JP3527214B2 - Fuel injection valve - Google Patents

Fuel injection valve

Info

Publication number
JP3527214B2
JP3527214B2 JP2001129201A JP2001129201A JP3527214B2 JP 3527214 B2 JP3527214 B2 JP 3527214B2 JP 2001129201 A JP2001129201 A JP 2001129201A JP 2001129201 A JP2001129201 A JP 2001129201A JP 3527214 B2 JP3527214 B2 JP 3527214B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
needle
pressure
chamber
valve
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001129201A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002322962A (en
Inventor
二郎 高木
健司 大島
正明 加藤
義正 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2001129201A priority Critical patent/JP3527214B2/en
Priority to DE10218546A priority patent/DE10218546B4/en
Priority to FR0205213A priority patent/FR2824111B1/en
Publication of JP2002322962A publication Critical patent/JP2002322962A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3527214B2 publication Critical patent/JP3527214B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/025Hydraulically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/04Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure using fluid, other than fuel, for injection-valve actuation
    • F02M47/046Fluid pressure acting on injection-valve in the period of injection to open it
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167Means for compensating clearance or thermal expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/705Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for filling or emptying hydraulic chamber, e.g. for compensating clearance or thermal expansion
    • F02M2200/706Valves for filling or emptying hydraulic chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001Control chambers formed by movable sleeves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46Valves

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
コモンレールシステムに用いられる燃料噴射弁に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel injection valve used in a common rail system of a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ディーゼル機関の燃料噴射シ
ステムとして、各気筒に共通のコモンレールに高圧燃料
を蓄圧するコモンレールシステムが知られている。コモ
ンレールシステムで用いられる燃料噴射弁は、例えば、
噴孔を開閉するニードルと、ニードルに背圧を与える制
御室と、制御室の圧力を増減するための制御弁を有して
いる。制御室は、低圧部に連通する制御弁およびコモン
レールに連通する高圧燃料通路とそれぞれオリフィスを
介して連通し、制御弁を開弁駆動すると制御室の圧力が
低下して、ニードルがリフトする。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a fuel injection system for a diesel engine, a common rail system for accumulating high pressure fuel in a common rail common to each cylinder is known. The fuel injection valve used in the common rail system is, for example,
It has a needle for opening and closing the injection hole, a control chamber for applying back pressure to the needle, and a control valve for increasing or decreasing the pressure in the control chamber. The control chamber communicates with a control valve communicating with the low pressure section and a high pressure fuel passage communicating with the common rail through orifices. When the control valve is driven to open, the pressure in the control chamber decreases and the needle lifts.

【0003】制御弁を駆動するアクチュエータとして
は、近年、応答性に優れる電歪アクチュエータが着目さ
れている。また、電歪アクチュエータで発生する変位
を、効率よく制御弁に伝達するために、電歪アクチュエ
ータで直接駆動される大径ピストンの変位を油圧を介し
て拡大し、制御弁の弁体に当接する小径ピストンに伝え
る構成の燃料噴射弁が提案されている(例えば、米国特
許第5779149号等)。
As an actuator for driving a control valve, an electrostrictive actuator excellent in responsiveness has recently attracted attention. Further, in order to efficiently transmit the displacement generated by the electrostrictive actuator to the control valve, the displacement of the large-diameter piston directly driven by the electrostrictive actuator is enlarged via hydraulic pressure and abuts on the valve body of the control valve. A fuel injection valve configured to transmit to a small diameter piston has been proposed (for example, US Pat. No. 5,779,149).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、小さ
な駆動力で小面積の制御弁を開閉することにより、大面
積のニードルの駆動を可能とすることができる利点があ
る。ところが、この構成では、ニードルの駆動速度が、
オリフィスによる制御室への燃料の流入・流出速度によ
って規定されるために、次のような問題が生じる。すな
わち、大噴射量時には、ニードルの駆動速度を速くする
のがよいが、これに合わせてオリフィス径を設定する
と、微小噴射時にもニードルの駆動速度が速くなり、微
小噴射の制御性が悪化する。一方、微小噴射時に合わせ
たオリフィス径とすると、ニードルの駆動速度が遅くな
り、噴射率を十分大きくすることができない不具合があ
った。
The above-mentioned conventional technique has an advantage that a large area needle can be driven by opening and closing a small area control valve with a small driving force. However, in this configuration, the driving speed of the needle is
The following problem arises because it is defined by the inflow / outflow velocity of fuel into the control chamber by the orifice. That is, when the injection amount is large, it is preferable to increase the driving speed of the needle, but if the orifice diameter is set in accordance with this, the driving speed of the needle also increases during minute injection, and the controllability of minute injection deteriorates. On the other hand, if the orifice diameter is adjusted to the minute injection, the needle driving speed becomes slow and the injection rate cannot be increased sufficiently.

【0005】そこで、本発明は、大噴射量時のニードル
の高速駆動と、微小噴射時のニードルの低速駆動とを両
立させることができ、噴射量制御性に優れる燃焼噴射弁
を実現することを目的とする。
In view of this, the present invention aims to realize a combustion injection valve which can achieve both high speed driving of the needle at the time of large injection amount and low speed driving of the needle at the time of minute injection, and which is excellent in injection amount controllability. To aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の燃料
噴射弁は、噴孔を開閉するニードルに閉弁方向の圧力を
作用させる制御室と、上記制御室と低圧燃料通路の間を
開閉して上記制御室の圧力を増減させる制御弁と、上記
制御弁を開弁駆動して上記制御室の圧力を低下させるこ
とにより上記ニードルをリフトさせるアクチュエータと
を備えている。そして、上記ニードルの上半部周りに高
圧燃料通路に連通するニードル室を設け、該ニードル室
の上端部に配設した筒状のニードルガイド部材に上記ニ
ードルの上端部を油密かつ摺動可能に挿通して、上記ニ
ードルガイド部材と上記ニードルの上端部とで囲まれる
空間を上記制御室とし、上記ニードルを、ニードル本体
とその上端部外周に摺動可能に設けられ外周面が上記ニ
ードルガイド部材の内周面に当接する制御面積変換リン
グとで構成し、かつ、上記制御面積変換リングの上方に
所定の間隔をおいて対向するストッパ部材を設ける。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve comprising: a control chamber that applies a pressure in a valve closing direction to a needle that opens and closes an injection hole; and a space between the control chamber and the low-pressure fuel passage. A control valve that opens and closes to increase or decrease the pressure in the control chamber, and an actuator that drives the control valve to open and lower the pressure in the control chamber to lift the needle are provided. A needle chamber communicating with the high-pressure fuel passage is provided around the upper half of the needle, and a cylindrical needle guide member disposed at the upper end of the needle chamber allows the upper end of the needle to be oil-tight and slidable. And the space surrounded by the needle guide member and the upper end of the needle is used as the control chamber, and the needle is slidably provided on the needle body and the outer periphery of the upper end, and the outer peripheral surface is the needle guide. A stopper member, which is composed of a control area conversion ring that abuts the inner peripheral surface of the member, and which opposes the control area conversion ring at a predetermined interval.

【0007】上記構成によれば、上記ニードルのリフト
時に、上記所定の間隔に対応する中間リフト量までは上
記ニードル本体と上記制御面積変換リングが一体でリフ
トし、それ以降は上記ニードル本体のみがリフトする。
リフト速度は制御面積が小さいほど大きくなるので、中
間リフト量以降は、それ以前より高速でリフトすること
になる。従って、制御面積を2段に変化させることで、
リフト量が大きい大噴射量時のニードルの高速駆動と、
リフト量が小さい微小噴射時のニードルの低速駆動とを
両立させて、制御性を大きく向上させることができる。
According to the above construction, when the needle is lifted, the needle body and the control area conversion ring are lifted together up to the intermediate lift amount corresponding to the predetermined interval, and thereafter, only the needle body is lifted. To lift.
The lift speed increases as the control area decreases, so that after the intermediate lift amount, the lift speed is higher than before. Therefore, by changing the control area in two steps,
High speed drive of the needle at the time of large injection amount with a large lift amount,
The controllability can be greatly improved by achieving both low speed driving of the needle at the time of minute injection with a small lift amount.

