JP6458747B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
この明細書による開示は、燃焼室へ向けて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。 The disclosure according to this specification relates to a fuel injection device that injects fuel from a nozzle hole toward a combustion chamber.
従来、例えば特許文献1に開示されているように、噴孔を開閉させるための弁部材の変位に燃料の一部を用いることなく、駆動部の発生させる駆動力によって弁部材を直接的に変位させる、いわゆる直動式の燃料噴射装置が知られている。加えて、特許文献1の燃料噴射装置では、駆動部と弁部材との間にレバー装置が設けられている。レバー装置は、駆動部による変位の方向を機械的なレバーアームによって変更し、具体的には180°反転して、弁部材に伝達する。 Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, the valve member is directly displaced by the driving force generated by the drive unit without using a part of the fuel for the displacement of the valve member for opening and closing the nozzle hole. A so-called direct-acting fuel injection device is known. In addition, in the fuel injection device of Patent Document 1, a lever device is provided between the drive unit and the valve member. The lever device changes the direction of displacement by the drive unit by a mechanical lever arm, specifically, reverses 180 ° and transmits the result to the valve member.
しかし、特許文献1の燃料噴射装置では、駆動部による駆動力の印加に伴い、レバーアームの支点は、強い力が集中した状態で支持部に対して摺動する。故に、レバー装置による変位量の縮小及び伝達が継続された場合、レバーアームの支点及びその支持部には、機械的な摩耗が不可避的に発生する。その結果、燃料噴射装置の噴射特性の経年変化が顕著となる虞があった。 However, in the fuel injection device disclosed in Patent Document 1, the fulcrum of the lever arm slides with respect to the support portion in a state where a strong force is concentrated with the application of the driving force by the driving portion. Therefore, when the reduction and transmission of the displacement amount by the lever device are continued, mechanical wear inevitably occurs at the fulcrum of the lever arm and its support portion. As a result, there is a possibility that the change over time in the injection characteristics of the fuel injection device becomes remarkable.
本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動部によって直接的に弁部材を変位させる構成であっても、機械的な摩耗を低減可能な燃料噴射装置を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such a problem, and an object of the present disclosure is to provide a fuel injection device capable of reducing mechanical wear even in a configuration in which a valve member is directly displaced by a drive unit. It is to provide.
上記目的を達成するため、開示された第一の態様は、噴孔(44)から燃料を噴射する燃料噴射装置であって、噴孔、この噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、弁ボデーに対する相対変位により、噴孔を開閉させる弁部材(60)と、弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、駆動部の駆動力によって油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、油密室の少なくとも一部を区画し、油密室の燃料によって押されることにより、油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、弁部材、第二ピストン部材及び第一ピストン部材が、弁部材の径方向に並ぶ配置である燃料噴射装置とされる。
また開示された第二の態様は、噴孔(44)から燃料を噴射する燃料噴射装置であって、噴孔、噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、弁ボデーに対する相対変位により、噴孔を開閉させる弁部材(60)と、弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、環状の空間であり燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、駆動部の駆動力によって油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、油密室の少なくとも一部を区画し、油密室の燃料によって押されることにより、油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備える燃料噴射装置とされる。
また開示された第三の態様は、噴孔(44)から燃料を噴射する燃料噴射装置であって、噴孔、噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、弁ボデーに対する相対変位により、噴孔を開閉させる弁部材(60)と、弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、駆動部の駆動力によって油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、油密室の少なくとも一部を区画し、油密室の燃料によって押されることにより、油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、第二ピストン部材には、開弁方向への駆動力を弁部材に伝達する伝達部(96,296)が形成されており、伝達部は、開弁方向と交差する方向への弁部材の位置ずれを許容する燃料噴射装置。
また開示された第四の態様は、噴孔(44)から燃料を噴射する燃料噴射装置であって、噴孔、噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、弁ボデーに対する相対変位により、噴孔を開閉させる弁部材(60)と、弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、駆動部の駆動力によって油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、油密室の少なくとも一部を区画し、油密室の燃料によって押されることにより、油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、弁ボデーには、第一ピストン部材及び第二ピストン部材を収容するピストン収容室(42,242)が供給流路の一部として形成されており、第一ピストン部材及び第二ピストン部材は、互いの変位によって拡縮される拡縮空間(73)をピストン収容室内で区画しており、第一ピストン部材には、ピストン収容室のうちで、拡縮空間の内外を連通する連通孔(84)が形成されている燃料噴射装置。
