JP3817826B2 - Engine fuel injection valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧電素子または磁歪素子等のアクチュエータを介して針弁前後の燃料圧力を変化させることにより針弁を駆動するエンジンの燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から自動車用エンジンに備えられる燃料噴射弁には、印加電圧に応じて体積変化する圧電素子や、磁界の変化に応じて体積変化する磁歪素子を備えたアクチュエータによって針弁(弁体)を開弁作動させるものが知られており、針弁をこれらアクチュエータで駆動することにより、燃料噴射弁の応答性を向上でき、噴射可能範囲が拡大してエンジンの高出力化に対応できるとともに、少量の燃料を安定して噴射することが可能となってエンジンの燃費低減を図ることができる。
【0003】
このような燃料噴射弁としては、例えば、特開平5−180113号公報に開示されるものが知られており、アクチュエータとして圧電素子からなるピエゾアクチュエータを用いるとともに、針弁の開閉をその前後差圧に基づいて行うようにしたものである。
【0004】
これについて説明すると、針弁の前後には燃圧室と差圧室が画成されており、燃圧室には所定の圧力で燃料が導入され、差圧室は燃圧室とオリフィスにより連通されている。針弁背後側の差圧室にはピストンを備えたピエゾアクチュエータが設けられており、このピエゾアクチュエータの伸縮により針弁の開閉作動が制御される。ピストン外周には、ケーシング内周と摺接するOリングが設けられて、差圧室とピエゾアクチュエータを収装する空間とを画成している。
【0005】
そして、ピエゾアクチュエータに予め設定した電圧を印加して、伸長させた状態で針弁前後の燃圧室と差圧室の圧力はオリフィスを介して均等化されている。
【0006】
このとき針弁はリターンスプリングの付勢力により閉弁保持している。この状態からピエゾアクチュエータへの印加電圧を所定の開弁電圧へ変更してピエゾアクチュエータを瞬時に収縮させると、針弁背後の差圧室の容積が拡大する。
【0007】
同時に、差圧室は針弁前方の燃圧室に対してオリフィスを介して連通しているので、一時的に差圧室の内圧が低下して針弁の前後に開弁方向の圧力差が発生する。これにより針弁はリターンスプリングに抗して開弁し、噴口が開いて燃料が噴射されることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ケーシング内周を摺動するピストンの外周にOリングを設けて、差圧室とピエゾアクチュエータを収装する大気圧側の空間とを画成する構造となっているが、ピエゾアクチュエータを伸長駆動すると、ピストンは差圧室の容積を縮小する方向へ変位して、差圧室の圧力が上昇するが、このとき、ケーシング内周と摺接するOリングの端部は、差圧室内の圧力増大に伴って大気圧側へ変形するため、差圧室内の容積は拡大することになり、ピストンの変位に応じた差圧室の圧力上昇が得られず、圧力損失が生じてピエゾアクチュエータの駆動効率が低下するという問題があり、逆に、ピエゾアクチュエータを伸長状態から収縮させる開弁時には、Oリングが差圧室の急激な圧力低下によってピストン及びピエゾアクチュエータの変位方向に対してピストンを引っ張る方向に変形するため、差圧室の圧力を速やかに低減できずに、減圧側で圧力損失を生じてピエゾアクチュエータの駆動効率が低下するという問題があった。
【0009】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストンのOリングの変形に起因する圧電素子や磁歪素子を用いた燃料噴射弁の圧力損失を抑制して駆動効率を向上させることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、加圧燃料が導かれる燃圧室と、燃圧室と差圧室の差圧に応じて変位する針弁と、針弁によって開閉されて燃圧室の燃料を噴射する噴口と、針弁を閉弁方向に付勢する弾性部材と、圧電素子または磁歪素子から構成されたアクチュエータと、アクチュエータの伸縮に応じて差圧室の圧力を加減圧するピストンと、このピストンに取り付けられて差圧室側とアクチュエータを収装する空間とを画成するシール部材を備えたエンジンの燃料噴射弁において、前記差圧室は、針弁に面した第1の差圧室と、前記ピストンを収装した第2の差圧室と、これら第1及び第2の差圧室を連通する連通路から構成され、この第2の差圧室は、前記ピストンの端面と対向する壁面に密着可能かつ前記連通路に面して貫通孔を備えた板状部材と、ピストンの端面とこの板状部材との間に配設された筒状のベローズとから画成され、前記板状部材は、前記連通路内周に嵌合する筒部を有する。
【0011】
また、第2の発明は、前記第1の発明において、前記板状部材に設けた貫通孔の内径は、前記連通路の内径よりも小さい。
【0012】
また、第3の発明は、前記第1の発明において、前記ベローズは、前記アクチュエータを収縮方向へ向けて付勢する可撓性部材で形成される。
【0014】
【発明の効果】