【0008】請求項2のように、上記アクチュエータの
変位に応じて圧力を増減させる変位拡大室と、上記変位
拡大室の圧力増加に伴い下降して上記制御弁の弁体を開
弁するピストン部材を設けると、上記アクチュエータの
変位を効果的に拡大して上記制御弁のリフト量を大きく
することができるので、好ましい。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a displacement magnifying chamber for increasing / decreasing the pressure according to the displacement of the actuator, and a piston member for lowering the pressure increasing pressure of the displacement magnifying chamber to open the valve body of the control valve. It is preferable to provide since the displacement of the actuator can be effectively enlarged and the lift amount of the control valve can be increased.

【0009】請求項3のように、上記ニードル本体の上
端に設けた拡径部を、制御面積変換リング12の上方に
突出し、制御面積変換リング12の上面に当接させる。
これにより、上記ニードル本体と上記制御面積変換リン
グの接触を保持して、相対位置のずれを小さくすること
ができる。
According to a third aspect of the present invention, the enlarged diameter portion provided at the upper end of the needle body is projected above the control area conversion ring 12 and brought into contact with the upper surface of the control area conversion ring 12.
As a result, the contact between the needle body and the control area conversion ring can be maintained, and the displacement of the relative position can be reduced.

【0010】請求項4の燃料噴射弁は、噴孔を開閉する
ニードルと、アクチュエータの変位に応じて圧力を増減
させる変位拡大室と、上記変位拡大室の圧力増加に伴い
変位して上記ニードルをリフトさせるピストン部材とを
備える。また、上記ピストン部材を、ピストン本体とそ
の上端部外周に摺動可能に設けた変位拡大率変換リング
とで構成し、かつ上記変位拡大率リングのリフト方向に
所定の間隔をおいて対向するストッパ部を設けている。
According to another aspect of the fuel injection valve of the present invention, the needle for opening and closing the injection hole, the displacement magnifying chamber for increasing and decreasing the pressure according to the displacement of the actuator, and the displacement for accommodating the pressure in the displacement magnifying chamber to displace the needle. And a piston member for lifting. Further, the piston member is composed of a piston body and a displacement magnifying power conversion ring slidably provided on an outer periphery of an upper end portion of the piston body, and the piston member is opposed to the displacement magnifying power ring at a predetermined interval in the lift direction. Parts are provided.

【0011】この構成において、上記ニードルのリフト
時、上記所定の間隔に対応する中間リフト量までは上記
ピストン本体と上記変位拡大率リングが一体でリフトす
る。それ以降は上記ピストン本体のみがリフトする。リ
フト速度は、ピストン部材の受圧面積が小さいほどつま
り変位拡大率が大きいほど速くなるので、中間リフト量
以降は、それ以前より高速でリフトすることになる。従
って、制御面積を2段に変化させることで、リフト量が
大きい大噴射量時のニードルの高速駆動と、リフト量が
小さい微小噴射時のニードルの低速駆動とを両立させ
て、制御性を大きく向上させることができる。
In this structure, when the needle is lifted, the piston body and the displacement magnifying ratio ring are lifted together up to an intermediate lift amount corresponding to the predetermined interval. After that, only the piston body is lifted. The lift speed becomes faster as the pressure receiving area of the piston member is smaller, that is, as the displacement enlargement ratio is larger. Therefore, after the intermediate lift amount, the lift speed is higher than before. Therefore, by changing the control area in two steps, high-speed drive of the needle at the time of large injection amount with a large lift amount and low-speed drive of the needle at the time of minute injection with a small lift amount are both achieved, and the controllability is increased. Can be improved.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した第1の実
施の形態を図面に従って説明する。図1は、本発明の燃
料噴射弁の概略構成を示す図で、例えば、ディーゼルエ
ンジンのコモンレール噴射システムに好適に使用され
る。燃料噴射弁は、電歪アクチュエータ51を収容する
第1ボディB1の下端面に接して制御弁3を構成する第
2ボディB2を配設し、その下方に第3ボディB3を介
して、ニードル1を収容する第4ボディB4を配設して
なる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection valve of the present invention, which is preferably used for a common rail injection system of a diesel engine, for example. The fuel injection valve is provided with a second body B2 constituting a control valve 3 in contact with a lower end surface of a first body B1 accommodating the electrostrictive actuator 51, and below the second body B2 via a third body B3. Is provided with a fourth body B4 for housing.

【0013】第1ボディB1の側壁には、図略のコモン
レールに連通する高圧燃料入口101が開口し、第1〜
第3ボディB1〜B3内を高圧燃料通路102が上下方
向に延びて、第4ボディB4内に形成されるニードル室
としてのニードルボリューム4に接続している。第1ボ
ディB1内に形成される低圧燃料通路104は、第1ボ
ディB1側壁の低圧燃料出口103を経て図略の燃料タ
ンクに連通している。第1〜第4ボディB1〜B4は、
外周にリテーナ5を外挿して締結することにより互いに
油密に固定される。
A high-pressure fuel inlet 101 communicating with a common rail (not shown) is opened at the side wall of the first body B1, and the first to first
A high-pressure fuel passage 102 extends in the vertical direction in the third bodies B1 to B3 and is connected to a needle volume 4 as a needle chamber formed in the fourth body B4. The low-pressure fuel passage 104 formed in the first body B1 communicates with a fuel tank (not shown) via the low-pressure fuel outlet 103 on the side wall of the first body B1. The first to fourth bodies B1 to B4 are
The retainer 5 is externally fixed to the outer circumference by being oil-tightly fixed to each other.

【0014】第1ボディB1内には、電歪アクチュエー
タ51の下端面に接して大径ピストン52が摺動自在に
配設されている。大径ピストン52は、その下方の変位
拡大室53内に配した皿バネ531によって上方に付勢
され、印加電圧に応じて伸縮する電歪アクチュエータ5
1と一体に変位する。第1ボディB1と第2ボディB2
の衝合部に形成される変位拡大室53は、電歪アクチュ
エータ51の変位を油圧変換し、第2ボディB2内を摺
動するピストン部材としての小径ピストン54に伝達す
るもので、この際、大小ピストン52、54の受圧面積
比に応じて変位が拡大される。大径ピストン52の外周
には、変位拡大室53からリークする燃料を低圧排出通
路523を介して低圧燃料通路104へ排出するための
低圧排出環状溝522が形成され、その上方にはシール
用のOリング521が設けられる。
A large-diameter piston 52 is slidably arranged in the first body B1 in contact with the lower end surface of the electrostrictive actuator 51. The large-diameter piston 52 is biased upward by a disc spring 531 arranged in the displacement magnifying chamber 53 below and expands / contracts in accordance with an applied voltage.
Displaces together with 1. First body B1 and second body B2
The displacement magnifying chamber 53 formed in the abutting portion of the above converts the displacement of the electrostrictive actuator 51 into a hydraulic pressure and transmits it to the small diameter piston 54 as a piston member sliding in the second body B2. The displacement is enlarged according to the pressure receiving area ratio of the large and small pistons 52 and 54. A low-pressure discharge annular groove 522 for discharging the fuel leaking from the displacement enlargement chamber 53 to the low-pressure fuel passage 104 via the low-pressure discharge passage 523 is formed on the outer periphery of the large-diameter piston 52. An O-ring 521 is provided.