また開示された第五の態様は、噴孔(44)から燃料を噴射する燃料噴射装置であって、噴孔、噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、弁ボデーに対する相対変位により、噴孔を開閉させる弁部材(60)と、弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、駆動部の駆動力によって油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、油密室の少なくとも一部を区画し、油密室の燃料によって押されることにより、油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、第二ピストン部材には、第一ピストン部材の摺動を許容しつつ、第一ピストン部材との間で油密室の油密を維持する摺動壁部(93)が形成されている燃料噴射装置。
また開示された第六の態様は、噴孔(44)から燃料を噴射する燃料噴射装置であって、噴孔、噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、弁ボデーに対する相対変位により、噴孔を開閉させる弁部材(60)と、弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、駆動部の駆動力によって油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、油密室の少なくとも一部を区画し、油密室の燃料によって押されることにより、油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、第一ピストン部材及び第二ピストン部材と共に油密室の少なくとも一部を区画する区画部材(275)、をさらに備え、区画部材には、第一ピストン部材の摺動を許容しつつ、第一ピストン部材との間で油密室の油密を維持する第一摺動壁部(278a)、及び第二ピストン部材の摺動を許容しつつ、第二ピストン部材との間で油密室の油密を維持する第二摺動壁部(279a)、が形成されている燃料噴射装置。
In order to achieve the above object, a first aspect disclosed is a fuel injection device that injects fuel from an injection hole (44), the injection hole, and a supply channel (41) for supplying fuel to the injection hole. A valve body (40, 240) formed with a valve member, a valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body, a drive unit (30) for generating a driving force for displacing the valve member, and fuel partitioned at least a portion of the filled Ru oil-tight chamber (71,271) by a first piston member to compress the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the driving unit (80,280), at least a portion of the oil-tight chamber And a second piston member (90, 290) that changes the direction of the driving force input to the fuel in the oil-tight chamber by being pushed by the fuel in the oil-tight chamber, and transmits it to the valve member , Valve member, second piston member and first Stone member is a fuel injector Ru arrangement der aligned in the radial direction of the valve member.
The second mode disclosed is a fuel injection device that injects fuel from the nozzle hole (44), and has a valve body (41) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed. 40, 240), a valve member (60) that opens and closes the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body, a drive unit (30) that generates a driving force to displace the valve member, and an annular space that is filled with fuel. A first piston member (80, 280) that compresses fuel in the oil-tight chamber by a driving force of the drive unit, and at least a part of the oil-tight chamber, And a second piston member (90, 290) that changes the direction of the driving force input to the fuel in the oil-tight chamber and is transmitted to the valve member by being pushed by the fuel in the oil-tight chamber. The
The third mode disclosed is a fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44), and a valve body (41) in which a supply passage (41) for supplying fuel to the injection hole and the injection hole is formed. 40, 240), a valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body, a drive unit (30) for generating a driving force for displacing the valve member, and an oil-tight chamber (71 filled with fuel) , 271), and at least a part of the oil-tight chamber is partitioned by the first piston member (80, 280) that compresses the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the drive unit, and the fuel in the oil-tight chamber A second piston member (90, 290) that changes the direction of the driving force input to the fuel in the oil-tight chamber by being pushed, and transmits the valve member to the valve member. Transmits the driving force in the direction to the valve member Transmitting portion (96,296) are formed, transmitting unit, a fuel injection device that allows the displacement of the valve member in a direction crossing the opening direction.
