JP4656455B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な油圧構造によって、駆動部が様々な周波数で振動してもニードルの作動が安定する燃料噴射装置を提供することにある。
本発明は、ニードルがリフトされ燃料が噴射されているとき、加圧室の微細な圧力変動を圧力制御室に伝達する必要がないことに着目したものであり、この圧力伝達を遮断することに技術思想がある。
請求項6に記載の燃料噴射装置では、圧力伝達室の駆動方向側の開口端は、テーパ状に形成されている。これにより、シリンダとピストンとの間に隙間が形成されるので、ピストンが傾いて移動しても圧力伝達室の開口端にピストンが干渉しないため、ピストンやシリンダの摩耗や破損を防止できる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射装置を図1に示す。燃料噴射装置1は、例えばガソリン直噴エンジンの各気筒に取り付けられ、図示しない燃料レールに蓄圧状態で蓄えられた高圧の燃料を各気筒に噴射する。燃料噴射装置1は、外殻にボディ20を備え、ボディ20の内部には、ニードル30、ニードル案内シリンダ35、蓋部材40、シリンダとしてのピストン案内シリンダ45、ピストン50、および駆動部としてのピエゾ駆動体60などが設けられ、圧力制御室80、連通路85、圧力伝達室90、加圧室95などが形成されている。
図1に示すように、ピエゾスタック65が充電されていないとき、ピエゾスタック65は収縮している。ピエゾスタック65が収縮しているとき、燃料通路70、加圧室95、圧力伝達室90、連通路85、および圧力制御室80は燃料で満たされた状態であり、加圧室95、圧力伝達室90、連通路85、および圧力制御室80の圧力は、燃料通路70と同等である。このとき、ニードル30は、第1圧縮コイルスプリング39の付勢力と背圧室75の燃料圧力による荷重とにより弁座22に着座している。そのため、燃料溜まり室71と噴孔21との連絡は遮断されており、噴孔21からの燃料の噴射は停止されている。
また、加圧室95がほぼ閉塞されているので、加圧室95はダンパとして機能し、ピストン50の振動を抑制する。ピストン50の振動が抑制されるので、加圧室95内部の燃料圧力の変動が抑制されることにより、圧力制御室内部の燃料圧力の変動をさらに抑制することができる。
油圧構造を工夫することで圧力制御室80内部の燃料圧力の変化が抑制されているので、ピエゾ駆動体60が様々な周波数で振動してもニードル30の作動が安定する。また、簡素な油圧構造を採用しているので、部品点数や組み付け工数の増加を抑えることができる。さらに、圧力伝達室90は環状溝であるので、容易に加工可能である。
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置の圧力伝達室近傍を図5に示す。図5は、ピストン50が蓋部材40側へ移動した状態を示す拡大断面図である。なお、第1実施形態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実施形態では、圧力伝達室90の開口91の蓋部材40側においてピストン案内シリンダ45とピストン50との間に形成される摺動部クリアランスCL2は、圧力伝達室90の開口91の反蓋部材40側で形成される摺動部クリアランスCL1よりも大きい。すなわち、CL2>CL1である。
本発明の第3実施形態による燃料噴射装置の圧力伝達室近傍を図6に示す。図6は、ピストン50が蓋部材40側へ移動した状態を示す拡大断面図である。なお、第1実施形態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実施形態では、ピストン50が蓋部材40方向へ移動したとき、ピストン50の蓋部材40側の端面55は、圧力伝達室90の開口91の蓋部材40側の開口端92と略一致する位置にある。このとき、ピストン50の蓋部材40側の端面55は、開口端92よりやや反蓋部材40側に位置し、ピストン50と開口端92との間には微小隙間が形成されている。この微小隙間におけるピストン50と開口端92との距離はL1である。
本発明の第4実施形態による燃料噴射装置の圧力伝達室近傍を図7に示す。図7は、ピストン50が蓋部材40側へ移動した状態を示す拡大断面図である。なお、第1実施形態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4実施形態では、ピストン50の蓋部材40側の周縁部には、テーパ56が形成されている。
本発明の第5実施形態による燃料噴射装置の圧力伝達室近傍を図8に示す。図8は、ピストン50が蓋部材40側へ移動した状態を示す拡大断面図である。なお、第1実施形態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5実施形態では、ピストン50が蓋部材40方向へ移動したとき、ピストン50の蓋部材40側の端面55は、圧力伝達室90の開口91の蓋部材40側の開口端92と略一致する位置にある。また、ピストン50の蓋部材40側の周縁部には、テーパ56が形成され、ピストン50と開口端92との間には微小隙間が形成されている。この微小隙間におけるピストン50と開口端92との距離はL2である。
本発明の第6実施形態による燃料噴射装置の圧力伝達室近傍を図9に示す。図9は、ピストン50が蓋部材40側へ移動した状態を示す拡大断面図である。なお、第1実施形態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6実施形態では、ピストン案内シリンダ45に形成された圧力伝達室90の蓋部材40側の開口端93は、テーパ状に形成されている。
上述の複数の実施形態では、燃料噴射装置をガソリン直噴エンジンに適用した例について説明したが、本発明の他の実施形態では、コモンレール式のディーゼルエンジンまたは他の形式のディーゼルエンジンエンジンに適用してもよい。
また、上述の複数の実施形態では、駆動体としてピエゾスタックを用いた例について説明したが、本発明の他の実施形態では、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用いてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
Claims (7)
- 噴孔、および前記噴孔に連絡する燃料通路を有するボディと、
前記ボディに往復移動可能に収容され、リフトすることで前記噴孔への燃料の流入を許容するニードルと、
前記ボディの内部に設けられるシリンダと、
前記シリンダの内部を軸方向に往復摺動可能なピストンと、
内部の燃料圧力が高まると前記ニードルをリフトさせる圧力制御室と、当該圧力制御室に連通する連通路と、当該連通路に連通し前記シリンダの前記ピストンとの摺動面に開口する圧力伝達室と、前記開口を経由して前記圧力伝達室に連通し前記ピストンによって内部の燃料が加圧される加圧室と、を有する燃料圧力制御系統と、
前記加圧室内部の燃料圧力を昇圧する方向に前記ピストンを移動させる駆動部と、
を備える燃料噴射装置であって、
前記ピストンが前記加圧室内部の燃料圧力を昇圧する方向である駆動方向に移動し前記噴孔から燃料が噴射されている状態である昇圧状態にあるとき、前記ピストンの側壁面が前記圧力伝達室の前記開口をほぼ閉塞し、前記加圧室から前記圧力伝達室への圧力伝達が抑制されることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記ピストンは、前記昇圧状態にあるとき、前記駆動方向側の端面の軸方向位置が前記圧力伝達室の前記駆動方向側の開口端よりも前記駆動方向側となるように位置することを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。
- 前記シリンダは、その摺動面と前記ピストンの側壁面とで形成されるクリアランスが前記開口よりも前記駆動方向側で広くなるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射装置。
- 前記ピストンは、前記昇圧状態にあるとき、前記駆動方向側の端面の軸方向位置が前記圧力伝達室の前記駆動方向側の開口端と略一致するように位置することを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。
- 前記ピストンの前記駆動方向側の端縁部は、テーパ状に形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記圧力伝達室の前記駆動方向側の開口端は、テーパ状に形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記圧力伝達室は、前記シリンダの周方向に開口する環状溝であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
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