【0015】ここで、変位拡大室53は、チェック弁7
1および中間圧通路72を介して、第2ボディB2下端
部に設けられる中間圧室7に連通している。中間圧室7
は、中間圧入口ピン73周囲のクリアランスによってニ
ードルボリューム4に、中間圧出口ピン74周囲のクリ
アランスによって低圧燃料通路104に連通しており、
中間圧入口ピン73、中間圧出口ピン74周囲のクリア
ランスを適切に設定することによって、所定の中間圧に
制御されている。リーク等によって変位拡大室53の油
圧が低下すると、チェック弁71が開弁して、変位拡大
室53に燃料が補充され所定の中間圧に維持する。
Here, the displacement magnifying chamber 53 has a check valve 7
1 and the intermediate pressure passage 72, it communicates with the intermediate pressure chamber 7 provided at the lower end of the second body B2. Intermediate pressure chamber 7
Communicates with the needle volume 4 through the clearance around the intermediate pressure inlet pin 73, and with the low pressure fuel passage 104 through the clearance around the intermediate pressure outlet pin 74.
A predetermined intermediate pressure is controlled by appropriately setting the clearance around the intermediate pressure inlet pin 73 and the intermediate pressure outlet pin 74. When the oil pressure in the displacement magnifying chamber 53 decreases due to a leak or the like, the check valve 71 opens, and the displacement magnifying chamber 53 is replenished with fuel and maintained at a predetermined intermediate pressure.

【0016】制御弁3は、第2ボディB2の下端部に形
成される弁室31と、弁室31内に配設され、小径ピス
トン54によって駆動される略球状の弁体32を有して
いる。弁室31の頂面中央には、弁体32によって開閉
される低圧ポート33が開口し、低圧ポート33は、ピ
ストン54の下端部周りに形成されるアウトボリューム
541に連通している。小径ピストン54は先端部が低
圧ポート33を貫通して弁体32に当接し、弁体32が
低圧ポート33を開放すると、弁室31内の油圧がアウ
トボリューム541、アウト通路542を経て低圧燃料
通路104に排出されるようになしてある。
The control valve 3 has a valve chamber 31 formed at the lower end of the second body B2, and a substantially spherical valve body 32 arranged in the valve chamber 31 and driven by a small diameter piston 54. There is. A low pressure port 33 opened and closed by the valve element 32 is opened at the center of the top surface of the valve chamber 31, and the low pressure port 33 communicates with an out volume 541 formed around the lower end of the piston 54. When the tip portion of the small-diameter piston 54 penetrates the low pressure port 33 and comes into contact with the valve body 32, and the valve body 32 opens the low pressure port 33, the hydraulic pressure in the valve chamber 31 passes through the out volume 541 and the out passage 542 to generate low pressure fuel. It is adapted to be discharged to the passage 104.

【0017】弁室31は、第3ボディB3を貫通して設
けたアウトオリフィス22とこれに連続するアウトオリ
フィス通路21によって、第4ボディB4の上端部に形
成される制御室2と、常時連通している。アウトオリフ
ィス22は、弁室31の底面外周部に開口し、制御室2
は、第4ボディB4に設けたニードルボリューム4内に
形成されて、ニードル1に下向き(閉弁方向)の油圧力
を作用させている。ニードル1は、上半部が、ニードル
ボリューム4内に位置しており、下半部はニードルボリ
ューム4に連続する摺動穴41内に摺動可能に挿通され
ている。摺動穴41の先端には複数の噴孔42が開口し
ている。
The valve chamber 31 is in constant communication with the control chamber 2 formed at the upper end of the fourth body B4 by the out-orifice 22 provided through the third body B3 and the out-orifice passage 21 continuing from the out-orifice 22. is doing. The out-orifice 22 opens at the outer periphery of the bottom surface of the valve chamber 31, and the control chamber 2
Is formed in the needle volume 4 provided in the fourth body B4, and exerts downward (valve closing direction) hydraulic pressure on the needle 1. An upper half portion of the needle 1 is located inside the needle volume 4, and a lower half portion is slidably inserted into a sliding hole 41 continuous with the needle volume 4. A plurality of injection holes 42 are opened at the tip of the sliding hole 41.

【0018】ニードル1の上端部は、ニードルボリュー
ム4の上端部に配設した筒状のニードルガイド部材6内
に、油密かつ摺動可能に挿通される。ニードルガイド部
材6上面と第3ボディB3下面の間には、自動調芯リン
グ61が挟持され、ニードル1の中間部外周に固定した
スプリング押さえ62とニードルガイド部材6下面の間
に配設された第1スプリング63が、ニードルガイド部
材6を上方に付勢すると同時に、ニードル1を下方に付
勢している。自動調芯リング61は、平面状の上面が第
3ボディB3下面に当接しており、底部側面の円錐面
が、ニードルガイド部材6上面の円錐面に当接してい
る。従って、ニードル1と第3ボディB3下面との垂直
度の狂いは、自動調芯リング61の水平方向の動きと、
ニードルガイド部材6の回転方向の動きによって吸収さ
れる。また、第1スプリング63の付勢力によって、自
動調芯リング61とニードルガイド部材6、第3ボディ
B3の間が油密シールされる。
The upper end of the needle 1 is oil-tightly and slidably inserted into a cylindrical needle guide member 6 arranged at the upper end of the needle volume 4. A self-aligning ring 61 is sandwiched between the upper surface of the needle guide member 6 and the lower surface of the third body B3, and is arranged between the spring retainer 62 fixed to the outer periphery of the intermediate portion of the needle 1 and the lower surface of the needle guide member 6. The first spring 63 biases the needle guide member 6 upward, and simultaneously biases the needle 1 downward. The self-aligning ring 61 has a planar upper surface abutting on the lower surface of the third body B3, and a conical surface on the bottom side surface abuts on the upper surface of the needle guide member 6. Therefore, the deviation of the vertical degree between the needle 1 and the lower surface of the third body B3 is caused by the horizontal movement of the self-aligning ring 61,
It is absorbed by the movement of the needle guide member 6 in the rotation direction. In addition, the biasing force of the first spring 63 provides an oil-tight seal between the self-aligning ring 61, the needle guide member 6, and the third body B3.

【0019】ニードル1は、ニードル本体11と、その
上端部外周に摺動可能に設けられる制御面積変換リング
12からなる。制御面積変換リング12の外周面は、ニ
ードルガイド部材6の内周面に摺動可能に当接してい
る。ニードル本体11は、上端の拡径部13が制御面積
変換リング12の上方に突出し、制御面積変換リング1
2の上面に当接している。制御面積変換リング12の下
面とスプリング押さえ62との間には、第2スプリング
64が配設されて制御面積変換リング12を譲歩に付勢
している。
The needle 1 comprises a needle body 11 and a control area conversion ring 12 slidably provided on the outer circumference of the upper end portion thereof. The outer peripheral surface of the control area conversion ring 12 slidably contacts the inner peripheral surface of the needle guide member 6. In the needle body 11, the enlarged diameter portion 13 at the upper end projects above the control area conversion ring 12, and the control area conversion ring 1
2 is in contact with the upper surface. A second spring 64 is disposed between the lower surface of the control area conversion ring 12 and the spring retainer 62 to bias the control area conversion ring 12 in a concession.

【0020】ここで、第2スプリング64を設ける必要
は必ずしもないが、ニードル本体11に制御面積変換リ
ング12を密着させて、リフト開始時のロスを減らせる
利点がある。また、ニードルガイド部材6の下端縁に内
方に突出するフランジ部を設けて、制御面積変換リング
12の下方への移動を規制するストッパ部としてもよ
い。
Here, although it is not always necessary to provide the second spring 64, there is an advantage that the control area conversion ring 12 is brought into close contact with the needle body 11 to reduce the loss at the start of the lift. Further, a flange portion projecting inward may be provided on the lower end edge of the needle guide member 6 to serve as a stopper portion that restricts the downward movement of the control area conversion ring 12.

