JP3903875B2 - Injector - Google Patents

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    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射装置を構成するインジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置として、筒内への燃料噴射用のインジェクタが、ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールから燃料の供給を受けるようにしたものがあり、コモンレール式として知られている。インジェクタは、先端に噴孔が形成されたノズル部に、噴孔を開閉するニードルがその後端部で摺動自在に保持され、前記コモンレールからの燃料がニードルの先端部の外周に形成された油溜まり室に導入される。この導入燃料は噴射燃料として供されるとともに、ニードルを離座方向に作用する付勢力を発生する制御油として供される。前記コモンレールからの燃料はまた、ニードルの後端面を室壁面とする背圧室に導入され、ニードルの着座方向に作用する付勢力を発生する制御油として供される。ニードルは背圧室の燃料圧力が低下してニードルに対する離座方向の付勢力が優勢となると離座し、その状態から背圧室の燃料圧力が上昇して着座方向の付勢力が優勢となると着座する。
【0003】
図6はインジェクタ内部の、背圧室の燃料圧力を切り換える背圧制御部を中心とする構造を示すもので、背圧制御部は、前記背圧室と常時連通する弁室901を有しており、弁室901内にはボール902が配設されている。ボール902は、弁室901の天井面に開口する低圧ポート903または弁室901の底面に開口する高圧ポート904を閉鎖可能である。低圧ポート903は低圧の燃料タンクと連通している。高圧ポート904はコモンレールと連通しており、エンジンの運転中は高圧である。弁室901の上方にはシリンダ905が上下方向に形成され、シリンダ905内には、摺動径の異なる2つのピストン906,907が配設されている。下側のピストン906は、ピン状の下端部9061が低圧ポート903から弁室901内に突出し弁体902を押圧自在であり、上側のピストン907は上方から図示しないアクチュエータにより押圧駆動される。両ピストン906,907の間は燃料が導入され油圧室908となっている。
【0004】
ボール902が下方変位して低圧ポート903を開き高圧ポート904を閉じている状態では、前記背圧室と低圧の燃料タンクとは連通し、背圧室の燃料圧力が略コモンレール内の燃料圧力(以下、適宜、コモンレール圧力という)の圧力値から低下して、ニードルは離座する。一方、低圧ポート903を閉じ高圧ポート904を開いている状態では、前記背圧室と低圧の燃料タンクとは遮断され、背圧室の燃料圧力が略コモンレール圧力の圧力値となり、ニードルは着座する。高圧ポート904を閉鎖状態のボール902を上昇せしめる力は、高圧ポート904からの高圧燃料により与えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図示の状態はエンジン停止状態のものである。したがって、上側ピストン907に対する下向きの駆動力は解除されているが、コモンレール圧力も略0(常圧)になっているので低圧ポート903を閉鎖状態に保つ力がボール902に作用しない。このため、エンジンの停止状態の期間の長さによっては、図示のように、上側ピストン907が下方変位していないにもかかわらず、ボール902や下側ピストン906はニードルの開弁時と同様に最下位置に降下してしまっており、低圧ポート903が開いた状態となっている。イグニッションスイッチがオンすると、この状態からポンプのコモンレールへの燃料圧送が開始されることになる。このとき、ボール902を低圧ポート903側に変位せしめて通常のニードル閉弁状態と同じ状態にするのは、ポンプの作動開始によりコモンレールを経て高圧ポート904からボール902に向けて噴出する燃料の動圧である。
【0006】
しかしながら、低圧ポート903が開放しているので、コモンレールからの燃料は低圧ポート903から燃料タンクへとリークしている。このため、高圧ポート904からの燃料によりボール902に作用する上向きの付勢力は、ボール901や下側ピストン906の自重、スプリング910のばね力、さらにはエンジン停止中の下側ピストン906の低下に伴ってピストン906,907の摺動部等から油圧室908内に流入した燃料の圧縮反力に打ち勝つことができず、ボール902の上昇に失敗する。結局、コモンレール圧力が必要な圧力値まで上昇せず、エンジンの始動に失敗することになる。
【0007】
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、ポンプ作動開始時にコモンレール圧力がスムーズに上昇して良好な始動性が得られる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明では、ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールにより燃料の供給を受けるインジェクタであって、コモンレールから供給された燃料を噴射する噴孔が形成され、該噴孔の開閉がニードルにより切り換え自在なノズル部と、前記燃料が導入されてニードルの背圧を発生せしめる背圧室と、該背圧室と低圧源との間を連通と遮断とのいずれかの状態に切り換える背圧制御部と、該背圧制御部を駆動する駆動部とを有し、
前記背圧制御部が、前記背圧室と低圧源との間に介設された弁室と、前記低圧源と連通し前記弁室の天井面に開口する低圧ポートと、コモンレールと連通し前記低圧ポートの直下で前記弁室の底面に開口する高圧ポートと、前記弁室内に配設され前記低圧ポートまたは前記高圧ポートを閉鎖する弁体とを有し、
前記駆動部が、前記弁室の上方で上下方向に形成されたシリンダ内に配設され、ピン状の下端部が前記低圧ポートから前記弁室内に突出し前記弁体を押圧自在なピストンと、該ピストンに対する上下方向の駆動力を発生するアクチュエータとを有し、
前記駆動部による駆動で前記弁体が下方変位して前記弁室が前記低圧ポートを介して前記低圧源と連通するように構成されたインジェクタにおいて、
前記弁体を常時、上方に付勢する付勢力を発生する付勢手段を具備せしめ、
前記弁体は、前記低圧ポートに対向する上側部分の少なくとも前記ピストンとの当接部が平坦面となっており、かつ外周には径方向外方に突出するスプリング座を設けて、該スプリング座と前記弁室の底面との間に前記付勢手段となるスプリングを介設し、
該付勢手段の付勢力を、前記コモンレールの燃料圧力が常圧で前記駆動部が前記ピストンを非駆動状態のときに、前記弁体が下向きの押圧力に抗して前記低圧ポートを閉鎖可能な力に設定する。
【0009】
エンジン停止状態であっても、弁体は付勢手段の上向き付勢力により低圧ポートの閉鎖状態が維持されるから、エンジン始動時には背圧室の燃料圧力はコモンレールの燃料圧力とともに速やかに上昇する。これにより、始動性が向上する。 また、前記付勢手段を、弁体と弁室底面間に介設したスプリングにより構成することで、簡単に弁体への上向きの付勢力を発生することができ、しかも、自身の弾発力により弁室内に保持されるから、構成が簡単である。
【0010】
請求項2記載の発明では、請求項1の発明の構成において、前記背圧制御部を、前記弁室が前記背圧室と連通し、前記高圧ポートには略コモンレール内燃料圧力の燃料が常時導入され、前記弁体が下方変位時には高圧ポートを閉鎖する三方弁構造とする。
【0011】
駆動部による駆動で弁体が低圧ポートを開くときには弁体が弁室の底面に達して固定されるから、付勢手段の付勢力がさ程強いものでなくとも弁体が振動するようなことはない。これにより、弁室内を背圧室から低圧ポートへと向かう燃料流れが弁体の振動で不安定になるのを防止することができる。
【0012】
また、付勢手段の付勢力がさ程強いものでなくともよいから、弁体の下方変位時に駆動部が出力することを要求される駆動エネルギーも小さなものでよく、エネルギー消費を抑制することができる。
【0013】
また、弁体の振動が回避されることで、弁体やピストンが磨耗することもないし、長寿命である。
【0014】
請求項3記載の発明は、本発明の課題を解決するための他の構成であり、前記のように構成されたインジェクタにおいて、
前記弁体を常時、上方に付勢する付勢力を発生する付勢手段を具備せしめ、
前記弁体を、シート径と摺動部径が略同径のバランスピストン弁として、前記低圧ポートに対向する上側部分の少なくとも前記ピストンとの当接部を平坦面とし、前記摺動部を前記高圧ポートの下方に配置するとともに、前記摺動部下方にスプリング室を設けて、前記付勢手段としてのスプリングを収容したものである。
【0015】
この構成においても同様の効果が得られ、圧力バランスされたバランスピストン弁を用いると、開弁のための力をほぼゼロにできるので、駆動エネルギーの低減効果が大きい。
【0016】
請求項4記載の発明では、請求項1または2いずれか記載の構成において、前記弁体が、略球状のボール弁であり、前記スプリング座として、前記弁体の最大径よりも小さな内径を持つ環状部材を弁体下方から設置する。
【0017】
略球状のボール弁とすることで、前記弁室内に配設されて背圧制御を行う前記弁体構成を容易に実現できる。ボール状の弁体に対して付勢手段から弁体に安定的に付勢力を印加させ得る。付勢手段として、弁体の最大径に左右されずに比較的大径のスプリングを選択することができ、設計の自由度が広くなる。
【0018】
請求項5記載の発明では、請求項1ないし4の発明の構成において、前記ピストンにはこれを下方に付勢する別の付勢手段の座とならしめるための環状突起部を設け、かつ、前記ピストンが上方に自由に移動するのを抑制すべく、前記シリンダが形成された本体部に、前記環状突起部の上方で該環状突起部を受ける面を形成する。
【0019】
環状突起部が前記面と当接する位置が、ピストンの移動範囲の機械的な上限となり、ピストンを駆動するアクチュエータ等に不測の衝撃が印加されるのを防止することができるとともに、弁体が低圧ポートを閉鎖状態においてピストンの下端部が弁体から離れることがあってもその間隙を微小量に抑えることができる。
【0020】
請求項6記載の発明では、請求項1ないし4の発明の構成において、前記ピストンにはこれを下方に付勢する別の付勢手段の座とならしめるための環状突起部を設け、該環状突起部の上方で前記付勢手段を格納する、前記ピストンの外周の環状空間を、前記ピストンが上昇する時にその上昇速度を緩和するダンパ室とする。
【0021】
前記環状空間は、ピストンの上昇時に燃料等の排出が抑制されて、好適にピストンの上昇速度を抑制し、適正な速度に制御することができる。これにより、ピストンの動きがスムーズになる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の第1実施形態を説明する。図1、図2、図3に本発明を適用したディーゼルエンジンのコモンレール式の燃料噴射装置を示す。燃料噴射装置の全体構成を示す図3において、ディーゼルエンジンの気筒数分のインジェクタ10が各気筒に対応して設けられ(図例ではインジェクタ10は1つのみ図示)、供給ライン15を介して連通する共通のコモンレール14から燃料の供給を受けるようになっている。コモンレール14には燃料タンク11の燃料がポンプである高圧サプライポンプ13により圧送されて高圧で蓄えられる。
【0025】
インジェクタ10は、ECU17、駆動回路18、さらに圧力センサ19等により制御される。駆動回路18はECU17の指令信号を受けてインジェクタ10の後述するピエゾスタック71を充放電し、例えば必要な時期に必要な時間だけインジェクタ10から各気筒の燃焼室内に略コモンレール圧力に等しい噴射圧力で燃料を噴射するようになっている。
【0026】
圧力センサ19はコモンレール14に設けられてコモンレール圧力を検出し、その検出結果に基づいてECU17が高圧サプライポンプ13を制御してコモンレール14への燃料の圧送量を調整し、コモンレール圧力を他のセンサ入力等により知られる運転条件に応じた適正な噴射圧となるように制御する。
【0027】
また、コモンレール14からインジェクタ10に供給された燃料は、上記燃焼室への噴射用の他、インジェクタ10の制御油圧等としても用いられ、インジェクタ10から低圧のドレーンライン16を経て燃料タンク11に還流するようになっている。
【0028】
インジェクタ10はエンジンの図略の燃焼室壁を貫通し図1中下端部が燃焼室内に突出するように取り付けられ、下端部から順にノズル部101、背圧制御部102、駆動部103が構成される。インジェクタ10は棒状体2を有し、上記各部101〜103を構成する各部品を格納する穴や燃料が流通する通路が形成される。