第1の発明は、ピストンを収装する第2差圧室を、ピストン端面と貫通孔を設けた板状部材との間に設けた筒状のベローズによって画成したため、連通路に面した貫通孔を介して第1及び第2差圧室は等しい内圧となり、開弁時及び閉弁時には第1及び第2差圧室の内圧が変動するが、板状部材は第2差圧室の内圧によって常時壁面に密着するため、この壁面と板状部材の間から燃料がベローズ外周へ漏れるのを抑制されて、ピストン外周に設けたシール部材にはこれら差圧室の圧力変動が直接加わることがなくなって、前記従来例のような差圧室の圧力変動によるシール部材の変形を防いで、変形による圧力損失の発生を防止することが可能となって、アクチュエータの駆動効率を向上させることができ、その分、ピエゾアクチュエータの小型化が可能となって、製造コストの低減を推進でき、また、シール部材は前記従来例のように圧力によって変形することがないため、耐久性を向上させることが可能となる。また、板状部材は連通路内周に嵌合する筒部を有するため、第1差圧室と第2差圧室は筒部内周の貫通孔を介して連通し、筒部が貫通孔内周に嵌合するため、貫通孔と連通路の位置はずれることがなくって、板状部材と壁面との間からベローズ外周へ燃料が漏れるのを確実に防止でき、ピストンに設けたシール部材の変形をさらに確実に防止することができる。
【0015】
また、第2の発明は、板状部材に設けた貫通孔の内径を連通路の内径よりも小さく設定したため、板状部材がずれた場合にも壁面が第2差圧室に面することを防いで、壁面へ押圧した板状部材と壁面との間から燃料がベローズ外周へ漏れるのを確実に防止できる。
【0016】
また、第3の発明は、筒状のベローズは可撓性を備えた部材で構成されて常時アクチュエータを収縮方向へ付勢するようにしたため、アクチュエータへ収縮方向のプリロードを付与する部材を別途設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制できるとともに、板状部材の壁面への密着を確実に行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を筒内噴射式火花点火エンジンに配設されるエンジンの燃料噴射弁に適用した一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0019】
図1、図2において、燃料噴射弁のケーシング9の先端部には、図示しないエンジンの燃焼室に臨ませるノズルボディ1が設けられ、このノズルボディ1は先端に開口した噴口1aから、燃料噴霧を燃焼室内へ向けて噴射するように構成される。
【0020】
ノズルボディ1の内部には、噴口1a側に弁体2aを形成する一方、他端にピストン部2cを形成した針弁2が摺動可能に収装され、ノズルボディ1の内部には針弁2のまわりを取り囲むように燃圧室3が画成されて、噴口1aは針弁2によって開閉される。
【0021】
燃圧室3への加圧燃料の供給は、ケーシング9の側面に開口した燃料入口6から行われ、この燃料入口6は図示しない燃料供給手段と連通する。
【0022】
針弁2は、噴口1a側のノズルボディ1のシート部と接離する弁体2aを形成する一方、ケーシング9の隔壁9a側の基端(図中右側)にノズルボディ1の内周を摺動するピストン部2cが形成され、さらに、弁体2aとピストン部2cの間には棒状のロッド部2bが形成される。
【0023】
ピストン部2cの背面、すなわち、ケーシング9の隔壁9aと対向する側には、ピストン部2cと隔壁9aとの間に第1差圧室としての差圧室8が画成され、この差圧室8にはピストン部2cを介して針弁2を閉弁方向へ付勢する弾性部材としてのリターンスプリング4が介装される。
【0024】
そして、ピストン部2cの端面と隔壁9aとの間には所定の間隙等からなる絞り通路20が形成され、この絞り通路20を介して燃圧室3と差圧室8の間で燃料の移動を徐々に行うことができる。
【0025】
一方、ケーシング9の隔壁9aよりも基端側(図中右側)は筒状に形成されており、内周には圧電素子からなるピエゾアクチュエータ10が軸方向(図中左右方向)へ伸縮自在に配設され、ケーシング9の開口端(基端)には封止部材16が配設される。
【0026】
なお、ピエゾアクチュエータ10は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系セラミック、PMN(ニオブ酸マグネシウム酸鉛)系セラミックなどからなる圧電素子を円盤状に形成した部材を多数積層し、これら、各圧電素子間及び両端には図示しない電極が介装されて、図示しないコントローラからの印加電圧に応じてピエゾアクチュエータ10は、軸方向へ伸縮する。
【0027】
ケーシング9の開口端側に設けた封止部材16と隔壁9aの間には、ピエゾアクチュエータ10を収装する空間90が画成される。なお、この空間90は、例えば円形断面を備えて、後述するピストン11を内周9dで軸方向へ摺動自由に支持する。
【0028】
そして、封止部材16と対向するピエゾアクチュエータ10の基端側には板状のスペーサ14が固設され、このスペーサ14と封止部材16との間にはボール15が介装され、ピエゾアクチュエータ10はスペーサ14を介して基端側を支持されるため、ピエゾアクチュエータ10を伸長駆動すると、先端側は隔壁9aに向けた軸方向へ変位する。