【0021】自動調芯リング61は、制御面積変換リン
グ12の上方への移動を規制するストッパ部を兼ねてお
り、自動調芯リング61の下面がストッパ面65となっ
て、制御面積変換リング12の上面と、所定の間隔Lで
対向している。従って、ニードル1は、所定の間隔Lに
対応する中間リフト量まではニードル本体11と制御面
積変換リング12一体でリフトするが、制御面積変換リ
ング12がストッパ面65に当接すると、それ以降はニ
ードル本体11のみがリフトする。このように、制御面
積を2段に変化させることにより、ニードル1のリフト
速度を可変とすることができる。これについては後述す
る。
The self-aligning ring 61 also serves as a stopper portion for restricting the upward movement of the control area conversion ring 12, and the lower surface of the self-aligning ring 61 serves as a stopper surface 65, which serves as the control area conversion ring 12. And the upper surface of the substrate 1 at a predetermined distance L. Therefore, the needle 1 lifts together with the needle body 11 and the control area conversion ring 12 up to the intermediate lift amount corresponding to the predetermined interval L, but when the control area conversion ring 12 abuts the stopper surface 65, thereafter Only the needle body 11 lifts. Thus, the lift speed of the needle 1 can be made variable by changing the control area in two steps. This will be described later.

【0022】ここで、ニードル1と、ニードルガイド部
材6、自動調芯リング61とで囲まれる空間によって、
制御室2が形成される。制御室2の頂面には、インオリ
フィス24が開口し、これに連続するインオリフィス通
路23を介して高圧燃料通路102に連通している。こ
れらインオリフィス24およびインオリフィス通路23
は第3ボディB3に設けられる。制御室2の油圧は、制
御弁3の開閉に伴って増減し、制御室2の油圧が低下し
てニードル1がリフトすると、ニードルボリューム4と
噴孔42がニードル1周りの間隙を介して連通し、高圧
燃料が噴射される。
Here, by the space surrounded by the needle 1, the needle guide member 6 and the self-aligning ring 61,
A control room 2 is formed. An in-orifice 24 is opened on the top surface of the control chamber 2, and communicates with the high-pressure fuel passage 102 via an in-orifice passage 23 continuous with the in-orifice 24. These in-orifice 24 and in-orifice passage 23
Is provided on the third body B3. The hydraulic pressure in the control chamber 2 increases and decreases as the control valve 3 opens and closes. When the hydraulic pressure in the control chamber 2 decreases and the needle 1 lifts, the needle volume 4 and the injection hole 42 communicate with each other through a gap around the needle 1. Then, high-pressure fuel is injected.

【0023】次に、上記構成の燃料噴射弁1の作動につ
いて説明する。図2(B)は、電歪アクチュエータ51
を駆動した時の、制御室2の圧力変化と、ニードル本体
11および制御面積変換リング12のリフト量の関係を
示し、図2(A)のa〜cは、図2(B)のa〜c点に
おける各部の状態を示すものである。電歪アクチュエー
タ51に通電しない初期状態においては、制御弁3の弁
体32が低圧ポート33を閉鎖しているために、弁室3
1および制御室2は高圧燃料通路102から供給される
高圧燃料によってフィード圧に保たれる。この時、ニー
ドル1には、制御室2の油圧力とスプリング63のバネ
力が下向きに作用しており、上向きに作用するニードル
ボリューム4の油圧力に打ち勝って噴孔11を閉鎖して
いる。
Next, the operation of the fuel injection valve 1 having the above structure will be described. FIG. 2B shows an electrostrictive actuator 51.
2 shows the relationship between the pressure change in the control chamber 2 and the lift amount of the needle body 11 and the control area conversion ring 12 when the actuator is driven, and a to c in FIG. 2A are a to c in FIG. The state of each part at point c is shown. In the initial state where the electrostrictive actuator 51 is not energized, the valve body 32 of the control valve 3 closes the low pressure port 33, so that the valve chamber 3 is closed.
1 and the control chamber 2 are maintained at the feed pressure by the high pressure fuel supplied from the high pressure fuel passage 102. At this time, the oil pressure of the control chamber 2 and the spring force of the spring 63 act downward on the needle 1, and the injection hole 11 is closed by overcoming the oil pressure of the needle volume 4 acting upward.

【0024】この初期状態から、電歪アクチュエータ5
1に所定の駆動電圧を印加すると(図2(B)の時間
1)、電歪アクチュエータ51が伸長して大径ピストン
52が下方に変位する。これに伴い、変位拡大室53の
圧力が上昇して、小径ピストン54および弁体32が下
降し、低圧ポート33が開放されて、弁室31が低圧燃
料通路104に至るアウトボリューム541と連通す
る。これにより、制御室2の圧力が低下し、ニードル1
に下向きに作用する力が、ニードル1に上向きに作用す
る力を下回ると、ニードル本体11が制御面積変換リン
グ12とともにリフトを開始する(図2(B)の時間
2)。
From this initial state, the electrostrictive actuator 5
When a predetermined drive voltage is applied to 1 (time 1 in FIG. 2B), the electrostrictive actuator 51 extends and the large-diameter piston 52 is displaced downward. Along with this, the pressure in the displacement magnifying chamber 53 rises, the small diameter piston 54 and the valve element 32 descend, the low pressure port 33 is opened, and the valve chamber 31 communicates with the out volume 541 reaching the low pressure fuel passage 104. . As a result, the pressure in the control chamber 2 decreases, and the needle 1
When the force acting downwards on the needle 1 becomes smaller than the force acting upwards on the needle 1, the needle body 11 starts to lift together with the control area conversion ring 12 (time 2 in FIG. 2B).

【0025】ニードル1のリフトにより、制御室2の圧
力は再び上昇し、ニードル1のリフト速度がある一定速
度になると、制御室2に流入、流出する燃料がバランス
して、制御室2の圧力はフィード圧より低い一定圧に維
持される(図2(B)の時間3〜4)。この間、図2
(A)のaのように、ニードル本体11と制御面積変換
リング12は一体に摺動し、ニードル1のリフト速度は
比較的低速となる。
Due to the lift of the needle 1, the pressure in the control chamber 2 rises again, and when the lift speed of the needle 1 reaches a certain constant speed, the fuel flowing in and out of the control chamber 2 is balanced, and the pressure in the control chamber 2 increases. Is maintained at a constant pressure lower than the feed pressure (time 3 to 4 in FIG. 2B). During this time,
Like a in (A), the needle body 11 and the control area conversion ring 12 slide integrally, and the lift speed of the needle 1 becomes relatively low.

【0026】ニードル1のリフト量が、初期状態におけ
るストッパ面65と制御面積変換リング12の間隔Lに
相当する中間リフト量となると、図2(A)のbのよう
に、制御面積変換リング12がストッパ面65に当接し
て、リフトが停止する(図2(B)の時間4)。これ
は、ニードルボリューム4の油圧を受ける制御面積変換
リング12の面積が減少して、ニードル1に上向きに作
用する力が小さくなるためで、制御室2の油圧が低下し
ても、ニードル1はしばらくの間変位せず、中間リフト
量で保持される(図2(B)の時間4〜5)。
When the lift amount of the needle 1 reaches an intermediate lift amount corresponding to the distance L between the stopper surface 65 and the control area conversion ring 12 in the initial state, the control area conversion ring 12 is moved as shown by b in FIG. 2 (A). Comes into contact with the stopper surface 65 and the lift stops (time 4 in FIG. 2B). This is because the area of the control area conversion ring 12 that receives the oil pressure of the needle volume 4 decreases and the force that acts upward on the needle 1 decreases, so that even if the oil pressure in the control chamber 2 decreases, the needle 1 It is not displaced for a while and is held at the intermediate lift amount (time 4 to 5 in FIG. 2B).

