JP4780127B2

JP4780127B2 - 燃料噴射装置

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Publication number: JP4780127B2
Application number: JP2008062061A
Authority: JP
Inventors: 慶悟大畠; 樹志中島; 孝一望月
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: DE102009000492A1; JP2009216022A

Description

本発明は、圧電アクチュエータを駆動源とし、内燃機関に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。

近年、環境保護の見地から、燃焼排気中のエミッション低減や更なる燃費向上のために、自動車エンジン等の内燃機関に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置において、極めて高い精度での噴射量の調整と速やかな応答とが要求されている。このような燃料噴射装置の更なる噴射精度向上、応答性向上の要求に対し、従来の電磁弁を駆動源とする燃料噴射装置に比べ、発生力が大きく、応答性に優れた圧電アクチュエータを駆動源とする燃料噴射装置が種々と提案されている。

特許文献１には、電歪アクチュエータの伸縮に伴う制御圧力室の容積変化に応じた圧力変化を受けて開閉弁する燃料噴射弁において、ノズルケーシングの第１ガイド穴に対して微小なクリアランスを保って油密に摺動可能である第１ガイド軸と、噴射弁ケーシング若しくは、中心軸に貫通穴を有するピストンの第２ガイド穴に対して微小なクリアランスを保って油密に摺動可能で、前記第１ガイド軸の上方に形成され、かつ前記第１ガイド軸より広径の第２ガイド軸と、前記第１ガイド軸と前記第２ガイド軸の段差により形成される第１の下向きの受圧面を前記制御圧力室に連通又は、露呈するニードルと、前記制御圧力室と噴射燃料流路をつなぐ制御燃料導入路の中途に、前記制御圧力室から前記噴射燃料流路への燃料流れを抑制する逆止弁と、急激な燃料流れを抑制するオリフィスとを直列に設け、前記制御圧力室を前記電歪アクチュエータにより加圧することで開弁して燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射弁が開示されている。

特開平１１−２００９８１号公報

ところが、特許文献１にあるような燃料噴射装置では、噴孔を開閉するニードルが完全開弁したときにニードルの基端面とニードルに背圧を作用させる背圧室の内壁とが衝突したり、完全閉弁したときに、ニードル先端に設けられた弁体のシート面とノズル内周壁のシート面とが衝突したりして、ニードルのバウンスを生じ、噴射量が不安定となる虞がある。また、ニードルバウンスは、機関の運転状況や装置の固体差によって変化し、一定しておらず、バウンスによって発生した設定噴射量と実際の噴射量との誤差を補正することは極めて困難である。

本発明は、係る実情に鑑み、ニードルバウンスの発生を抑制し、噴射精度の高い燃料噴射装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、燃料噴射弁内に導入された高圧燃料の一部を圧力伝達媒体とし制御室内に導入し、充電又は放電により伸縮する圧電アクチュエータの変位によって、上記制御室内圧力を増減してニードルを軸方向に昇降せしめ、該ニードルの先端に設けた弁体の離着座によってその先端に設けた噴孔を開閉し、該噴孔から高圧燃料の噴射と停止とを行う燃料噴射装置において、上記ニードルが完全開弁となる前又は完全閉弁となる前に、その移動速度を抑制するニードル速度抑制手段を具備し、該ニードル速度抑制手段は、、上記ニードルを摺動可能に保持する略筒状に形成した噴射弁基体の摺動部内周壁又は上記ニードルの摺動面の少なくともいずれか一方に設けた制御室容積拡大室であって、該制御室容積拡大室は、閉弁時には閉塞し、上記ニードルの上昇時には上記制御室と連通する位置に形成する。

請求項１の発明によれば、上記ニードルが上昇したときに上記制御室と上記制御室容積拡大室とが連通すると上記制御室の容積が増加し、その内部の圧力が瞬間的に低下する。
このため、上記ニードルの開弁方向に作用する圧力が僅かに弱まり、上記ニードルの上昇速度が遅くなり、緩やかに完全開弁状態となるので、上記ニードルの開弁バウンスを抑制できる。したがって、燃料噴射量の制御精度が向上し、信頼性の高い燃料噴射装置が実現できる。