【0029】
また、スペーサ14と封止部材16との間に介装されたボール15は、ピエゾアクチュエータ10の軸線上に設けられて、封止部材16に対するピエゾアクチュエータ10の相対的な回動を許容し、ピエゾアクチュエータ10に軸まわりのねじれが発生するのを防止する。
【0030】
一方、隔壁9aと対向したピエゾアクチュエータ10の先端には、ケーシング9の内周9dを軸線Cに沿って摺動するピストン11が固設される。このピストン11の端面11aは隔壁9aの壁面9cと対向しており、これら端面11aと壁面9cの間には、板状部材としての画成板7及びベローズ5を介して第2差圧室としての圧力室13が後述するように画成され、この圧力室13は隔壁9aに設けた連通路としての円形断面の貫通孔9bを介して差圧室8と連通する。
【0031】
ベローズ5は可撓性を備えた部材で構成され、ピストン11の端面11aの周縁部11bから壁面9cへ向けて筒状、例えば円筒状に形成され、基端を周縁部11bに固設する一方、先端を壁面9cに密着可能な画成板7に固設される。
【0032】
画成板7は、所定の板状部材、例えば、円板状部材で構成されて、貫通孔9bに面した位置で同軸的に円形の貫通孔7aを形成する。そして、画成板7の貫通孔の内径は隔壁9aの貫通孔9bの内径より小さく設定される。
【0033】
画成板7はベローズ5の弾性によって隔壁9a側に押圧され、常時壁面9cと密着し、ベローズ5、画成板7及びピストン11の端面11aで囲まれた空間が第2差圧室としての圧力室13を画成し、貫通孔7a、9aを介して差圧室8と連通する。
【0034】
そして、ピストン11の外周には、ケーシング9の内周9dと摺接するシール部材としてのOリング12が設けられ、ベローズ5の外周に漏れた燃料が空間90内へ侵入するのを防止する。
【0035】
なお、リターンスプリング4のバネ定数kは、ピストン11の受圧面積をA、針弁2のピストン部2cに加わる前後差圧をΔP、ピストン11に加わる力をF、リターンスプリング4が発生する力をFkとすると、ピエゾアクチュエータ10を収縮駆動して針弁2を開弁させた状態では、
|F|=|ΔP×A|>|Fk| ………(1)
となるように、リターンスプリング4のバネ定数が設定される。
【0036】
以上のように構成され、次に、燃料噴射弁の作用について説明する。
【0037】
図1は、燃料噴射弁の閉弁状態を示しており、図示しないコントローラは所定の閉弁電圧を印加してピエゾアクチュエータ10を伸長駆動する一方、図示しない燃圧供給回路より所定の圧力Pf(以下、燃圧とする)の加圧燃料が燃料入口6を介して燃圧室3へ供給される。
【0038】
ピエゾアクチュエータ10は印加された閉弁電圧に応じて隔壁9a側へ伸長し、ベローズ5の弾性に抗して最伸長位置まで駆動され、ピエゾアクチュエータ10の伸長に伴って、ピストン11は圧力室13の容積を縮小する方向(隔壁9a側)へ移動するため、圧力室13の圧力は上昇して画成板7の貫通孔7a及び隔壁9aの貫通孔9bを介して圧力室13と連通する差圧室8の圧力が上昇する。
【0039】
この差圧室8の圧力上昇とリターンスプリング4の付勢力によって、ピストン部2cは燃圧室3の燃圧Pfに抗して噴口1a側に押圧されて、弁体2aが噴口1aを閉鎖して閉弁状態を維持することができる。
【0040】
画成板7の貫通孔7aの内径を、隔壁9aの貫通孔9bの内径より小さく設定したため、画成板7が径方向へずれた場合にも壁面9cが圧力室13に面することを防いで、壁面9cへ押圧した画成板7と壁面9cとの間から燃料がベローズ5の外周へ漏れるのを確実に防止でき、万一、燃料が漏れてもピストン11の外周に設けたOリング12によって、空間90内へ燃料が侵入するのを防止することができる。
【0041】
そして、この閉弁状態を維持している期間が長期に渡る場合には、ピストン部2cとノズルボディ1の内周の絞り通路20を介して、燃圧室3と差圧室8及び圧力室13の圧力は均一化される。
【0042】
一方、燃料噴射弁の開弁駆動は、図示しないコントローラがピエゾアクチュエータ10への印加する駆動電圧を、上記閉弁電圧から開弁電圧へ切り換えることにより行われ、ピエゾアクチュエータ10は上記伸長状態から急激に収縮する。
【0043】
ピエゾアクチュエータ10は、コントローラから印加された開弁電圧に伴って収縮するとともに、ベローズ5の弾性によって最収縮位置へ向けて付勢される。
【0044】
この開弁状態では、ピエゾアクチュエータ10が収縮状態にあるため、ピストン11は封止部材16側へ変位して圧力室13の容積は急増する。
【0045】
圧力室13の内圧は容積の急増に伴って急減圧し、この急減圧に伴って差圧室8の圧力も急減する。差圧室8は急減圧する一方、燃圧室3には常時所定の燃圧Pfが加わっているため、針弁2のピストン部2cに加わる前後差圧は増大して、針弁2はリターンスプリング4の付勢力に抗して開弁方向(隔壁9a側)へ変位する。
【0046】
針弁2の変位に伴って弁体2aは開弁して噴口1aが開き、燃料入口6から供給された燃圧室3内の加圧燃料は、図示しない燃焼室内に噴射される。
【0047】
