃料溜り室28内の燃料から、ニードル10をノズルボディ8の基端側に付勢する圧力、言い換えれば開弁方向の圧力を受ける。これに対し、ニードル10の基端側の受圧面10cは第1制御室22内の燃料から、ニードル10を先端側に付勢する圧力、言い換えれば閉弁方向の圧力を受ける。すわなち、高圧燃料通路30から第1制御室22に導入される燃料が、ニードル10を先端側に付勢する圧力を創出する。また、第1制御室22に設けられたスプリング46cは、ニードル10を先端側に付勢する方向の力を受圧面10cに加える。図1においては、ニードル10を先端側に付勢する力(閉弁方向の力)が、基端側に付勢する力(開弁方向の力)を上回っている。このため、ニードル10は先端側に押圧され、シート部10bがノズルボディ8の内壁に着座する。すなわち、噴孔6への燃料の供給が遮断され、燃料噴射弁100は閉弁する。   The taper portion 10 a of the needle 10 receives a pressure for urging the needle 10 toward the proximal end side of the nozzle body 8 from the fuel in the fuel reservoir chamber 28, in other words, a pressure in the valve opening direction. On the other hand, the pressure receiving surface 10c on the proximal end side of the needle 10 receives a pressure for urging the needle 10 toward the distal end side from the fuel in the first control chamber 22, in other words, a pressure in the valve closing direction. That is, the fuel introduced into the first control chamber 22 from the high-pressure fuel passage 30 creates a pressure that urges the needle 10 toward the distal end side. In addition, the spring 46c provided in the first control chamber 22 applies a force in a direction for urging the needle 10 toward the distal end side to the pressure receiving surface 10c. In FIG. 1, the force that urges the needle 10 toward the distal end (force in the valve closing direction) exceeds the force that urges the needle 10 toward the proximal end (force in the valve opening direction). For this reason, the needle 10 is pressed toward the distal end side, and the seat portion 10 b is seated on the inner wall of the nozzle body 8. That is, the supply of fuel to the nozzle hole 6 is shut off, and the fuel injection valve 100 is closed.

次に、ピエゾスタック38に電圧を印加する場合を考える。図2及び図3は、実施例1に係る燃料噴射弁100の動作を例示する断面図である。既述した構成と同様の構成については説明を省略する。   Next, consider a case where a voltage is applied to the piezo stack 38. 2 and 3 are cross-sectional views illustrating the operation of the fuel injection valve 100 according to the first embodiment. The description of the same configuration as that described above is omitted.

図2に示すように、ECU2は燃料噴射時期や燃料噴射量を判断し、EDU4に命令を発信する。ECU2からの命令に応じて、EDU4はピエゾスタック38に電圧を印加する。電圧を印加されたピエゾスタック38は動作する。具体的には、ピエゾスタック38は先端方向に伸長する。ピエゾスタック38の伸長により、第1ピストン40、第2ピストン42、及びバルブ44は、ノズルボディ8の先端側に移動する。言い換えれば、ピエゾスタック38は、第1ピストン40、第2ピストン42、及びバルブ44を作動させる。バルブ44が先端側に移動することにより、バルブ室20と第2ピストン室18とが接続される。また、第2ピストン室18を介して、バルブ室20にリターン通路36が接続される。さらに、燃料通路32、バルブ室20及び第2ピストン室18を介して、第1制御室22にリターン通路36が接続されることになる。また、バルブ44により、バルブ室20と高圧燃料通路30との接続は遮断される。   As shown in FIG. 2, the ECU 2 determines the fuel injection timing and the fuel injection amount, and sends a command to the EDU 4. In response to a command from the ECU 2, the EDU 4 applies a voltage to the piezo stack 38. The piezo stack 38 to which the voltage is applied operates. Specifically, the piezo stack 38 extends in the distal direction. Due to the extension of the piezo stack 38, the first piston 40, the second piston 42, and the valve 44 move to the tip side of the nozzle body 8. In other words, the piezo stack 38 operates the first piston 40, the second piston 42, and the valve 44. The valve chamber 20 and the second piston chamber 18 are connected by moving the valve 44 toward the distal end side. A return passage 36 is connected to the valve chamber 20 via the second piston chamber 18. Further, the return passage 36 is connected to the first control chamber 22 through the fuel passage 32, the valve chamber 20 and the second piston chamber 18. Further, the connection between the valve chamber 20 and the high-pressure fuel passage 30 is cut off by the valve 44.