さらに、請求項２の発明のように、上記制御室容積拡大室は、上記ニードルの完全開弁直前に上記制御室と連通する位置に形成するのが望ましい。

請求項２の発明によれば、完全開弁直前にのみ上記ニードルの移動速度が抑制されるので、上記ニードルの開弁時における応答性を低下させることなく、開弁バウンスを抑制できる。したがって、さらに信頼性の高い燃料噴射装置が実現できる。

また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に加えて、上記ニードル速度抑制手段は、上記ニードルの背面側に設けた背圧室に導入した高圧燃料により閉弁方向の圧力を作用せしめ、上記ニードルの先端に設けた燃料貯留室に導入した高圧燃料により開弁方向の圧力を作用せしめ、上記噴射弁基体摺動部内周壁に設けた背圧室容積拡大室であって、該背圧室容積拡大室は、開弁時には閉塞し、上記ニードルの下降時には上記背圧室と連通する位置に形成する。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加えて、上記ニードルが下降したときに上記背圧室と上記背圧室容積拡大室とが連通し、上記背圧室の容積が増加し、その内部の圧力が瞬間的に低下する。
このため、上記ニードルの閉弁方向に作用する圧力が僅かに弱まり、上記ニードルの下降速度が遅くなり、緩やかに完全閉弁状態となるので、上記ニードルの閉弁バウンスを抑制できる。したがって、燃料噴射量の制御精度が向上し、さらに信頼性の高い燃料噴射装置が実現できる。

また、請求項４の発明では、燃料噴射弁内に導入された高圧燃料の一部を圧力伝達媒体とし制御室内に導入し、充電又は放電により伸縮する圧電アクチュエータの変位によって、上記制御室内圧力を増減してニードルを軸方向に昇降せしめ、該ニードルの先端に設けた弁体の離着座によってその先端に設けた噴孔を開閉し、該噴孔から高圧燃料の噴射と停止とを行う燃料噴射装置において、上記ニードルが完全開弁となる前又は完全閉弁となる前に、その移動速度を抑制するニードル速度抑制手段を具備し、該ニードル速度抑制手段は、上記ニードルの背面側に設けた背圧室に導入した高圧燃料により閉弁方向の圧力を作用せしめ、上記ニードルの先端に設けた燃料貯留室に導入した高圧燃料により開弁方向の圧力を作用せしめ、上記噴射弁基体摺動部内周壁に設けた背圧室容積拡大室であって、該背圧室容積拡大室は、開弁時には閉塞し、上記ニードルの下降時には上記背圧室と連通する位置に形成する。

請求項４の発明によれば、上記ニードルが下降したときに上記背圧室と上記背圧室容積拡大室とが連通し、上記背圧室の容積が増加し、その内部の圧力が瞬間的に低下する。
このため、上記ニードルの閉弁方向に作用する圧力が僅かに弱まり、上記ニードルの下降速度が遅くなり、緩やかに完全閉弁状態となるので、上記ニードルの閉弁バウンスを抑制できる。したがって、燃料噴射量の制御精度が向上し、信頼性の高い燃料噴射装置が実現できる。

さらに、請求項５の発明のように、上記背圧容積室拡大室は、上記ニードルの完全閉弁直前に上記背圧室と連通する位置に形成するのが望ましい。

請求項５の発明によれば、完全閉弁直前にのみ上記ニードルの移動速度が抑制されるので、上記ニードルの閉弁時における応答性を低下させることなく、閉弁バウンスを抑制できる。したがって、さらに信頼性の高い燃料噴射装置が実現できる。

