JP6149766B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine.
従来、この種の燃料噴射弁として、例えば特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された燃料噴射弁は、噴孔を開閉する弁部材や、圧力制御室と低圧部との間を開閉する制御弁部材を備え、圧力制御室の燃料圧力により弁部材が閉弁向きに付勢されている。そして、制御弁部材が開弁して(すなわち、圧力制御室と低圧部とが連通して)圧力制御室の圧力が低下すると、弁部材が開弁向きに移動して噴孔が開かれ、燃料が噴射されるようになっている。 Conventionally, as this type of fuel injection valve, for example, there is one described in Patent Document 1. The fuel injection valve described in Patent Document 1 includes a valve member that opens and closes a nozzle hole, and a control valve member that opens and closes between a pressure control chamber and a low-pressure portion, and the valve member is driven by fuel pressure in the pressure control chamber. It is energized in the valve closing direction. When the control valve member opens (that is, the pressure control chamber communicates with the low pressure portion) and the pressure in the pressure control chamber decreases, the valve member moves in the valve opening direction to open the nozzle hole, Fuel is injected.
また、アクチュエータにより変位取り出し部を駆動して液圧発生部に圧力を発生させ、液圧発生部の圧力にて制御弁部材を開弁させるようにしている。 Further, the actuator is driven by the actuator to generate a pressure at the hydraulic pressure generating unit, and the control valve member is opened by the pressure of the hydraulic pressure generating unit.
具体的には、変位取り出し部は、液圧発生部内に充填された燃料を加圧するピストン部を備えている。また、変位取り出し部の移動向きと制御弁部材の移動向きが反対になるようにするために、制御弁部材は、液圧発生部の圧力を受ける大径部と、液圧発生部内に配置された小径部とを備えている。なお、制御弁部材の受圧面積は、大径部の断面積から小径部の断面積を減算した面積である。 Specifically, the displacement take-out part includes a piston part that pressurizes the fuel filled in the hydraulic pressure generating part. Further, in order to make the movement direction of the displacement take-out part and the movement direction of the control valve member opposite, the control valve member is arranged in the large-diameter part that receives the pressure of the hydraulic pressure generating part and the hydraulic pressure generating part. And a small diameter portion. The pressure receiving area of the control valve member is an area obtained by subtracting the cross-sectional area of the small diameter portion from the cross-sectional area of the large diameter portion.
そして、制御弁部材の受圧面積を変位取り出し部の受圧面積よりも小さくして、アクチュエータの伸縮量(すなわち、変位量)を拡大して制御弁部材に伝達するようにしている。 Then, the pressure receiving area of the control valve member is made smaller than the pressure receiving area of the displacement extracting portion, and the expansion / contraction amount (that is, the displacement amount) of the actuator is enlarged and transmitted to the control valve member.
しかしながら、従来の燃料噴射弁は、制御弁部材の小径部が液圧発生部内に配置されているため、制御弁部材の受圧面積および変位取り出し部の受圧面積を大きくとることができない。また、制御弁部材および変位取り出し部が並列に配置されているため、制御弁部材および変位取り出し部の外径を小さくせざるを得ず、この点からも制御弁部材の受圧面積および変位取り出し部の受圧面積を大きくとることができない。 However, in the conventional fuel injection valve, since the small diameter portion of the control valve member is disposed in the hydraulic pressure generating portion, the pressure receiving area of the control valve member and the pressure receiving area of the displacement extracting portion cannot be increased. Further, since the control valve member and the displacement take-out portion are arranged in parallel, the outer diameters of the control valve member and the displacement take-out portion have to be reduced, and also from this point, the pressure receiving area of the control valve member and the displacement take-out portion The pressure receiving area cannot be increased.
したがって、制御弁部材を開弁させるために必要な液圧発生部の圧力が上昇する。この液圧発生部の圧力上昇は、摺動部からの燃料リークの増加とそれに伴う液圧発生部の圧力低下を招き、最悪の場合、制御弁部材は開弁状態を保持することが出来ず、制御弁部材が早期に閉弁してしまう。その結果、燃料噴射が本来のタイミングよりも早期に終了し、燃料噴射期間が不安定になってしまうという問題が発生する。 Therefore, the pressure of the hydraulic pressure generation unit necessary for opening the control valve member increases. This increase in the pressure of the hydraulic pressure generation part causes an increase in fuel leakage from the sliding part and a concomitant decrease in the pressure of the hydraulic pressure generation part. In the worst case, the control valve member cannot keep the valve open state. The control valve member closes early. As a result, there is a problem that the fuel injection ends earlier than the original timing and the fuel injection period becomes unstable.