The fourth mode disclosed is a fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44), and a valve body (41) having a supply passage (41) for supplying fuel to the injection hole and the injection hole. 40, 240), a valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body, a drive unit (30) for generating a driving force for displacing the valve member, and an oil-tight chamber (71 filled with fuel) , 271), and at least a part of the oil-tight chamber is partitioned by the first piston member (80, 280) that compresses the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the drive unit, and the fuel in the oil-tight chamber And a second piston member (90, 290) that changes the direction of the driving force input to the fuel in the oil-tight chamber by being pushed, and transmits it to the valve member. The valve body includes a first piston member. And the second piston member The piston accommodating chambers (42, 242) are formed as a part of the supply flow path, and the first piston member and the second piston member have an expansion / contraction space (73) expanded / contracted by mutual displacement in the piston accommodating chamber. The fuel injection device which is divided and has a communication hole (84) which communicates the inside and outside of the expansion / contraction space in the first piston member.
The fifth aspect disclosed is a fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44), and a valve body (41) having a supply passage (41) for supplying fuel to the injection hole and the injection hole. 40, 240), a valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body, a drive unit (30) for generating a driving force for displacing the valve member, and an oil-tight chamber (71 filled with fuel) , 271), and at least a part of the oil-tight chamber is partitioned by the first piston member (80, 280) that compresses the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the drive unit, and the fuel in the oil-tight chamber And a second piston member (90, 290) that changes the direction of the driving force input to the fuel in the oil-tight chamber by being pushed and transmits it to the valve member. While allowing the piston member to slide Fuel injection device sliding wall portion to maintain the oil-tight chamber of the oil-tight (93) is formed between the first piston member.
A sixth aspect disclosed is a fuel injection device that injects fuel from an injection hole (44), and includes a valve body (41) in which a supply passage (41) for supplying fuel to the injection hole and the injection hole is formed. 40, 240), a valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body, a drive unit (30) for generating a driving force for displacing the valve member, and an oil-tight chamber (71 filled with fuel) , 271), and at least a part of the oil-tight chamber is partitioned by the first piston member (80, 280) that compresses the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the drive unit, and the fuel in the oil-tight chamber A second piston member (90, 290) that changes the direction of the driving force input to the fuel in the oil-tight chamber by being pushed, and transmits it to the valve member, the first piston member and the second piston member With less oil tight chamber And a partition member (275) for partitioning a part of the partition member, and the partition member allows the first piston member to slide while maintaining the oil tightness of the oil tight chamber with the first piston member. One sliding wall portion (278a) and a second sliding wall portion (279a) that maintains the oil tightness of the oil tight chamber with the second piston member while allowing the second piston member to slide are formed. The fuel injection device.
これらの態様では、駆動部の発生させた駆動力は、油密室の燃料を圧縮する方向に第一ピストン部材を変位させる。そして、第二ピストンが油密室の燃料に押されることにより、駆動部の発生駆動力は、作用する方向を変更されたうえで弁部材に伝達される。以上のように、燃料によって駆動力の方向が変更されることで、駆動部によって直接的に弁部材を変位させる燃料噴射装置であっても、駆動力の伝達に起因する機械的な摩耗は、低減可能となる。 In these embodiments, the driving force generated in the drive unit displaces the first piston member in a direction to compress the fuel oil-tight chamber. Then, when the second piston is pushed by the fuel in the oil-tight chamber, the generated driving force of the driving unit is transmitted to the valve member after changing the acting direction. As described above, even if the fuel injection device displaces the valve member directly by the driving unit by changing the direction of the driving force by the fuel, mechanical wear due to transmission of the driving force is It can be reduced.
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 Note that the reference numbers in the parentheses merely show an example of a correspondence relationship with a specific configuration in an embodiment described later, and do not limit the technical scope at all.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. In addition, the overlapping description may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the corresponding component in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other part of the configuration. Moreover, not only the combination of the configurations explicitly described in the description of each embodiment, but also the configuration of a plurality of embodiments can be partially combined even if they are not explicitly described, as long as there is no problem in the combination. And the combination where the structure described in several embodiment and the modification is not specified shall also be disclosed by the following description.