本発明は、燃料噴射弁内に導入された高圧燃料をニードルの開弁方向と閉弁方向とに作用させ、圧電アクチュエータを駆動源としてニードルに作用する圧力を制御して、内燃機関に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置に適用され、背圧室の容積を拡大する背圧室容積拡大室又は制御室の容積を拡大する制御室容積拡大室を所定の部位に形成し、完全開弁又は完全閉弁直前に、ニードルに作用する背圧室内の圧力又は制御室内の圧力を瞬間的に低下させ、複雑な電気制御なしに完全開弁又は完全閉弁の直前にニードルの移動速度を抑制することによって、燃料噴射弁の開弁時又は閉弁時に瞬間に発生するニードルバウンスを抑制し、安定した燃料噴射を実現可能にするものである。
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態における燃料噴射装置１について説明する。なお、以下の説明において、図の上側を基端側、下側を先端側とする。
図１は、燃料噴射装置１の全体構成を示す縦断面図、図２（ａ）は、閉弁時における燃料噴射装置１の要部断面図、図２（ｂ）は、開弁時における燃料噴射装置１の要部断面図である。
燃料噴射装置１は、図略の内燃機関に設けられ、燃料を高圧に加圧してコモンレール３０に蓄圧する高圧ポンプ３１と、コモンレール３０から供給された高圧燃料を該機関内に噴射する燃料噴射弁１０と、図略の各種センサからの検出信号に基づいて、機関の運転状況に応じた最適な燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射圧力等を算出して、駆動制御装置ＥＤＵ２１に駆動信号を出力するとともに、コモンレール３０、サプライポンプ３１、燃料噴射弁１０の駆動制御を行う電子制御装置ＥＣＵ２０とによって構成されている。

燃料噴射弁１０は、略筒状の噴射弁基体１００に内蔵された圧電アクチュエータ１１を駆動源とし、充電又は放電により伸縮する圧電アクチュエータ１１の変位を、加圧ピストン１２０に伝達し、加圧ピストン１２０の軸方向の移動により、制御室１６２内の圧力を増減させ、この制御室１６２内の圧力の増減に応じて軸方向に昇降するニードル１５の先端に設けた弁体１５４により噴孔１０６を開閉して、燃料噴射弁１０内に導入された高圧燃料の噴射と停止を制御している。

噴射弁基体１００は、内部に燃料流路１０２を設けた略筒状に形成され、燃料流路１０２の基端側が封止されている。
噴射弁基体１００の基端側には、コモンレール３０に蓄圧された高圧燃料を燃料流路１０２に導入すべく高圧燃料導入孔１０１が穿設されている。
先端側には、基体低部１０３において、燃料流路１０２の内径が径小に縮径され、ノズル部１０４が形成され、ノズル部１０４の先端側はさらに径小に縮径されたノズルシート面１０５が形成され、ノズルシート面１０５には、図略の内燃機関内に開口する噴孔１０６が穿設されている。

圧電アクチュエータ１１は、例えば、ＰＺＴ等の圧電セラミック材料からなり、厚さ方向に分極した圧電セラミック層の分極方向を交互に換えて数十から数百枚積層した積層型圧電素子１１０が用いられている。
積層型圧電素子１１０の各圧電セラミック層の層間に形成された内部電極は一層毎に側面方向に左右交互に引き出されて側面電極１１１と接続され、さらに外部のＥＤＵ２１に接続されている。

圧電アクチュエータ１１は、噴射弁基体１００内に収納され、積層型圧電素子１１０の基端側に形成された基端側保護層１１２によって積層型圧電素子１１０と噴射弁基体１００との電気的絶縁性を確保しつつ固定されている。さらに、先端側に形成された先端側保護層１１３の下端面が、圧電アクチュエータ１１と同軸に配設された加圧ピストン１２に接し、圧電アクチュエータ１１の変位を加圧ピストン１２に伝達している。

加圧ピストン１２は、略柱軸状に形成されたピストン基体１２０とその基端側を外周方向に張り出したピストン鍔部１２１とによって構成されている。加圧ピストン１２は、略筒状のピストン案内シリンダ１３内に摺動可能に保持されている。

ピストン案内シリンダ１３は、筒状に形成されたシリンダ基体１３０とその先端側下端を外周方向に張り出したシリンダ鍔部１３１とによって構成されている。ピストン鍔部１２１とシリンダ鍔部１３１との間には、ピストン戻しバネ１８０が配設され、加圧ピストン１２を圧電アクチュエータ１１側に付勢し、常に圧電アクチュエータ１１と加圧ピストン１２とが接触した状態を保っている。