【0029】
ノズル部101は、棒状体2の下端部2aにサック部42が形成され、サック部42形成壁を貫通して燃料噴射用の噴孔43が形成される。棒状体2の下端部2aはまた、サック部42の上方に、供給ライン15に通じる高圧通路31とつながる縦穴21が連なって形成されている。
【0030】
縦穴21の上側部分には段付きのノズルニードル61が先端を下側に向けて配設され、後端部であるその上側大径部612で摺動自在に保持されている。ノズルニードル61の先端部である下側小径部611の外周には環状の油溜まり室41が形成され、油溜まり室41は常時高圧通路31と連通しコモンレール14からの高圧燃料が供給されている。
【0031】
ノズルニードル61は下降状態では円錐形の下端部がサック部42の上端の縦穴21との境界の段部43aをシート部として着座してサック部42を閉じ、噴孔43からの燃料噴射を禁止し、燃料を噴射する時は上昇してサック部42の前記段部43aから離座してサック部42を開くようになっている。
【0032】
油溜まり室41の高圧燃料はノズルニードル61の段面61aおよび円錐状の先端面61bに上向きに作用しノズルニードル61を離座方向に付勢する。
【0033】
ノズルニードル61の上方でその後端面61cおよび縦穴21の壁面により画成される空間53は、高圧通路31から制御油としての燃料が導入されており、ノズルニードル61の背圧を発生する背圧室53としてある。この背圧はノズルニードル61に下向きに作用し、背圧室53内に収納されたスプリング62とともにノズルニードル61を着座方向に付勢する。
【0034】
背圧室53はアウトオリフィス54を介して常時、弁室55と連通している。弁室55は天井面が円錐状に形成されており、天井面の最上部には低圧ポート22が開口している。低圧ポート22は後述する縦穴23を介してドレーンライン16に通じる低圧通路32とつながっており、縦穴23に配設される後述する小径ピストン64の外周に形成される空間56を介して低圧通路32と常時連通している。
【0035】
低圧ポート22の直下位置で弁室55の底面には、高圧通路31と連通する高圧制御通路52の先端部が開口しており、高圧ポート521としてある。
【0036】
弁室55内には、略球状のボール弁として上側部分および下側部分を水平にカットしたバルブ63が配設されている。バルブ63は上下動可能な弁体である。上昇時には、弁座としての、前記天井面の低圧ポート22の外周部(以下、低圧側シートという)551に着座し低圧ポート22を閉じて弁室55を前記低圧通路32と遮断する。これにより、背圧室53がアウトオリフィス54、弁室55、高圧制御通路52を介して高圧通路31と連通し、ノズルニードル61の背圧が上昇してノズルニードル61が着座する。
【0037】
バルブ63の下降時には、前記カット面で、弁座としての、前記底面の高圧ポート521の外周部(以下、高圧側シートという)552に着座し弁室55を高圧ポート521と遮断し、これにより、背圧室53がアウトオリフィス54、弁室55、低圧ポート22を介して低圧通路32と連通し、ノズルニードル61の背圧が低下してノズルニードル61が離座する。
【0038】
バルブ63の外周には座であるスプリング座66が設けてある。スプリング座66は、内径がバルブ63の最大径である直径よりもやや小さめの環状に成形した板状部材であり、バルブ63にその下側から嵌めてある。スプリング座66と弁室55の底面との間にはスプリング座66と略同径の付勢手段であるバルブスプリング67が介設され、スプリング座66を介してバルブ63を上方へ付勢している。スプリング座66を設けることで、バルブ63に対してバルブスプリング67から安定的に付勢力を印加させ得るから、バルブスプリング67として、バルブ63の直径に左右されずに比較的大径のものを選択することができ、設計の自由度が広くなる。バルブスプリング67は、高圧側シート552の外周で弁室55の底面に形成された環状凹部553により位置決めされている。また、スプリング座66は弁室55内の燃料の流れを阻害しないように外径等の形状を決定しておく。バルブスプリング67のばね力は後述する。
【0039】
背圧制御部102はバルブ63が駆動部103により押圧駆動されることで、作動状態が切り換わるようになっている。駆動部103は、弁室55の上方に上下方向に形成されたシリンダである前記縦穴23を有し、縦穴23に、これと同軸に下側から、下側のピストンである小径ピストン64、スプリング68、皿ばね69、大径ピストン65、ピエゾスタック71が配設されてなる。縦穴23は下端面に前記低圧ポート22の上端が開口している。
【0040】
小径ピストン64は縦穴23の壁面と摺接する等径部644の下方が環状突起部である鍔部643となっており、さらにその下は下側ほど縮径する円錐部642となっている。さらにその下は低圧ポート22を貫通してバルブ63と対向し、バルブ63を押圧するプレッシャピン641としてある。プレッシャピン641は低圧ポート22よりも小径に形成される。
【0041】
小径ピストン64の非摺動部の外周の空間56のうち、空間56の上端を規定するインジェクタ10の本体部である棒状体2の下向き環状段面231と、小径ピストン鍔部643とで画される環状空間58に、別の付勢手段であるスプリング68が小径ピストン64と同軸に配設されている。スプリング68は、小径ピストン64を下方に付勢し、バルブ63とプレッシャピン641との当接性を高めている。
【0042】
また、棒状体2には、環状段面231よりも下方に面である別の環状段面232が形成され、縦穴23が環状段面232よりも下方で拡径せしめてある。環状段面232は小径ピストン鍔部643とその上方で上下方向に対向している。鍔部643が環状段面232と当接する位置が、小径ピストン64の移動範囲の上限となる。
【0043】
大径ピストン65は小径ピストン64よりも大径の円形部材で、縦穴23に摺動自在に保持されている。
【0044】
ピエゾスタック71はPZT等の圧電セラミック層と電極層とが交互に積層してコンデンサ構造を有する一般的なもので、積層方向すなわち伸縮方向を縦穴23の形成方向として、縦穴23の最上部に配設されている。ピエゾスタック71には、大径ピストン65の下方に設けられた皿ばね69により、大径ピストン65を介して一定の初期荷重が印加されるようになっている。
【0045】
小径ピストン64と大径ピストン65との間は燃料が充填されて油圧室57としてあり、ピエゾスタック71が伸長して大径ピストン65を押圧すると、その押圧力が油圧室57の燃料を介して小径ピストン64に伝えられる。ここで、小径ピストン64は大径ピストン65よりも小径としているので、ピエゾスタック71の伸長量が拡大されて小径ピストン64の上下方向の変位に変換される(以下、適宜、油圧室を変位拡大室という)。変位拡大室57は常時十分な燃料が満たされるようにチェック弁104を介して低圧通路32と接続されている。チェック弁104は低圧通路32から変位拡大室57に向かう方向を順方向として設けられており、ピエゾスタック71の伸長により大径ピストン65が押圧された時には閉じて燃料を変位拡大室57に閉じ込めるようになっている。
【0046】
前記バルブスプリング67のばね力について説明する。バルブスプリング67の弾発力は、コモンレール圧力が0でピエゾスタック71が放電状態すなわち駆動部103が非駆動状態のときに、バルブ63や小径ピストン64の自重、スプリング68等の下向きの付勢力に抗して、バルブ63が低圧ポート22を閉鎖し得るばね力に設定されている。ここでコモンレール圧力が0のときとしているのは、バルブ63が低圧ポート22を閉鎖した状態においては、弁室55内が高圧のときに前記のごとく低圧側シート551のシート径で規定される上向きの付勢力が発生するが、これを除外しても、すなわち、エンジン停止状態においても、バルブ63に対する上向きの付勢力が下向きの付勢力よりも優勢となるようにするためである。
【0047】
さて、燃料噴射が順次行われる通常運転時において、ピエゾスタック71が放電状態で縮小しているときは、バルブ63に対して下向きに、スプリング68の弾発力、小径ピストン64の自重等が作用しているが、低圧側シート551のシート径で規定されるバルブ63の受圧面の大きさに応じて、弁室55内の高圧燃料が上方に付勢しており、また、バルブスプリング67の前記弾発力が上方に付勢している。したがって、バルブ63が低圧側シート551に着座し低圧ポート22を閉鎖している。
【0048】
一方、ピエゾスタック71が充電され伸長すると大径ピストン65を押し下げる。ここで、ピエゾスタック71および駆動回路18は、ピエゾスタック71の発生する駆動力が弁室55内の燃料圧力やバルブスプリング67の上向き付勢力に抗してバルブ63を下方変位可能な駆動力となるように構成しておく。これにより、バルブ63に対する下向きの付勢力が優勢となり、小径ピストン64を押し下げ、バルブ63が低圧側シート551から離座して高圧側シート552に着座する。
【0049】
ピエゾスタック71の充放電を行う駆動回路18は公知の構成のもので、例えば車載のバッテリを電源として、DC−DC回路、ピエゾスタック71への充放電電流を制限するインダクタ、ピエゾスタック71における電荷の移動を制御するスイッチ回路等からなる。ピエゾスタック71の充電保持期間の設定は、ECU17からの指令信号により前記スイッチ回路等の制御を行うことで可能としてある。
【0050】
ECU17は例えばマイクロコンピュータ等で構成され、演算された燃料噴射時期および噴射量に応じて前記指令信号を出力する。
【0051】
燃料噴射開始時には、先ず、ピエゾスタック71が所定の電荷量まで充電されてピエゾスタック71が伸長することにより、プレッシャピン641が下降してバルブ63を押し下げる。これによりバルブ63は低圧側シート551から離座するとともに高圧側シート552に着座して弁室55の燃料圧が低下し、ニードル61に離座方向に作用する力の方が着座方向に作用する力よりも優勢となって、ニードル61が離座して燃料噴射が開始される。
【0052】
噴射停止は反対にピエゾスタック71の放電によりピエゾスタック71を縮小してバルブ63への押し下げ力を解除する。弁室55内の燃料圧は低圧通路32に通じる低圧ポート22が開口する天井面側が低圧となっており、また、バルブ63の底面には高圧ポート521から高圧の燃料圧力が作用しているから、バルブ63には全体としては上向きの燃料圧が作用し、前記バルブ63への押し下げ力の解除により、バルブ63が高圧側シート552から離座するとともに再び低圧側シート551に着座して弁室55の燃料圧力が上昇するため、ニードル61が着座し噴射が停止する。したがって、ピエゾスタック71の充電保持期間を設定することで、充電保持期間に対応した一定の期間、インジェクタ10から燃料が噴射される。
【0053】
スプリング68によりバルブ63とプレッシャピン641との当接性が十分であり、噴射開始の指令に対し、バルブ63が低圧側シート551に着座状態のまま小径ピストン64が変位することによるピエゾスタック71における無駄なエネルギー消費がなくなる。また、小径ピストン64が変位を開始してからバルブ63と当接するまでのタイムラグがなくなり、燃料噴射の制御精度が向上する。
【0054】
また、前記充電保持期間が終了しピエゾスタック71の駆動力が解除されると、小径ピストン鍔部643が上昇して前記環状空間58は容積が縮小する。このとき、環状空間58の燃料の排出が、実質的に小径ピストン鍔部643の外周でのみなされるから、環状空間58は、小径ピストン64の上昇速度を緩和するダンパ室として機能し、小径ピストン64が、適正な速度に制御される。小径ピストン64の変位が滑らかなものとなる。
【0055】
また、小径ピストン64の変位の上限が鍔部643を受ける前記環状段面232で規定されているから、ピエゾスタック71等に不測の衝撃が印加されるのを防止することができるとともに、バルブ63が低圧側シート551に着座した状態において、万一、プレッシャピン641がバルブ63から離れることがあっても、その間隙を微小量に抑え、小径ピストン64によるバルブ63の押圧開始時期への影響を抑制することができる。
【0056】
さて、イグニッションスイッチがオンし、エンジンが始動するときの作動について説明する。エンジン停止状態が継続すると、コモンレール圧力は0であり、弁室55内の燃料圧力も略0である。前記のごとくバルブスプリング67は弾発力がエンジン停止状態のときに、バルブ63や小径ピストン64の自重、スプリング68等の下向きの付勢力に抗し得る弾発力に設定されているから、バルブ63が低圧側シート551から離座することはない。したがって、高圧サプライポンプ13の運転開始時において背圧室53と低圧ポート22との遮断状態は保持されている。これにより、背圧室53の燃料圧力、コモンレール圧力はともに速やかに上昇する。
【0057】