閉弁状態から開弁する際には、圧力室13の側壁を構成するベローズ5がピストン11によって軸方向(軸線C方向)へ引っ張られるとともに、圧力室13及び差圧室8の圧力減少に伴って、ベローズ5は外周側から内周側へ向かう圧力を支持し、画成板7は上記したようにベローズ5の弾性によって、壁面9cへ付勢されて密着するため、圧力室13の気密を保持することができる。
【0048】
この開弁時では、図2に示すように、Oリング12はピエゾアクチュエータ10を収装する空間90とを画成しているだけであり、ベローズ5の外周には圧力室13からの圧力、すなわち急減圧の影響が加わることがなくなって、ほぼ空間90の大気圧に等しい圧力が加わるだけであるため、前記従来例のように圧力の急減によってOリング12がピストン11及びピエゾアクチュエータ10の収縮方向に抗して変形するのを防止して、圧力損失の発生を抑制することが可能となって、迅速に圧力室13の内圧を低減して速やかに開弁することができ、燃料噴射弁の応答性を向上させることができる。
【0049】
そして、燃料噴射を中止させるには、再びピエゾアクチュエータ10へ閉弁電圧を印加して急激に伸長駆動させ、ピストン11はベローズ5を圧縮しながら圧力室13及び差圧室8の圧力を増大させて、上記閉弁状態と同様に、リターンスプリング4の付勢力を加えて針弁2を閉弁させる。
【0050】
開弁状態から閉弁する際には、圧力室13の側壁を構成するベローズ5がピストン11によって軸方向(軸線C方向)へ圧縮されるとともに、圧力室13及び差圧室8の圧力上昇に伴って、内周側から外周側へ向かう圧力を支持し、同様に、画成板7にも壁面9cへ向けて圧力が加わって、上記したように貫通孔7aの内径を貫通孔9aの内径よりも小さく設定したため壁面9cへ密着することができ、圧力室13内の燃料がベローズ5外周へ漏れるのを防止できる。
【0051】
このとき、Oリング12は、図2に示すように、ピエゾアクチュエータ10を収装する空間90とを画成しているだけであり、圧力室13からの圧力が直接加わることがなくなって、ベローズ5の外周にはほぼ空間90の大気圧に等しい圧力が加わるだけであるため、前記従来例のように圧力の急増によってOリング12がピストン11及びピエゾアクチュエータ10の伸長方向に抗して変形するのを防止して、圧力損失の発生を抑制することが可能となり、迅速に圧力室13の内圧を増大して速やかに閉弁することができ、燃料噴射弁の応答性を向上させることができる。
【0052】
こうして、ピストン端面11aに設けたベローズ5及び画成板7によって圧力室13を画成したため、開弁時及び閉弁時共に圧力室13の圧力変動によるOリング12の変形を防ぐことができ、前記従来例のようなOリングの変形による圧力損失の発生を防止して、ピエゾアクチュエータ10の駆動効率を向上させることができ、その分、ピエゾアクチュエータ10の小型化が可能となって、製造コストの低減を推進でき、また、Oリング12は前記従来例のように変形することがないため、上前記従来例に比して耐久性を向上させることが可能となって、さらに、ベローズ5は可撓性を備えた部材で構成されたため、ピエゾアクチュエータ10へ収縮方向のプリロードを付与する部材を別途設ける必要がなく、部品点数の増大を抑制できるのである。なお、収縮方向のプリロードを付与するのは、ピエゾアクチュエータ10を圧縮環境下で用いる必要があるためで、これにより、ピエゾアクチュエータ10の耐久性が向上する。
【0053】
図3は第2の実施形態を示し、前記第1実施形態の画成板7に、貫通孔9bへ嵌合する筒部7bを形成したもので、その他の構成は前記第1実施形態と同様である。
【0054】
隔壁9aの貫通孔9bに対応する画成板7の所定の位置には、差圧室8へ向けて筒部7bが形成されており、筒部7b内周の貫通孔7aを介して差圧室8と圧力室13が連通する。
【0055】
この場合、筒部7bが貫通孔9bに嵌合するため、貫通孔7aと貫通孔9bの位置がずれることがなくなって、壁面9cは圧力室13に露出することはなく、画成板7と隔壁9aの壁面9cとの間からベローズ5外周へ燃料が漏れるのを確実に防止して、ピストン11に設けたOリング12の変形をさらに確実に防止することができる。
【0056】
なお、上記実施形態において、ピストン11を駆動するアクチュエータとして圧電素子からなるピエゾアクチュエータ10を採用した場合を示したが、図示はしないが、磁界の強さに応じて伸縮する磁歪素子を用いた磁歪アクチュエータまたは超磁歪アクチュエータを採用しても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す燃料噴射弁の概略断面図である。
【図2】ピストンとベローズ及び画成板の関係を示す拡大断面図である。
【図3】第2の実施形態を示す燃料噴射弁の概略断面図である。
【符号の説明】
1 ノズルボディ
1a 噴口
2 針弁
2a 弁体
2c ピストン部
3 燃圧室
4 リターンスプリング
5 ベローズ
6 燃料入口
7 画成板(板状部材)
7a 貫通孔
7b 筒部
8 差圧室(第1差圧室)
9 ケーシング
9a 隔壁
9b 貫通孔(連通路)
9c 壁面
9d 内周
10 ピエゾアクチュエータ
11 ピストン