ピストン案内シリンダ１３の先端側には、隔壁部１３２が配設され、ピストン１２の下端面１２２とシリンダ基体１３０の内周壁と隔壁部１３２の上面とによって加圧室１６０が区画されている。
加圧室１６０内には圧力伝達媒体として、噴射弁基体１００内に導入された高圧燃料の一部が導入されている。

ニードル１５は、基端側には径大となるニードル大径部１５０が形成され、先端側には径小となるニードル小径部１５２が形成され、さらに先端側には、さらに径小に縮径されたニードル径変部１５３が形成され、さらにその先端側には弁体１５４が形成されており、弁体１５４の先端面はノズルシート面１０５に当接する弁体シート面１５５が形成されている。

本実施形態において、シリンダ部１４は、略筒状に形成された内挿シリンダ１４０として噴射弁基体１００と別体に形成され、高圧流路１０２内の隔壁部１３２の先端側に収納されている。
ニードル大径部１５０は、シリンダ部１４のシリンダ内周壁１４１に摺動可能に保持され、ニードル小径部１５２は、ノズル部１０４の内周壁に摺動可能に保持されている。
シリンダ内周壁１４１と、ニードル大径部１５０からニードル小径部１５２に径変する径変部底面１５１と、燃料流路１０２からノズル部１０４へ縮径する底部１０３の内壁上面とによって制御室１６２が区画されている。

ニードル径変部１５３と弁体１５４の外周面とノズル部１０４の内周壁とノズルシート面１０５とによって、燃料貯留室１７３が区画されている。

隔壁部１３２と内挿シリンダ１４０とには、加圧室１６０と制御室１６２とを連通する連通流路１６１が形成されている。加圧室１６０内の圧力が圧力伝達媒体として導入された燃料を介して連通流路１６１、１６２で接続された制御室１６３に伝達されている。

ニードル１５の背面と隔壁部１３２の先端側底面とシリンダ内周壁１４１とによって、背圧室１７１が区画されている。
隔壁部１３２には、燃料流路１０２と背圧室１７１とを連通する背圧導入流路１７０が形成され、燃料流路１０２内の高圧燃料が背圧室１７１に導入されている。背圧室１７１は、ニードル１５の背面に配設され、ニードル１５を閉弁方向に付勢する背圧バネ１８１を収納するバネ室を兼ねている。
ニードル１５には、背圧室１７１と燃料貯留室１７３とを連通するニードル内流路１７２が形成されている。

さらに、シリンダ内周壁１４１には、本発明の要部であるニードル速度抑制手段として背圧室容積拡大室１９０と制御室容積拡大室１９１とが形成されている。
背圧室容積拡大室１９０と制御室容積拡大室１９１とは、シリンダ内周壁１４１の一部を外径方向に窪ませた環溝状に形成してある。
背圧室容積拡大室１９０は、ニードル１５開弁状態の時にはニードル大径部１５０によって閉塞され、ニードル１５が下降し、弁体シート面１５５がノズルシート面１０５に着座する直前に背圧室１７１と連通する位置に設けられている。
制御室容積拡大室１９１は、ニードル１５が閉弁状態の時にはニードル大径部１５０によって閉塞され、ニードル１５が上昇し、ニードル上端面１５６と隔壁下端面１３３とが当接する直前に制御室１６３と連通する位置に設けられている。

背圧室１７１内の圧力は、ニードル１５の閉弁方向に作用し、燃料貯留室１７３内の圧力は、ニードル１５の開弁方向に作用し、制御室１６２内の圧力はニードル１５の開弁方向に作用し、背圧バネ１８１のバネ荷重は、ニードル１５の閉弁方向に作用し、これらが互いにバランスし、圧電アクチュエータ１１が収縮した状態において、噴孔１０６の閉弁状態を維持している。

ＥＤＵ２１からの充電又は放電によって、圧電アクチュエータ１１が伸縮し、圧電アクチュエータ１１の伸縮によって加圧ピストン１２が軸方向に上下動し、加圧ピストン１２の上下動によって、加圧室１６０内の圧力が増減し、加圧室１６０内の圧力に連動して制御室１６３内の圧力が増減する。