しかも、本実施形態では、背圧制御部102が、背圧室53が低圧ポート22または高圧ポート521のいずれかと連通する三方弁構造となっているから、通常運転時には、ピエゾスタック71が充電されてバルブ63が低圧ポート22を開くときにはバルブ63が弁室55の底面に達して固定される。したがって、バルブスプリング67の弾発力がさ程強いものでなくともバルブ63がプレッシャピン641との間で振動するようなことはない。これにより、弁室55内を背圧室53から低圧ポート22へと向かう燃料流れがバルブ63の振動で不安定になるのを防止することができる。
【0058】
また、バルブスプリング67の弾発力がさ程強いものでなくともよいから、バルブ63の下方変位時に駆動部103が出力することを要求される駆動エネルギーも小さなものでよく、エネルギー消費を抑制することができる。
【0059】
また、バルブ63の振動が回避されることで、バルブ63や小径ピストン64が磨耗することもないし、長寿命である。
【0060】
また、本実施形態のように小径ピストンに対してスプリングから常時、下向きの付勢力が加えられている構成のものでは、バルブと小径ピストンとの当接性が向上する一方で、前掲図6のように、エンジン停止状態の間に小径ピストンである下側ピストンがスプリングにより押し下げられ、よりバルブの上方変位を妨げる方向に作用する。これに対して本実施形態では、バルブスプリングを設けたことで、バルブの上方変位が妨げられるのを回避することができるから、バルブと小径ピストンとの当接性の向上と、始動性の向上とを両立することができる。
【0061】
また、小径ピストンを下方に付勢するスプリングが省略された構成のインジェクタにおいてもエンジン停止状態において小径ピストンが自重で降下しようとするから、バルブスプリングを設けることで、始動性の向上を図ることができる。この場合、バルブを下向きに付勢するスプリングがない分、バルブスプリングはばね力の小さなもので足りる。
【0064】
また、本実施形態は、背圧制御部の弁体としてボール弁を用いたが、弁体構造はボール弁に限らず、他の構造とすることもできる。この実施形態を次に示す。
【0065】
図4、図5により本発明の第2実施形態を説明する。図4のように、本実施形態のインジェクタおよびこれを適用した燃料噴射装置の基本構成は、第1実施形態と同じであり、以下、相違点を中心に説明する。第1実施形態では、背圧制御部102の弁体としてボール状のバルブ63を用いたが、本実施形態では、シート径と摺動部径が略同径のバランスピストン弁であるバルブ72を用いる。また、バルブ72を収容するために、弁室55底面の高圧ポート521に続く縦穴24を有している。
【0066】
図5において、バルブ72はピストン状で、弁室55内に配設される大径の弁部721の下方に、高圧ポート521を貫通する細径部722を有し、さらにその下方は、縦穴24の壁面と摺接する摺動部としてのガイド部723となっている。弁室55は、水平面とした天井面および底面の中央部に、縦穴24径と略同じ径の低圧ポート22および高圧ポート521がそれぞれ開口している。弁部721は、平らな頂面721aが低圧ポート22外周部の低圧側シート551に着座して、弁室55と低圧通路32とを遮断し、細径部722から上側へ向けて拡径する円錐部721bが、高圧ポート521外周部の高圧側シート552に着座し弁室55を高圧ポート521と遮断する。
【0067】
高圧ポート521直下の、バルブ72の細径部722周りに形成される環状空間には、高圧通路31と連通する高圧制御通路52の先端部が開口しており、コモンレール14から高圧燃料が供給されている。
【0068】
バルブ72のガイド部723下方の縦穴24内は、バルブスプリング73を収容するスプリング室731となっており、バルブ72は、バルブスプリング73によって上方に付勢されている。なお、スプリング室731は、密室となってダンパ力が生じないように、連通路732を介して低圧通路32に通じている。これにより、バルブ72の下方への移動が抑制されないので、噴射開始時に弁部721が低圧側シート551から速やかに離座する。
【0069】
バルブスプリング73のばね力について説明する。本実施形態においても、バルブスプリング73の弾発力を、コモンレール圧力が0で駆動部103が非駆動状態のときに、バルブ72が低圧ポート22を閉鎖し得るばね力に設定されている。すなわち、ピエゾスタック71が収縮しているときは、バルブ72に対して下向きに、小径ピストン64をバルブ72に当接させるためのスプリング68の弾発力や、小径ピストン64の自重等が作用しているが、この下向きの付勢力よりもバルブスプリング73のばね力を大きくすることで、エンジン停止状態であっても、弁部721を低圧側シート551に着座させ低圧ポート22を閉鎖することが可能になる。
【0070】
また、本実施形態では、弁室55と低圧通路32とを遮断する低圧側シート551の径(低圧シート径)と、弁室55と高圧通路31とを遮断する高圧側シート552の径(高圧シート径)と、バルブ72のガイド部723が摺動する縦穴24の径(ガイド径)が略同じ径となっているので、バルブ72の弁部721が低圧ポート22を閉鎖した状態において、弁室55内の高圧燃料がバルブ72の弁部721を上向きに付勢する力とガイド部723を下向きに付勢する力とが、ほぼ釣り合う。従って、燃料噴射時にバルブ72の弁部721を押し下げて低圧側シート551から離座させるために必要な駆動力を小さくできる。
【0071】
ただし、実際には、非噴射時に弁室55と低圧通路32の間を確実に遮断するために、低圧側シート551の径(低圧シート径)を、ガイド部723が摺動する縦穴24の径(ガイド径)よりも僅かに大きくしておくのがよい。このとき、バルブ72に作用する上向きの付勢力(=(π/4)・{(低圧シート径)−(ガイド径)}×高圧燃料の圧力+バルブスプリング73の弾発力)が、小径ピストン64のスプリング68の弾発力等の下向きの付勢力よりも大きくなるので、弁部721が低圧側シート551に着座した状態を維持できる。
【0072】
また、噴射終了時のバルブ72の戻り力を確保するよう、高圧側シート552の径(高圧シート径)は、ガイド部723が摺動する縦穴24の径(ガイド径)よりも若干大きくしてある。このとき、弁部721が高圧側シート552に着座した状態において、高圧ポート521の高圧燃料が弁部721を押し上げる力がガイド部723を押し下げる力に対して優勢となるので、バルブ72が速やかに高圧側シート552から離座する。
【0073】
本実施形態の作動は、第1実施形態と同様で、燃料噴射開始時には、ピエゾスタック71が伸長して大径ピストン65を押し下げることにより、変位拡大室57の圧力が上昇し、小径ピストン64がバルブ72を押し下げる。すると、バルブ72の弁部721が低圧側シート551から離座し、次いで高圧側シート552に着座して弁室55の燃料圧が低下する。これにより、背圧室53の燃料が、アウトオリフィス54、弁室55、低圧ポート22を介して低圧通路32に抜けるために、背圧が低下してノズルニードル61が離座し、燃料噴射がなされる。
【0074】
逆に、ピエゾスタック71が収縮してバルブ72への押し下げ力が解除されると、バルブスプリング73の上向きの付勢力と、弁部721に上向きに作用する高圧ポート521の高圧の燃料圧力によって、弁部721が高圧側シート552から離座し、次いで低圧側シート551に着座する。これに伴い、アウトオリフィス54を介して弁室55よりの高圧燃料が背圧室53に流入するとともに、インオリフィス51を通じて高圧通路31よりの高圧燃料が背圧室53に流入し、背圧室53の圧力が上昇するため、ニードル61が着座し噴射が停止する。
【0075】
本実施形態によっても、第1実施形態と同様に、バルブスプリング73を設けたことで、高圧がかかっていない状態でもバルブ72が低圧側シート551に着座するから、低圧ポート22を閉鎖して、圧送された燃料が低圧側へリークするのを防ぐことができる。よって、バルブ72と小径ピストン64との当接性の向上と始動性の向上とを両立することができる。
【0076】
また、本実施形態では、圧力バランスタイプの三方弁構造を採用し、低圧シート径と高圧シート径およびガイド径をほぼ同じとしたので、バルブ72は圧力バランス状態となり、開弁に必要な力をほぼゼロにできる。従って、第1実施形態のようにボール弁を用いた構造と比べて、さらに駆動エネルギーの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1実施形態のインジェクタの断面図である。
【図2】第1実施形態のインジェクタの拡大断面図である。
【図3】第1実施形態のインジェクタを含み構成された燃料噴射装置の構成図である。
【図4】本発明を適用した第2実施形態のインジェクタの断面図である。
【図5】第2実施形態のインジェクタの拡大断面図である。
【図6】従来のインジェクタの部分断面図である。
【符号の説明】
10 インジェクタ
101 ノズル部
102 背圧制御部
103 ピエゾアクチュエータ(駆動部)
11 燃料タンク(低圧源)
13 高圧サプライポンプ(ポンプ)
14 コモンレール
22 低圧ポート
232 環状段面(面)
41 油溜まり室
43 噴孔
521 高圧ポート
53 背圧室
55 弁室
58 環状空間
61 ノズルニードル(ニードル)
63 バルブ(弁体)
64 小径ピストン(ピストン)
641 プレッシャピン(下端部)
66 スプリング座(環状部材)
67 バルブスプリング(付勢手段)
68 スプリング(別の付勢手段)
71 ピエゾスタック
72 バルブ(弁体)
721 弁部
722 細径部
723 ガイド部(摺動部)
73 バルブスプリング(付勢手段)
731 スプリング室
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injector constituting a fuel injection device.
[0002]
[Prior art]
As a fuel injection device for a diesel engine, an injector for injecting fuel into a cylinder receives a supply of fuel from a common rail that stores fuel pumped from a pump, which is known as a common rail type. The injector is an oil in which a nozzle that opens and closes a nozzle hole is slidably held at a rear end of the nozzle, and fuel from the common rail is formed on the outer periphery of the tip of the needle. Introduced into the reservoir. The introduced fuel is used as injection fuel and as control oil that generates a biasing force that acts on the needle in the seating direction. The fuel from the common rail is also introduced into a back pressure chamber having the rear end surface of the needle as a chamber wall surface, and serves as control oil that generates a biasing force that acts in the seating direction of the needle. The needle is separated when the fuel pressure in the back pressure chamber decreases and the biasing force in the separation direction with respect to the needle becomes dominant, and the fuel pressure in the back pressure chamber rises from that state and the biasing force in the seating direction becomes dominant. Sit down.
[0003]