図3に示すように、第1制御室22内の燃料は、燃料通路32、バルブ室20及び第2ピストン室18を介して、リターン通路36に流出する。このため、第1制御室22内の燃料の圧力は低減する。すなわち、バルブ室20は第1制御室22とリターン通路36とを接続する。また、バルブ44は、バルブ室20とリターン通路36との開閉状態を制御する。つまり、バルブ室20とバルブ44とは第1開弁手段として機能する。ピエゾスタック38の動作に応じて、バルブ室20とバルブ44とは、第1制御室22内の燃料の圧力を低減させる。一方で、ピエゾスタック38の伸長に応じて第1ピストン40が移動することにより、第1油密室16、油密通路34及び第2油密室26、各々の内部における燃料の圧力が上昇する。つまり、ピエゾスタック38の動作に応じて、受圧面11aに作用する第2油密室26内の燃料の圧力が昇圧する。さらに言い換えれば、ピエゾスタック38の動作に応じて、第1油密室16及び第2油密室26内の燃料の圧力が昇圧する。   As shown in FIG. 3, the fuel in the first control chamber 22 flows out to the return passage 36 via the fuel passage 32, the valve chamber 20, and the second piston chamber 18. For this reason, the pressure of the fuel in the 1st control chamber 22 reduces. That is, the valve chamber 20 connects the first control chamber 22 and the return passage 36. The valve 44 controls the open / closed state of the valve chamber 20 and the return passage 36. That is, the valve chamber 20 and the valve 44 function as first valve opening means. In accordance with the operation of the piezo stack 38, the valve chamber 20 and the valve 44 reduce the pressure of fuel in the first control chamber 22. On the other hand, when the first piston 40 moves in accordance with the extension of the piezo stack 38, the pressure of fuel in the first oil tight chamber 16, the oil tight passage 34, and the second oil tight chamber 26 increases. That is, according to the operation of the piezo stack 38, the pressure of the fuel in the second oil tight chamber 26 acting on the pressure receiving surface 11a is increased. In other words, the pressure of the fuel in the first oil tight chamber 16 and the second oil tight chamber 26 increases in accordance with the operation of the piezo stack 38.

第1制御室22内の燃料の圧力が低減するため、ニードル10が受ける閉弁方向の力は低減する。これに対し、第2油密室26内の燃料の圧力が上昇するため、ニードル10が受ける開弁方向の力は上昇する。つまり、第1油密室16、油密通路34及び第2油密室26は、第2開弁手段として機能する。開弁方向の力が閉弁方向の力より大きくなると、ニードル10は基端側に押し上げられる。つまり、ニードル10のシート部10bがノズルボディ8の内壁から離座する。このとき、噴孔6に燃料が供給される。すなわち、燃料噴射弁100は開弁し、燃料を噴射する。   Since the fuel pressure in the first control chamber 22 is reduced, the force in the valve closing direction received by the needle 10 is reduced. On the other hand, since the pressure of the fuel in the second oil tight chamber 26 increases, the force in the valve opening direction received by the needle 10 increases. That is, the first oil-tight chamber 16, the oil-tight passage 34, and the second oil-tight chamber 26 function as second valve opening means. When the force in the valve opening direction becomes larger than the force in the valve closing direction, the needle 10 is pushed up to the proximal end side. That is, the seat portion 10 b of the needle 10 is separated from the inner wall of the nozzle body 8. At this time, fuel is supplied to the nozzle hole 6. That is, the fuel injection valve 100 is opened and fuel is injected.

次に、図面を参照して、燃料噴射弁の開弁までの時間について説明する。図4(a)は高圧燃料通路30内の燃料の圧力が200MPaの場合、図4(b)は高圧燃料通路30内の燃料の圧力が40MPaの場合における、燃料噴射弁の閉弁方向の圧力と時間との関係を例示する模式図である。各図において、縦軸はニードル10に加わる閉弁方向の圧力、横軸は時間を各々表している。また、破線は開弁圧(閉弁方向の圧力と開弁方向の圧力とが等しくなる圧力)を、横向きの点線はスプリング46c(例えば図1参照)がないとした場合の開弁圧を各々表す。第1制御室22内に設けられたスプリング46cの弾性力は10MPaの圧力に相当するものとし、時間t1においてピエゾスタック38への電圧印加を開始する場合を考える。   Next, the time until the fuel injection valve is opened will be described with reference to the drawings. 4A shows the pressure in the closing direction of the fuel injection valve when the fuel pressure in the high-pressure fuel passage 30 is 200 MPa, and FIG. 4B shows the pressure in the valve closing direction of the fuel injection valve when the fuel pressure in the high-pressure fuel passage 30 is 40 MPa. It is a schematic diagram which illustrates the relationship between time and time. In each figure, the vertical axis represents the pressure in the valve closing direction applied to the needle 10, and the horizontal axis represents time. Also, the broken line indicates the valve opening pressure (the pressure at which the valve closing direction pressure and the valve opening direction pressure are equal), and the horizontal dotted line indicates the valve opening pressure when there is no spring 46c (see, for example, FIG. 1). To express. Assume that the elastic force of the spring 46c provided in the first control chamber 22 corresponds to a pressure of 10 MPa, and voltage application to the piezo stack 38 is started at time t1.