圧電アクチュエータ１１の変位に応じて制御室１６３内の圧力が背圧バネ１８１のバネ荷重以上となるとニードル１５が上昇し、弁体シート面１５５がノズルシート面１０５から離座し、噴孔１０６が開口し、燃料貯留室１７３内の高圧燃料が、機関内に噴射される。制御室１６３内の圧力が背圧バネ１８１のバネ荷重以下となるとニードル１５が下降し、弁体シート面１５５がノズルシート面１０５に着座し、噴孔１０６が閉鎖され、燃料貯留室１７３内の高圧燃料の噴射が停止される。

図３を参照して本発明の効果について詳述する。本図において本発明の第１の実施形態における燃料噴射装置１を用いたタイムチャートを実施例１として実線で示し、図７に示すバウンス抑制手段を具備しない従来の燃料噴射装置１ｚを用いた場合のタイムチャートを比較例１として点線で示す。
本図（ａ）に示すように、ＥＣＵ２０から機関の運転状況に応じた開弁信号が出されると、本図（ｂ）に示すように、ＥＤＵ２１から積層型圧電素子１１０を充電すべくパルス電流が印加され、本図（ｃ）に示すように圧電アクチュエータ１１が伸長する方向に変位する。本図（ｄ）に示すように、圧電アクチュエータ１１の変位に応じて制御室１６３内の圧力が上昇し、開弁圧Ｐ_ＯＰＮを超えると本図（ｆ）に示すように、ニードル１５が上昇を開始し、噴孔１０６が開口され燃料貯留室１７３内の高圧燃料が噴射を開始する。

制御室１６３内の圧力は一定に維持されたままニードル１５が上昇を続ける。ニードル１５の上端面１５６が隔壁下端面１３３に当接する直前に制御室１６３と制御室容積拡大室１９１とが連通し、僅かに制御室の容積が拡大されるので、瞬間的に制御室１６３内の圧力が低下する。
したがって、ニードル１５の上昇速度が緩やかになり、圧電アクチュエータ１１が完全に伸長した状態となったときにバウンスを生じることがなく完全開弁状態となる。
圧電アクチュエータ１１への通電が完了し、圧電アクチュエータ１１の伸長状態が保持され変位が一定となった状態において、制御室１６３内の圧力は摺動部等からの燃料漏れにより、徐々に低下するものの一定の開弁保持圧Ｐ_ＨＬＤを維持し、ニードル１５は開弁状態に維持される。

ＥＣＵ２０からの開弁信号が遮断されると、ＥＤＵ２１から積層型圧電素子１１０から放電すべく逆向きのパルス電流が印加され、圧電アクチュエータ１１が収縮する方向に変位する。
圧電アクチュエータ１１の変位に応じて、制御室１６３内の圧力が低下し、ニードル１５が下降を開始する。この時、背圧室１７１内の燃料圧力は、高圧流路１０２から供給される高圧燃料と燃料貯留室１７３から噴射される燃料とがバランスし、略一定の状態を維持している。
ニードル１５は下降を続けるが、弁体シート面１５５がノズルシート面１０５に着座する直前に、背圧室１７１と背圧室容積拡大室１９０とが連通し、僅かに背圧室１７１の容積が拡大される。
このため、瞬間的に背圧室１７１内の圧力が低下し、ニードル１５の下降速度が緩やかになり、バウンスを生じることなく弁体シート面１５５がノズルシート面１０５に緩やかに着座し、完全閉弁状態となり、燃料貯留室１７３からの燃料噴射が停止する。
したがって、極めて精度良くニードル１５の開閉弁が制御される。また、制御室１６３の断面積は、加圧室１６０の断面積よりも小さく形成されており、圧電アクチュエータ１１の伸長により発生する加圧ピストン１２の変位Ｘ_１よりも制御室１６３の圧力によって上昇するニードル１５の変位Ｘ_２は、断面積比に逆比例して拡大されるため、極めて応答性に優れている。