FIG. 6 shows a structure centering on a back pressure control unit for switching the fuel pressure in the back pressure chamber inside the injector. The back pressure control unit has a valve chamber 901 that is always in communication with the back pressure chamber. A ball 902 is disposed in the valve chamber 901. The ball 902 can close the low pressure port 903 that opens to the ceiling surface of the valve chamber 901 or the high pressure port 904 that opens to the bottom surface of the valve chamber 901. The low pressure port 903 communicates with a low pressure fuel tank. The high-pressure port 904 communicates with the common rail and is at a high pressure during engine operation. A cylinder 905 is formed in the vertical direction above the valve chamber 901, and two pistons 906 and 907 having different sliding diameters are disposed in the cylinder 905. The lower piston 906 has a pin-like lower end portion 9061 protruding into the valve chamber 901 from the low pressure port 903 and can press the valve body 902, and the upper piston 907 is driven to be pressed from above by an actuator (not shown). Fuel is introduced between the pistons 906 and 907 to form a hydraulic chamber 908.
[0004]
In a state where the ball 902 is displaced downward and the low pressure port 903 is opened and the high pressure port 904 is closed, the back pressure chamber communicates with the low pressure fuel tank, and the fuel pressure in the back pressure chamber is substantially equal to the fuel pressure in the common rail ( Hereinafter, the needle is separated from the pressure value of the common rail pressure as appropriate. On the other hand, in a state where the low pressure port 903 is closed and the high pressure port 904 is opened, the back pressure chamber and the low pressure fuel tank are shut off, and the fuel pressure in the back pressure chamber becomes substantially the pressure value of the common rail pressure, and the needle is seated. . The force to raise the ball 902 with the high pressure port 904 closed is provided by the high pressure fuel from the high pressure port 904.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the state of illustration is a state of an engine stop state. Therefore, although the downward driving force with respect to the upper piston 907 is released, the common rail pressure is also substantially 0 (normal pressure), so the force that keeps the low pressure port 903 closed does not act on the ball 902. Therefore, depending on the length of the engine stop state, the ball 902 and the lower piston 906 are the same as when the needle is opened, although the upper piston 907 is not displaced downward as shown in the figure. The low pressure port 903 is open because it has been lowered to the lowest position. When the ignition switch is turned on, fuel pumping to the common rail of the pump is started from this state. At this time, the ball 902 is displaced to the low pressure port 903 side so as to be in the same state as the normal needle valve closed state because the movement of the fuel ejected from the high pressure port 904 toward the ball 902 via the common rail when the pump starts operating. Pressure.
[0006]
However, since the low pressure port 903 is open, the fuel from the common rail leaks from the low pressure port 903 to the fuel tank. For this reason, the upward biasing force acting on the ball 902 by the fuel from the high pressure port 904 is due to the weight of the ball 901 and the lower piston 906, the spring force of the spring 910, and the lower piston 906 while the engine is stopped. Accordingly, the compression reaction force of the fuel flowing into the hydraulic chamber 908 from the sliding portions of the pistons 906 and 907 cannot be overcome and the ball 902 fails to rise. Eventually, the common rail pressure will not rise to the required pressure value, and the engine will fail to start.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device in which the common rail pressure rises smoothly at the start of pump operation and good startability is obtained.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, an injector that receives supply of fuel by a common rail that stores fuel pumped from a pump is formed with an injection hole that injects fuel supplied from the common rail, and the opening and closing of the injection hole is a needle. The back pressure that switches between the back pressure chamber and the low-pressure source in either a communication state or a shut-off state, a nozzle portion that can be switched by the above, a back pressure chamber that generates the back pressure of the needle when the fuel is introduced A control unit and a drive unit for driving the back pressure control unit;
  The back pressure control unit communicates with a valve chamber interposed between the back pressure chamber and a low pressure source, a low pressure port communicating with the low pressure source and opening in a ceiling surface of the valve chamber, and a common rail. A high pressure port that opens directly under the low pressure port to the bottom surface of the valve chamber; and the low pressure port that is disposed in the valve chamber.Or the high pressure portAnd a valve body that closes,
  The drive unit is disposed in a cylinder formed vertically above the valve chamber, and a pin-like lower end projects from the low-pressure port into the valve chamber, and a piston that can press the valve body, and the piston An actuator that generates a vertical driving force for the piston,
  In the injector configured such that the valve body is displaced downward by driving by the driving unit, and the valve chamber communicates with the low pressure source via the low pressure port.