11a 端面
11b 周縁部
12 Oリング
13 圧力室(第2差圧室)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine fuel injection valve that drives a needle valve by changing the fuel pressure before and after the needle valve via an actuator such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection valve provided in an automobile engine has a needle valve (valve element) opened by an actuator including a piezoelectric element that changes in volume according to an applied voltage and a magnetostrictive element that changes in volume according to a change in a magnetic field. It is known that the valve operates, and by driving the needle valve with these actuators, the responsiveness of the fuel injection valve can be improved, the injectable range can be expanded and the engine output can be increased. The fuel can be stably injected, and the fuel consumption of the engine can be reduced.
[0003]
As such a fuel injection valve, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-180113 is known, and a piezoelectric actuator made of a piezoelectric element is used as an actuator, and the opening and closing of a needle valve is controlled by a differential pressure across the front and back. It is based on this.
[0004]
To explain this, a fuel pressure chamber and a differential pressure chamber are defined before and after the needle valve, fuel is introduced into the fuel pressure chamber at a predetermined pressure, and the differential pressure chamber is communicated with the fuel pressure chamber by an orifice. . A piezo actuator provided with a piston is provided in the differential pressure chamber behind the needle valve, and the opening and closing operation of the needle valve is controlled by the expansion and contraction of the piezo actuator. On the outer periphery of the piston, an O-ring that is in sliding contact with the inner periphery of the casing is provided to define a differential pressure chamber and a space for housing the piezoelectric actuator.
[0005]
The pressure in the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber before and after the needle valve is equalized through the orifice in a state where a preset voltage is applied to the piezo actuator and the piezoelectric actuator is extended.
[0006]