ここで、比較例１の問題点について、簡単に説明する。
従来のバウンス抑制手段を持たない燃料噴射装置１ｚでは、開弁時において、圧電アクチュエータ１１ｚの変位に応じてニードル１５ｚが完全開弁状態となるまで一定の状態で変位する。このため、ニードル上端面１５６ｚが隔壁下端面１３３ｚに衝突するまでニードル１５ｚが一定速度で上昇し、ニードル１５ｚと隔壁下端面１３３ｚとの衝突により、ニードル１５ｚが反対方向へ弾む開弁バウンスを生じ、瞬間的にニードル１５ｚが閉弁方向に移動するため、燃料噴射量が絞られ燃料噴射量が不安定となる。
また、閉弁時においては、ニードル１５ｚが一定速度で下降し、弁体シート面１５５ｚがノズルシート面１０５ｚに衝突し、ニードル15ｚが開弁方向に弾む閉弁バウウンスを生じ、閉弁時であるにもかかわらず、瞬間的に噴孔１０６ｚが開弁状態となり僅かな燃料噴射が行われてしまう。

図４に本発明の効果を比較例とともに示す。
本図（ａ）に示すように本発明の第１の実施形態によれば、印加パルス時間の短い運転状態においても、噴射量は、印加パルス時間即ち、圧電アクチュエータの変位に対して良好な直線性が保たれ、精度良く噴射量Ｑを制御できる。
一方、比較例１においては、印加パルス時間の短い運転条件においては、バウンスの影響により印加パルス時間に対する直線性に乱れが生じ、噴射量Ｑの制御精度が低くなっている。
本図（ｂ）及び（ｃ）は、本図（ａ）の円内を拡大した特性図である。
本発明の第１の実施形態によれば、本図（ｂ）に実施例１として示すように、比較例１と比べてバウンス発生時の上下動の周期は変わらないものの、少なくとも振幅が減少し、圧電アクチュエータの変位に対する噴射率の直線性が向上する効果が期待できる。又は、本図（ｃ）に実施例２として示すように、比較例１と比べてバウンス時の上下動の振幅は変わらないものの、少なくとも開始時期が遅延し、圧電アクチュエータの変位に対する噴射率の直線性が向上する効果が期待できる。

図５に本発明の第２の実施形態における燃料噴射弁１０ａの要部を示す。以下の説明において、第１の実施形態と同一の構成については、同じ符号を付したので説明を省略し、相違点のみについて説明する。
本実施形態においては、第１の実施形態と基本的に同一の構成とし、内挿シリンダ１４０に換えて、シリンダ部１４ａを噴射弁基体１００ａと一体的に形成し、シリンダ内周壁１４１ａにニードル１５の大径部１５０を摺動可能に保持し、連通流路１６２ａを噴射弁基体１００ａに設けた点が相違する。このような構成としても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

図６に本発明の第３の実施形態における燃料噴射弁１０ｂの要部を示す。上記実施形態においては、背圧室容積拡大室１９０、１９０ａと制御室容積拡大室１９１、１９１ａとの両方をシリンダ内周壁１４１、１４１ａに形成したが、本実施形態においては、背圧室容積拡大室１９０ｂはシリンダ内周壁１４１ｂに形成し、制御室容積拡大室１９１ｂはニードル小径部１５２ｂの摺動面を中心方向に向かって窪ませた環溝状に設けた点が相違する。
制御室容積拡大室１９１ｂは、閉弁時には、ノズル部内壁１０４によって閉塞され、ニードル１５ｂが上昇し、ニードル上端面１５６ｂが、隔壁下端面１３３に当接する直前に、制御室１６３と連通する位置に形成してある。このような構成によっても上記実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本発明は、燃料噴射弁として上記実施形態に示したニードル内に設けたニードル内流路を経由して燃料貯留室に高圧燃料を導入する構造のものに限定するものではなく、高圧燃料を直接に燃料貯留室に導入する構造の燃料噴射弁等にも適宜採用し得るものであり、また、上記実施形態に示した単数の噴孔を開閉する燃料噴射弁に限らず、ノズル部の先端を閉じ燃料を貯留するサック室を設け、該サック室に複数の噴孔を穿設した構造でも良い。