【0027】制御室2の圧力がある一定圧力まで低下す
ると、ニードル1が再びリフトするが(図2(B)の時
間5)、制御面積変換リング12の変位がストッパ面6
5で規制されるので、ニードル本体11のみがリフトす
ることになる。すなわち、油圧を受ける面積が小さくな
るために、図2(A)のcのように、ニードル1のリフ
ト速度は、制御面積変換リング12を含む大きな面積で
油圧を受ける場合より高速となる。この時、制御室2の
圧力は、図2(A)のaの状態より低い一定圧に維持さ
れる。ニードル1本体11が制御室2の頂面に当接する
と、リフトが停止し、制御室2の圧力は再び下降する
(図2(B)の時間6)。
When the pressure in the control chamber 2 drops to a certain pressure, the needle 1 lifts again (time 5 in FIG. 2B), but the displacement of the control area conversion ring 12 causes the stopper surface 6 to move.
Since it is regulated by 5, only the needle body 11 is lifted. That is, since the area that receives the hydraulic pressure is small, the lift speed of the needle 1 is higher than when the hydraulic pressure is applied to a large area including the control area conversion ring 12, as indicated by c in FIG. At this time, the pressure in the control chamber 2 is maintained at a constant pressure lower than that in the state of a in FIG. When the needle 1 main body 11 comes into contact with the top surface of the control chamber 2, the lift stops and the pressure in the control chamber 2 drops again (time 6 in FIG. 2B).

【0028】このように、制御面積を2段に変化させる
ことにより、ニードル1のリフトが小さい場合(微少噴
射時)には、制御面積を大きくして(ニードル本体11
と制御面積変換リング12)、ニードル1のリフト速度
を小さくすることができる。一方、ニードル1のリフト
が大きい場合(大噴射量時)には、制御面積を小さくし
て(ニードル本体11のみ)、ニードル1のリフト速度
を大きくすることができる。よって、インオリフィス2
4、アウトオリフィス22の径が一定で、制御室2の燃
料の流入・流出速度が一定のもとでも、微少噴射時の低
速駆動と、大噴射量時の高速駆動の両立が可能となる。
In this way, by changing the control area in two steps, when the lift of the needle 1 is small (during minute injection), the control area is increased (needle body 11).
The control area conversion ring 12) and the lift speed of the needle 1 can be reduced. On the other hand, when the lift of the needle 1 is large (when the injection amount is large), the control area can be reduced (only the needle body 11) and the lift speed of the needle 1 can be increased. Therefore, in-orifice 2
4. Even if the diameter of the out-orifice 22 is constant and the inflow / outflow speed of the fuel in the control chamber 2 is constant, it is possible to achieve both low speed driving at the time of minute injection and high speed driving at the time of large injection amount.

【0029】図3は、本発明の第2の実施の形態であ
り、本実施の形態では、制御弁3を設けず、変位拡大室
53の油圧によって、直接ニードル1を駆動する方式の
燃料噴射弁において、噴射量に応じてニードル駆動速度
を可変とするための構成を示す。図3中、上記図1の燃
料噴射弁の各構成部材と同等の機能を有する部材には同
じ符号を付してあり、以下、上記第1の実施の形態との
相違点を中心に説明する。本実施の形態において、燃料
噴射弁は、電歪アクチュエータ51および大径ピストン
52が収容される第1ボディB1の下方に、バランスピ
ストン8を収容する第2ボディB2、小径ピストン54
を収容する第3ボディB3、スプリング室65が形成さ
れる第4ボディB4およびニードル1を収容する第5ボ
ディB55を配設してなる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the control valve 3 is not provided, and the fuel pressure of the system in which the needle 1 is directly driven by the hydraulic pressure of the displacement magnifying chamber 53 is used. In the valve, a configuration for varying the needle drive speed according to the injection amount is shown. In FIG. 3, members having the same functions as those of the respective constituent members of the fuel injection valve of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the differences from the first embodiment will be mainly described below. . In the present embodiment, the fuel injection valve includes a second body B2 housing the balance piston 8 and a small diameter piston 54 below the first body B1 housing the electrostrictive actuator 51 and the large diameter piston 52.
A third body B3 for accommodating the needle, a fourth body B4 in which a spring chamber 65 is formed, and a fifth body B55 for accommodating the needle 1.

【0030】ニードル1は第5ボディB5内に摺動可能
に収容されており、ニードル1の上端は、第4ボディB
4のスプリング室65内に延びている。スプリング室6
5は、低圧燃料通路104に連通し、ニードル1上端に
固定したスプリング押さえ62とスプリング室65頂面
の間には、スプリング63が配設されて、ニードル1を
下方に付勢している。また、第3ボディB3に収容した
小径ピストン本体54の先端(下端)が、スプリング室
65内に延出してニードル1上端のスプリング押さえ6
2に当接している。ニードル1の中間部周りには、高圧
燃料通路102に連通する燃料溜まり43が形成されて
いる。
The needle 1 is slidably accommodated in the fifth body B5, and the upper end of the needle 1 is at the fourth body B5.
4 extends into the spring chamber 65. Spring chamber 6
5, a spring 63 is provided between the spring retainer 62 fixed to the upper end of the needle 1 and the top surface of the spring chamber 65, which communicates with the low pressure fuel passage 104, and urges the needle 1 downward. Further, the tip (lower end) of the small-diameter piston main body 54 housed in the third body B3 extends into the spring chamber 65, and the spring retainer 6 at the upper end of the needle 1 is held.
It is in contact with 2. A fuel reservoir 43 communicating with the high-pressure fuel passage 102 is formed around the middle portion of the needle 1.

【0031】小径ピストン54上方には、第2ボディB
2内にバランスピストン8が摺動可能に配設してあり、
バランスピストン8の小径とした先端部が小径ピストン
54上面に当接している。バランスピストン8の上方の
空間は、バランス圧力導入通路82を介して高圧燃料通
路102に連通するバランス圧力室81としてあり、バ
ランスピストン8を介して、小径ピストン54およびニ
ードル1に下向きの油圧力を作用させている。ここで、
バランスピストン8の径は、ニードル1の摺動部径と同
じかやや大径とし、開弁時にニードル1に作用する上向
きの油圧力とほぼバランスするようにするとよい。
Above the small diameter piston 54, the second body B
The balance piston 8 is slidably arranged in
The small-diameter tip of the balance piston 8 is in contact with the upper surface of the small-diameter piston 54. A space above the balance piston 8 serves as a balance pressure chamber 81 that communicates with the high-pressure fuel passage 102 via the balance pressure introduction passage 82, and downward oil pressure is applied to the small diameter piston 54 and the needle 1 via the balance piston 8. It is working. here,
The diameter of the balance piston 8 may be the same as or slightly larger than the diameter of the sliding portion of the needle 1 so as to be almost balanced with the upward hydraulic pressure acting on the needle 1 when the valve is opened.

【0032】バランスピストン8の下方には、第2、第
3ボディB2、B3の衝合部に中間圧室7が形成されて
いる。中間圧室7には、バランスピストン8周囲のクリ
アランスを介してバランス圧力室81から燃料が流入す
るとともに、中間圧出口ピン74周囲のクリアランスを
経て低圧燃料通路104へ燃料が流出するようになって
おり、バランスピストン8および中間圧出口ピン74周
囲のクリアランスを適切に設定することにより、所定の
中間圧に保持される。
Below the balance piston 8, an intermediate pressure chamber 7 is formed at the abutting portion of the second and third bodies B2, B3. The fuel flows into the intermediate pressure chamber 7 from the balance pressure chamber 81 through the clearance around the balance piston 8, and the fuel flows out to the low pressure fuel passage 104 through the clearance around the intermediate pressure outlet pin 74. By setting the clearance around the balance piston 8 and the intermediate pressure outlet pin 74 appropriately, a predetermined intermediate pressure is maintained.