本発明は上記点に鑑みて、燃料噴射期間を安定させることを目的とする。 In view of the above points, the present invention aims to stabilize the fuel injection period.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔(211)を有するノズルボデー(21)と、第1シリンダ孔(511)および第1シリンダ孔よりも大径の第2シリンダ孔(512)を有する可動シリンダ(51)と、第1シリンダ孔に摺動自在に挿入される可動ピストン(52)と、第2シリンダ孔に摺動自在に挿入されるとともに、位置が固定された固定ピストン(53)と、可動シリンダと可動ピストンと固定ピストンとによって区画形成されて燃料が充填される油密室(57)と、伸縮して可動ピストンを移動させるとともに、伸長に伴う可動ピストンの移動により油密室の圧力を上昇させるアクチュエータ(4)と、可動シリンダの移動に応じて作動して噴孔を開閉するノズルニードル(22)とを備え、可動シリンダは、第1シリンダ孔と第2シリンダ孔との境界部に形成されて油密室の圧力を受けるシリンダ受圧面(513)を備え、可動ピストンは、油密室の圧力を受けるとともにシリンダ受圧面よりも受圧面積が大きいピストン受圧面(521)を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a nozzle body (21) having an injection hole (211) for injecting high-pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, a first cylinder hole (511), and A movable cylinder (51) having a second cylinder hole (512) having a diameter larger than that of the first cylinder hole, a movable piston (52) slidably inserted into the first cylinder hole, and a slide in the second cylinder hole. A fixed piston (53) that is movably inserted and fixed in position, and an oil-tight chamber (57) that is defined by a movable cylinder, a movable piston, and a fixed piston and that is filled with fuel, and expands and contracts to move. The actuator (4) that moves the piston and raises the pressure of the oil-tight chamber by the movement of the movable piston accompanying extension, and opens and closes the nozzle hole by operating according to the movement of the movable cylinder The movable cylinder is provided with a cylinder pressure receiving surface (513) that is formed at a boundary portion between the first cylinder hole and the second cylinder hole and receives the pressure of the oil-tight chamber, and the movable piston has an oil-tight chamber. And a piston pressure receiving surface (521) having a pressure receiving area larger than that of the cylinder pressure receiving surface.
これによると、従来の燃料噴射弁における液圧発生部内に配置される小径部を備えておらず、また、可動シリンダと可動ピストンが同軸に配置されるため、シリンダ受圧面およびピストン受圧面の各受圧面積を大きくすることができる。 According to this, since there is no small diameter part arranged in the hydraulic pressure generating part in the conventional fuel injection valve, and the movable cylinder and the movable piston are arranged coaxially, each of the cylinder pressure receiving surface and the piston pressure receiving surface The pressure receiving area can be increased.
したがって、可動シリンダを駆動するために必要な油密室の圧力を低くすることが可能になり、摺動部からの燃料リークを減少させ、油密室の圧力低下を小さくすることができる。その結果、可動シリンダの所定の状態を長い時間保持することができ、燃料噴射期間を安定させることができる。 Therefore, the pressure in the oil tight chamber necessary for driving the movable cylinder can be reduced, fuel leakage from the sliding portion can be reduced, and the pressure drop in the oil tight chamber can be reduced. As a result, the predetermined state of the movable cylinder can be maintained for a long time, and the fuel injection period can be stabilized.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
本実施形態の燃料噴射弁は、コモンレール(図示せず)から供給される高圧燃料を、圧縮着火式内燃機関(以下、内燃機関という。図示せず)の燃焼室に噴射するものである。 The fuel injection valve of this embodiment injects high-pressure fuel supplied from a common rail (not shown) into a combustion chamber of a compression ignition type internal combustion engine (hereinafter referred to as an internal combustion engine, not shown).