At this time, the needle valve is held closed by the urging force of the return spring. When the voltage applied to the piezo actuator is changed to a predetermined valve opening voltage from this state and the piezo actuator is instantaneously contracted, the volume of the differential pressure chamber behind the needle valve increases.
[0007]
At the same time, since the differential pressure chamber communicates with the fuel pressure chamber in front of the needle valve via an orifice, the internal pressure of the differential pressure chamber temporarily decreases and a pressure difference in the valve opening direction occurs before and after the needle valve. To do. As a result, the needle valve is opened against the return spring, and the nozzle is opened to inject fuel.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, an O-ring is provided on the outer periphery of the piston that slides on the inner periphery of the casing to define a differential pressure chamber and a space on the atmospheric pressure side that houses the piezoelectric actuator. When the piezo actuator is driven to extend, the piston is displaced in the direction of reducing the volume of the differential pressure chamber, and the pressure in the differential pressure chamber increases. At this time, the end of the O-ring that is in sliding contact with the inner periphery of the casing is As the pressure in the differential pressure chamber increases, it deforms to the atmospheric pressure side, so the volume in the differential pressure chamber increases, and the pressure in the differential pressure chamber cannot be increased according to the displacement of the piston, resulting in pressure loss. On the contrary, when the valve is opened to retract the piezo actuator from the extended state, the O-ring causes the piston and piezo to move due to a sudden pressure drop in the differential pressure chamber. Since the piston is deformed in the direction in which the piston is pulled with respect to the displacement direction of the actuator, there is a problem that the pressure in the differential pressure chamber cannot be reduced quickly, causing pressure loss on the decompression side and driving efficiency of the piezo actuator lowering. .