【0033】本実施の形態では、小径ピストン54を、
ニードル1を駆動するピストン本体54aと、その上端
の大径部54c外周に摺動可能に設けられる変位拡大率
変換リング54bにて構成する。変位拡大率変換リング
54b下方の空間は、第2変位拡大室56としてあり、
第2、第3ボディB2、B3内に形成した変位拡大室連
通路55を介して、第1ボディB1下端部の変位拡大室
53と連通している。従って、第2変位拡大室56に
は、中間圧室7からチェック弁71および変位拡大室5
3を介して所定の中間圧に制御された燃料が導入され
て、小径ピストン54に上向きの油圧力を作用させてい
る。変位拡大率変換リング54bの下端縁には、ピスト
ン本体54aの大径部54c下面に当接するフランジ5
4dが設けられ、第2変位拡大室56内に配設された皿
バネ561が、変位拡大率変換リング54bを上方に付
勢している。
In the present embodiment, the small diameter piston 54 is
The piston main body 54a for driving the needle 1 and the displacement magnifying power conversion ring 54b slidably provided on the outer circumference of the large diameter portion 54c at the upper end thereof. The space below the displacement magnification conversion ring 54b is a second displacement magnifying chamber 56,
The displacement magnifying chamber communication passage 55 formed in the second and third bodies B2 and B3 communicates with the displacement magnifying chamber 53 at the lower end of the first body B1. Therefore, the second displacement magnifying chamber 56 includes the check valve 71 and the displacement magnifying chamber 5 from the intermediate pressure chamber 7.
Fuel whose pressure is controlled to a predetermined intermediate pressure is introduced via 3 to apply upward hydraulic pressure to the small diameter piston 54. The flange 5 that abuts the lower surface of the large-diameter portion 54c of the piston body 54a is provided at the lower end edge of the displacement magnification conversion ring 54b.
4d is provided, and a disc spring 561 provided in the second displacement magnifying chamber 56 urges the displacement magnifying power conversion ring 54b upward.

【0034】小径ピストン54は、第2変位拡大室56
の圧力の増加によって上昇し、ニードル1をリフトさせ
る。ここで、変位拡大率変換リング54bの上面は、ス
トッパ面83となる第2ボディB2下面と、所定間隔L
をおいて対向しており、従って、所定の間隔Lまでは、
小径ピストン54のピストン本体54aと変位拡大率変
換リング54bが一体にリフトするが、変位拡大率変換
リング54bがストッパ面83に当接すると、それ以降
はピストン本体54aのみがリフトすることになる。こ
のように、本実施の形態では、小径ピストン本体54に
よる変位拡大率を2段に変化することにより、ニードル
1のリフト速度を可変とする。
The small diameter piston 54 has a second displacement magnifying chamber 56.
The pressure rises and the needle 1 is lifted. Here, the upper surface of the displacement magnifying power conversion ring 54b and the lower surface of the second body B2 serving as the stopper surface 83 are separated by a predetermined distance L.
Are opposed to each other, and thus, up to a predetermined distance L,
The piston body 54a of the small-diameter piston 54 and the displacement magnifying power conversion ring 54b lift together, but when the displacement magnifying power conversion ring 54b contacts the stopper surface 83, only the piston body 54a thereafter lifts. As described above, in the present embodiment, the lift speed of the needle 1 is made variable by changing the displacement magnification rate by the small diameter piston main body 54 in two steps.

【0035】図4(B)は、電歪アクチュエータ51を
駆動した時の、第2変位拡大室56の圧力変化と、ピス
トン本体54aおよび変位拡大率変換リング54bのリ
フト量の関係を、図4(A)のa〜cは、図4(B)の
a〜c点における各部の状態を示すものである。電歪ア
クチュエータ51に通電しない初期状態においては、変
位拡大室53および第2変位拡大室56は所定の中間圧
に保たれており、ニードル1に下向きに作用する中間圧
室7およびバランス圧力室81の油圧力とスプリング6
3のバネ力が、ニードル1に上向きに作用する第2変位
拡大室56および燃料溜まり43の油圧力を上回って、
噴孔11は閉鎖されている。
FIG. 4B shows the relationship between the pressure change in the second displacement magnifying chamber 56 and the lift amount of the piston body 54a and the displacement magnifying power conversion ring 54b when the electrostrictive actuator 51 is driven. Parts (a) to (c) of FIG. 4B show the states of the respective parts at points a to c. In the initial state where the electrostrictive actuator 51 is not energized, the displacement magnifying chamber 53 and the second displacement magnifying chamber 56 are kept at a predetermined intermediate pressure, and the intermediate pressure chamber 7 and the balance pressure chamber 81 acting downward on the needle 1 are held. Oil pressure and spring 6
The spring force of 3 exceeds the hydraulic pressure of the second displacement magnifying chamber 56 and the fuel sump 43 that act upward on the needle 1,
The injection hole 11 is closed.

【0036】この初期状態から、電歪アクチュエータ5
1に所定の駆動電圧を印加すると(図4(B)の時間
1)、電歪アクチュエータ51が伸長して大径ピストン
52が下方に変位し、これに伴って変位拡大室53およ
び第2変位拡大室56の圧力が上昇する。第2変位拡大
室56の圧力が所定圧に達すると、ニードル1に下向き
に作用する力が上向きに作用する力を下回って、小径ピ
ストン54がリフトを開始する。(図4(B)の時間
2)。この時、図4(A)のaのように、ピストン本体
54aと変位拡大率変換リング54bは一体にリフトす
るため、小径ピストン54およびニードル1のリフト速
度は比較的低速となる。第2変位拡大室56の圧力は一
定圧に維持される。
From this initial state, the electrostrictive actuator 5
When a predetermined drive voltage is applied to No. 1 (time 1 in FIG. 4 (B)), the electrostrictive actuator 51 expands and the large-diameter piston 52 displaces downward, and along with this, the displacement magnifying chamber 53 and the second displacement. The pressure in the expansion chamber 56 rises. When the pressure in the second displacement magnifying chamber 56 reaches a predetermined pressure, the force acting downward on the needle 1 becomes less than the force acting upward, and the small diameter piston 54 starts to lift. (Time 2 in FIG. 4B). At this time, as shown in a of FIG. 4A, the piston main body 54a and the displacement magnifying power conversion ring 54b lift together, so that the lift speeds of the small diameter piston 54 and the needle 1 become relatively low. The pressure in the second displacement magnifying chamber 56 is maintained at a constant pressure.

【0037】図4(A)のbのように、変位拡大率変換
リング54bがストッパ面83に当接すると、小径ピス
トン54およびニードル1のリフトが停止する(図4
(B)の時間3)。これは、変位拡大室56の油圧を受
ける小径ピストン54の面積が減少して、小径ピストン
54に上向きに作用する力が減少するためで、変位拡大
室56の油圧が上昇しても、小径ピストン54は変位せ
ず、ニードル1は変位拡大率変換リング54bとストッ
パ面83の間隔Lに相当する中間リフト量で保持され
る。
When the displacement magnification conversion ring 54b comes into contact with the stopper surface 83 as shown in FIG. 4 (b), the lift of the small diameter piston 54 and the needle 1 is stopped (FIG. 4).
(B) time 3). This is because the area of the small-diameter piston 54 that receives the oil pressure in the displacement magnifying chamber 56 decreases, and the force that acts upward on the small-diameter piston 54 decreases. 54 does not displace, and the needle 1 is held with an intermediate lift amount corresponding to the distance L between the displacement magnification conversion ring 54b and the stopper surface 83.