(第一実施形態)
図1に示す燃料供給システム10には、第一実施形態による燃料噴射装置100が用いられている。燃料供給システム10は、内燃機関であるディーゼル機関20の各燃焼室22に、燃料噴射装置100によって燃料を供給する。燃料供給システム10は、フィードポンプ12、サプライポンプ13、コモンレール14、機関制御装置17、及び複数の燃料噴射装置100等から構成されている。
(First embodiment)
The
フィードポンプ12は、サプライポンプ13に内蔵された例えばトロコイド式のポンプである。フィードポンプ12は、燃料タンク内に貯留された燃料としての軽油をサプライポンプ13に圧送する。尚、フィードポンプ12は、サプライポンプ13と別体であってもよい。
The
サプライポンプ13は、ディーゼル機関の出力軸によって駆動される例えばプランジャ式のポンプである。サプライポンプ13は、燃料配管13aによってコモンレール14と接続されている。サプライポンプ13は、フィードポンプ12から供給された燃料をさらに昇圧し、コモンレール14に供給する。
The
コモンレール14は、燃料配管14aを介して各燃料噴射装置100と接続されている。コモンレール14は、サプライポンプ13から供給される高圧の燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置100に分配する。コモンレール14には、減圧弁14bが設けられている。減圧弁14bは、コモンレール14において余剰となった燃料を、燃料タンクに繋がっている余剰燃料配管へ排出する。
The
機関制御装置17は、プロセッサ、RAM、及び書き換え可能な不揮発性の記憶媒体を含むマイクロコンピュータ又はマイクロコントローラを主体に構成された演算回路と、各燃料噴射装置100を駆動する駆動回路とを含む構成である。機関制御装置17は、各燃料噴射装置100と電気的に接続されている(図1 破線参照)。機関制御装置17は、ディーゼル機関20の稼動状態に応じて各燃料噴射装置100の作動を制御する。
The
燃料噴射装置100は、燃焼室22を形成するヘッド部材21の挿入孔に挿入された状態で、当該ヘッド部材21に取り付けられている。燃料噴射装置100は、燃料配管14aを通じて供給される燃料を、複数の噴孔44から燃焼室22へ向けて直接的に噴射する。燃料噴射装置100は、噴孔44からの燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。
The
燃料噴射装置100は、図2に示すように、弁ボデー40、ノズルニードル60、駆動部30、並びに大径ピストン80及び小径ピストン90を有する変位伝達機構70を備えている。
As shown in FIG. 2, the
弁ボデー40は、金属材料よって形成された複数の部材を組み合わせることによって構成されている。弁ボデー40には、噴孔44、シート部45、高圧流路41、リターン流路43、及び駆動部収容室47が形成されている。
The
噴孔44は、燃焼室22(図1参照)へ挿入される弁ボデー40において、挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔44は、弁ボデー40の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。高圧の燃料は、各噴孔44から燃焼室22へ向けて噴射される。高圧の燃料は、噴孔44を通過することによって霧化され、空気と混合し易い状態となる。シート部45は、弁ボデー40の先端部の内側に、円錐状に形成されている。シート部45は、噴孔44の上流側において高圧流路41に臨んでいる。
The
高圧流路41は、燃料配管14a(図1参照)を通じてコモンレール14から供給される高圧の燃料を、噴孔44に供給する。高圧流路41には、ピストン収容室42が形成されている。ピストン収容室42は、高圧流路41の一部として、高圧流路41の中間に設けられた二段円柱状の空間である。ピストン収容室42には、変位伝達機構70の少なくとも一部が収容されている。ピストン収容室42を区画している大径及び小径の各内周壁には、大径摺動壁部46a及び小径摺動壁部46bがそれぞれ形成されている。
The high-
リターン流路43は、弁ボデー40内を高圧流路41に沿って延伸している。リターン流路43は、噴孔44から噴射されず、例えば駆動部30の冷却等に用いられたリーク燃料を、燃料噴射装置100の外部の余剰燃料配管に流出させる。リターン流路43を流通する燃料の圧力は、高圧流路41の燃料の圧力よりも低くなっている。尚、図1等では、高圧の領域を濃いドットで示し、低圧の領域を薄いドットで示す。
The
駆動部収容室47は、駆動部30を収容する円柱状の空間である。駆動部収容室47とピストン収容室42との間には、挿通孔48が形成されている。挿通孔48には、リターン流路43の一端が開口している。挿通孔48を通じて、駆動部収容室47には高圧流路41を流通する燃料の一部が供給される。駆動部収容室47は、燃料によって満たされている。
The drive
ノズルニードル60は、金属材料によって全体として円柱状に形成されている。ノズルニードル60は、高圧流路41内に配置されることで、弁ボデー40に収容されている。ノズルニードル60は、弁ボデー40に対し、軸方向に往復変位可能である。ノズルニードル60には、鍔部61及びフェース部62が形成されている。
The
鍔部61は、ノズルニードル60の本体部分よりも大径の円盤状に形成されている。鍔部61は、ノズルニードル60の軸方向の両端部のうちで、ピストン収容室42内に位置する上端部に設けられている。鍔部61には、面取部64が形成されている。面取部64は、鍔部61の径方向の両側に、矩形の平面状に形成されている。面取部64は、小径ピストン90と鍔部61との間に、高圧燃料を流通させる流路を形成している。鍔部61と大径ピストン80との間には、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイル状のニードルスプリング63が押し縮められた状態で配置されている。ノズルニードル60は、ニードルスプリング63によって噴孔側へ向けて付勢されている。
The
フェース部62は、ノズルニードル60の軸方向の両端面のうちで、噴孔44と対向する下端面に円錐状に形成されている。ノズルニードル60は、弁ボデー40に対する相対変位により、フェース部62をシート部45に離着座させる。フェース部62は、シート部45と共に噴孔44を開閉する主弁部50を形成している。
The
駆動部30は、圧電素子積層体31及び応力緩和機構32等によって構成されている。圧電素子積層体31は、例えばPZT(PbZrTiO3)と呼ばれる層と薄い電極層が交互に積まれた積層体である。圧電素子積層体31には、機関制御装置17から出力された入力駆動信号が入力される。圧電素子積層体31は、駆動信号に応じた電圧又は電流に基づいて、ピエゾ素子の特性である逆圧電効果により、駆動部収容室47軸方向に沿って伸縮する。圧電素子積層体31は、ノズルニードル60を駆動するための駆動力を発生させる。
The
応力緩和機構32は、圧電素子積層体31の伸縮を変位伝達機構70に伝達すると共に、圧電素子積層体31に入力される応力を緩和する機構である。応力緩和機構32は、加圧ピストン33、出力ピストン34、緩和シリンダ35、スリットスプリング36、及び緩和スプリング37を有している。加圧ピストン33及び出力ピストン34は、外径が実質的に同一な円柱状に形成されている。加圧ピストン33及び出力ピストン34は、軸方向に並べて配置されている。
The
加圧ピストン33は、圧電素子積層体31と接している。加圧ピストン33には、伸縮する圧電素子積層体31の動きが入力される。出力ピストン34は、緩和油密室35aを挟んで加圧ピストン33と対向している。出力ピストン34には、ピストン収容室42へ向かって円柱状に突出するストローク部34aが形成されている。ストローク部34aは、挿通孔48に挿通されている。ストローク部34aの先端面は、大径ピストン80に当接している。
The
緩和シリンダ35は、円筒状に形成されており、加圧ピストン33及び出力ピストン34に外嵌されている。緩和シリンダ35は、加圧ピストン33と出力ピストン34との間に緩和油密室35aを区画している。緩和油密室35aに充填された燃料により、加圧ピストン33の変位は、軸方向に拡大されて出力ピストン34に伝達される。
The
スリットスプリング36及び緩和スプリング37はそれぞれ、軸方向に弾性力を発生させる金属ばねである。スリットスプリング36は、緩和シリンダ35に対して加圧ピストン33を圧電素子積層体31へ向けて付勢している。緩和スプリング37は、緩和シリンダ35に対して出力ピストン34を大径ピストン80へ向けて付勢している。