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and improves the driving efficiency by suppressing the pressure loss of the fuel injection valve using the piezoelectric element or the magnetostrictive element due to the deformation of the O-ring of the piston. For the purpose.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first invention includes a fuel pressure chamber through which pressurized fuel is guided, a needle valve that is displaced according to a differential pressure between the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber, a nozzle that is opened and closed by the needle valve and injects fuel in the fuel pressure chamber, An elastic member for urging the needle valve in the valve closing direction, an actuator composed of a piezoelectric element or a magnetostrictive element, a piston for increasing / decreasing the pressure in the differential pressure chamber according to the expansion / contraction of the actuator, and attached to this piston In a fuel injection valve of an engine provided with a seal member that defines a differential pressure chamber side and a space for housing an actuator, the differential pressure chamber includes a first differential pressure chamber facing a needle valve, and the piston. Consists of an enclosed second differential pressure chamber and a communication path that connects the first and second differential pressure chambers, and the second differential pressure chamber can be in close contact with a wall surface facing the end surface of the piston. And a plate-like member having a through hole facing the communication path, and a pin Is defined from the disposed a cylindrical bellows between the end faces of tons and the plate-like member, said plate-like member has a cylindrical portion which fits within the periphery the communication path.
[0011]
In a second aspect based on the first aspect, an inner diameter of the through hole provided in the plate member is smaller than an inner diameter of the communication path.
[0012]
In a third aspect based on the first aspect, the bellows is formed of a flexible member that urges the actuator toward the contraction direction.
[0014]
【The invention's effect】
In the first invention, since the second differential pressure chamber for housing the piston is defined by a cylindrical bellows provided between the piston end surface and the plate-like member provided with the through hole, the penetrating surface facing the communication path is provided. Through the hole, the first and second differential pressure chambers have the same internal pressure, and the internal pressure of the first and second differential pressure chambers fluctuates when the valve is opened and closed. Therefore, the fuel is prevented from leaking to the outer periphery of the bellows from between the wall surface and the plate-like member, and the pressure fluctuation of these differential pressure chambers is directly applied to the seal member provided on the outer periphery of the piston. As a result, the deformation of the seal member due to the pressure fluctuation of the differential pressure chamber as in the conventional example can be prevented, and the pressure loss due to the deformation can be prevented, and the drive efficiency of the actuator can be improved. And that much of the piezo actuator Making it possible to mold reduction, can promote the reduction of the production cost, also the sealing member because there is not deformed by the pressure, as in the prior example, it is possible to improve the durability. Further, since the plate-like member has a cylindrical portion that fits to the inner periphery of the communication path, the first differential pressure chamber and the second differential pressure chamber communicate with each other through a through hole in the inner periphery of the cylindrical portion, and the cylindrical portion is in the through hole. Since it is fitted to the circumference, the position of the through hole and the communication path is not displaced, and fuel can be reliably prevented from leaking from between the plate member and the wall surface to the outer periphery of the bellows, and the seal member provided on the piston is deformed. Can be more reliably prevented.
[0015]
In the second invention, since the inner diameter of the through hole provided in the plate-like member is set smaller than the inner diameter of the communication path, the wall surface faces the second differential pressure chamber even when the plate-like member is displaced. This prevents the fuel from leaking to the outer periphery of the bellows from between the plate-like member pressed against the wall surface and the wall surface.