図4(a)に示すように、時間t1においてピエゾスタック38への電圧印加を開始すると、第1制御室22内の燃料の圧力は低減する(図2及び図3参照)。言い換えれば、閉弁方向の圧力は低減する。閉弁方向の圧力が、図中の実線で表された開弁圧より低くなると、ニードル10は押し上げられ、燃料噴射弁100は開弁する(図3参照)。開弁圧に達する時間をt2とする。   As shown in FIG. 4A, when voltage application to the piezo stack 38 is started at time t1, the fuel pressure in the first control chamber 22 decreases (see FIGS. 2 and 3). In other words, the pressure in the valve closing direction is reduced. When the pressure in the valve closing direction becomes lower than the valve opening pressure represented by the solid line in the figure, the needle 10 is pushed up and the fuel injection valve 100 is opened (see FIG. 3). The time for reaching the valve opening pressure is t2.

図4(b)に示すように、高圧燃料通路30内の燃料の圧力が40MPaである場合、図4(a)の例と比較してスプリング46cの弾性力が閉弁方向の圧力に寄与する割合が大きくなる。この場合、第1制御室22内の燃料がリターン通路36に流出して第1制御室22内の燃料の圧力が低減する時間よりも、ニードル10によりスプリング46cが圧縮されるまでの時間が長いことがある。この場合、開弁までに時間がかかる。特に図4(b)の例のように、高圧燃料通路30内の燃料の圧力が低い場合、閉弁方向の力に対してスプリングの弾性力の寄与が大きくなるため、開弁圧に達するまでの時間t2が図4(a)の場合よりも長くなる。   As shown in FIG. 4B, when the pressure of the fuel in the high pressure fuel passage 30 is 40 MPa, the elastic force of the spring 46c contributes to the pressure in the valve closing direction as compared with the example of FIG. The proportion increases. In this case, the time until the spring 46c is compressed by the needle 10 is longer than the time during which the fuel in the first control chamber 22 flows out into the return passage 36 and the pressure of the fuel in the first control chamber 22 decreases. Sometimes. In this case, it takes time to open the valve. Especially when the fuel pressure in the high-pressure fuel passage 30 is low as in the example of FIG. 4B, the contribution of the elastic force of the spring to the force in the valve closing direction increases, so that the valve opening pressure is reached. This time t2 is longer than in the case of FIG.

次に、実施例1に係る燃料噴射弁100と比較例に係る燃料噴射ベントを比較して、燃料噴射弁の開弁までの時間について説明する。比較例とは、ニードルが油密室からの圧力を受けない例である。   Next, the fuel injection valve 100 according to the first embodiment and the fuel injection vent according to the comparative example are compared, and the time until the fuel injection valve is opened will be described. The comparative example is an example in which the needle does not receive pressure from the oil-tight chamber.

図4(c)は比較例に係る燃料噴射弁と実施例1に係る燃料噴射弁100とで、燃料噴射弁の開弁までの時間を比較した図である。高圧燃料通路30内の燃料の圧力は40MPaである。破線は比較例に係る燃料噴射弁における開弁圧(図4(b)に示したものと同じ)、点線は実施例1に係る燃料噴射弁100における開弁圧を各々表す。   FIG. 4C is a diagram comparing the time until the fuel injection valve opens between the fuel injection valve according to the comparative example and the fuel injection valve 100 according to the first embodiment. The pressure of the fuel in the high-pressure fuel passage 30 is 40 MPa. The broken line represents the valve opening pressure in the fuel injection valve according to the comparative example (same as that shown in FIG. 4B), and the dotted line represents the valve opening pressure in the fuel injection valve 100 according to the first embodiment.