  A biasing means for generating a biasing force for constantly biasing the valve body upward;
  In the valve body, at least a contact portion with the piston of the upper portion facing the low pressure port is a flat surface, and a spring seat protruding radially outward is provided on the outer periphery, and the spring seat And a spring serving as the biasing means between the valve chamber and the bottom surface of the valve chamber,
  When the fuel pressure of the common rail is normal and the drive unit is not driving the piston, the valve body can close the low pressure port against the downward pressing force. Set to the correct force.
[0009]
  Even when the engine is stopped, the valve body is maintained in the closed state of the low pressure port by the upward biasing force of the biasing means. Therefore, when the engine is started, the fuel pressure in the back pressure chamber rises quickly together with the fuel pressure in the common rail. Thereby, startability improves.Further, by configuring the urging means with a spring interposed between the valve body and the bottom surface of the valve chamber, it is possible to easily generate an upward urging force on the valve body, and to provide its own elasticity. Therefore, the configuration is simple.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the back pressure control unit is configured such that the valve chamber communicates with the back pressure chamber, and the fuel at a fuel pressure in the common rail is always in the high pressure port. A three-way valve structure is introduced that closes the high-pressure port when the valve body is displaced downward.
[0011]
When the valve body opens the low-pressure port by driving by the drive unit, the valve body reaches the bottom surface of the valve chamber and is fixed, so that the valve body vibrates even if the urging force of the urging means is not so strong. There is no. Thereby, it is possible to prevent the fuel flow from the back pressure chamber to the low pressure port in the valve chamber from becoming unstable due to vibration of the valve body.
[0012]
Further, since the urging force of the urging means does not have to be so strong, the drive energy required for the drive unit to output when the valve body is displaced downward may be small, and energy consumption can be suppressed. it can.
[0013]
Further, since the vibration of the valve body is avoided, the valve body and the piston are not worn, and the life is long.
[0014]
  The invention described in claim 3In another configuration for solving the problems of the present invention, in the injector configured as described above,
A biasing means for generating a biasing force for constantly biasing the valve body upward;
The valve body is a balance piston valve having a seat diameter and a sliding portion diameter substantially the same diameter, and at least an abutting portion of the upper portion facing the low pressure port is a flat surface, and the sliding portion is A spring chamber is provided below the high-pressure port and a spring chamber is provided below the sliding portion to accommodate the spring as the biasing means.
[0015]
  In this configuration, the same effect can be obtained, and when a pressure-balanced balance piston valve is used, the force for opening the valve can be made almost zero, so that the driving energy reduction effect is great.
[0016]
  In invention of Claim 4, in the structure of Claim 1 or 2,The valve body is a substantially spherical ball valve, and the spring seatAs above, an annular member having an inner diameter smaller than the maximum diameter of the valve body is installed from below the valve body.
[0017]
  By using a substantially spherical ball valve, the valve body configuration that is disposed in the valve chamber and performs back pressure control can be easily realized.A biasing force can be stably applied to the valve body from the biasing means to the ball-shaped valve body. As the biasing means, a spring having a relatively large diameter can be selected without being influenced by the maximum diameter of the valve body, and the degree of freedom in design is widened.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first to fourth aspects of the present invention, the piston is provided with an annular protrusion for aligning with a seat of another biasing means for biasing the piston downward, and In order to prevent the piston from freely moving upward, a surface for receiving the annular protrusion is formed on the main body where the cylinder is formed above the annular protrusion.
[0019]
The position where the annular protrusion abuts the surface is the mechanical upper limit of the moving range of the piston, and it is possible to prevent an unexpected shock from being applied to the actuator that drives the piston, and the valve body has a low pressure. Even when the lower end of the piston is separated from the valve body in the closed state of the port, the gap can be suppressed to a minute amount.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the first to fourth aspects of the present invention, the piston is provided with an annular projection for aligning with a seat of another urging means for urging the piston downward. The annular space on the outer periphery of the piston, which stores the biasing means above the protrusion, is a damper chamber that relaxes the rising speed when the piston is raised.
[0021]
In the annular space, when the piston is raised, the discharge of fuel and the like is suppressed, and the rising speed of the piston can be suitably suppressed and controlled to an appropriate speed. Thereby, the movement of the piston becomes smooth.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1, 2 and 3 show a common rail fuel injection device for a diesel engine to which the present invention is applied. In FIG. 3 showing the overall configuration of the fuel injection device, injectors 10 corresponding to the number of cylinders of the diesel engine are provided corresponding to each cylinder (only one injector 10 is shown in the figure), and communicated via a supply line 15. The fuel is supplied from the common rail 14 that is common to the two. The fuel in the fuel tank 11 is pumped to the common rail 14 by a high-pressure supply pump 13 that is a pump and stored at a high pressure.
[0025]
The injector 10 is controlled by an ECU 17, a drive circuit 18, a pressure sensor 19 and the like. The drive circuit 18 receives a command signal from the ECU 17 and charges and discharges a piezo stack 71 (to be described later) of the injector 10, for example, from the injector 10 to the combustion chamber of each cylinder at a required time at an injection pressure substantially equal to the common rail pressure. Fuel is injected.
[0026]
The pressure sensor 19 is provided on the common rail 14 and detects the common rail pressure. Based on the detection result, the ECU 17 controls the high-pressure supply pump 13 to adjust the fuel pumping amount to the common rail 14, and the common rail pressure is detected by other sensors. Control is performed so as to obtain an appropriate injection pressure in accordance with the operating condition known by input or the like.
[0027]
The fuel supplied from the common rail 14 to the injector 10 is used not only for injection into the combustion chamber but also as a control hydraulic pressure of the injector 10 and returns to the fuel tank 11 from the injector 10 via the low-pressure drain line 16. It is supposed to be.
[0028]
The injector 10 passes through a combustion chamber wall (not shown) of the engine and is attached so that a lower end portion in FIG. 1 protrudes into the combustion chamber. A nozzle portion 101, a back pressure control portion 102, and a drive portion 103 are configured in order from the lower end portion. The The injector 10 has a rod-like body 2 and is formed with a hole for storing the parts constituting the parts 101 to 103 and a passage through which fuel flows.
[0029]
In the nozzle portion 101, a sack portion 42 is formed at the lower end 2a of the rod-like body 2, and an injection hole 43 for fuel injection is formed through the sack portion 42 forming wall. The lower end 2 a of the rod-like body 2 is also formed with a vertical hole 21 connected to the high-pressure passage 31 leading to the supply line 15 above the sack portion 42.
[0030]
A stepped nozzle needle 61 is disposed in the upper portion of the vertical hole 21 with its tip directed downward, and is slidably held by its upper large-diameter portion 612 that is the rear end portion. An annular oil reservoir chamber 41 is formed on the outer periphery of the lower small-diameter portion 611 that is the tip of the nozzle needle 61, and the oil reservoir chamber 41 is always in communication with the high-pressure passage 31 and supplied with high-pressure fuel from the common rail 14. .
[0031]
When the nozzle needle 61 is lowered, the conical lower end is seated with the step 43a at the boundary with the vertical hole 21 at the upper end of the sac part 42 as the seat part, the sac part 42 is closed, and fuel injection from the injection hole 43 is prohibited. When the fuel is injected, the fuel is raised and is separated from the stepped portion 43a of the sac portion 42 to open the sack portion 42.
[0032]
The high pressure fuel in the oil sump chamber 41 acts upward on the step surface 61a and the conical tip surface 61b of the nozzle needle 61 to urge the nozzle needle 61 in the separating direction.
[0033]
A space 53 defined by the rear end surface 61 c and the wall surface of the vertical hole 21 above the nozzle needle 61 is introduced with fuel as control oil from the high-pressure passage 31, and a back pressure chamber that generates a back pressure of the nozzle needle 61. 53. This back pressure acts downward on the nozzle needle 61 and urges the nozzle needle 61 in the seating direction together with the spring 62 housed in the back pressure chamber 53.
[0034]
The back pressure chamber 53 is always in communication with the valve chamber 55 via the out orifice 54. The valve chamber 55 has a conical ceiling surface, and the low pressure port 22 is open at the top of the ceiling surface. The low-pressure port 22 is connected to a low-pressure passage 32 communicating with the drain line 16 through a vertical hole 23 described later, and the low-pressure passage 32 via a space 56 formed on the outer periphery of a small-diameter piston 64 described later disposed in the vertical hole 23. And always in communication.
[0035]
A front end portion of a high pressure control passage 52 communicating with the high pressure passage 31 is opened at a bottom surface of the valve chamber 55 at a position directly below the low pressure port 22 to form a high pressure port 521.
[0036]
In the valve chamber 55, a valve 63 having an upper part and a lower part cut horizontally as a substantially spherical ball valve is disposed. The valve 63 is a valve body that can move up and down. At the time of ascending, the valve seat 55 is shut off from the low-pressure passage 32 by being seated on an outer peripheral portion (hereinafter referred to as a low-pressure side seat) 551 of the low-pressure port 22 on the ceiling surface as a valve seat. As a result, the back pressure chamber 53 communicates with the high pressure passage 31 via the out orifice 54, the valve chamber 55, and the high pressure control passage 52, the back pressure of the nozzle needle 61 rises, and the nozzle needle 61 is seated.
[0037]
When the valve 63 descends, the cut surface is seated on the outer peripheral portion of the high pressure port 521 (hereinafter referred to as a high pressure side seat) 552 as the valve seat, and the valve chamber 55 is shut off from the high pressure port 521. The back pressure chamber 53 communicates with the low pressure passage 32 via the out orifice 54, the valve chamber 55, and the low pressure port 22, and the back pressure of the nozzle needle 61 is lowered and the nozzle needle 61 is separated.