[0016]
In the third aspect of the invention, since the cylindrical bellows is composed of a flexible member and constantly urges the actuator in the contraction direction, a member for providing the actuator with a preload in the contraction direction is separately provided. There is no need, the increase in the number of parts can be suppressed, and the plate-like member can be securely adhered to the wall surface.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a fuel injection valve of an engine disposed in a direct injection spark ignition engine will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
1 and 2, a nozzle body 1 that faces a combustion chamber of an engine (not shown) is provided at the tip of a
[0020]
A
[0021]
Supply of the pressurized fuel to the
[0022]
The
[0023]
A
[0024]
A
[0025]
On the other hand, the base end side (right side in the figure) of the
[0026]
The
[0027]
A
[0028]
A plate-
[0029]
The
[0030]
On the other hand, a
[0031]
The
[0032]
The defining
[0033]
The
[0034]
An O-
[0035]
Note that the spring constant k of the
| F | = | ΔP × A | >> | Fk | (1)
The spring constant of the
[0036]
Next, the operation of the fuel injection valve will be described.
[0037]
FIG. 1 shows a closed state of a fuel injection valve. A controller (not shown) applies a predetermined valve closing voltage to drive the
[0038]
The
[0039]
Due to the pressure increase in the
[0040]
Since the inner diameter of the through hole 7a of the defining
[0041]
And when the period which maintains this valve closing state extends for a long period of time, the
[0042]
On the other hand, the valve opening drive of the fuel injection valve is performed by switching the drive voltage applied to the
[0043]
The
[0044]
In this valve open state, since the
[0045]
The internal pressure of the
[0046]
With the displacement of the
[0047]
When the valve is opened from the closed state, the
[0048]
At the time of this valve opening, as shown in FIG. 2, the O-
[0049]
In order to stop the fuel injection, the valve closing voltage is again applied to the
[0050]
When the valve is closed from the open state, the
[0051]
At this time, as shown in FIG. 2, the O-
[0052]
Thus, since the
[0053]
FIG. 3 shows a second embodiment in which a
[0054]
A
[0055]
In this case, since the
[0056]
In the above embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fuel injection valve showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the relationship between a piston, a bellows, and an defining plate.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a fuel injection valve showing a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle body
7a Through-
9
Claims (3)
燃圧室と差圧室の差圧に応じて変位する針弁と、
針弁によって開閉されて燃圧室の燃料を噴射する噴口と、
針弁を閉弁方向に付勢する弾性部材と、
圧電素子または磁歪素子から構成されたアクチュエータと、
アクチュエータの伸縮に応じて差圧室の圧力を加減圧するピストンと、
このピストンに取り付けられて差圧室側とアクチュエータを収装する空間とを画成するシール部材を備えたエンジンの燃料噴射弁において、
前記差圧室は、針弁に面した第1の差圧室と、前記ピストンを収装した第2の差圧室と、これら第1及び第2の差圧室を連通する連通路から構成され、
この第2の差圧室は、前記ピストンの端面と対向する壁面に密着可能かつ前記連通路に面して貫通孔を備えた板状部材と、ピストンの端面とこの板状部材との間に配設された筒状のベローズとから画成され、
前記板状部材は、前記連通路内周に嵌合する筒部を有する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射弁。A fuel pressure chamber through which pressurized fuel is guided;
A needle valve that is displaced according to the differential pressure between the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber;
A nozzle that is opened and closed by a needle valve to inject fuel in the fuel pressure chamber;
An elastic member for urging the needle valve in the valve closing direction;
An actuator composed of a piezoelectric element or a magnetostrictive element;
A piston that increases and decreases the pressure in the differential pressure chamber according to the expansion and contraction of the actuator;
In a fuel injection valve of an engine provided with a seal member attached to the piston and defining a differential pressure chamber side and a space for housing an actuator,
The differential pressure chamber is composed of a first differential pressure chamber facing the needle valve, a second differential pressure chamber housing the piston, and a communication path communicating the first and second differential pressure chambers. And
The second differential pressure chamber has a plate-like member that can be in close contact with a wall surface facing the end surface of the piston and that has a through-hole facing the communication path, and between the end surface of the piston and the plate-like member. It is defined by the arranged cylindrical bellows ,
The engine fuel injection valve according to claim 1, wherein the plate-like member has a cylindrical portion fitted to the inner periphery of the communication path .
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