【0038】変位拡大室56の油圧が十分上昇すると、
小径ピストン54およびニードル1は再びリフトし始め
るが、図4(A)のcのように、変位拡大率変換リング
54bの変位がストッパ面83で規制されるので、ピス
トン本体54aのみがリフトすることになる。すなわ
ち、変位拡大室56の油圧を受ける面積が小さくなるた
めに、小径ピストン54およびニードル1のリフト速度
は、変位拡大率変換リング54bを含む大きな面積で油
圧を受ける場合より高速となる。この時、第2変位拡大
室56の圧力は、図4(A)のaの状態より高い一定圧
に維持される。
When the hydraulic pressure in the displacement magnifying chamber 56 rises sufficiently,
Although the small-diameter piston 54 and the needle 1 start to lift again, the displacement of the displacement magnifying power conversion ring 54b is restricted by the stopper surface 83 as shown in c of FIG. 4A, so that only the piston body 54a is lifted. become. That is, since the area of the displacement magnifying chamber 56 which receives the hydraulic pressure becomes small, the lift speed of the small diameter piston 54 and the needle 1 becomes faster than when the hydraulic pressure is applied to a large area including the displacement magnifying rate conversion ring 54b. At this time, the pressure in the second displacement magnifying chamber 56 is maintained at a constant pressure higher than that in the state of a in FIG.

【0039】ピストン本体54a上方のバランスピスト
ン8がバランス圧力室81の頂面に当接すると、小径ピ
ストン54およびニードル1のリフトが停止し、変位拡
大室56の油圧が再び上昇する。このように、本実施の
形態では、ニードル1すなわち小径ピストン54のリフ
トが小さい場合(微小噴射時)には、ピストン本体54
aと変位拡大率変換リング54b両者の大きな面積で、
変位拡大室56の油圧を受けて変位拡大率を小さくし、
ニードル1の移動速度を小さくできる。一方、ニードル
1すなわち小径ピストン54のリフトが大きい場合(大
噴射量時)には、ピストン本体54aのみの小さな面積
で、変位拡大室56の油圧を受けて、変位拡大率を大き
くすることにより、ニードル1の移動速度を大きくでき
る。このように、小径ピストン54の変位拡大率を2段
に変化させることによっても、微小噴射時のニードル1
の低速駆動と、大噴射量時ニードル1の高速駆動を両立
できる。
When the balance piston 8 above the piston body 54a comes into contact with the top surface of the balance pressure chamber 81, the lift of the small diameter piston 54 and the needle 1 is stopped, and the hydraulic pressure in the displacement enlargement chamber 56 rises again. Thus, in the present embodiment, when the lift of the needle 1, that is, the small diameter piston 54 is small (during minute injection), the piston main body 54
a and the displacement enlargement ratio conversion ring 54b have large areas,
The displacement expansion rate is reduced by receiving the hydraulic pressure of the displacement expansion chamber 56,
The moving speed of the needle 1 can be reduced. On the other hand, when the lift of the needle 1, that is, the small-diameter piston 54 is large (at the time of large injection amount), the displacement enlargement ratio is increased by receiving the hydraulic pressure of the displacement enlargement chamber 56 in a small area of only the piston main body 54a. The moving speed of the needle 1 can be increased. Thus, by changing the displacement enlargement ratio of the small-diameter piston 54 in two steps, the needle 1 at the time of minute injection
It is possible to achieve both low speed driving and high speed driving of the needle 1 at the time of a large injection amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の燃料噴射弁の全体
断面図である。
FIG. 1 is an overall sectional view of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(A)は第1の実施の形態の作動を説明するた
めの燃料噴射弁の要部断面図、(A)は第1の実施の形
態の構成における制御室圧力と制御面積変換リングおよ
びニードル本体のリフト量の関係を示す図である。
FIG. 2A is a sectional view of a main part of a fuel injection valve for explaining the operation of the first embodiment, and FIG. 2A is a control chamber pressure and control area conversion in the configuration of the first embodiment. It is a figure which shows the relationship of the lift amount of a ring and a needle main body.

【図3】本発明の第2の実施の形態の燃料噴射弁の全体
断面図である。
FIG. 3 is an overall sectional view of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(A)は第2の実施の形態の作動を説明するた
めの燃料噴射弁の要部断面図、(A)は第2の実施の形
態の構成における変位拡大室圧力と変位拡大率変換リン
グおよびピストン本体のリフト量の関係を示す図であ
る。
FIG. 4A is a sectional view of a main part of a fuel injection valve for explaining the operation of the second embodiment, and FIG. 4A is a displacement magnifying chamber pressure and displacement magnification in the configuration of the second embodiment. It is a figure which shows the relationship of the lift amount of a rate conversion ring and a piston main body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

B1〜B5 ボディ 1 ニードル 11 ニードル本体 12 制御面積変換リング 13 拡径部 2 制御室 21 アウトオリフィス通路 22 アウトオリフィス 23 インオリフィス通路 24 インオリフィス 3 制御弁 31 弁室 32 弁体 33 低圧ポート 4 ニードルボリューム(ニードル室) 41 摺動穴 42 噴孔 43 燃料溜まり 51 電歪アクチュエータ(アクチュエータ) 52 大径ピストン 53 変位拡大室 54 小径ピストン(ピストン部材) 54a ピストン本体 54b 変位拡大率変換リング 54c 大径部 54d フランジ部 55 変位拡大室連通路 56 第2変位拡大室 6 ニードルガイド部材 61 自動調芯リング 62 スプリング押さえ 63、64 スプリング 7 中間圧室 8 バランスピストン 81 バランス圧力室 101 高圧燃料入口 102 高圧燃料通路 103 低圧燃料出口 104 低圧燃料通路(低圧通路) B1-B5 body 1 needle 11 Needle body 12 Control area conversion ring 13 Expanded part 2 control room 21 Out orifice passage 22 Out orifice 23 In-orifice passage 24 in orifice 3 control valve 31 valve chamber 32 valve 33 Low pressure port 4 Needle volume (needle chamber) 41 Sliding hole 42 injection holes 43 Fuel pool 51 Electrostrictive Actuator 52 Large piston 53 Displacement magnifying chamber 54 Small diameter piston (piston member) 54a Piston body 54b Displacement magnification conversion ring 54c Large diameter part 54d flange 55 Displacement magnifying chamber communication passage 56 Second displacement magnifying chamber 6 Needle guide member 61 Self-aligning ring 62 Spring holder 63, 64 spring 7 Intermediate pressure chamber 8 balance pistons 81 Balance pressure chamber 101 High pressure fuel inlet 102 high-pressure fuel passage 103 Low pressure fuel outlet 104 low-pressure fuel passage (low-pressure passage)