[0038]
A spring seat 66 as a seat is provided on the outer periphery of the valve 63. The spring seat 66 is a plate-like member formed in an annular shape whose inner diameter is slightly smaller than the diameter that is the maximum diameter of the valve 63, and is fitted to the valve 63 from below. Between the spring seat 66 and the bottom surface of the valve chamber 55, a valve spring 67, which is a biasing means having substantially the same diameter as the spring seat 66, is interposed, and the valve 63 is biased upward via the spring seat 66. Yes. By providing the spring seat 66, a urging force can be stably applied to the valve 63 from the valve spring 67. Therefore, a valve spring 67 having a relatively large diameter is selected regardless of the diameter of the valve 63. This increases the degree of freedom of design. The valve spring 67 is positioned by an annular recess 553 formed on the bottom surface of the valve chamber 55 on the outer periphery of the high-pressure side seat 552. The spring seat 66 has a shape such as an outer diameter so as not to obstruct the flow of fuel in the valve chamber 55. The spring force of the valve spring 67 will be described later.
[0039]
The back pressure control unit 102 is configured to switch the operating state when the valve 63 is pressed by the driving unit 103. The drive unit 103 has the vertical hole 23 that is a cylinder formed in the vertical direction above the valve chamber 55, and a small-diameter piston 64 that is a lower piston from the lower side in the vertical hole 23, a spring, and a spring 68, a disc spring 69, a large-diameter piston 65, and a piezo stack 71 are disposed. The upper end of the low-pressure port 22 is opened at the lower end surface of the vertical hole 23.
[0040]
The small-diameter piston 64 has a flange 643 that is an annular protrusion below the constant-diameter portion 644 that is in sliding contact with the wall surface of the vertical hole 23, and further below that is a conical portion 642 that decreases in diameter toward the lower side. Furthermore, there is a pressure pin 641 that passes through the low-pressure port 22 and faces the valve 63 to press the valve 63. The pressure pin 641 is formed to have a smaller diameter than the low pressure port 22.
[0041]
Of the space 56 on the outer periphery of the non-sliding portion of the small-diameter piston 64, it is defined by the downward annular step surface 231 of the rod-shaped body 2 that is the main body portion of the injector 10 that defines the upper end of the space 56, and the small-diameter piston flange 643. A spring 68 as another biasing means is disposed coaxially with the small-diameter piston 64 in the annular space 58. The spring 68 urges the small-diameter piston 64 downward to enhance the contact property between the valve 63 and the pressure pin 641.
[0042]
Further, the rod-like body 2 is formed with another annular step surface 232 which is a surface below the annular step surface 231, and the vertical hole 23 is expanded in diameter below the annular step surface 232. The annular step surface 232 faces the small diameter piston flange 643 in the vertical direction above it. The position where the flange 643 contacts the annular step surface 232 is the upper limit of the moving range of the small diameter piston 64.
[0043]
The large-diameter piston 65 is a circular member having a larger diameter than the small-diameter piston 64 and is slidably held in the vertical hole 23.
[0044]
The piezo stack 71 has a capacitor structure in which piezoelectric ceramic layers such as PZT and electrode layers are alternately laminated and has a capacitor structure. The piezo stack 71 is arranged at the uppermost portion of the vertical hole 23 with the stacking direction, that is, the expansion / contraction direction as the formation direction of the vertical hole 23. It is installed. A constant initial load is applied to the piezo stack 71 via the large-diameter piston 65 by a disc spring 69 provided below the large-diameter piston 65.
[0045]
Between the small-diameter piston 64 and the large-diameter piston 65 is filled with fuel as a hydraulic chamber 57, and when the piezo stack 71 extends and presses the large-diameter piston 65, the pressing force is passed through the fuel in the hydraulic chamber 57. It is transmitted to the small diameter piston 64. Here, since the small-diameter piston 64 has a smaller diameter than the large-diameter piston 65, the extension amount of the piezo stack 71 is expanded and converted into the vertical displacement of the small-diameter piston 64 (hereinafter, the hydraulic chamber is displaced and expanded as appropriate). Room). The displacement expansion chamber 57 is connected to the low pressure passage 32 via the check valve 104 so that sufficient fuel is always filled. The check valve 104 is provided with the direction from the low pressure passage 32 toward the displacement expansion chamber 57 as a forward direction. When the large-diameter piston 65 is pressed by the extension of the piezo stack 71, the check valve 104 is closed to confine the fuel in the displacement expansion chamber 57. It has become.
[0046]
The spring force of the valve spring 67 will be described. The spring force of the valve spring 67 is a downward biasing force of the valve 63 and the small-diameter piston 64, the spring 68 and the like when the common rail pressure is 0 and the piezo stack 71 is in a discharged state, that is, the driving unit 103 is not driven. On the contrary, the valve 63 is set to a spring force that can close the low pressure port 22. Here, when the common rail pressure is 0, when the valve 63 closes the low pressure port 22, when the inside of the valve chamber 55 is at a high pressure, the upward is defined by the seat diameter of the low pressure side seat 551 as described above. This is because even if this urging force is excluded, that is, even when the engine is stopped, the upward urging force with respect to the valve 63 is more dominant than the downward urging force.
[0047]
When the piezo stack 71 is contracted in a discharged state during normal operation in which fuel injection is sequentially performed, the spring force of the spring 68, the own weight of the small-diameter piston 64, and the like act downward with respect to the valve 63. However, the high pressure fuel in the valve chamber 55 is biased upward according to the size of the pressure receiving surface of the valve 63 defined by the seat diameter of the low pressure side seat 551, and the valve spring 67 The elastic force is biased upward. Therefore, the valve 63 is seated on the low pressure side seat 551 and the low pressure port 22 is closed.
[0048]
On the other hand, when the piezo stack 71 is charged and extended, the large-diameter piston 65 is pushed down. Here, the piezo stack 71 and the drive circuit 18 have a driving force that allows the driving force generated by the piezo stack 71 to displace the valve 63 downward against the fuel pressure in the valve chamber 55 and the upward biasing force of the valve spring 67. It is constituted so that it becomes. As a result, the downward urging force with respect to the valve 63 becomes dominant, the small-diameter piston 64 is pushed down, and the valve 63 is separated from the low-pressure side seat 551 and seated on the high-pressure side seat 552.
[0049]
The drive circuit 18 that charges and discharges the piezo stack 71 has a known configuration. For example, an in-vehicle battery is used as a power source, a DC-DC circuit, an inductor that limits a charge / discharge current to the piezo stack 71, and a charge in the piezo stack 71. It consists of a switch circuit etc. that controls the movement of. The charge holding period of the piezo stack 71 can be set by controlling the switch circuit and the like by a command signal from the ECU 17.
[0050]
The ECU 17 is composed of a microcomputer, for example, and outputs the command signal according to the calculated fuel injection timing and injection amount.
[0051]
At the start of fuel injection, first, the piezo stack 71 is charged to a predetermined charge amount, and the piezo stack 71 extends, whereby the pressure pin 641 descends and pushes down the valve 63. As a result, the valve 63 is separated from the low pressure side seat 551 and seated on the high pressure side seat 552, the fuel pressure in the valve chamber 55 is reduced, and the force acting on the needle 61 in the seating direction acts in the seating direction. The needle 61 is separated from the force, and fuel injection is started.
[0052]
On the contrary, when the injection is stopped, the piezo stack 71 is contracted by the discharge of the piezo stack 71 and the pushing force to the valve 63 is released. The fuel pressure in the valve chamber 55 is low on the ceiling surface side where the low pressure port 22 leading to the low pressure passage 32 opens, and high pressure fuel pressure is applied to the bottom surface of the valve 63 from the high pressure port 521. An upward fuel pressure acts on the valve 63 as a whole, and the release of the push-down force to the valve 63 causes the valve 63 to be separated from the high pressure side seat 552 and to be seated again on the low pressure side seat 551. Since the fuel pressure of 55 rises, the needle 61 is seated and the injection stops. Therefore, by setting the charge holding period of the piezo stack 71, fuel is injected from the injector 10 for a certain period corresponding to the charge holding period.
[0053]
The contact between the valve 63 and the pressure pin 641 is sufficient by the spring 68, and in response to the injection start command, the small diameter piston 64 is displaced while the valve 63 is seated on the low pressure side seat 551. Useless energy consumption is eliminated. Further, there is no time lag from when the small-diameter piston 64 starts to be displaced until it comes into contact with the valve 63, and the control accuracy of fuel injection is improved.
[0054]
When the charge holding period ends and the driving force of the piezo stack 71 is released, the small-diameter piston flange 643 rises and the volume of the annular space 58 is reduced. At this time, the fuel in the annular space 58 is discharged substantially only on the outer periphery of the small-diameter piston flange 643. Therefore, the annular space 58 functions as a damper chamber that relaxes the rising speed of the small-diameter piston 64. 64 is controlled to an appropriate speed. The displacement of the small diameter piston 64 becomes smooth.
[0055]
Further, since the upper limit of the displacement of the small-diameter piston 64 is defined by the annular step surface 232 that receives the flange 643, it is possible to prevent an unexpected impact from being applied to the piezo stack 71 and the like, and the valve 63 Even if the pressure pin 641 moves away from the valve 63 in the state where it is seated on the low pressure side seat 551, the gap is kept to a very small amount, and the influence of the small diameter piston 64 on the pressing start timing of the valve 63 is affected. Can be suppressed.
[0056]
Now, an operation when the ignition switch is turned on and the engine is started will be described. If the engine stop state continues, the common rail pressure is zero, and the fuel pressure in the valve chamber 55 is also substantially zero. As described above, the valve spring 67 is set to a resilient force that can resist the downward force of the valve 63 and the small-diameter piston 64 and the spring 68 when the resilient force is in the engine stop state. 63 does not separate from the low-pressure side seat 551. Therefore, when the operation of the high-pressure supply pump 13 is started, the shut-off state between the back pressure chamber 53 and the low pressure port 22 is maintained. Thereby, both the fuel pressure in the back pressure chamber 53 and the common rail pressure rise quickly.