図1〜図3に示すように、燃料噴射弁は、インジェクタボデー1、ノズル2、制御弁機構3、アクチュエータ4、変位伝達機構5、リテーニングナット6を、主要構成要素として備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the fuel injection valve includes an injector body 1, a
略有底円筒状のインジェクタボデー1には、コモンレールから供給される高圧燃料が流通する高圧燃料通路11と、アクチュエータ4および変位伝達機構5が収容される低圧部としての収容室12が形成されている。この収容室12は、図示しない燃料タンクに接続されており、常に低圧になっている。
The substantially bottomed cylindrical injector body 1 is formed with a high-
ノズル2は、略有底円筒状のノズルボデー21、ノズルボデー21に摺動自在に挿入される略円柱状のノズルニードル22、ノズルニードル22を閉弁向きに付勢するノズルスプリング23、およびノズルシリンダ24を備えている。
The
ノズルボデー21には、高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴出させる噴孔211が形成され、ノズルニードル22の先端部(すなわち、噴孔側端部)がノズルボデー21に接離することにより噴孔211が開閉されるようになっている。
The
ノズルボデー21内には、コモンレールから高圧燃料が常時供給される燃料溜まり室25が形成され、コモンレールからの高圧燃料は燃料溜まり室25を介して噴孔211に向かって流れるようになっている。
A
円筒状のノズルシリンダ24は、ノズルスプリング23によって後述する中間ボデー31に押し付けられ、ノズルニードル22の後端部(すなわち、反噴孔側端部)がノズルシリンダ24に摺動自在に挿入されている。
The
このノズルシリンダ24内には、内部の燃料圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室26が形成されている。そして、ノズルニードル22は、制御室26内の燃料圧力により閉弁向きに付勢されるとともに、燃料溜まり室25の燃料圧力により開弁向きに付勢される。
A
制御室26の圧力を制御する制御弁機構3は、中間ボデー31、排出弁32、制御プレート33、およびプレートスプリング34を備えている。
The
円板状の中間ボデー31は、インジェクタボデー1とノズルボデー21に挟持されている。なお、インジェクタボデー1とノズルボデー21との間に中間ボデー31を挟持して、インジェクタボデー1とリテーニングナット6とを螺合させることにより、燃料噴射弁の構成要素が一体化されている。
The disc-shaped
中間ボデー31におけるインジェクタボデー1側の収容室側シート面311は、収容室12に露出している。中間ボデー31におけるノズルボデー21側の制御室側シート面312は、燃料溜まり室25および制御室26に露出している。
The storage chamber
また、中間ボデー31には、インジェクタボデー1の高圧燃料通路11とノズルボデー21内の燃料溜まり室25とを連通させる高圧燃料通路313、高圧燃料通路313と制御室26とを連通させる高圧供給通路314、および収容室12と制御室26とを連通させる排出通路315が形成されている。
Further, the
そして、制御室側シート面312に、ノズルスプリング23によってノズルシリンダ24が押し付けられている。
The
制御室26内には、円板状の制御プレート33、および制御プレート33を中間ボデー31側に向かって付勢するプレートスプリング34が配置されている。
In the
ノズルシリンダ24には、制御室26を区画する内壁面にストッパ面241が形成されている。そして、制御プレート33は、このストッパ面241と制御室側シート面312との間で往復変位するようになっている。
In the
なお、制御プレート33がストッパ面241に当接した状態では、制御プレート33により制御室26は2つの空間に分離される。具体的には、中間ボデー31側の空間である中間ボデー側制御室26aと、ノズルニードル2側の空間であるニードル側制御室26bとに分離される。以下、必要に応じて、制御室26と、中間ボデー側制御室26aと、ニードル側制御室26bを、使い分ける。
When the
制御プレート33の径方向中心部には、制御プレート33の軸方向に貫通する連通孔331が形成されている。
A
そして、制御プレート33が制御室側シート面312に当接することにより、高圧供給通路314が閉塞されて、高圧燃料通路313と制御室26との連通が遮断されるようになっている。また、制御プレート33が制御室側シート面312に当接した状態のとき、連通孔331と排出通路315は連通している。
When the
排出弁32は、バルブボデー321(詳細後述)と弁体322とからなる。そして、排出弁32は、収容室12内に配置され、弁体322が収容室側シート面311と接離して収容室12と排出通路315との間を開閉するようになっている。
The
アクチュエータ4は、ピエゾ素子が多数積層されて電荷の充放電により伸縮する円柱状のピエゾ素子積層体にて構成されている。
The
伝達手段としての変位伝達機構5は、ピエゾスプリング50、可動シリンダ51、可動ピストン52、固定ピストン53、スペーサ54、第1バルブスプリング55、および第2バルブスプリング56を備えている。
The
円筒状の可動シリンダ51内には、円柱状空間である第1シリンダ孔511、第1シリンダ孔511よりも大径の円柱状空間である第2シリンダ孔512、および第1シリンダ孔511と第2シリンダ孔512との境界部に位置して後述する油密室57の圧力を受けるシリンダ受圧面513が形成されている。また、可動シリンダ51は、第2シリンダ孔512側の端部が排出弁32のバルブボデー321に当接している。
In the cylindrical
第1シリンダ孔511に、円柱状の可動ピストン52が摺動自在に挿入されている。この可動ピストン52における油密室57の端部には、油密室57の圧力を受けるピストン受圧面521が形成されている。このピストン受圧面521の受圧面積は、シリンダ受圧面513の受圧面積よりも大きく設定されている。また、可動ピストン52は、油密室57とは反対側の端部がアクチュエータ4に当接している。
A cylindrical
第2シリンダ孔512に、円柱状の固定ピストン53(詳細後述)が摺動自在に挿入されている。そして、可動シリンダ51と可動ピストン52と固定ピストン53とによって、燃料が充填される油密室57が区画形成されている。
A cylindrical fixed piston 53 (detailed later) is slidably inserted into the
スペーサ54は、円筒状であり、スペーサ54の内部に排出弁32および第2バルブスプリング56が配置されている。また、スペーサ54は、一端側が中間ボデー31に当接し、他端側が固定ピストン53に当接している。そして、可動ピストン52と固定ピストン53とに挟持されたピエゾスプリング50により、固定ピストン53がスペーサ54に押し付けられ、スペーサ54が中間ボデー31に押し付けられている。換言すると、固定ピストン53は中間ボデー31に対して位置決め固定されている。
The
第1バルブスプリング55は、可動シリンダ51と可動ピストン52とに挟持されている。そして、第1バルブスプリング55は、可動ピストン52をアクチュエータ4に向かって付勢し、これにより、アクチュエータ4の伸縮に伴って可動ピストン52がアクチュエータ4と一体的に作動するようになっている。また、第1バルブスプリング55は、可動シリンダ51を介して排出弁32を閉弁向きに付勢している。
The
第2バルブスプリング56は、中間ボデー31と排出弁32とに挟持されている。そして、第2バルブスプリング56は、排出弁32を開弁向きに付勢している。
The
排出弁32が閉弁状態のとき、排出弁32と固定ピストン53との間には、排出弁32の最大リフト量に相当する隙間Lがある。
When the
図2、図5に示すように、固定ピストン53には、第2シリンダ孔512に挿入される円柱状の固定ピストン部531が形成されるとともに、固定ピストン部531における油密室57とは反対側の端部に、径方向外側に突出する3つの固定ピストン腕部532が形成されている。この固定ピストン腕部532間には、周方向に沿って3つの固定ピストン切り欠き部533が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 5, the fixed
図2、図6に示すように、排出弁32のバルブボデー321には、弁体322とは反対側の端部に、軸方向に突出する3つの排出弁脚部321aが形成されている。この排出弁脚部321a間には、周方向に沿って3つの排出弁切り欠き部321bが形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 6, the
そして、図2、図4に示すように、固定ピストン腕部532が排出弁切り欠き部321bに挿入され、排出弁脚部321aが固定ピストン切り欠き部533に挿入されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the fixed
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。まず、図1、図2に示すニードル閉弁状態のとき、すなわち排出弁32が収容室側シート面311に当接しているときに、アクチュエータ4に電荷が充電されると、アクチュエータ4が伸長する。それに伴い、可動ピストン52がアクチュエータ4から遠ざかる向きに駆動され、可動ピストン52により油密室57の圧力が高められる。
Next, the operation of the fuel injection valve will be described. First, when the
また、高圧化された油密室57の圧力が、シリンダ受圧面513に作用し、可動シリンダ51がアクチュエータ4側に向かって駆動される。さらに、排出弁32は、第2バルブスプリング56に付勢されて、可動シリンダ51に追従してアクチュエータ4側に向かって移動する。
Further, the pressure in the oil
このように、本実施形態の燃料噴射弁は、アクチュエータ4の伸長に伴う可動ピストン52の移動向きと可動シリンダ51の移動向きが逆向きとなり、且つアクチュエータ4の伸長に伴い排出弁32が収容室側シート面311から離れる向きに駆動されるようになっている。
As described above, in the fuel injection valve of the present embodiment, the moving direction of the
そして、排出弁32の移動により、弁体322が収容室側シート面311から離れて排出通路315が開かれると、排出通路315の燃料が収容室12に流出して排出通路315および中間ボデー側制御室26aの圧力が下がる。これにより、中間ボデー側制御室26aの圧力にて制御プレート33がノズルニードル2側に向かって付勢される力よりも、ニードル側制御室26bの圧力にて制御プレート33が中間ボデー31側に向かって付勢される力の方が大きくなるため、制御プレート33が中間ボデー31側に向かって移動する。
When the
これにより、制御プレート33が制御室側シート面312に当接し、制御プレート33により高圧供給通路314が閉塞されて、高圧燃料通路11と制御室26との連通が遮断される。また、制御室26の燃料が、連通孔331および排出通路315を介して収容室12に流出し、制御室26の圧力が下がる。その結果、ノズルニードル22を閉弁向きに付勢する力が小さくなるため、ノズルニードル22が開弁向きに移動し、噴孔211から燃料が噴射される。
As a result, the
なお、アクチュエータ4の長さの変化量(≒可動ピストン52の変位量)と可動シリンダ51の変位量との比である変位拡大率は、ピストン受圧面521の受圧面積Slarge(図3参照)とシリンダ受圧面513の受圧面積Ssmall(図3参照)との比(Slarge/Ssmall)により決まる。
The displacement enlargement ratio, which is the ratio of the amount of change in the length of the actuator 4 (≈the amount of displacement of the movable piston 52) and the amount of displacement of the
また、アクチュエータ4が伸長する際に油密室57の圧力によって可動シリンダ51が押される力は、油密室57の圧力とシリンダ受圧面513の受圧面積Ssmallの積で表される。そのため、シリンダ受圧面513の受圧面積Ssmallを大きくとることが出来れば、排出弁32の開弁に必要な油密室57の圧力を低くすることが可能である。その結果、可動シリンダ51と可動ピストン52との摺動部や、可動シリンダ51と固定ピストン53との摺動部からの、開弁保持中の燃料リーク量が低減される。
The force with which the
ここで、本実施形態に係る燃料噴射弁と従来の燃料噴射弁について、性能比較を行った。比較対象品は、燃料噴射弁の体格を等しくし、変位拡大率を1.67に統一し、その条件の下で、本実施形態に係る燃料噴射弁(以下、実施形態品という)におけるシリンダ受圧面513の受圧面積Ssmallを最大にするとともに、従来の燃料噴射弁(以下、従来品という)における制御弁部材の受圧面積を最大にした。この比較対象品においては、実施形態品におけるシリンダ受圧面513の受圧面積Ssmallが、従来品における制御弁部材の受圧面積の1.17倍になった。
Here, the performance comparison was performed about the fuel injection valve which concerns on this embodiment, and the conventional fuel injection valve. The comparison target product has the same physique of the fuel injection valve and the displacement expansion rate is unified to 1.67, and under the conditions, the cylinder pressure in the fuel injection valve according to the present embodiment (hereinafter referred to as the embodiment product). The pressure receiving area Ssmall of the
因みに、本実施形態は、従来の燃料噴射弁における液圧発生部内に配置される小径部を備えておらず、また、可動シリンダ51と可動ピストン52が同軸に配置されるため、シリンダ受圧面513およびピストン受圧面521の各受圧面積を大きくし易い。
Incidentally, the present embodiment does not include a small-diameter portion disposed in the hydraulic pressure generating portion in the conventional fuel injection valve, and the
図7は、上記の比較対象品における、燃料噴射開始後の油密室の圧力変化特性を示してる。なお、図7において、実線は実施形態品の圧力変化特性を示し、一点鎖線は従来品の圧力変化特性を示している。 FIG. 7 shows the pressure change characteristics of the oil-tight chamber after the start of fuel injection in the above-mentioned comparison target product. In FIG. 7, the solid line indicates the pressure change characteristic of the embodiment product, and the alternate long and short dash line indicates the pressure change characteristic of the conventional product.
図7に示すように、実施形態品における燃料噴射開始後の油密室の圧力は、従来品よりも緩やかに低下する、また、実施形態品における開弁保持可能限界圧力は、従来品よりも低くなる。したがって、それらが相俟って、実施形態品における開弁可能期間は、従来品よりも大幅に(約50%)長くなる。 As shown in FIG. 7, the pressure in the oil tight chamber after the start of fuel injection in the embodiment product decreases more slowly than in the conventional product, and the valve opening holdable limit pressure in the embodiment product is lower than that in the conventional product. Become. Therefore, in combination, the valve-openable period in the embodiment product is significantly (about 50%) longer than that in the conventional product.
一方、ニードル開弁状態のとき、すなわち排出弁32が収容室側シート面311から離れているときに、アクチュエータ4の電荷を放電させると、アクチュエータ4が収縮する。それに伴い、第1バルブスプリング55に付勢される可動ピストン52は、アクチュエータ4に追従してアクチュエータ4側に向かって移動し、油密室57の圧力が低下する。
On the other hand, when the charge of the
したがって、可動シリンダ51および排出弁32は、第1バルブスプリング55の付勢力により、中間ボデー31側に向かって移動する。このように、本実施形態の燃料噴射弁は、アクチュエータ4の収縮に伴う可動ピストン52の移動向きと可動シリンダ51の移動向きが逆向きとなる。
Therefore, the
この排出弁32の移動により、排出弁32が収容室側シート面311に当接して排出通路315が閉じられると、排出通路315の燃料の流出が止まり、排出通路315と制御室26が同圧になる。これにより、制御室26の圧力にて制御プレート33が中間ボデー31側に向かって付勢される力よりも、排出通路315および高圧供給通路314の圧力にて制御プレート33がノズルニードル2側に向かって付勢される力の方が大きくなるため、制御プレート33がノズルニードル2側に向かって移動する。
When the
そして、制御プレート33がストッパ面241に当接し、高圧供給通路314から中間ボデー側制御室26aに流入した高圧燃料は、連通孔331を介してニードル側制御室26bに流入する。
Then, the
このように、ニードル側制御室26bに高圧燃料が流入することにより、ノズルニードル2が閉弁向きに移動し、噴孔211が閉じられて燃料噴射が終了する。
Thus, when high pressure fuel flows into the needle
ここで、第1バルブスプリング55のセット荷重をF1、第2バルブスプリング56のセット荷重をF2、制御室26の燃料圧力にて排出弁32が開弁向きに付勢される最大付勢力をF3としたとき、F1>F2とし、F1−F2>F3としている。これにより、アクチュエータ4が収縮する際に、可動シリンダ51および排出弁32を中間ボデー31側に向かって一体的に移動させることができる。
Here, the set load of the
以上述べたように、本実施形態は、シリンダ受圧面513およびピストン受圧面521の各受圧面積を大きくすることができる。したがって、排出弁32の開弁に必要な油密室57の圧力(すなわち、可動シリンダ51を駆動するために必要な油密室57の圧力)を低くすることが可能になり、摺動部からの燃料リークを減少させ、油密室57の圧力低下を小さくすることができる。その結果、排出弁32の開弁状態を長い時間保持することができる。よって、燃料噴射が本来のタイミングよりも早期に終了し、燃料噴射期間が不安定になってしまうという問題を回避することができる。
As described above, in the present embodiment, the pressure receiving areas of the cylinder
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、ノズルニードルと可動シリンダが一体的に作動するようにしたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the nozzle needle and the movable cylinder are integrally operated, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described.
図8、図9に示すように、本実施形態では、第1実施形態における制御弁機構3、ノズルシリンダ24、第2バルブスプリング56を廃止している。
As shown in FIGS. 8 and 9, in this embodiment, the
収容室12は、燃料タンクには接続されず、燃料溜まり室25と連通して常に高圧になっている。そして、ノズルニードル22は、高圧燃料の圧力にて閉弁向きに付勢されるようになっている。
The
ノズルニードル22の後端部(すなわち、反噴孔側端部)には、軸方向に突出する3つのノズル脚部221が形成されている。このノズル脚部221間には、周方向に沿って3つのノズル切り欠き部222が形成されている。なお、ノズル脚部221およびノズル切り欠き部222は、第1実施形態における排出弁脚部321aおよび排出弁切り欠き部321bと同様の構成になっている。
Three
そして、固定ピストン腕部532がノズル切り欠き部222に挿入され、ノズル脚部221が固定ピストン切り欠き部533に挿入されている。また、ノズル脚部221の先端が、可動シリンダ51における第2シリンダ孔512側の端部に当接している。
The fixed
ノズル2は、略有底円筒状のノズルボデー21、ノズルボデー21に摺動自在に挿入される略円柱状のノズルニードル22、およびノズルニードル22を閉弁向きに付勢するノズルスプリング23を備えている。
The
ノズルスプリング23は、ノズルボデー21とノズルニードル22とに挟持されている。そして、ノズルスプリング23は、ノズルニードル22を開弁向きに付勢している。また、ノズルスプリング23は、ノズルニードル22を可動シリンダ51に向かって付勢し、これにより、ノズルニードル22と可動シリンダ51が一体的に作動するようになっている。
The
なお、ノズルニードル22が閉弁状態のとき、ノズルニードル22と固定ピストン53との間には隙間がある。
When the
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。まず、ニードル閉弁状態のときに、アクチュエータ4に電荷が充電されると、アクチュエータ4が伸長する。それに伴い、可動ピストン52がアクチュエータ4から遠ざかる向きに駆動され、可動ピストン52により油密室57の圧力が高められる。
Next, the operation of the fuel injection valve will be described. First, when the
また、高圧化された油密室57の圧力が、シリンダ受圧面513に作用し、可動シリンダ51がアクチュエータ4側に向かって駆動される。
Further, the pressure in the oil
それに伴い、ノズルスプリング23に付勢されるノズルニードル22は、可動シリンダ51に追従して、アクチュエータ4側に向かって移動する。すなわち、ノズルニードル22が開弁向きに移動し、噴孔211から燃料が噴射される。
Accordingly, the
一方、ニードル開弁状態のときに、アクチュエータ4の電荷を放電させると、アクチュエータ4が収縮する。それに伴い、第1バルブスプリング55に付勢される可動ピストン52は、アクチュエータ4に追従してアクチュエータ4側に向かって移動し、油密室57の圧力が低下する。
On the other hand, when the charge of the
したがって、高圧燃料の圧力にてノズルニードル22を閉弁向きに付勢する力と第1バルブスプリング55の付勢力により、可動シリンダ51およびノズルニードル22は閉弁向きに移動し、噴孔211が閉じられて燃料噴射が終了する。
Therefore, the
ここで、第1バルブスプリング55のセット荷重をF1、ノズルスプリング23のセット荷重をF4、高圧燃料の圧力にてノズルニードル22が閉弁向きに付勢される最大付勢力をF5としたとき、F4>F5とし、F1>F4−F5としている。これにより、アクチュエータ4が収縮する際に、可動シリンダ51およびノズルニードル22を閉弁向きに一体的に移動させることができる。
Here, when the set load of the
以上述べたように、本実施形態は、第1実施形態と同様にシリンダ受圧面513およびピストン受圧面521の各受圧面積を大きくすることができる。したがって、ノズルニードル22の開弁に必要な油密室57の圧力(すなわち、可動シリンダ51を駆動するために必要な油密室57の圧力)を低くすることが可能になり、摺動部からの燃料リークを減少させ、油密室57の圧力低下を小さくすることができる。その結果、ノズルニードル22の開弁状態を長い時間保持することができる。よって、燃料噴射が本来のタイミングよりも早期に終了し、燃料噴射期間が不安定になってしまうという問題を回避することができる。
As described above, in the present embodiment, the pressure receiving areas of the cylinder
(他の実施形態)
上記各実施形態では、アクチュエータ4としてピエゾ素子を用いたが、アクチュエータ4として磁歪素子を用いてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, a piezo element is used as the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably.
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。 Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible.
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes.
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。 Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case.
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 Further, in each of the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to the positional relationship or the like.