Each of the
以上の駆動部30は、圧電素子積層体31の伸縮を加圧ピストン33及び緩和油密室35aの燃料を介して出力ピストン34に伝達することで、ストローク部34aを軸方向に往復変位させる。駆動部30に入力される駆動電流が大きくなるほど、ストローク部34aから大径ピストン80に入力される駆動力、ひいてはストローク部34a及び大径ピストン80の変位量が大きくなる。
The driving
変位伝達機構70は、大径ピストン80及び小径ピストン90によって駆動部30の駆動力をノズルニードル60に伝達する機構である。変位伝達機構70は、弁ボデー40と共に油密室71を区画している。油密室71は、大径ピストン80及び小径ピストン90と実質的に同軸に設けられた扁平な円環状の空間である。油密室71は、大径ピストン80、小径ピストン90、及び弁ボデー40の各間に浸入した燃料によって満たされている。
The
大径ピストン80は、金属材料により、有底の円筒状に形成されている。大径ピストン80は、弁ボデー40に対して、周方向の回転を規制されている。大径ピストン80の外径は、ピストン収容室42を区画する円筒状の大径摺動壁部46aの内径と実質的に同一である。大径ピストン80は、大径摺動壁部46aに沿って軸方向に変位可能であり、駆動部30から入力される駆動力により、油密室71の燃料を圧縮する方向に変位する。大径ピストン80は、底壁部80a、周壁部80b、及び中間部材80cを有している。
The large-
底壁部80aには、中間部材80cを介して、ストローク部34aの動作が入力される。加えて大径ピストン80は、ニードルスプリング63によって出力ピストン34へ押し付けられている。以上により、大径ピストン80は、ストローク部34aと一体的に、軸方向に変位可能となっている。底壁部80aには、ピストン連通孔84が形成されている。ピストン連通孔84は、底壁部80aを板厚方向に貫通する貫通孔である。ピストン連通孔84は、ピストン収容室42のうちで、拡縮空間73(後述する)の内外を連通させている。
The operation of the
周壁部80bには、大径加圧面81、摺動外周壁部82、及び摺動内周壁部83が形成されている。大径加圧面81は、周壁部80bの頂面に形成されている。大径加圧面81は、円環状に形成された平面である。大径加圧面81は、油密室71に臨み、油密室71を区画している。大径加圧面81は、駆動部30から大径ピストン80に入力される駆動力により、油密室71の燃料を加圧する。
A large-
摺動外周壁部82は、大径摺動壁部46aに内嵌される周壁部80bの外周面に形成されている。摺動外周壁部82は、大径摺動壁部46aに対する大径ピストン80の摺動を許容しつつ、大径摺動壁部46aとの間で油密室71の油密を維持している。摺動内周壁部83は、小径ピストン90が内嵌される周壁部80bの内周面に形成されている。摺動内周壁部83は、大径ピストン80に対する小径ピストン90の摺動を可能にしている。摺動内周壁部83は、小径ピストン90との間で油密室71の油密を形成している。
The sliding outer
小径ピストン90は、金属材料により、二段円柱状に形成されている。小径ピストン90は、大径ピストン80及び弁ボデー40に対して、周方向の回転を規制されている。小径ピストン90は、大径ピストン80に対して軸方向に相対変位可能である。駆動部30の駆動力によって大径ピストン80が油密室71の燃料を圧縮する方向に変位すると、小径ピストン90は、油密室71の燃料に押されて、大径ピストン80とは真逆の方向に変位する。このように、大径ピストン80の変位、即ち駆動部30の発生駆動力は、油密室71の燃料によって180°反転されて、小径ピストン90に伝達される。
The small-
小径ピストン90と大径ピストン80との間には、拡縮空間73が形成されている。拡縮空間73は、ピストン収容室42内に区画された空間である。小径ピストン90及び大径ピストン80は、互いに反対方向に相対変位する。そのため拡縮空間73は、駆動力の伝達に伴って拡縮される。
An expansion /