フロントページの続き (72)発明者 大島 健司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 加藤 正明 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 渡辺 義正 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−82221(JP,A) 米国特許5779149(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 47/00 F02M 47/02 F02M 61/10 Front page continued (72) Inventor Kenji Oshima 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute, Inc. (72) Inventor Masaaki Kato 1-1, Showa-cho, Kariya, Aichi Stock Company Denso ( 72) Inventor Yoshimasa Watanabe 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference Japanese Patent Laid-Open No. 11-82221 (JP, A) US Patent 5779149 (US, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02M 47/00 F02M 47/02 F02M 61/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 噴孔を開閉するニードルに閉弁方向の圧
力を作用させる制御室と、上記制御室と低圧燃料通路の
間を開閉して上記制御室の圧力を増減させる制御弁と、
上記制御弁を開弁駆動して上記制御室の圧力を低下させ
ることにより上記ニードルをリフトさせるアクチュエー
タとを備える燃料噴射弁において、上記ニードルの上半
部周りに高圧燃料通路に連通するニードル室を設け、該
ニードル室の上端部に配設した筒状のニードルガイド部
材に上記ニードルの上端部を油密かつ摺動可能に挿通し
て、上記ニードルガイド部材と上記ニードルの上端部と
で囲まれる空間を上記制御室とするとともに、上記ニー
ドルを、ニードル本体とその上端部外周に摺動可能に設
けられ外周面が上記ニードルガイド部材の内周面に当接
する制御面積変換リングとで構成し、かつ上記制御面積
変換リングの上方に所定の間隔をおいて対向するストッ
パ部を設けて、上記ニードルのリフト時に、上記所定の
間隔に対応する中間リフト量までは上記ニードル本体と
上記制御面積変換リングが一体でリフトし、それ以降は
上記ニードル本体のみがリフトするようにしたことを特
徴とする燃料噴射弁。
1. A control chamber that applies a pressure in a valve closing direction to a needle that opens and closes an injection hole, and a control valve that opens and closes between the control chamber and a low-pressure fuel passage to increase or decrease the pressure in the control chamber.
In a fuel injection valve comprising an actuator that lifts the needle by lowering the pressure in the control chamber by driving the control valve to open, a needle chamber communicating with a high-pressure fuel passage is provided around the upper half of the needle. An upper end of the needle is oil-tightly and slidably inserted into a cylindrical needle guide member provided at the upper end of the needle chamber, and is surrounded by the needle guide member and the upper end of the needle. With the space as the control chamber, the needle is constituted by a needle body and a control area conversion ring slidably provided on the outer periphery of the upper end portion thereof and the outer peripheral surface of which abuts the inner peripheral surface of the needle guide member, Further, a stopper portion is provided above the control area conversion ring at a predetermined interval so as to be opposed to the control area conversion ring, and the stopper portion corresponding to the predetermined interval is provided when the needle is lifted. Until the lift amount is a lift the needle body and the control area conversion ring integrally, the fuel injection valve, characterized in that since it was to only the needle body is lifted.
【請求項2】 上記アクチュエータの変位に応じて圧力
を増減させる変位拡大室と、上記変位拡大室の圧力増加
に伴い下降して上記制御弁の弁体を開弁するピストン部
材を有する請求項1記載の燃料噴射弁。
2. A displacement magnifying chamber for increasing / decreasing a pressure according to a displacement of the actuator, and a piston member for lowering to open the valve body of the control valve as the pressure in the displacement magnifying chamber increases. The fuel injection valve described.
【請求項3】 上記ニードル本体の上端を上記制御面積
変換リングの上面から突出させて段付きに拡径する拡径
部とした請求項1または2記載の燃料噴射弁。
3. The fuel injection valve according to claim 1 or 2, wherein the upper end of the needle body is a diameter-expanded portion that protrudes from the upper surface of the control area conversion ring and increases in diameter stepwise.
【請求項4】 噴孔を開閉するニードルと、アクチュエ
ータの変位に応じて圧力を増減させる変位拡大室と、上
記変位拡大室の圧力増加に伴い変位して上記ニードルを
リフトさせるピストン部材とを備える燃料噴射弁におい
て、上記ピストン部材を、ピストン本体とその上端部外
周に摺動可能に設けた変位拡大率変換リングとで構成
し、かつ上記変位拡大率リングのリフト方向に所定の間
隔をおいて対向するストッパ部を設けて、上記ニードル
のリフト時に、上記所定の間隔に対応する中間リフト量
までは上記ピストン本体と上記変位拡大率リングが一体
でリフトし、それ以降は上記ピストン本体のみがリフト
するようにしたことを特徴とする燃料噴射弁。
4. A needle which opens and closes an injection hole, a displacement magnifying chamber which increases and decreases the pressure according to the displacement of an actuator, and a piston member which displaces as the pressure of the displacement magnifying chamber increases to lift the needle. In the fuel injection valve, the piston member is composed of a piston body and a displacement magnifying power conversion ring slidably provided on an outer periphery of an upper end portion thereof, and a predetermined space is provided in a lift direction of the displacement magnifying power ring. When the needle is lifted, the piston body and the displacement magnifying ring are integrally lifted up to an intermediate lift amount corresponding to the predetermined interval when the needle is lifted, and thereafter only the piston body is lifted. The fuel injection valve is characterized in that
JP2001129201A 2001-04-26 2001-04-26 Fuel injection valve Expired - Fee Related JP3527214B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001129201A JP3527214B2 (en) 2001-04-26 2001-04-26 Fuel injection valve
DE10218546A DE10218546B4 (en) 2001-04-26 2002-04-25 Fuel injection device for lifting a needle valve with variable speed
FR0205213A FR2824111B1 (en) 2001-04-26 2002-04-25 FUEL INJECTOR WORKING TO ACTUATE A VARIABLE SPEED NEEDLE VALVE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001129201A JP3527214B2 (en) 2001-04-26 2001-04-26 Fuel injection valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002322962A JP2002322962A (en) 2002-11-08
JP3527214B2 true JP3527214B2 (en) 2004-05-17

Family

ID=18977763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001129201A Expired - Fee Related JP3527214B2 (en) 2001-04-26 2001-04-26 Fuel injection valve

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3527214B2 (en)
DE (1) DE10218546B4 (en)
FR (1) FR2824111B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4609271B2 (en) * 2005-10-12 2011-01-12 株式会社デンソー Fuel injection valve
FR2894631A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-15 Renault Sas Fuel injector, especially for diesel engines, comprises a needle valve moving inside a cylinder at a speed which can be varied by an electromagnet and a switch whatever its position in the cylinder
DE102006062216A1 (en) 2006-12-22 2008-06-26 Robert Bosch Gmbh fuel injector

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156132A (en) * 1989-04-17 1992-10-20 Nippondenso Co., Ltd. Fuel injection device for diesel engines
JPH0436062A (en) * 1990-05-31 1992-02-06 Nippondenso Co Ltd Fuel injection nozzle of internal combustion engine
US5779149A (en) * 1996-07-02 1998-07-14 Siemens Automotive Corporation Piezoelectric controlled common rail injector with hydraulic amplification of piezoelectric stroke
DE19826791A1 (en) * 1998-06-16 1999-12-23 Bosch Gmbh Robert Valve control unit for a fuel injector
DE19946827C1 (en) * 1999-09-30 2001-06-21 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids

Also Published As

Publication number Publication date
FR2824111A1 (en) 2002-10-31
FR2824111B1 (en) 2006-01-27
JP2002322962A (en) 2002-11-08
DE10218546A1 (en) 2002-11-21
DE10218546B4 (en) 2005-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4286770B2 (en) Control valve and fuel injection valve having the same
JP4019934B2 (en) Control valve and fuel injection valve
JP2001355534A (en) Fuel injection valve
US6283441B1 (en) Pilot actuator and spool valve assembly
JPH07332193A (en) Fuel injection valve for internal combustion engine
JPH0370090B2 (en)
US7690587B2 (en) Damping arrangement for a fuel injector
JP3922780B2 (en) Fuel injection valve and driving method thereof
JP2016050564A (en) Fuel injection valve
JP3527214B2 (en) Fuel injection valve
JP3527215B2 (en) Fuel injection valve
JP4454195B2 (en) Fuel injection valve
JP3556921B2 (en) Fuel injection valve
JP2002349383A (en) Fuel injection valve
JP4131251B2 (en) Fuel injection device
JP4670878B2 (en) Control valves and injectors
JP4968180B2 (en) Injector
JPH06288489A (en) Three-way solenoid valve
JP4114641B2 (en) Fuel injector injector
JP2000337223A (en) Piezoelectric fuel injection valve
JPH08261092A (en) Injector
JP3994893B2 (en) Fuel injection valve
JP2000249016A (en) Injector
JP3864764B2 (en) Fuel injection valve
JP4378877B2 (en) Hydraulic control valve and fuel injection valve

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110227

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees