JP3897158B2

JP3897158B2 - Fuel injection device

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Publication number: JP3897158B2
Application number: JP2002061794A
Authority: JP
Inventors: 正孝錦織; 文明有川; 修一松本
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP2003262169A; DE10309885A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、噴孔を開閉するノズルニードルを油圧により駆動する燃料噴射装置が公知である。例えば、ノズルニードルを付勢するための燃料が導入される制御室の圧力を制御することにより、ノズルニードルを付勢する力を変化させ、ノズルニードルを駆動している。近年、例えばピエゾ素子などの電歪素子の伸縮を利用して制御室の油圧を制御する燃料噴射装置が公知となっている。電歪素子は駆動指令に対する応答性が高いため、ノズルニードルの高速な駆動が可能である。
【０００３】
例えば、特開２００１−１４０７２７号公報に開示されている燃料噴射装置の場合、アクチュエータにより駆動されるピストン部材および弁体にコモンレールの内部と同一の高圧が作用している。そして、ピストン部材および弁体に高圧が作用する部分の面積をほぼ等しくすることにより、ピストン部材および弁体に作用する力を均衡させる構成としている。これにより、燃料噴射装置の駆動のために必要なエネルギーの低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−１４０７２７号公報に開示されているようにアクチュエータの駆動力をピストン部材に伝達する変位拡大室に、コモンレールから高圧を導入すると、コモンレールの圧力が急激に高まった場合、変位拡大室の油圧も高まるおそれがある。変位拡大室の油圧が高まると、ピストン部材および弁体が駆動されるため、制御室から低圧側へ燃料が排出される。その結果、ノズルニードルを付勢する制御室の油圧が低下し、噴孔が誤って開放されるおそれがある。また、高圧を導入する場合、ハウジングの強度を高める必要があり、体格の大型化を招くという問題がある。
【０００５】
コモンレールから変位拡大室へ導入される燃料の圧力変化の影響を低減するため、変位拡大室と高圧の通路とを微細孔により連通することが考えられる。しかし、微細孔は直径を約１５μｍ程度に管理する必要があり、加工工数の増大を招くという問題がある。
【０００６】
また、変位拡大室に高圧の燃料を供給する場合、変位拡大室の圧力が周囲と比較して高くなる。そのため、供給された燃料は高圧の変位拡大室から変位拡大室を構成するピストン部材とハウジングとの間のクリアランスを経由して低圧側へ漏出する。その結果、燃料噴射装置で必要となる燃料が増大し、燃料噴射装置へ燃料を供給する高圧ポンプの大型化を招くという問題がある。
【０００７】
さらに、高温になると、ピストン部材とハウジングとの間に形成されるクリアランスは拡大するため、変位拡大室からの燃料の漏出は増大する。そのため、温度の上昇にともなってアクチュエータには大きな駆動力が要求される。その結果、アクチュエータ大型化を招くという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、体格の大型化を招くことなく、燃料の漏出および加工工数が低減され、信頼性の高い燃料噴射装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、燃料の漏出および加工工数が低減され、信頼性が高く作動が迅速な燃料噴射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、制御通路と連通ポートとの連通を断続する弁部材は、連通ポートの油圧が作用するシール部側の端部の面積とシリンダの油圧が作用する反シール部側の端部の面積とが概ね同一である。また、連通ポートおよびシリンダには低圧通路から低圧の油圧が導入されている。そのため、弁部材の両端部には同一の面積に同一の油圧が作用しており、弁部材に作用する力は均衡する。その結果、アクチュエータから発生する小さな力で弁部材を駆動することができる。したがって、アクチュエータの大型化を抑制することができる。また、連通ポート、シリンダおよび油圧室には低圧通路から油圧が導入されている。そのため、油圧室からの燃料の漏出が低減されるともに、強度を高めるためにハウジングを大型化する必要はない。したがって、油圧室からの燃料の漏出を防止することができ、体格の大型化を招くこともない。さらに、油圧室に低圧通路から油圧を導入しているため、コモンレールの圧力変動の影響を受けることがない。したがって、所定外の時期に燃料が噴射されることがなく、信頼性を高めることができる。また、コモンレールの圧力変動の影響を防止するための微細孔の加工が不要となり、加工工数を低減することができる。
【００１０】
本発明の請求項２または３記載の燃料噴射装置によると、弁部材は制御通路と連通ポートとの連通を断続するとともに高圧ポートと制御通路との連通を断続する三方弁である。弁部材は、連通ポートの油圧が作用する第一シール部側の端部の面積とシリンダの油圧が作用する反第一シール部側の端部の面積とが概ね同一である。また、連通ポートおよびシリンダには低圧通路から低圧の油圧が導入されている。そのため、弁部材の両端部には同一の面積に同一の油圧が作用しており、弁部材に作用する力は均衡する。その結果、アクチュエータから発生する小さな力で弁部材を駆動することができる。したがって、アクチュエータの大型化を抑制することができる。また、連通ポート、シリンダおよび油圧室には低圧通路から油圧が導入されている。そのため、油圧室からの燃料の漏出が低減されるともに、強度を高めるためにハウジングを大型化する必要はない。したがって、油圧室からの燃料の漏出を防止することができ、体格の大型化を招くこともない。さらに、油圧室に低圧通路から油圧を導入しているため、コモンレールの圧力変動の影響を受けることがない。したがって、所定外の時期に燃料が噴射されることがなく、信頼性を高めることができる。また、コモンレールの圧力変動の影響を防止するための微細孔の加工が不要となり、加工工数を低減することができる。さらに、弁部材が第一位置となり制御通路と連通ポートとの連通を遮断したとき、高圧通路に連通する高圧ポートと制御通路とは連通する。そのため、高圧通路から高圧ポートへ導入された高圧の油圧は、高圧ポートおよび制御通路を経由して制御室へ導入される。その結果、制御室の油圧は迅速に上昇する。したがって、ノズルニードルの作動を迅速にすることができる。
【００１１】
本発明の請求項４記載の燃料噴射装置によると、シリンダには弁部材を可動部材方向へ付勢する付勢部材が収容されている。そのため、アクチュエータから可動部材へ駆動力が伝達されないとき、弁部材は付勢部材の付勢力により制御通路と連通ポートとの連通を遮断する位置へ移動する。
【００１２】
本発明の請求項５記載の燃料噴射装置によると、低圧通路には低圧通路の圧力が所定値になると開弁する逆止弁が設置されている。そのため、低圧通路は所定の圧力に維持されている。弁部材には低圧通路からシリンダに導入された所定の圧力の油圧が作用しているため、電気駆動部の反可動部材側への移動にともなって油圧室の油圧が低下すると、弁部材および可動部材には油圧室方向の付勢力が加わる。その結果、弁部材は迅速に制御通路と連通ポートとの連通を遮断する位置へ移動する。したがって、電気駆動部の移動に対する弁部材の応答性を高めることができる。
【００１３】
本発明の請求項６記載の燃料噴射装置によると、電気駆動部の可動部材側には所定の圧力に維持されている低圧通路の油圧が導入される。そのため、電気駆動部が反可動部材側へ移動し油圧室の油圧が低下すると、連通ポートと油圧室との間に圧力差が生じ、可動部材とハウジングとの摺動部には連通ポート側から燃料が流入する。これにより、可動部材とハウジングとの間は燃料により潤滑され、可動部材およびハウジングの摩耗を低減することができる。また、例えば電気駆動部としてピエゾ素子などの電歪素子を用いる場合、あらかじめ収縮方向に荷重を加える必要がある。電気駆動部の可動部材側に所定の圧力に維持されている低圧通路の油圧を導入することにより、電気駆動部を反可動部材方向へ付勢することができる。その結果、例えば電歪素子などを反可動部材方向へ付勢する部材を廃止することができ、部品点数を低減することができる。
本発明の請求項７記載の燃料噴射装置によると、電気駆動部は電歪素子を有している。そのため、アクチュエータの作動を迅速にすることができ、駆動指令に対するノズルニードルの応答性を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による燃料噴射装置としてのインジェクタを図１に示す。インジェクタ１は、例えばコモンレールに蓄圧状態で蓄えられた高圧の燃料をディーゼルエンジンの各気筒に噴射する。
【００１５】
インジェクタ１は、ハウジング１０、ノズルニードル３０、弁部材４０およびアクチュエータ５０を備えている。ハウジング１０は、ハウジング本体１１とノズルボディ２０とから構成されている。ノズルボディ２０は筒状に形成され、反ハウジング側の端部に噴孔２１が形成されている。噴孔２１はノズルボディ２０の内壁と外壁とを連通している。噴孔２１の入口側には燃料溜まり２２が形成されている。燃料溜まり２２は、燃料通路２３、およびハウジング本体１１に形成されている高圧通路１２を経由してコモンレールに連通している。そのため、高圧通路１２および燃料溜まり２２には、コモンレールの内部と圧力が概ね同一の高圧の燃料が供給されている。ノズルボディ２０の噴孔２１入口側には、シート部２４が形成されている。
【００１６】
ノズルニードル３０は、ハウジング１０の内部に往復移動可能に収容されている。ノズルニードル３０はシート部２４に着座可能なシール部３１を有しており、シール部３１がシート部２４から離座すると、噴孔２１から燃料が噴射される。
【００１７】
ハウジング本体１１には、制御室１３、シリンダ１４、連通ポート１５および制御シリンダ１６などが形成されている。制御室１３は、ノズルニードル３０の反噴孔側に形成されている。制御室１３には燃料通路１３１が連通しており、オリフィス１３２を経由して高圧通路１２から高圧の燃料が供給される。制御室１３にはスプリング１３３が収容されており、制御室１３に収容されたスプリング１３３ならびに制御室１３の燃料はノズルニードル３０をシート部２４方向すなわち噴孔閉塞方向へ付勢する。
【００１８】
シリンダ１４は弁部材４０を往復移動可能に収容している。シリンダ１４には制御通路１７が連通しており、制御通路１７の反シリンダ側の端部は制御室１３に連通している。制御通路１７にはオリフィス１７１が形成されている。シリンダ１４には、制御シリンダ１６側の端部に連通ポート１５が連通している。また、シリンダ１４の反連通ポート側の端部は燃料通路１４１を経由して低圧通路１８に連通している。
【００１９】
連通ポート１５は、ハウジング本体１１に形成され、シリンダ１４と低圧通路１８とを連通している。制御シリンダ１６は低圧通路１８に連通している。低圧通路１８は、ハウジング本体１１を貫いて形成されており、インジェクタ１の外部の例えば燃料タンクなどに連通している。インジェクタ１で不要となった燃料は低圧通路１８を経由して燃料タンクに還流される。また、低圧通路１８の反インジェクタ側の端部は燃料タンクに接続されているため、低圧通路１８の圧力は概ね大気圧と同一である。
【００２０】
図２に示すように連通ポート１５のシリンダ１４側の開口の周囲には、弁部材４０のシール部４１が着座可能なシート部１４２が形成されている。弁部材４０は、円柱状に形成されており、シリンダ１４の内部を往復摺動可能である。弁部材４０は、シリンダ１４に設置されているスプリング１４３によりシール部４１がシート部１４２へ着座する方向へ付勢されている。弁部材４０のシール部４１がシート部１４２に着座することにより、連通ポート１５が閉塞され、高圧側の制御通路１７と低圧側の低圧通路１８との連通が遮断される。
【００２１】
図１に示すようにシリンダ１４の反ノズルボディ側には、アクチュエータ５０が収容されている。アクチュエータ５０は、電気駆動部としてのピエゾスタック５１、油圧室５２および可動部材としての制御ピストン５３を有している。ピエゾスタック５１は、充電または放電されることにより伸縮する容量性のピエゾ素子が複数積層されている。ピエゾスタック５１は、図示しないＥＣＵの指令により電気的なエネルギーが充電されることにより、図１の下方へ伸長する。一方、ピエゾスタック５１から電気的なエネルギーが放電されることにより、ピエゾスタック５１は図１の上方へ収縮する。
【００２２】
ピエゾスタック５１の端部にはピエゾスタック５１とともに電気駆動部を構成するピエゾピストン５４が設置されている。ピエゾピストン５４は、ハウジング本体１１に形成されているピエゾシリンダ５５の内部を往復摺動可能である。ピエゾピストン５４は、ピエゾスタック５１の伸長にともなって図１の下方へ移動する。ピエゾシリンダ５５のピエゾスタック５１側にはスプリング収容室５６が形成されている。スプリング収容室５６にはスプリング５７が設置され、ピエゾピストン５４はスプリング５７によりピエゾスタック５１方向へ付勢されている。スプリング５７は、ピエゾピストン５４を介してピエゾスタック５１を収縮方向へ付勢し、ピエゾスタック５１にプリセット荷重を加えている。スプリング収容室５６には、低圧通路１８に連通する燃料通路５６１が連通している。ピエゾピストン５４には燃料通路５４１が形成されている。燃料通路５４１はスプリング収容室５６と油圧室５２とを連通している。低圧通路１８から燃料通路５６１、スプリング収容室５６を経由して燃料通路５４１に流入した燃料は、ピエゾピストン５４の油圧室５２側の端部に設置されているチェックバルブ５８の外周側を経由して油圧室５２へ供給される。
【００２３】
ピエゾシリンダ５５のノズルボディ２０側には、制御シリンダ１６が形成されている。制御シリンダ１６には制御ピストン５３が収容されている。制御ピストン５３は、制御シリンダ１６の内部を往復摺動可能である。制御シリンダ１６の弁部材４０側の端部は弁部材４０と当接可能である。制御ピストン５３が図１の下方へ移動することにより、弁部材４０は制御ピストン５３により押圧され図１の下方へ移動する。
【００２４】
油圧室５２は、ピエゾシリンダ５５、ピエゾピストン５４、チェックバルブ５８、制御シリンダ１６および制御ピストン５３から形成されている。油圧室５２には、上述のようにピエゾピストン５４の燃料通路５４１を経由して低圧通路１８から燃料が供給されている。ピエゾスタック５１の伸長にともなってピエゾピストン５４が図１の下方へ駆動されると、油圧室５２の燃料は加圧される。油圧室５２の燃料が加圧されると、油圧室５２の燃料の圧力により制御ピストン５３には図１の下方へ付勢力が加わる。これにより、制御ピストン５３は図１の下方へ駆動され、制御ピストン５３と当接する弁部材４０も図１の下方へ駆動される。すなわち、ピエゾピストン５４に伝達されたピエゾスタック５１の変位は、油圧室５２の燃料により油圧に変換されて制御ピストン５３へ伝達される。油圧室５２には、スプリング５９が設置されている。スプリング５９は、チェックバルブ５８とともにピエゾピストン５４をピエゾスタック５１方向へ付勢している。
【００２５】
次に、弁部材４０について詳細に説明する。
弁部材４０は、図２に示すように円柱状に形成されている。弁部材４０のシール部４１がシート部１４２から離座またはシール部４１がシート部１４２へ着座することにより、制御通路１７と低圧通路１８との間の連通が断続される。弁部材４０の反シール部側の端部にはスプリング１４３が収容される筒部４２が形成されている。弁部材４０は、シール部４１側の端部の外径Ｄ１と反シール部側すなわち筒部４２側の端部の外径Ｄ２とが概ね同一である。弁部材４０は、円柱状であるため、シール部４１側の端面４０ａの面積と筒部４２の端面４０ｂの面積の総和とが概ね同一である。弁部材４０のシール部４１側には連通ポート１５の燃料の油圧が作用し、弁部材４０の筒部４２側にはシリンダ１４内の燃料の油圧が作用する。連通ポート１５およびシリンダ１４はいずれも低圧通路１８に連通しているため、連通ポート１５の燃料の圧力とシリンダ１４の燃料の圧力とは同一である。
【００２６】
以上により、低圧側の燃料から弁部材４０に作用する力は、軸方向の両端部で同一となる。すなわち、弁部材４０に作用する力は弁部材４０の軸方向の両端部で均衡し相互に打ち消し合う。そのため、弁部材４０に加わる力は、見かけ上スプリング１４３の付勢力だけとなる。したがって、弁部材４０は小さな力で駆動可能である。
【００２７】
次に、第１実施例によるインジェクタ１の作動について説明する。
ピエゾスタック５１が充電されていないとき、ピエゾスタック５１は収縮している。そのため、油圧室５２の油圧は低圧通路１８の油圧と同一である。一方、上述のように弁部材４０はシール部４１側の端面４０ａの面積と筒部４２側の端面４０ｂの面積の総和とが同一であり、連通ポート１５およびシリンダ１４には低圧通路１８の油圧が供給されているため、油圧により弁部材４０に作用する力は均衡し相互に打ち消し合っている。また、シリンダ１４には制御通路１７を経由して制御室１３の高圧の油圧が供給されているものの、高圧の油圧は弁部材４０の外周部に周方向へ導入されている。そのため、高圧の油圧により弁部材４０に作用する力は、弁部材４０の移動には影響しない。その結果、弁部材４０に作用する見かけ上の力はスプリング１４３の付勢力のみとなる。これにより、弁部材４０はスプリング１４３の付勢力により図１の上方へ移動し、シール部４１がシート部１４２に着座している。
【００２８】
弁部材４０のシール部４１がシート部１４２に着座しているとき、制御通路１７と低圧通路１８との間は弁部材４０により遮断されている。そのため、燃料は制御室１３から排出されず、制御通路１７および制御室１３の圧力は高圧通路１２すなわちコモンレールの内部の圧力と同一となる。同様に、燃料溜まり２２にも高圧通路１２からコモンレールの内部と同一の圧力の燃料が供給されている。その結果、ノズルニードル３０に作用する力は、燃料溜まり２２の燃料からシール部３１がシート部２４から離座する方向すなわち噴孔開放方向よりも、制御室１３の燃料およびスプリング１３３によりシール部３１がシート部２４へ着座する方向すなわち噴孔閉塞方向が大きい。したがって、ピエゾスタック５１が充電されていないとき、シール部３１はシート部２４に着座し、噴孔２１からの燃料の噴射は停止されている。
【００２９】
ピエゾスタック５１の充電が開始されると、図３に示すようにピエゾスタック５１は伸長し、ピエゾピストン５４はスプリング５７およびスプリング５９の付勢力に抗して油圧室５２方向へ移動する。ピエゾピストン５４の移動にともなって油圧室５２の燃料は加圧され、制御ピストン５３を介して弁部材４０を図１の下方へ押す力は増大する。そして、弁部材４０を図１の下方へ押す力がスプリング１４３の付勢力よりも大きくなると、弁部材４０は図１の下方へ移動し、シール部４１はシート部１４２から離座する。これにより、連通ポート１５は開放され、制御通路１７の燃料は連通ポート１５を経由して低圧通路１８へ流出する。制御通路１７の燃料の流出にともない、制御室１３の圧力は低下する。その結果、ノズルニードル３０を噴孔閉塞方向へ付勢する力は低減する。そして、ノズルニードル３０を噴孔閉塞方向に付勢する力が、噴孔開放方向へノズルニードル３０を付勢する力よりも小さくなると、ノズルニードル３０は図１の上方へリフトし図３に示すようにシール部３１はシート部２４から離座する。したがって、ピエゾスタック５１に充電されると、噴孔２１は開放され噴孔２１から燃料が噴射される。
【００３０】
ピエゾスタック５１の充電後、放電が開始されると、ピエゾスタック５１は収縮する。ピエゾスタック５１の収縮にともなって、スプリング５７およびスプリング５９の付勢力によりピエゾピストン５４はピエゾスタック５１とともに図１の上方へ移動する。ピエゾピストン５４が図１の上方へ移動することにより、油圧室５２の油圧は低下し、制御ピストン５３を介して弁部材４０を図１の下方へ押す力は減少する。そして、弁部材４０を図１の下方へ押す力がスプリング１４３の付勢力よりも小さくなると、弁部材４０は図１の上方へ移動し、シール部４１は再びシート部１４２へ着座する。これにより、連通ポート１５は閉塞され、制御通路１７から低圧通路１８への燃料の流出は停止される。そのため、制御室１３の燃料の圧力は再び上昇し、ノズルニードル３０を噴孔閉塞方向へ付勢する力が増大する。したがって、ノズルニードル３０のシール部３１はシート部２４に着座し、噴孔２１からの燃料の噴射は終了する。
【００３１】
以上、説明したように、本発明の第１実施例によるインジェクタ１によると、弁部材４０のシール部４１側の端面４０ａの面積と筒部４２側の端面４０ｂの面積の総和とが同一である。これにより、連通ポート１５およびシリンダ１４の油圧によって弁部材４０に作用する力は均衡し相互に打ち消し合う。そのため、弁部材４０は小さな駆動力により駆動可能である。したがって、弁部材４０を駆動するための駆動力を発生するアクチュエータ５０を小型化することができる。また、連通ポート１５、シリンダ１４および油圧室５２には低圧通路１８から油圧が導入される。そのため、油圧室５２、制御シリンダ１６、連通ポート１５およびシリンダ１４の油圧は均一となり、油圧室５２の燃料が周囲に漏れ出すことがない。したがって、温度が上昇した場合でも、油圧室５２の燃料の漏れによる駆動力の伝達ロスが低減され、アクチュエータ５０から発生する駆動力を小さくすることができるとともに、インジェクタ１へ燃料を供給する図示しない燃料ポンプを小型化することができる。
【００３２】
また、第１実施例では、油圧室５２には低圧通路１８から燃料が供給される。そのため、コモンレール内の圧力変動の影響を受けることがなく、弁部材４０の誤作動を防止することができる。したがって、インジェクタ１の信頼性が向上する。また、コモンレールにおける圧力変動の影響を低減する微細孔などの加工は不要である。そのため、インジェクタ１の加工工数を低減することができる。
【００３３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるインジェクタを図４に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施例では、弁部材６０の形状および燃料通路の構成が第１実施例と異なる。ハウジング本体１１には、高圧ポート１９が形成されている。高圧ポート１９は、高圧通路１２とシリンダ１４とを連通している。すなわち、高圧通路１２の燃料は高圧ポート１９を経由してシリンダ１４に供給される。図５に示すように、連通ポート１５のシリンダ１４側の開口の周囲には第一シート部７１が形成されている。高圧ポート１９の燃料出口側には第二シート部７２が形成されている。第二シート部７２は、高圧ポート１９の燃料出口側に位置するシリンダ１４の内壁に環状に形成されている。
【００３４】
弁部材６０は、頭部６１、首部６２、胴部６３および筒部６４から構成されている。頭部６１には、第一シート部７１に着座可能な第一シール部６５が形成されている。また、頭部６１の首部６２側には第二シート部７２に着座可能な第二シール部６６が形成されている。胴部６３の反首部側の端部には筒部６４が形成されており、筒部６４にはスプリング１４３が収容されている。
【００３５】
弁部材６０はシリンダ１４の内部を往復移動可能であり、胴部６３の外壁とシリンダ１４の内壁とが摺動部を形成する。弁部材６０は、図５に示すように第一シート部７１に第一シール部６５が着座し第二シート部７２から第二シール部６６が離座する第一位置、または図６に示すように第一シート部７１から第一シール部６５が離座し第二シート部７２に第二シール部６６が着座する第二位置に駆動される。
【００３６】
弁部材６０が第一位置のとき、第一シール部６５は第一シート部７１に着座しているため、連通ポート１５は閉塞され、制御通路１７と低圧通路とは連通していない。一方、このとき、第二シール部６６は第二シート部７２から離座しているため、高圧ポート１９は開放され、高圧ポート１９と制御通路１７とは連通している。
【００３７】
弁部材６０が第二位置のとき、第一シール部６５は第一シート部７１から離座しているため、連通ポート１５は開放され、制御通路１７と低圧通路１８とは連通している。一方、このとき、第二シール部６６は第二シート部７２に着座しているため、高圧ポート１９と制御通路１７とは連通していない。
【００３８】
以上のように、弁部材６０は、シリンダ１４の内部を移動することにより、制御通路１７と低圧通路１８、ならびに高圧ポート１９と制御通路１７との間の連通を開閉可能な三方弁である。すなわち、弁部材６０が第一位置のとき、高圧通路１２の燃料は高圧ポート１９および制御通路１７を経由して制御室１３へ供給される。一方、弁部材６０が第二位置のとき、制御室１３の燃料は、制御通路１７および連通ポート１５を経由して低圧通路１８へ排出される。
【００３９】
弁部材６０は、図５に示すように第一シール部６５側の端部の外径Ｄ３と筒部６４側の端部の外径Ｄ４とが同一である。すなわち、弁部材６０は、第一シール部６５側の端面６０ａの面積と筒部６４側の端面６０ｂの面積の総和とは概ね同一である。
【００４０】
その結果、低圧通路１８の燃料の圧力によって弁部材６０の第一シール部６５側の端面６０ａと筒部６４側の端面６０ｂとに作用する力は同一となる。また、高圧通路１２からは高圧ポート１９を経由してシリンダ１４へ高圧の燃料が供給されている。しかし、高圧ポート１９からシリンダ１４へ供給された燃料は弁部材６０の外周部に周方向へ導入され、かつ第二シート部７２の外径と胴部６３の外径とは概ね同一である。そのため、高圧の油圧が作用する頭部６１の首部６２側の面積と胴部６３の首部６２側の面積は概ね同一となる。その結果、高圧の油圧により弁部材６０に作用する力は、弁部材６０の軸方向において均衡して相互に打ち消され、弁部材６０の軸方向への移動には影響しない。
【００４１】
次に、第２実施例によるインジェクタ２の作動について説明する。
ピエゾスタック５１が充電されていないとき、ピエゾスタック５１は収縮している。そのため、油圧室５２の油圧は低圧通路１８の油圧と同一である。一方、上述のように弁部材６０は第一シート部７１側の端面６０ａと筒部６４側の端面６０ｂの面積の総和とが同一であり、連通ポート１５およびシリンダ１４には低圧通路１８の油圧が供給されているため、油圧により弁部材６０に作用する力は均衡し相互に打ち消し合っている。そのため、弁部材６０には、見かけ上、スプリング１４３の付勢力のみが作用している。その結果、弁部材６０はスプリング１４３の付勢力により図４の上方へ移動し、図５に示すように第一シール部６５は第一シート部７１に着座している。すなわち、弁部材６０は第一位置に位置している。
【００４２】
弁部材６０の第一シール部６５が第一シート部７１に着座することにより、制御通路１７と低圧通路１８との連通は遮断されている。そのため、制御通路１７および制御室１３の圧力は高圧通路１２すなわちコモンレールの内部の圧力と同一となる。したがって、ピエゾスタック５１が充電されていないとき、ノズルニードル３０のシール部３１はノズルボディ２０のシート部２４に着座し、噴孔２１からの燃料の噴射は停止されている。
【００４３】
ピエゾスタック５１の充電が開始されると、ピエゾスタック５１は伸長し、ピエゾピストン５４はスプリング５７およびスプリング５９の付勢力に抗して油圧室５２方向へ移動する。ピエゾピストン５４の移動にともなって油圧室５２の燃料は加圧され、制御ピストン５３を介して弁部材６０を図４の下方へ押す力は増大する。そして、弁部材６０を図４の下方へ押す力がスプリング１４３の付勢力よりも大きくなると、弁部材６０は図４の下方へ移動し、第一シール部６５は第一シート部７１から離座する。これにより、連通ポート１５は開放され、制御通路１７の燃料は連通ポート１５を経由して低圧通路１８へ流出する。制御通路１７の燃料の流出にともない、制御室１３の圧力は低下する。
【００４４】
また、ピエゾスタック５１の変位量が大きくなると、制御ピストン５３により駆動される弁部材６０の第二シール部６６は図６に示すように第二シート部７２に着座し、高圧ポート１９と制御通路１７との間を閉塞する。すなわち、弁部材６０は第二位置となる。その結果、制御通路１７を経由した制御室１３への燃料の供給は停止され、制御室１３の圧力は低下し、ノズルニードル３０を噴孔閉塞方向へ付勢する力は低減する。したがって、ピエゾスタック５１が充電されると、ノズルニードル３０のシール部３１はノズルボディ２０のシート部２４から離座し、噴孔２１が開放されるため、噴孔２１から燃料が噴射される。
【００４５】
ピエゾスタック５１の充電後、放電が開始されると、ピエゾスタック５１は再び収縮する。ピエゾスタック５１の収縮にともなって、スプリング５７およびスプリング５９の付勢力によりピエゾピストン５４はピエゾスタック５１とともに図４の上方へ移動する。ピエゾピストン５４が図４の上方へ移動することにより、油圧室５２の油圧は低下し、制御ピストン５３を介して弁部材６０を図４の下方へ押す力は減少する。そして、弁部材６０を図４の下方へ押す力がスプリング１４３の付勢力よりも小さくなると、弁部材６０は図４の上方へ移動し、第一シール部６５は再び第一シート部７１へ着座する。すなわち、弁部材６０は再び図５に示す第一位置に移動する。これにより、連通ポート１５は閉塞され、制御通路１７から低圧通路１８への燃料の流出は停止される。また、このとき、弁部材６０の第二シール部６６は第二シート部７２から離座するため、高圧ポート１９からシリンダ１４へ流入した燃料は制御通路１７を経由して制御室１３へ供給される。そのため、制御室１３の燃料の圧力は再び上昇する。したがって、ノズルニードル３０のシール部３１はノズルボディ２０のシート部２４に着座し、噴孔２１からの燃料の噴射は終了する。
【００４６】
以上、説明したように、本発明の第２実施例によると、弁部材６０は連通ポート１５の開閉だけでなく高圧ポート１９と制御通路１７との間を開閉している。そのため、弁部材６０が第二位置から第一位置に移動したとき、高圧通路１２から制御室１３には燃料通路１３１からだけでなく高圧ポート１９および制御通路１７を経由しても燃料が供給される。そのため、弁部材６０が第二位置から第一位置へ移動するとき、すなわちインジェクタ２の噴射が停止されるとき、制御室１３の油圧は迅速に上昇する。したがって、ノズルニードル３０の作動速度を高めることができ、インジェクタ２の応答性を高めることができる。
【００４７】
（第３実施例）
本発明の第３実施例によるインジェクタを図７に示す。第２実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施例では、低圧通路１８に逆止弁８０が設置されている。逆止弁８０は、低圧通路１８の燃料の圧力が所定値になると開弁し、低圧通路１８とインジェクタ３の外部とを連通する。
【００４８】
ピエゾスタック５１が収縮するとき、油圧室５２の圧力はほぼ大気圧まで低下する。逆止弁８０を設置して低圧通路１８の内部の圧力を所定の圧力に維持すると、低圧通路１８の燃料の圧力は大気圧よりも高くなるため、ピエゾスタック５１の収縮時、油圧室５２と低圧通路１８との間には圧力差が生じる。このとき、弁部材６０および制御ピストン５３には、油圧室５２の圧力よりも高圧の低圧通路１８の燃料の圧力が作用している。そのため、ピエゾスタック５１の収縮時、弁部材６０および制御ピストン５３には油圧室５２方向へ付勢する力が作用する。その結果、ピエゾスタック５１の収縮時における弁部材６０の図７上方への移動速度が向上される。したがって、ピエゾスタック５１の収縮時における弁部材６０の応答性を高めることができる。
【００４９】
また、油圧室５２の油圧よりも低圧通路１８に連通するスプリング収容室５６および連通ポート１５の油圧が高くなるため、スプリング収容室５６および連通ポート１５から油圧室５２へ燃料の流れが形成される。この燃料の流れは、ピエゾピストン５４の外壁とピエゾシリンダ５５の内壁、ならびに制御ピストン５３の外壁と制御シリンダ１６の内壁との間に形成される。これにより、ピエゾピストン５４とピエゾシリンダ５５ならびに制御ピストン５３と制御シリンダ１６との間に形成される摺動部の潤滑が図られる。したがって、ピエゾピストン５４、制御ピストン５３、ピエゾシリンダ５４および制御シリンダ１６の摩耗を低減することができ、耐久性を高めることができる。
【００５０】
さらに、逆止弁８０が開弁する圧力すなわち低圧通路１８の圧力を所定の圧力に維持することにより、低圧通路１８からスプリング収容室５６へ導入される燃料の圧力を所定の圧力に設定することができる。ピエゾスタック５１はピエゾ素子が積層されているため、収縮方向へプリセット荷重を加える必要がある。そこで、低圧通路１８から所定の圧力の燃料を導入することにより、スプリング収容室５６に導入された燃料によりピエゾスタック５１に所定の荷重を加えることができる。その結果、ピエゾスタック５１にプリセット荷重を加えるためのスプリングを廃止することができる。したがって、インジェクタ３の構成を簡単にすることができる。
【００５１】
以上、本発明の複数の実施例では、本発明のインジェクタをコモンレール式のディーゼルエンジンに適用した例について説明した。しかし、本発明は、コモンレール式に限らず他の形式のディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンにも適用することができる。また、上記の実施例では、電気駆動部としてピエゾスタックを用いた例について説明したが、供給される電力に応じて変位量が変化するその他の電歪素子、磁歪素子あるいはリニアソレノイドなどを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるインジェクタを示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるインジェクタの要部を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるインジェクタを示す模式的な断面図であって、燃料が噴射される状態を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例によるインジェクタを示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の第２実施例によるインジェクタの要部を示す模式的な断面図であって、ピエゾスタック収縮時の状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例によるインジェクタの要部を示す模式的な断面図であって、ピエゾスタック伸長時の状態を示す図である。
【図７】本発明の第３実施例によるインジェクタを示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１、２、３インジェクタ（燃料噴射装置）
１０ハウジング
１１ハウジング本体
１２高圧通路
１３制御室
１４シリンダ
１５連通ポート
１７制御通路
１８低圧通路
１９高圧ポート
２０ノズルボディ
２１噴孔
３０ノズルニードル
４０弁部材
４１シール部
５０アクチュエータ
５１ピエゾスタック（電気駆動部）
５２油圧室
５３制御ピストン（可動部材）
５４ピエゾピストン（電気駆動部）
６０弁部材
６５第一シール部
６６第二シール部
７１第一シート部
７２第二シート部
８０逆止弁
１４２シート部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter, the internal combustion engine is referred to as an “engine”).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection device that drives a nozzle needle that opens and closes an injection hole by hydraulic pressure is known. For example, by controlling the pressure in a control chamber into which fuel for energizing the nozzle needle is introduced, the force for energizing the nozzle needle is changed to drive the nozzle needle. In recent years, fuel injection devices that control the hydraulic pressure in a control chamber by using expansion and contraction of an electrostrictive element such as a piezo element have become known. Since the electrostrictive element is highly responsive to the drive command, the nozzle needle can be driven at high speed.
[0003]
For example, in the case of the fuel injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-140727, the same high pressure as that in the common rail acts on the piston member and the valve body driven by the actuator. And it is set as the structure which balances the force which acts on a piston member and a valve body by making the area of the part which a high pressure acts on a piston member and a valve body substantially equal. Thereby, the energy required for driving the fuel injection device is reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-140727, when high pressure is introduced from the common rail into the displacement expansion chamber that transmits the driving force of the actuator to the piston member, the displacement increases when the pressure of the common rail suddenly increases. The chamber oil pressure may also increase. When the hydraulic pressure in the displacement expansion chamber increases, the piston member and the valve body are driven, so that fuel is discharged from the control chamber to the low pressure side. As a result, the hydraulic pressure in the control chamber that urges the nozzle needle decreases, and the nozzle hole may be opened accidentally. In addition, when a high pressure is introduced, it is necessary to increase the strength of the housing, which causes a problem of increasing the size of the physique.
[0005]
In order to reduce the influence of the pressure change of the fuel introduced from the common rail to the displacement expansion chamber, it is conceivable to connect the displacement expansion chamber and the high-pressure passage through a fine hole. However, it is necessary to manage the fine holes with a diameter of about 15 μm, which increases the number of processing steps.
[0006]
In addition, when high-pressure fuel is supplied to the displacement expansion chamber, the pressure in the displacement expansion chamber is higher than the surroundings. Therefore, the supplied fuel leaks from the high pressure displacement expansion chamber to the low pressure side via the clearance between the piston member constituting the displacement expansion chamber and the housing. As a result, there is a problem in that the fuel required for the fuel injection device increases, leading to an increase in the size of the high-pressure pump that supplies fuel to the fuel injection device.
[0007]
Further, when the temperature becomes high, the clearance formed between the piston member and the housing increases, so that fuel leakage from the displacement expansion chamber increases. Therefore, a large driving force is required for the actuator as the temperature rises. As a result, there is a problem of increasing the size of the actuator.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable fuel injection device in which fuel leakage and processing man-hours are reduced without increasing the size of the physique.
It is another object of the present invention to provide a fuel injection device that reduces fuel leakage and processing man-hours, and has high reliability and quick operation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the valve member for intermittently connecting the control passage and the communication port is operated by the area of the end portion on the seal portion side where the hydraulic pressure of the communication port acts and the hydraulic pressure of the cylinder. The area of the end portion on the side opposite to the seal portion is substantially the same. A low pressure hydraulic pressure is introduced into the communication port and the cylinder from the low pressure passage. For this reason, the same hydraulic pressure acts on the same area at both ends of the valve member, and the forces acting on the valve member are balanced. As a result, the valve member can be driven with a small force generated from the actuator. Therefore, an increase in size of the actuator can be suppressed. Further, hydraulic pressure is introduced into the communication port, the cylinder and the hydraulic chamber from the low pressure passage. Therefore, leakage of fuel from the hydraulic chamber is reduced, and it is not necessary to increase the size of the housing in order to increase the strength. Therefore, leakage of fuel from the hydraulic chamber can be prevented, and the size of the physique is not increased. Further, since the hydraulic pressure is introduced into the hydraulic chamber from the low pressure passage, it is not affected by the pressure fluctuation of the common rail. Therefore, the fuel is not injected at a time other than the predetermined time, and the reliability can be improved. In addition, it is not necessary to process the fine holes to prevent the influence of the pressure fluctuation of the common rail, and the number of processing steps can be reduced.
[0010]
According to the fuel injection device of the second or third aspect of the present invention, the valve member is a three-way valve that interrupts communication between the control passage and the communication port and interrupts communication between the high-pressure port and the control passage. In the valve member, the area of the end portion on the first seal portion side where the hydraulic pressure of the communication port acts is substantially the same as the area of the end portion on the anti-first seal portion side where the hydraulic pressure of the cylinder acts. A low pressure hydraulic pressure is introduced into the communication port and the cylinder from the low pressure passage. For this reason, the same hydraulic pressure acts on the same area at both ends of the valve member, and the forces acting on the valve member are balanced. As a result, the valve member can be driven with a small force generated from the actuator. Therefore, an increase in size of the actuator can be suppressed. Further, hydraulic pressure is introduced into the communication port, the cylinder and the hydraulic chamber from the low pressure passage. Therefore, leakage of fuel from the hydraulic chamber is reduced, and it is not necessary to increase the size of the housing in order to increase the strength. Therefore, leakage of fuel from the hydraulic chamber can be prevented, and the size of the physique is not increased. Further, since the hydraulic pressure is introduced into the hydraulic chamber from the low pressure passage, it is not affected by the pressure fluctuation of the common rail. Therefore, the fuel is not injected at a time other than the predetermined time, and the reliability can be improved. In addition, it is not necessary to process the fine holes to prevent the influence of the pressure fluctuation of the common rail, and the number of processing steps can be reduced. Further, when the valve member is in the first position and the communication between the control passage and the communication port is blocked, the high pressure port communicating with the high pressure passage and the control passage communicate. Therefore, the high pressure oil pressure introduced from the high pressure passage to the high pressure port is introduced into the control chamber via the high pressure port and the control passage. As a result, the control chamber hydraulic pressure rises quickly. Therefore, the operation of the nozzle needle can be speeded up.
[0011]
According to the fuel injection device of the fourth aspect of the present invention, the urging member for urging the valve member toward the movable member is accommodated in the cylinder. Therefore, when the driving force is not transmitted from the actuator to the movable member, the valve member moves to a position where the communication between the control passage and the communication port is blocked by the urging force of the urging member.
[0012]
According to the fuel injection device of the fifth aspect of the present invention, the check valve that opens when the pressure of the low pressure passage reaches a predetermined value is installed in the low pressure passage. For this reason, the low pressure passage is maintained at a predetermined pressure. Since the oil pressure of a predetermined pressure introduced from the low pressure passage to the cylinder is acting on the valve member, the valve member and the movable member are moved when the oil pressure in the hydraulic chamber decreases as the electric drive unit moves to the non-movable member side. A biasing force in the direction of the hydraulic chamber is applied to the member. As a result, the valve member quickly moves to a position where the communication between the control passage and the communication port is blocked. Therefore, the responsiveness of the valve member with respect to the movement of the electric drive unit can be enhanced.
[0013]
According to the fuel injection device of the sixth aspect of the present invention, the hydraulic pressure of the low pressure passage maintained at a predetermined pressure is introduced to the movable member side of the electric drive unit. For this reason, when the electric drive unit moves to the anti-movable member side and the hydraulic pressure in the hydraulic chamber decreases, a pressure difference is generated between the communication port and the hydraulic chamber, and the sliding portion between the movable member and the housing moves from the communication port side. Fuel flows in. Thus, the fuel is lubricated between the movable member and the housing, and wear of the movable member and the housing can be reduced. For example, when an electrostrictive element such as a piezo element is used as the electric drive unit, it is necessary to apply a load in the contraction direction in advance. By introducing the hydraulic pressure of the low pressure passage maintained at a predetermined pressure to the movable member side of the electric drive unit, the electric drive unit can be biased toward the non-movable member. As a result, for example, a member that urges the electrostrictive element or the like toward the anti-movable member can be eliminated, and the number of parts can be reduced.
According to the fuel injection device of the seventh aspect of the present invention, the electric drive unit has the electrostrictive element. Therefore, the operation of the actuator can be speeded up, and the responsiveness of the nozzle needle to the drive command can be enhanced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an injector as a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention. The injector 1 injects, for example, high-pressure fuel stored in a pressure accumulation state on a common rail into each cylinder of a diesel engine.
[0015]
The injector 1 includes a housing 10, a nozzle needle 30, a valve member 40, and an actuator 50. The housing 10 includes a housing body 11 and a nozzle body 20. The nozzle body 20 is formed in a cylindrical shape, and a nozzle hole 21 is formed at the end on the side opposite to the housing. The nozzle hole 21 communicates the inner wall and the outer wall of the nozzle body 20. A fuel reservoir 22 is formed on the inlet side of the nozzle hole 21. The fuel reservoir 22 communicates with the common rail via the fuel passage 23 and the high-pressure passage 12 formed in the housing body 11. For this reason, the high-pressure passage 12 and the fuel reservoir 22 are supplied with high-pressure fuel that has substantially the same pressure as the inside of the common rail. A sheet portion 24 is formed on the nozzle hole 20 inlet side of the nozzle body 20.
[0016]
The nozzle needle 30 is accommodated in the housing 10 so as to be reciprocally movable. The nozzle needle 30 has a seal portion 31 that can be seated on the seat portion 24. When the seal portion 31 is separated from the seat portion 24, fuel is injected from the injection hole 21.
[0017]
In the housing body 11, a control chamber 13, a cylinder 14, a communication port 15, a control cylinder 16, and the like are formed. The control chamber 13 is formed on the side opposite to the nozzle hole of the nozzle needle 30. A fuel passage 131 communicates with the control chamber 13, and high-pressure fuel is supplied from the high-pressure passage 12 via the orifice 132. A spring 133 is accommodated in the control chamber 13, and the spring 133 accommodated in the control chamber 13 and the fuel in the control chamber 13 urge the nozzle needle 30 toward the seat portion 24, that is, the nozzle hole closing direction.
[0018]
The cylinder 14 accommodates the valve member 40 so as to be able to reciprocate. A control passage 17 communicates with the cylinder 14, and an end portion of the control passage 17 on the side opposite to the cylinder communicates with the control chamber 13. An orifice 171 is formed in the control passage 17. A communication port 15 communicates with the end of the cylinder 14 on the control cylinder 16 side. Further, the end of the cylinder 14 on the anti-communication port side communicates with the low pressure passage 18 via the fuel passage 141.
[0019]
The communication port 15 is formed in the housing body 11 and communicates the cylinder 14 and the low pressure passage 18. The control cylinder 16 communicates with the low pressure passage 18. The low pressure passage 18 is formed through the housing body 11 and communicates with, for example, a fuel tank or the like outside the injector 1. The fuel that is no longer needed in the injector 1 is returned to the fuel tank via the low-pressure passage 18. Further, since the end of the low pressure passage 18 on the side opposite to the injector is connected to the fuel tank, the pressure in the low pressure passage 18 is substantially the same as the atmospheric pressure.
[0020]
As shown in FIG. 2, a seat portion 142 on which the seal portion 41 of the valve member 40 can be seated is formed around the opening on the cylinder 14 side of the communication port 15. The valve member 40 is formed in a cylindrical shape, and can reciprocate inside the cylinder 14. The valve member 40 is biased in a direction in which the seal portion 41 is seated on the seat portion 142 by a spring 143 installed in the cylinder 14. When the seal portion 41 of the valve member 40 is seated on the seat portion 142, the communication port 15 is closed, and the communication between the high-pressure side control passage 17 and the low-pressure side low-pressure passage 18 is blocked.
[0021]
As shown in FIG. 1, an actuator 50 is accommodated on the side of the cylinder 14 opposite to the nozzle body. The actuator 50 includes a piezo stack 51 as an electric drive unit, a hydraulic chamber 52, and a control piston 53 as a movable member. The piezo stack 51 is formed by stacking a plurality of capacitive piezo elements that expand and contract when charged or discharged. The piezo stack 51 extends downward in FIG. 1 when charged with electrical energy according to a command from an ECU (not shown). On the other hand, when electric energy is discharged from the piezo stack 51, the piezo stack 51 contracts upward in FIG.
[0022]
At the end of the piezo stack 51, a piezo piston 54 that constitutes an electric drive unit together with the piezo stack 51 is installed. The piezo piston 54 can slide back and forth inside a piezo cylinder 55 formed in the housing body 11. The piezo piston 54 moves downward in FIG. 1 as the piezo stack 51 extends. A spring accommodating chamber 56 is formed on the piezo stack 51 side of the piezo cylinder 55. A spring 57 is installed in the spring accommodating chamber 56, and the piezo piston 54 is urged toward the piezo stack 51 by the spring 57. The spring 57 urges the piezo stack 51 in the contracting direction via the piezo piston 54 and applies a preset load to the piezo stack 51. A fuel passage 561 that communicates with the low pressure passage 18 communicates with the spring accommodating chamber 56. A fuel passage 541 is formed in the piezo piston 54. The fuel passage 541 communicates the spring accommodating chamber 56 and the hydraulic chamber 52. The fuel that has flowed from the low pressure passage 18 into the fuel passage 541 via the fuel passage 561 and the spring housing chamber 56 passes through the outer peripheral side of the check valve 58 installed at the end of the piezoelectric piston 54 on the hydraulic chamber 52 side. And supplied to the hydraulic chamber 52.
[0023]
A control cylinder 16 is formed on the nozzle body 20 side of the piezo cylinder 55. A control piston 53 is accommodated in the control cylinder 16. The control piston 53 can slide back and forth inside the control cylinder 16. The end of the control cylinder 16 on the valve member 40 side can contact the valve member 40. When the control piston 53 moves downward in FIG. 1, the valve member 40 is pressed by the control piston 53 and moves downward in FIG. 1.
[0024]
The hydraulic chamber 52 is formed by a piezo cylinder 55, a piezo piston 54, a check valve 58, a control cylinder 16, and a control piston 53. The hydraulic chamber 52 is supplied with fuel from the low pressure passage 18 via the fuel passage 541 of the piezo piston 54 as described above. When the piezo piston 54 is driven downward in FIG. 1 as the piezo stack 51 extends, the fuel in the hydraulic chamber 52 is pressurized. When the fuel in the hydraulic chamber 52 is pressurized, a biasing force is applied to the control piston 53 downward in FIG. As a result, the control piston 53 is driven downward in FIG. 1, and the valve member 40 contacting the control piston 53 is also driven downward in FIG. That is, the displacement of the piezo stack 51 transmitted to the piezo piston 54 is converted into hydraulic pressure by the fuel in the hydraulic chamber 52 and transmitted to the control piston 53. A spring 59 is installed in the hydraulic chamber 52. The spring 59 urges the piezo piston 54 toward the piezo stack 51 together with the check valve 58.
[0025]
Next, the valve member 40 will be described in detail.
The valve member 40 is formed in a columnar shape as shown in FIG. When the seal portion 41 of the valve member 40 is separated from the seat portion 142 or the seal portion 41 is seated on the seat portion 142, the communication between the control passage 17 and the low pressure passage 18 is interrupted. A cylindrical portion 42 in which the spring 143 is accommodated is formed at the end of the valve member 40 on the side opposite to the seal portion. In the valve member 40, the outer diameter D1 of the end portion on the seal portion 41 side and the outer diameter D2 of the end portion on the side opposite to the seal portion, that is, the cylinder portion 42 are substantially the same. Since the valve member 40 is cylindrical, the total area of the end surface 40a on the seal portion 41 side and the area of the end surface 40b of the cylindrical portion 42 is substantially the same. The fuel oil pressure in the communication port 15 acts on the seal portion 41 side of the valve member 40, and the fuel oil pressure in the cylinder 14 acts on the cylinder portion 42 side of the valve member 40. Since both the communication port 15 and the cylinder 14 communicate with the low-pressure passage 18, the fuel pressure in the communication port 15 and the fuel pressure in the cylinder 14 are the same.
[0026]
As described above, the force acting on the valve member 40 from the fuel on the low pressure side is the same at both ends in the axial direction. That is, the forces acting on the valve member 40 are balanced at both ends in the axial direction of the valve member 40 and cancel each other. Therefore, the force applied to the valve member 40 is apparently only the urging force of the spring 143. Therefore, the valve member 40 can be driven with a small force.
[0027]
Next, the operation of the injector 1 according to the first embodiment will be described.
When the piezo stack 51 is not charged, the piezo stack 51 is contracted. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 52 is the same as the hydraulic pressure in the low pressure passage 18. On the other hand, as described above, the valve member 40 has the same total area of the end surface 40a on the seal portion 41 side and the area of the end surface 40b on the cylinder portion 42 side, and the hydraulic pressure of the low pressure passage 18 is provided in the communication port 15 and the cylinder 14. Therefore, the forces acting on the valve member 40 by hydraulic pressure are balanced and cancel each other. Further, although the cylinder 14 is supplied with the high hydraulic pressure of the control chamber 13 via the control passage 17, the high hydraulic pressure is introduced into the outer peripheral portion of the valve member 40 in the circumferential direction. Therefore, the force that acts on the valve member 40 by the high-pressure oil pressure does not affect the movement of the valve member 40. As a result, the apparent force acting on the valve member 40 is only the urging force of the spring 143. Thereby, the valve member 40 is moved upward in FIG. 1 by the urging force of the spring 143, and the seal portion 41 is seated on the seat portion 142.
[0028]
When the seal portion 41 of the valve member 40 is seated on the seat portion 142, the control passage 17 and the low pressure passage 18 are blocked by the valve member 40. Therefore, fuel is not discharged from the control chamber 13, and the pressure in the control passage 17 and the control chamber 13 is the same as the pressure in the high pressure passage 12, that is, the common rail. Similarly, fuel having the same pressure as that in the common rail is supplied from the high pressure passage 12 to the fuel reservoir 22. As a result, the force acting on the nozzle needle 30 is greater than the direction in which the seal portion 31 is separated from the seat portion 24 from the fuel in the fuel reservoir 22, that is, the direction in which the nozzle hole is opened. Is seated on the seat portion 24, that is, the nozzle hole closing direction is large. Therefore, when the piezo stack 51 is not charged, the seal portion 31 is seated on the seat portion 24, and fuel injection from the injection hole 21 is stopped.
[0029]
When charging of the piezo stack 51 is started, the piezo stack 51 extends as shown in FIG. 3, and the piezo piston 54 moves toward the hydraulic chamber 52 against the urging force of the springs 57 and 59. As the piezo piston 54 moves, the fuel in the hydraulic chamber 52 is pressurized, and the force for pushing the valve member 40 downward through the control piston 53 in FIG. When the force pushing the valve member 40 downward in FIG. 1 becomes larger than the urging force of the spring 143, the valve member 40 moves downward in FIG. 1 and the seal portion 41 is separated from the seat portion 142. As a result, the communication port 15 is opened, and the fuel in the control passage 17 flows out to the low pressure passage 18 via the communication port 15. As the fuel flows out of the control passage 17, the pressure in the control chamber 13 decreases. As a result, the force for urging the nozzle needle 30 in the nozzle hole closing direction is reduced. When the force for urging the nozzle needle 30 in the nozzle hole closing direction becomes smaller than the force for urging the nozzle needle 30 in the nozzle hole opening direction, the nozzle needle 30 is lifted upward in FIG. 1 and shown in FIG. Thus, the seal portion 31 is separated from the seat portion 24. Therefore, when the piezo stack 51 is charged, the nozzle hole 21 is opened and fuel is injected from the nozzle hole 21.
[0030]
When discharging starts after the piezo stack 51 is charged, the piezo stack 51 contracts. As the piezo stack 51 contracts, the piezo piston 54 moves together with the piezo stack 51 upward in FIG. As the piezo piston 54 moves upward in FIG. 1, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 52 decreases, and the force pushing the valve member 40 downward in FIG. 1 via the control piston 53 decreases. When the force pushing the valve member 40 downward in FIG. 1 becomes smaller than the urging force of the spring 143, the valve member 40 moves upward in FIG. 1, and the seal portion 41 is seated on the seat portion 142 again. As a result, the communication port 15 is closed, and the outflow of fuel from the control passage 17 to the low pressure passage 18 is stopped. Therefore, the fuel pressure in the control chamber 13 rises again, and the force that urges the nozzle needle 30 in the nozzle hole closing direction increases. Therefore, the seal portion 31 of the nozzle needle 30 is seated on the seat portion 24, and fuel injection from the nozzle hole 21 is completed.
[0031]
As described above, according to the injector 1 according to the first embodiment of the present invention, the sum of the area of the end surface 40a on the seal portion 41 side of the valve member 40 and the area of the end surface 40b on the cylinder portion 42 side is the same. . As a result, the forces acting on the valve member 40 by the hydraulic pressure of the communication port 15 and the cylinder 14 are balanced and cancel each other. Therefore, the valve member 40 can be driven with a small driving force. Therefore, the actuator 50 that generates the driving force for driving the valve member 40 can be reduced in size. Further, hydraulic pressure is introduced into the communication port 15, the cylinder 14 and the hydraulic chamber 52 from the low pressure passage 18. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 52, the control cylinder 16, the communication port 15, and the cylinder 14 is uniform, and the fuel in the hydraulic chamber 52 does not leak to the surroundings. Therefore, even when the temperature rises, the transmission loss of the driving force due to the leakage of fuel in the hydraulic chamber 52 is reduced, the driving force generated from the actuator 50 can be reduced, and fuel is supplied to the injector 1 (not shown). The fuel pump can be reduced in size.
[0032]
In the first embodiment, fuel is supplied to the hydraulic chamber 52 from the low pressure passage 18. Therefore, the malfunction of the valve member 40 can be prevented without being affected by the pressure fluctuation in the common rail. Therefore, the reliability of the injector 1 is improved. Further, it is not necessary to process fine holes or the like that reduce the influence of pressure fluctuations in the common rail. Therefore, the processing man-hour of the injector 1 can be reduced.
[0033]
(Second embodiment)
An injector according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. Components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the second embodiment, the shape of the valve member 60 and the configuration of the fuel passage are different from those of the first embodiment. A high pressure port 19 is formed in the housing body 11. The high pressure port 19 communicates the high pressure passage 12 and the cylinder 14. That is, the fuel in the high pressure passage 12 is supplied to the cylinder 14 via the high pressure port 19. As shown in FIG. 5, a first sheet portion 71 is formed around the opening on the cylinder 14 side of the communication port 15. A second seat portion 72 is formed on the fuel outlet side of the high-pressure port 19. The second seat portion 72 is formed in an annular shape on the inner wall of the cylinder 14 located on the fuel outlet side of the high pressure port 19.
[0034]
The valve member 60 includes a head portion 61, a neck portion 62, a trunk portion 63, and a tubular portion 64. A first seal portion 65 that can be seated on the first seat portion 71 is formed on the head portion 61. A second seal portion 66 that can be seated on the second seat portion 72 is formed on the neck portion 62 side of the head portion 61. A cylindrical portion 64 is formed at the end of the body portion 63 on the side opposite to the neck, and a spring 143 is accommodated in the cylindrical portion 64.
[0035]
The valve member 60 can reciprocate inside the cylinder 14, and the outer wall of the body portion 63 and the inner wall of the cylinder 14 form a sliding portion. The valve member 60 has a first position where the first seal portion 65 is seated on the first seat portion 71 and the second seal portion 66 is separated from the second seat portion 72 as shown in FIG. 5, or as shown in FIG. The first seal portion 65 is separated from the first seat portion 71 and is driven to the second position where the second seal portion 66 is seated on the second seat portion 72.
[0036]
When the valve member 60 is in the first position, since the first seal portion 65 is seated on the first seat portion 71, the communication port 15 is closed, and the control passage 17 and the low pressure passage are not in communication. On the other hand, at this time, since the second seal portion 66 is separated from the second seat portion 72, the high pressure port 19 is opened, and the high pressure port 19 and the control passage 17 are in communication.
[0037]
When the valve member 60 is in the second position, since the first seal portion 65 is separated from the first seat portion 71, the communication port 15 is opened, and the control passage 17 and the low pressure passage 18 are in communication. On the other hand, since the second seal portion 66 is seated on the second seat portion 72 at this time, the high-pressure port 19 and the control passage 17 are not in communication.
[0038]
As described above, the valve member 60 is a three-way valve capable of opening and closing the communication between the control passage 17 and the low pressure passage 18 and between the high pressure port 19 and the control passage 17 by moving inside the cylinder 14. That is, when the valve member 60 is in the first position, the fuel in the high pressure passage 12 is supplied to the control chamber 13 via the high pressure port 19 and the control passage 17. On the other hand, when the valve member 60 is in the second position, the fuel in the control chamber 13 is discharged to the low pressure passage 18 via the control passage 17 and the communication port 15.
[0039]
As shown in FIG. 5, the valve member 60 has the same outer diameter D3 at the end on the first seal portion 65 side and outer diameter D4 at the end on the cylinder portion 64 side. That is, in the valve member 60, the sum of the area of the end surface 60a on the first seal portion 65 side and the area of the end surface 60b on the cylinder portion 64 side is substantially the same.
[0040]
As a result, the force acting on the end surface 60a on the first seal portion 65 side and the end surface 60b on the cylinder portion 64 side of the valve member 60 by the fuel pressure in the low pressure passage 18 becomes the same. Further, high pressure fuel is supplied from the high pressure passage 12 to the cylinder 14 via the high pressure port 19. However, the fuel supplied from the high pressure port 19 to the cylinder 14 is introduced into the outer peripheral portion of the valve member 60 in the circumferential direction, and the outer diameter of the second seat portion 72 and the outer diameter of the trunk portion 63 are substantially the same. Therefore, the area on the neck 62 side of the head 61 where the high-pressure hydraulic pressure acts and the area on the neck 62 side of the trunk 63 are substantially the same. As a result, the forces acting on the valve member 60 due to the high hydraulic pressure are balanced in the axial direction of the valve member 60 and cancel each other, and do not affect the movement of the valve member 60 in the axial direction.
[0041]
Next, the operation of the injector 2 according to the second embodiment will be described.
When the piezo stack 51 is not charged, the piezo stack 51 is contracted. Therefore, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 52 is the same as the hydraulic pressure in the low pressure passage 18. On the other hand, as described above, the valve member 60 has the same total area of the end surface 60a on the first seat portion 71 side and the end surface 60b on the cylindrical portion 64 side, and the hydraulic pressure of the low pressure passage 18 is connected to the communication port 15 and the cylinder 14. Therefore, the forces acting on the valve member 60 by hydraulic pressure are balanced and cancel each other. Therefore, only the urging force of the spring 143 acts on the valve member 60 in appearance. As a result, the valve member 60 moves upward in FIG. 4 by the urging force of the spring 143, and the first seal portion 65 is seated on the first seat portion 71 as shown in FIG. 5. That is, the valve member 60 is located at the first position.
[0042]
When the first seal portion 65 of the valve member 60 is seated on the first seat portion 71, the communication between the control passage 17 and the low-pressure passage 18 is blocked. Therefore, the pressure in the control passage 17 and the control chamber 13 is the same as the pressure in the high pressure passage 12, that is, the common rail. Therefore, when the piezo stack 51 is not charged, the seal portion 31 of the nozzle needle 30 is seated on the seat portion 24 of the nozzle body 20, and fuel injection from the nozzle hole 21 is stopped.
[0043]
When charging of the piezo stack 51 is started, the piezo stack 51 extends, and the piezo piston 54 moves toward the hydraulic chamber 52 against the urging force of the springs 57 and 59. As the piezo piston 54 moves, the fuel in the hydraulic chamber 52 is pressurized, and the force pushing the valve member 60 downward through the control piston 53 in FIG. 4 increases. When the force pushing the valve member 60 downward in FIG. 4 becomes larger than the urging force of the spring 143, the valve member 60 moves downward in FIG. 4 and the first seal portion 65 is separated from the first seat portion 71. To do. As a result, the communication port 15 is opened, and the fuel in the control passage 17 flows out to the low pressure passage 18 via the communication port 15. As the fuel flows out of the control passage 17, the pressure in the control chamber 13 decreases.
[0044]
When the displacement amount of the piezo stack 51 is increased, the second seal portion 66 of the valve member 60 driven by the control piston 53 is seated on the second seat portion 72 as shown in FIG. 17 is closed. That is, the valve member 60 is in the second position. As a result, the supply of fuel to the control chamber 13 via the control passage 17 is stopped, the pressure in the control chamber 13 is reduced, and the force for urging the nozzle needle 30 in the nozzle hole closing direction is reduced. Accordingly, when the piezo stack 51 is charged, the seal portion 31 of the nozzle needle 30 is separated from the seat portion 24 of the nozzle body 20 and the injection hole 21 is opened, so that fuel is injected from the injection hole 21.
[0045]
When discharging starts after the piezo stack 51 is charged, the piezo stack 51 contracts again. As the piezo stack 51 contracts, the piezo piston 54 moves together with the piezo stack 51 upward in FIG. When the piezo piston 54 moves upward in FIG. 4, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 52 decreases, and the force pushing the valve member 60 downward in FIG. 4 via the control piston 53 decreases. When the force pushing the valve member 60 downward in FIG. 4 becomes smaller than the biasing force of the spring 143, the valve member 60 moves upward in FIG. 4 and the first seal portion 65 is seated on the first seat portion 71 again. To do. That is, the valve member 60 moves again to the first position shown in FIG. As a result, the communication port 15 is closed, and the outflow of fuel from the control passage 17 to the low pressure passage 18 is stopped. At this time, since the second seal portion 66 of the valve member 60 is separated from the second seat portion 72, the fuel flowing into the cylinder 14 from the high pressure port 19 is supplied to the control chamber 13 via the control passage 17. The Therefore, the fuel pressure in the control chamber 13 rises again. Therefore, the seal portion 31 of the nozzle needle 30 is seated on the seat portion 24 of the nozzle body 20, and the fuel injection from the nozzle hole 21 is completed.
[0046]
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the valve member 60 not only opens and closes the communication port 15 but also opens and closes the high pressure port 19 and the control passage 17. Therefore, when the valve member 60 moves from the second position to the first position, fuel is supplied from the high pressure passage 12 to the control chamber 13 not only from the fuel passage 131 but also via the high pressure port 19 and the control passage 17. The Therefore, when the valve member 60 moves from the second position to the first position, that is, when the injection of the injector 2 is stopped, the hydraulic pressure in the control chamber 13 increases rapidly. Therefore, the operating speed of the nozzle needle 30 can be increased, and the responsiveness of the injector 2 can be increased.
[0047]
(Third embodiment)
An injector according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG. Components that are substantially the same as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the third embodiment, a check valve 80 is installed in the low pressure passage 18. The check valve 80 opens when the fuel pressure in the low pressure passage 18 reaches a predetermined value, and communicates the low pressure passage 18 and the outside of the injector 3.
[0048]
When the piezo stack 51 contracts, the pressure in the hydraulic chamber 52 drops to almost atmospheric pressure. When the check valve 80 is installed and the pressure inside the low pressure passage 18 is maintained at a predetermined pressure, the fuel pressure in the low pressure passage 18 becomes higher than the atmospheric pressure. Therefore, when the piezo stack 51 contracts, A pressure difference is generated between the low-pressure passage 18 and the low-pressure passage 18. At this time, the pressure of the fuel in the low pressure passage 18 higher than the pressure in the hydraulic chamber 52 is acting on the valve member 60 and the control piston 53. Therefore, when the piezo stack 51 is contracted, a force that urges the valve member 60 and the control piston 53 toward the hydraulic chamber 52 acts. As a result, the moving speed of the valve member 60 upward in FIG. 7 when the piezo stack 51 is contracted is improved. Therefore, the responsiveness of the valve member 60 when the piezo stack 51 is contracted can be enhanced.
[0049]
Further, since the hydraulic pressure in the spring accommodating chamber 56 and the communication port 15 communicating with the low pressure passage 18 is higher than the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 52, a fuel flow is formed from the spring accommodating chamber 56 and the communication port 15 to the hydraulic chamber 52. . This fuel flow is formed between the outer wall of the piezo piston 54 and the inner wall of the piezo cylinder 55 and between the outer wall of the control piston 53 and the inner wall of the control cylinder 16. As a result, the sliding portions formed between the piezo piston 54 and the piezo cylinder 55 and between the control piston 53 and the control cylinder 16 are lubricated. Therefore, wear of the piezo piston 54, the control piston 53, the piezo cylinder 54, and the control cylinder 16 can be reduced, and durability can be enhanced.
[0050]
Further, by maintaining the pressure at which the check valve 80 opens, that is, the pressure in the low pressure passage 18 at a predetermined pressure, the pressure of the fuel introduced from the low pressure passage 18 into the spring accommodating chamber 56 is set to a predetermined pressure. Can do. Since the piezo stack 51 has laminated piezo elements, it is necessary to apply a preset load in the shrinking direction. Therefore, by introducing fuel at a predetermined pressure from the low pressure passage 18, a predetermined load can be applied to the piezo stack 51 by the fuel introduced into the spring accommodating chamber 56. As a result, the spring for applying a preset load to the piezo stack 51 can be eliminated. Therefore, the configuration of the injector 3 can be simplified.
[0051]
As described above, in the embodiments of the present invention, the example in which the injector of the present invention is applied to a common rail diesel engine has been described. However, the present invention can be applied not only to the common rail type but also to other types of diesel engines or gasoline engines. In the above embodiment, an example in which a piezo stack is used as the electric drive unit has been described. However, other electrostrictive elements, magnetostrictive elements, linear solenoids, or the like whose displacement amount changes according to the supplied power are applied. May be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an injector according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the injector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an injector according to a first embodiment of the present invention, showing a state in which fuel is injected.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an injector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an injector according to a second embodiment of the present invention, and showing a state when the piezo stack is contracted.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an injector according to a second embodiment of the present invention, and showing a state when the piezo stack is extended.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an injector according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3 Injector (fuel injection device)
10 Housing
11 Housing body
12 High pressure passage
13 Control room
14 cylinders
15 communication port
17 Control passage
18 Low pressure passage
19 High pressure port
20 Nozzle body
21 nozzle hole
30 nozzle needle
40 Valve member
41 Sealing part
50 Actuator
51 Piezo stack (electric drive unit)
52 Hydraulic room
53 Control piston (movable member)
54 Piezo piston (electric drive)
60 Valve member
65 First seal part
66 Second seal
71 First sheet part
72 Second sheet part
80 Check valve
142 Seat part

Claims

A nozzle body in which a nozzle hole is formed;
A nozzle needle capable of opening and closing the nozzle hole;
A control chamber into which fuel for energizing the nozzle needle in the nozzle hole closing direction is introduced, a low pressure passage through which fuel is discharged from the control chamber via a control passage, and a cylinder into which fuel is introduced from the low pressure passage A communication port communicating the cylinder and the low-pressure passage, a seat portion formed around an opening on the cylinder side of the communication port, and a housing having the nozzle body connected to an end portion;
A valve member that has a seal portion that can come into contact with the seat portion and is housed in the cylinder so as to be reciprocally slidable;
The electric drive unit whose displacement is changed by the supplied electric power, the hydraulic chamber in which fuel is introduced from the low-pressure passage and the hydraulic pressure is adjusted according to the displacement of the electric drive unit, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber which is adjusted A movable member for driving the valve member, and an actuator housed in the housing;
The valve member reciprocates in the cylinder, so that the seal portion is separated from the seat portion and communicates with the control passage and the communication port, or the seal portion is seated on the seat portion and the control is performed. The communication between the passage and the communication port can be blocked, and the area of the end portion on the seal portion side where the hydraulic pressure of the communication port acts and the area of the end portion on the anti-seal portion side where the hydraulic pressure of the cylinder acts are A fuel injection device characterized by being substantially the same.

A nozzle body in which a nozzle hole is formed;
A nozzle needle capable of opening and closing the nozzle hole;
A control chamber into which fuel for energizing the nozzle needle in the nozzle hole closing direction is introduced, a low pressure passage through which fuel is discharged from the control chamber via a control passage, and a cylinder into which fuel is introduced from the low pressure passage A communication port for communicating the cylinder and the low pressure passage, a first seat portion formed around an opening on the cylinder side of the communication port, the nozzle portion, and a high pressure fuel from a common rail to the control chamber A high-pressure passage to supply, a high-pressure port communicating the high-pressure passage and the cylinder, a second sheet portion formed near the outlet of the high-pressure port on the cylinder side, and the nozzle body connected to an end portion A housing having
A valve member housed in the cylinder so as to be reciprocally slidable and having a first seal part capable of contacting the first sheet part and a second sheet part capable of contacting the second sheet part;
The electric drive unit whose displacement is changed by the supplied electric power, the hydraulic chamber in which fuel is introduced from the low-pressure passage and the hydraulic pressure is adjusted according to the displacement of the electric drive unit, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber which is adjusted A movable member for driving the valve member, and an actuator housed in the housing;
The valve member reciprocally slides in the cylinder, whereby the first seal portion is seated on the first seat portion, and the second seal portion is separated from the second seat portion. A first position where the communication with the communication port is blocked and the high pressure port communicates with the control passage, or the first seal portion is separated from the first seat portion, and the second seal is attached to the second seat portion. The first seal portion side that is driven to a second position where a portion is seated to connect the control passage and the communication port and cut off the communication between the high-pressure port and the control passage, and where the hydraulic pressure of the communication port acts The area of the end of the cylinder and the area of the end on the side opposite to the first seal portion where the hydraulic pressure of the cylinder acts are substantially the same.

The valve member is characterized in that the diameter of the first seal portion, the diameter of the second seal portion, and the diameter of the end portion on the side opposite to the first seal portion where the hydraulic pressure of the cylinder acts are substantially the same. The fuel injection device according to claim 2.

4. The fuel injection device according to claim 1, further comprising a biasing member that is housed in the cylinder and biases the valve member toward the movable member.

The fuel injection device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a check valve that is installed in the low-pressure passage and opens when a fuel pressure in the low-pressure passage reaches a predetermined value.

6. The fuel injection device according to claim 5, wherein fuel that urges the electric drive unit in a direction opposite to the movable member is introduced from the low pressure passage to the movable member side of the electric drive unit.

The fuel injection device according to claim 1, wherein the electric drive unit includes an electrostrictive element.