4 アクチュエータ
21 ノズルボデー
22 ノズルニードル
51 可動シリンダ
52 可動ピストン
53 固定ピストン
57 油密室
211 噴孔
511 第1シリンダ孔
512 第2シリンダ孔
513 シリンダ受圧面
521 ピストン受圧面
4
Claims (6)
第1シリンダ孔(511)および前記第1シリンダ孔よりも大径の第2シリンダ孔(512)を有する可動シリンダ(51)と、
前記第1シリンダ孔に摺動自在に挿入される可動ピストン(52)と、
前記第2シリンダ孔に摺動自在に挿入されるとともに、位置が固定された固定ピストン(53)と、
前記可動シリンダと前記可動ピストンと前記固定ピストンとによって区画形成されて燃料が充填される油密室(57)と、
伸縮して前記可動ピストンを移動させるとともに、伸長に伴う前記可動ピストンの移動により前記油密室の圧力を上昇させるアクチュエータ(4)と、
前記可動シリンダの移動に応じて作動して前記噴孔を開閉するノズルニードル(22)とを備え、
前記可動シリンダは、前記第1シリンダ孔と前記第2シリンダ孔との境界部に形成されて前記油密室の圧力を受けるシリンダ受圧面(513)を備え、
前記可動ピストンは、前記油密室の圧力を受けるとともに前記シリンダ受圧面よりも受圧面積が大きいピストン受圧面(521)を備えることを特徴とする燃料噴射弁。 A nozzle body (21) having an injection hole (211) for injecting high pressure fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine;
A movable cylinder (51) having a first cylinder hole (511) and a second cylinder hole (512) having a larger diameter than the first cylinder hole;
A movable piston (52) slidably inserted into the first cylinder hole;
A fixed piston (53) that is slidably inserted into the second cylinder hole and fixed in position;
An oil tight chamber (57) defined by the movable cylinder, the movable piston and the fixed piston and filled with fuel;
An actuator (4) that expands and contracts to move the movable piston and raises the pressure of the oil-tight chamber by the movement of the movable piston accompanying expansion;
A nozzle needle (22) that operates according to the movement of the movable cylinder to open and close the nozzle hole;
The movable cylinder includes a cylinder pressure receiving surface (513) that is formed at a boundary portion between the first cylinder hole and the second cylinder hole and receives the pressure of the oil tight chamber,
The fuel injection valve, wherein the movable piston is provided with a piston pressure receiving surface (521) that receives the pressure of the oil tight chamber and has a pressure receiving area larger than that of the cylinder pressure receiving surface.
前記制御室の燃料を低圧部(12)に排出させる排出通路(315)を有する中間ボデー(31)と、
前記可動シリンダに追従作動して前記中間ボデーに接離することにより、前記排出通路を開閉する排出弁(32)と、
前記可動シリンダを介して前記排出弁を閉弁向きに付勢する第1バルブスプリング(55)と、
前記排出弁を開弁向きに付勢する第2バルブスプリング(56)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 A nozzle cylinder (24) forming a control chamber (26) in which one end side of the nozzle needle is slidably inserted, and a fuel pressure is applied to the nozzle needle in a valve closing direction;
An intermediate body (31) having a discharge passage (315) for discharging the fuel in the control chamber to the low pressure section (12);
A discharge valve (32) that opens and closes the discharge passage by following the movable cylinder and moving toward and away from the intermediate body;
A first valve spring (55) for biasing the discharge valve toward the valve closing direction via the movable cylinder;
The fuel injection valve according to claim 1, further comprising a second valve spring (56) for urging the discharge valve in the valve opening direction.
前記ノズルニードルを開弁向きに付勢するノズルスプリング(23)とを備え、
前記ノズルニードルは、高圧燃料の圧力にて閉弁向きに付勢され、前記アクチュエータが伸長する際には前記可動シリンダに追従作動して前記噴孔を開く向きに移動するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 A first valve spring (55) for urging the nozzle needle through the movable cylinder in a valve closing direction;
A nozzle spring (23) for urging the nozzle needle in the valve opening direction;
The nozzle needle is urged toward the valve closing direction by the pressure of the high-pressure fuel, and is configured to move in a direction to open the nozzle hole by following the movable cylinder when the actuator extends. The fuel injection valve according to claim 1.
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