[0057]
In addition, in the present embodiment, the back pressure control unit 102 has a three-way valve structure in which the back pressure chamber 53 communicates with either the low pressure port 22 or the high pressure port 521. Therefore, during normal operation, the piezo stack 71 is charged. When the valve 63 opens the low-pressure port 22, the valve 63 reaches the bottom surface of the valve chamber 55 and is fixed. Therefore, even if the spring force of the valve spring 67 is not so strong, the valve 63 does not vibrate with the pressure pin 641. As a result, the fuel flow from the back pressure chamber 53 toward the low pressure port 22 in the valve chamber 55 can be prevented from becoming unstable due to the vibration of the valve 63.
[0058]
Further, since the resilient force of the valve spring 67 does not have to be so strong, the drive energy required to be output by the drive unit 103 when the valve 63 is displaced downward may be small, and energy consumption is suppressed. be able to.
[0059]
Further, since the vibration of the valve 63 is avoided, the valve 63 and the small-diameter piston 64 are not worn, and the life is long.
[0060]
Further, in the configuration in which the downward biasing force is always applied from the spring to the small-diameter piston as in the present embodiment, the contact property between the valve and the small-diameter piston is improved, while FIG. As described above, the lower piston, which is a small-diameter piston, is pushed down by the spring while the engine is stopped, and acts in a direction that further prevents the valve from moving upward. In contrast, in the present embodiment, since the valve spring is provided, it is possible to prevent the upward displacement of the valve from being hindered, so that the contact property between the valve and the small-diameter piston is improved and the startability is improved. And both.
[0061]
In addition, even in an injector in which the spring for biasing the small-diameter piston downward is omitted, the small-diameter piston tends to descend by its own weight when the engine is stopped, so that the startability can be improved by providing a valve spring. it can. In this case, a small amount of spring force is sufficient for the valve spring because there is no spring for urging the valve downward.
[0064]
In this embodiment, the ball valve is used as the valve body of the back pressure control unit. However, the valve body structure is not limited to the ball valve, and other structures may be used. This embodiment is shown next.
[0065]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, the basic configuration of the injector of the present embodiment and the fuel injection device to which the injector is applied is the same as that of the first embodiment, and the differences will be mainly described below. In the first embodiment, the ball-shaped valve 63 is used as the valve body of the back pressure control unit 102. However, in this embodiment, the valve 72, which is a balance piston valve having a seat diameter and a sliding portion diameter that are substantially the same diameter, is used. Use. Further, in order to accommodate the valve 72, a vertical hole 24 is provided following the high pressure port 521 on the bottom surface of the valve chamber 55.
[0066]
In FIG. 5, the valve 72 has a piston shape, and has a small-diameter portion 722 that penetrates the high-pressure port 521 below the large-diameter valve portion 721 disposed in the valve chamber 55. A guide portion 723 is provided as a sliding portion that is in sliding contact with the 24 wall surfaces. The valve chamber 55 has a low-pressure port 22 and a high-pressure port 521 each having a diameter substantially the same as the diameter of the vertical hole 24 at the center portion of the ceiling surface and bottom surface which are horizontal surfaces. The valve portion 721 has a flat top surface 721a seated on the low-pressure side seat 551 at the outer peripheral portion of the low-pressure port 22, shuts off the valve chamber 55 and the low-pressure passage 32, and expands from the small diameter portion 722 upward. The conical portion 721 b is seated on the high-pressure side seat 552 on the outer peripheral portion of the high-pressure port 521 and blocks the valve chamber 55 from the high-pressure port 521.
[0067]
The tip of the high-pressure control passage 52 communicating with the high-pressure passage 31 is opened in the annular space formed around the small-diameter portion 722 of the valve 72 immediately below the high-pressure port 521, and high-pressure fuel is supplied from the common rail 14. ing.
[0068]
Inside the vertical hole 24 below the guide portion 723 of the valve 72 is a spring chamber 731 for accommodating the valve spring 73, and the valve 72 is urged upward by the valve spring 73. Note that the spring chamber 731 communicates with the low-pressure passage 32 via the communication passage 732 so as to be a closed chamber and no damper force is generated. Thereby, since the downward movement of the valve 72 is not suppressed, the valve portion 721 is quickly separated from the low-pressure side seat 551 at the start of injection.
[0069]
The spring force of the valve spring 73 will be described. Also in this embodiment, the resilient force of the valve spring 73 is set to a spring force that allows the valve 72 to close the low-pressure port 22 when the common rail pressure is 0 and the drive unit 103 is in a non-driven state. That is, when the piezo stack 71 is contracted, the elastic force of the spring 68 for bringing the small-diameter piston 64 into contact with the valve 72 or the own weight of the small-diameter piston 64 acts downward with respect to the valve 72. However, by making the spring force of the valve spring 73 larger than the downward urging force, the valve portion 721 can be seated on the low pressure side seat 551 and the low pressure port 22 can be closed even when the engine is stopped. It becomes possible.
[0070]
Further, in the present embodiment, the diameter of the low pressure side seat 551 (low pressure seat diameter) that shuts off the valve chamber 55 and the low pressure passage 32 and the diameter of the high pressure side seat 552 that shuts off the valve chamber 55 and the high pressure passage 31 (high pressure). Sheet diameter) and the diameter (guide diameter) of the vertical hole 24 in which the guide portion 723 of the valve 72 slides are substantially the same diameter. Therefore, in the state where the valve portion 721 of the valve 72 closes the low pressure port 22, The force with which the high-pressure fuel in the chamber 55 biases the valve portion 721 of the valve 72 upward and the force with which the guide portion 723 is biased downward are substantially balanced. Therefore, it is possible to reduce the driving force required to push down the valve portion 721 of the valve 72 and separate the seat from the low-pressure side seat 551 during fuel injection.
[0071]
In practice, however, the diameter of the low pressure side seat 551 (the diameter of the low pressure seat) is set to the diameter of the vertical hole 24 in which the guide portion 723 slides in order to reliably shut off the valve chamber 55 and the low pressure passage 32 during non-injection. It is better to make it slightly larger than (guide diameter). At this time, upward biasing force acting on the valve 72 (= (π / 4) · {(low-pressure seat diameter))2-(Guide diameter)2} × pressure of high pressure fuel + elastic force of valve spring 73) is larger than downward urging force such as elastic force of spring 68 of small diameter piston 64, so valve portion 721 is seated on low pressure side seat 551. The state can be maintained.
[0072]
Further, the diameter of the high-pressure side seat 552 (high-pressure seat diameter) is slightly larger than the diameter of the vertical hole 24 (guide diameter) through which the guide portion 723 slides so as to ensure the return force of the valve 72 at the end of injection. is there. At this time, in a state where the valve portion 721 is seated on the high-pressure side seat 552, the force by which the high-pressure fuel in the high-pressure port 521 pushes up the valve portion 721 becomes dominant over the force pushing the guide portion 723 down. Separate from the high-pressure side sheet 552.
[0073]
The operation of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. At the start of fuel injection, the piezo stack 71 extends and pushes down the large-diameter piston 65, thereby increasing the pressure in the displacement expansion chamber 57 and causing the small-diameter piston 64 to move. The valve 72 is pushed down. Then, the valve portion 721 of the valve 72 is separated from the low pressure side seat 551 and then seated on the high pressure side seat 552, and the fuel pressure in the valve chamber 55 is reduced. As a result, the fuel in the back pressure chamber 53 escapes to the low pressure passage 32 via the out orifice 54, the valve chamber 55, and the low pressure port 22, so that the back pressure is lowered and the nozzle needle 61 is separated, and fuel injection is performed. Made.
[0074]
Conversely, when the piezo stack 71 contracts and the pressing force to the valve 72 is released, the upward biasing force of the valve spring 73 and the high fuel pressure of the high pressure port 521 acting upward on the valve portion 721 The valve portion 721 is separated from the high pressure side seat 552 and then seated on the low pressure side seat 551. Accordingly, high pressure fuel from the valve chamber 55 flows into the back pressure chamber 53 through the out orifice 54, and high pressure fuel from the high pressure passage 31 flows into the back pressure chamber 53 through the in orifice 51, and the back pressure chamber. Since the pressure of 53 rises, the needle 61 is seated and injection stops.
[0075]
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the valve spring 73 is provided, so that the valve 72 is seated on the low pressure side seat 551 even when no high pressure is applied. It is possible to prevent the pumped fuel from leaking to the low pressure side. Therefore, it is possible to improve both the contact property between the valve 72 and the small diameter piston 64 and the startability.
[0076]
In this embodiment, a pressure balance type three-way valve structure is adopted, and the low pressure seat diameter, the high pressure seat diameter, and the guide diameter are substantially the same. Therefore, the valve 72 is in a pressure balance state, and the force necessary for opening the valve is obtained. Can be almost zero. Therefore, the driving energy can be further reduced as compared with the structure using the ball valve as in the first embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an injector according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the injector of the first embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram of a fuel injection device including the injector according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an injector according to a second embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an injector according to a second embodiment.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a conventional injector.