は、本発明の第１の実施形態における燃料噴射装置の全体構成を示す縦断面図。本発明の第１の実施形態における燃料噴射装置の詳細を示し、（ａ）は、閉弁時における要部断面図、（ｂ）は開弁時における要部断面図。（ａ）から（ｆ）は、本発明の効果を比較例とともに示すタイムチャート図。本発明の効果を比較例とともに示し、（ａ）は印加パルス時間に対する噴射量を示す特性図、（ｂ）は、本図（ａ）において一点は線円で囲んだ部位における詳細特性図、（ｃ）は、他の実施例における効果を示す詳細特性図。は、本発明の第２の実施形態における燃料噴射装置の要部断面図。は、本発明の第３の実施形態における燃料噴射装置の要部断面図。は、従来のバウンス抑制手段のない燃料噴射装置の全体構成を示す縦断面図。

符号の説明

１燃料噴射装置
１０燃料噴射弁
１００噴射弁基体
１０６噴孔
１１圧電アクチュエータ
１４１シリンダ内周壁
１５ニードル
１５２ニードル小径部
１６０加圧室
１６１、１６２連通流路
１６３制御室
１７１背圧室
１７３燃料貯留室
１９０背圧室容積拡大室
１９１制御室容積拡大室

Claims

燃料噴射弁内に導入された高圧燃料の一部を圧力伝達媒体とし制御室内に導入し、充電又は放電により伸縮する圧電アクチュエータの変位によって、上記制御室内圧力を増減してニードルを軸方向に昇降せしめ、該ニードルの先端に設けた弁体の離着座によってその先端に設けた噴孔を開閉し、該噴孔から高圧燃料の噴射と停止とを行う燃料噴射装置において、
上記ニードルが完全開弁となる前又は完全閉弁となる前に、その移動速度を抑制するニードル速度抑制手段を具備し、
該ニードル速度抑制手段は、上記ニードルを摺動可能に保持する略筒状に形成した噴射弁基体の摺動部内周壁又は上記ニードルの摺動面の少なくともいずれか一方に設けた制御圧室容積拡大室であって、
該制御室容積拡大室は、閉弁時には閉塞し、上記ニードルの上昇時には上記制御室と連通する位置に形成したことを特徴とする燃料噴射装置。
上記制御室容積拡大室は、上記ニードルの完全開弁直前に上記制御室と連通する位置に形成した請求項１に記載の燃料噴射装置。
上記ニードル速度抑制手段は、上記ニードルの背面側に設けた背圧室に導入した高圧燃料により閉弁方向の圧力を作用せしめ、上記ニードルの先端に設けた燃料貯留室に導入した高圧燃料により開弁方向の圧力を作用せしめ、上記噴射弁基体の摺動部内周壁に設けた背圧室容積拡大室であって、
該背圧室容積拡大室は、開弁時には閉塞し、上記ニードルの下降時には上記背圧室と連通する位置に形成した請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
燃料噴射弁内に導入された高圧燃料の一部を圧力伝達媒体とし制御室内に導入し、充電又は放電により伸縮する圧電アクチュエータの変位によって、上記制御室内圧力を増減してニードルを軸方向に昇降せしめ、該ニードルの先端に設けた弁体の離着座によってその先端に設けた噴孔を開閉し、該噴孔から高圧燃料の噴射と停止とを行う燃料噴射装置において、
上記ニードルが完全開弁となる前又は完全閉弁となる前に、その移動速度を抑制するニードル速度抑制手段を具備し、
該ニードル速度抑制手段は、上記ニードルの背面側に設けた背圧室に導入した高圧燃料により閉弁方向の圧力を作用せしめ、上記ニードルの先端に設けた燃料貯留室に導入した高圧燃料により開弁方向の圧力を作用せしめ、上記ニードルを摺動可能に保持する略筒状に形成した噴射弁基体の摺動部内周壁に設けた背圧室容積拡大室であって、
該背圧室容積拡大室は、開弁時には閉塞し、上記ニードルの下降時には上記背圧室と連通する位置に形成したことを特徴とする燃料噴射装置。
上記背圧容積室拡大室は、上記ニードルの完全閉弁直前に上記背圧室と連通する位置に形成した請求項３又は４に記載の燃料噴射装置。