図4(c)に示すように、実施例1における開弁圧に達するまでの時間t3は、比較例における開弁圧に達するまでの時間t2より短い。この原因について説明する。実施例1によれば、図3に示すように、ピエゾスタック38の伸長により第2油密室26内の燃料の圧力が上昇し、ニードル10の受圧面11aは第2油密室26の圧力を受ける。第2油密室26内の燃料の圧力は開弁方向の圧力であるため、実施例1によれば、比較例よりも開弁方向の圧力が高くなる。従って、閉弁方向の圧力と開弁方向の圧力とは、比較例よりも早く均衡に達する。すなわち、開弁圧に達するまでの時間が短縮される。これにより、燃料噴射弁の開弁が安定する。   As shown in FIG.4 (c), time t3 until reaching valve opening pressure in Example 1 is shorter than time t2 until reaching valve opening pressure in the comparative example. This cause will be described. According to the first embodiment, as shown in FIG. 3, the pressure of the fuel in the second oil tight chamber 26 increases due to the extension of the piezo stack 38, and the pressure receiving surface 11 a of the needle 10 receives the pressure of the second oil tight chamber 26. . Since the pressure of the fuel in the second oil-tight chamber 26 is the pressure in the valve opening direction, according to Example 1, the pressure in the valve opening direction is higher than that in the comparative example. Therefore, the pressure in the valve closing direction and the pressure in the valve opening direction reach an equilibrium earlier than in the comparative example. That is, the time until the valve opening pressure is reached is shortened. Thereby, the opening of the fuel injection valve is stabilized.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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 embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such 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.

ECU 2
EDU 4
噴孔 6
ノズルボディ 8
ニードル 10
鍔部 11
受圧面 10c、11a
アクチュエータ室 12
第1油密室 16
バルブ室 20
第1制御室 22
第2油密室 26
燃料溜り室 28
高圧燃料通路 30
リターン通路 36
ピエゾスタック 38
バルブ 44
スプリング 46a、46b、46c
燃料噴射弁 100
ECU 2
EDU 4
Hole 6
Nozzle body 8
Needle 10
Isobe 11
Pressure receiving surface 10c, 11a
Actuator room 12
First oiltight chamber 16
Valve chamber 20
First control room 22
Second oiltight chamber 26
Fuel reservoir 28
High pressure fuel passage 30
Return passage 36
Piezo stack 38
Valve 44
Spring 46a, 46b, 46c
Fuel injection valve 100

Claims (3)

先端部に設けられた噴孔と、前記先端部に燃料を供給する燃料通路とを備えたノズルボディと、
前記ノズルボディ内に摺動自在に配置されたニードルと、
前記燃料通路と接続され、前記ニードルを前記先端側に付勢する圧力を創出する燃料が導入される制御室と、
前記創出された圧力を低減させる第1開弁手段と、
前記第1開弁手段を作動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータの動作に応じて、前記ニードルに開弁方向の圧力を作用させる第2開弁手段と、を具備することを特徴とする燃料噴射弁。
A nozzle body provided with a nozzle hole provided at the tip, and a fuel passage for supplying fuel to the tip;
A needle slidably disposed in the nozzle body;
A control chamber that is connected to the fuel passage and into which fuel is introduced to create a pressure that biases the needle toward the distal end;
First valve opening means for reducing the created pressure;
An actuator for operating the first valve opening means;
And a second valve opening means for applying a pressure in the valve opening direction to the needle according to the operation of the actuator.
前記ニードルは前記先端側に受圧面を有する受圧部を備え、
前記第2開弁手段は、前記アクチュエータの動作に応じて、前記受圧面に作用する内部の燃料の圧力が昇圧する油密室を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。
The needle includes a pressure receiving portion having a pressure receiving surface on the tip side,
2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the second valve opening means includes an oil tight chamber in which a pressure of an internal fuel acting on the pressure receiving surface is increased according to an operation of the actuator.
前記ニードルは前記先端側に受圧面を有する受圧部を備え、
前記第2開弁手段は、前記アクチュエータの動作に応じて内部の圧力が昇圧する第1油密室と、
前記第1油密室と接続され、前記アクチュエータの動作に応じて、前記受圧面に作用する内部の燃料の圧力が昇圧する第2油密室と、を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。
The needle includes a pressure receiving portion having a pressure receiving surface on the tip side,
The second valve opening means includes a first oil-tight chamber in which an internal pressure is increased according to the operation of the actuator;
2. The fuel according to claim 1, further comprising: a second oil-tight chamber connected to the first oil-tight chamber, wherein the pressure of the internal fuel acting on the pressure receiving surface is increased according to the operation of the actuator. Injection valve.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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