[Explanation of symbols]
10 Injector
101 Nozzle
102 Back pressure control unit
103 Piezo actuator (drive unit)
11 Fuel tank (low pressure source)
13 High-pressure supply pump (pump)
14 Common rail
22 Low pressure port
232 Annular step surface
41 Oil sump chamber
43 nozzle hole
521 High pressure port
53 Back pressure chamber
55 Valve chamber
58 Annular space
61 Nozzle needle (needle)
63 Valve (Valve)
64 Small-diameter piston (piston)
641 Pressure pin (lower end)
66 Spring seat (annular member)
67 Valve spring (biasing means)
68 Spring (another biasing means)
71 Piezo stack
72 Valve
721 Valve
722 Small diameter part
723 Guide part (sliding part)
73 Valve spring (biasing means)
731 Spring chamber

Claims (6)

ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールにより燃料の供給を受けるインジェクタであって、コモンレールから供給された燃料を噴射する噴孔が形成され、該噴孔の開閉がニードルにより切り換え自在なノズル部と、前記燃料が導入されてニードルの背圧を発生せしめる背圧室と、該背圧室と低圧源との間を連通と遮断とのいずれかの状態に切り換える背圧制御部と、該背圧制御部を駆動する駆動部とを有し、
前記背圧制御部が、前記背圧室と低圧源との間に介設された弁室と、前記低圧源と連通し前記弁室の天井面に開口する低圧ポートと、コモンレールと連通し前記低圧ポートの直下で前記弁室の底面に開口する高圧ポートと、前記弁室内に配設され前記低圧ポートまたは前記高圧ポートを閉鎖する弁体とを有し、
前記駆動部が、前記弁室の上方で上下方向に形成されたシリンダ内に配設され、ピン状の下端部が前記低圧ポートから前記弁室内に突出し前記弁体を押圧自在なピストンと、該ピストンに対する上下方向の駆動力を発生するアクチュエータとを有し、
前記駆動部による駆動で前記弁体が下方変位して前記弁室が前記低圧ポートを介して前記低圧源と連通するように構成されたインジェクタにおいて、
前記弁体を常時、上方に付勢する付勢力を発生する付勢手段を具備せしめ、
前記弁体は、前記低圧ポートに対向する上側部分の少なくとも前記ピストンとの当接部が平坦面となっており、かつ外周には径方向外方に突出するスプリング座を設けて、該スプリング座と前記弁室の底面との間に前記付勢手段となるスプリングを介設し、
該付勢手段の付勢力を、前記コモンレールの燃料圧力が常圧で前記駆動部が前記ピストンを非駆動状態のときに、前記弁体が下向きの押圧力に抗して前記低圧ポートを閉鎖可能な力に設定したことを特徴とするインジェクタ。
An injector that receives supply of fuel by a common rail that stores fuel pumped from the pump, and has a nozzle portion that injects fuel supplied from the common rail, the nozzle portion being openable and closable by a needle; and A back pressure chamber in which the fuel is introduced to generate a back pressure of the needle, a back pressure control unit that switches between the back pressure chamber and the low pressure source between the communication state and the cutoff state, and the back pressure control A drive unit for driving the unit,
The back pressure control unit communicates with a valve chamber interposed between the back pressure chamber and a low pressure source, a low pressure port communicating with the low pressure source and opening in a ceiling surface of the valve chamber, and a common rail. A high pressure port that opens to the bottom surface of the valve chamber directly under the low pressure port, and a valve body that is disposed in the valve chamber and closes the low pressure port or the high pressure port ,
The drive unit is disposed in a cylinder formed vertically above the valve chamber, and a pin-like lower end projects from the low-pressure port into the valve chamber, and a piston that can press the valve body, and the piston An actuator that generates a vertical driving force for the piston,
In the injector configured such that the valve body is displaced downward by driving by the driving unit, and the valve chamber communicates with the low pressure source via the low pressure port.
A biasing means for generating a biasing force for constantly biasing the valve body upward;
In the valve body, at least a contact portion with the piston of the upper portion facing the low pressure port is a flat surface, and a spring seat protruding radially outward is provided on the outer periphery, and the spring seat And a spring serving as the biasing means between the valve chamber and the bottom surface of the valve chamber,
When the fuel pressure of the common rail is normal and the drive unit is not driving the piston, the valve body can close the low pressure port against the downward pressing force. Injector characterized by the fact that it is set to a strong force.
請求項1記載のインジェクタにおいて、前記背圧制御部を、 前記弁室が前記背圧室と連通し、前記高圧ポートには略コモンレール内燃料圧力の燃料が常時導入され、前記弁体が下方変位時には高圧ポートを閉鎖する三方弁構造としたインジェクタ。  2. The injector according to claim 1, wherein the back pressure control unit is configured such that the valve chamber communicates with the back pressure chamber, fuel at a fuel pressure in a common rail is constantly introduced into the high pressure port, and the valve body is displaced downward. An injector with a three-way valve structure that sometimes closes the high-pressure port. ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールにより燃料の供給を受けるインジェクタであって、コモンレールから供給された燃料を噴射する噴孔が形成され、該噴孔の開閉がニードルにより切り換え自在なノズル部と、前記燃料が導入されてニードルの背圧を発生せしめる背圧室と、該背圧室と低圧源との間を連通と遮断とのいずれかの状態に切り換える背圧制御部と、該背圧制御部を駆動する駆動部とを有し、An injector that receives fuel supplied by a common rail that stores fuel pumped from a pump, and has a nozzle portion that injects fuel supplied from the common rail, and a nozzle portion that can be opened and closed by a needle; and A back pressure chamber in which the fuel is introduced to generate a back pressure of the needle, a back pressure control unit that switches between the back pressure chamber and the low pressure source between the communication state and the cutoff state, and the back pressure control A drive unit for driving the unit,
前記背圧制御部が、前記背圧室と低圧源との間に介設された弁室と、前記低圧源と連通し前記弁室の天井面に開口する低圧ポートと、コモンレールと連通し前記低圧ポートの直下で前記弁室の底面に開口する高圧ポートと、前記弁室内に配設され前記低圧ポートまたは前記高圧ポートを閉鎖する弁体とを有し、  The back pressure control unit communicates with a valve chamber interposed between the back pressure chamber and a low pressure source, a low pressure port communicating with the low pressure source and opening in a ceiling surface of the valve chamber, and a common rail. A high pressure port that opens to the bottom surface of the valve chamber directly under the low pressure port, and a valve body that is disposed in the valve chamber and closes the low pressure port or the high pressure port,
前記駆動部が、前記弁室の上方で上下方向に形成されたシリンダ内に配設され、ピン状の下端部が前記低圧ポートから前記弁室内に突出し前記弁体を押圧自在なピストンと、該ピストンに対する上下方向の駆動力を発生するアクチュエータとを有し、  The drive unit is disposed in a cylinder formed vertically above the valve chamber, and a pin-like lower end projects from the low-pressure port into the valve chamber, and a piston that can press the valve body, and the piston An actuator that generates a vertical driving force for the piston,
前記駆動部による駆動で前記弁体が下方変位して前記弁室が前記低圧ポートを介して前記低圧源と連通するように構成されたインジェクタにおいて、  In the injector configured such that the valve body is displaced downward by driving by the driving unit, and the valve chamber communicates with the low pressure source via the low pressure port.
前記弁体を常時、上方に付勢する付勢力を発生する付勢手段を具備せしめ、  A biasing means for generating a biasing force for constantly biasing the valve body upward;
前記弁体を、シート径と摺動部径が略同径のバランスピストン弁として、前記低圧ポートに対向する上側部分の少なくとも前記ピストンとの当接部を平坦面とし、  The valve body is a balance piston valve whose seat diameter and sliding part diameter are substantially the same diameter, and at least the abutting part of the upper part facing the low pressure port is a flat surface,
前記摺動部を前記高圧ポートの下方に配置するとともに、前記摺動部下方にスプリング室を設けて、前記付勢手段としてのスプリングを収容し、  The sliding part is disposed below the high-pressure port, and a spring chamber is provided below the sliding part to accommodate a spring as the urging means,
該付勢手段の付勢力を、前記コモンレールの燃料圧力が常圧で前記駆動部が前記ピストンを非駆動状態のときに、前記弁体が下向きの押圧力に抗して前記低圧ポートを閉鎖可能な力に設定したことを特徴とするインジェクタ。  When the fuel pressure of the common rail is normal and the drive unit is not driving the piston, the valve body can close the low pressure port against the downward pressing force. Injector characterized by the fact that it is set to a strong force.
請求項1または2いずれか記載のインジェクタにおいて、前記弁体が、略球状のボール弁であり、前記スプリング座として、前記弁体の最大径よりも小さな内径を持つ環状部材を弁体下方から設置したことを特徴とするインジェクタ。3. The injector according to claim 1, wherein the valve body is a substantially spherical ball valve, and an annular member having an inner diameter smaller than the maximum diameter of the valve body is installed from below the valve body as the spring seat. An injector characterized by 請求項1ないし4いずれか記載のインジェクタにおいて、前記ピストンにはこれを下方に付勢する別の付勢手段の座とならしめるための環状突起部を設け、かつ、前記ピストンが上方に自由に移動するのを抑制すべく、前記シリンダが形成された本体部に、前記環状突起部の上方で該環状突起部を受ける面を形成したインジェクタ。  5. The injector according to claim 1, wherein the piston is provided with an annular projecting portion to be used as a seat of another urging means that urges the piston downward, and the piston freely moves upward. An injector in which a surface for receiving the annular protrusion is formed above the annular protrusion in the main body where the cylinder is formed in order to suppress movement. 請求項1ないし4いずれか記載のインジェクタにおいて、前記ピストンにはこれを下方に付勢する別の付勢手段の座とならしめるための環状突起部を設け、該環状突起部の上方で前記付勢手段を格納する、前記ピストンの外周の環状空間を、前記ピストンが上昇する時にその上昇速度を緩和するダンパ室としたインジェクタ。  5. The injector according to claim 1, wherein the piston is provided with an annular projecting portion that serves as a seat for another urging means that urges the piston downward, and the attaching portion is provided above the annular projecting portion. An injector in which the annular space on the outer periphery of the piston, which stores the biasing means, is a damper chamber that relaxes the rising speed when the piston is raised.
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