小径ピストン90の径方向の中央には、小径ピストン90を軸方向に貫通するニードル挿通孔98が形成されている。ニードル挿通孔98には、ノズルニードル60が挿通されている。小径ピストン90は、摺動内周壁部83に沿って軸方向に変位可能である。小径ピストン90は、拡径部90a及び内嵌部90bを有している。
A
拡径部90aの外径は、摺動内周壁部83の内径と実質的に同一である。拡径部90aには、小径受圧面91、大径内嵌壁部93、及び伝達面96が形成されている。小径受圧面91は、拡径部90aの外周面と内嵌部90bの外周面との間に設けられた段差部分に形成されている。小径受圧面91は、円環状に形成された平面である。小径受圧面91は、油密室71に臨み、油密室71を区画している。小径受圧面91は、小径ピストン90を駆動部側へ押し上げる方向の力を油密室71の燃料から受ける。小径受圧面91の面積は、大径加圧面81の面積と異なっている。第一実施形態では、大径加圧面81の面積は、小径受圧面91の面積よりも大きい。
The outer diameter of the
以上の大径加圧面81及び小径受圧面91の各面積の相関により、大径ピストン80の変位は、油密室71の燃料によって拡大され、小径ピストン90に伝達される。一方で、ストロークの拡大により、小径ピストン90がノズルニードル60を押す力は、ストローク部34aが大径ピストン80を押す力よりも弱くなる。
Due to the correlation between the areas of the large-
大径内嵌壁部93は、大径ピストン80に内嵌される拡径部90aの外周面に形成されている。大径内嵌壁部93は、摺動内周壁部83の摺動を許容している。大径内嵌壁部93は、摺動内周壁部83との間で油密室71の油密を維持している。
The large-diameter inner
伝達面96は、底壁部80aと対向する小径ピストン90の上面に形成されている。伝達面96は、小径ピストン90の軸方向と実質的に直交する平坦な円環状に形成されている。伝達面96には、ニードルスプリング63によって付勢された鍔部61が接触している。伝達面96は、開弁方向への駆動力をノズルニードル60に伝達する。伝達面96は、開弁方向と実質的に直交(交差)する径方向及び周方向への鍔部61の位置ずれを許容している。
The
内嵌部90bには、小径内嵌壁部94及びスプリング載置面97が形成されている。小径内嵌壁部94は、内嵌部90bの外周面に形成されている。小径内嵌壁部94は、ピストン収容室42を区画する円筒状の小径摺動壁部46bに内嵌されている。小径内嵌壁部94は、小径摺動壁部46bに対する小径ピストン90の摺動を許容している。小径内嵌壁部94は、小径摺動壁部46bとの間で油密室71の油密を維持している。
A small-diameter inner
スプリング載置面97は、内嵌部90bの頂面に形成されている。スプリング載置面97には、ピストンスプリング99の軸方向の一端が載置されている。ピストンスプリング99は、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイル状に形成されている。ピストンスプリング99は、スプリング載置面97と、高圧流路41の区画壁に形成された段差部46cとの間に押し縮められた状態で配置されている。ピストンスプリング99及びニードルスプリング63の各弾性力により、小径ピストン90及びノズルニードル60は、一体的に軸方向に変位可能となる。
The
以上の構成による燃料噴射装置100の噴射作動の詳細を、図3及び図4に基づいて順に説明する。
Details of the injection operation of the
機関制御装置17から駆動部30に開弁方向の駆動電流の印加が開始されると、圧電素子積層体31は、軸方向に膨張する。これにより、圧電素子積層体31の下端が加圧ピストン33を押し下げる方向へ変位する。圧電素子積層体31の下端の変位は、応力緩和機構32を介して大径ピストン80に伝達される。大径ピストン80は、圧電素子積層体31の下端の動きに同期して、軸方向に変位する。
When application of a drive current in the valve opening direction from the
大径ピストン80の変位により、油密室71の燃料は、大径加圧面81によって圧縮される。故に、小径ピストン90の小径受圧面91は、油密室71の燃料に押されて、持ち上げられる。このとき、大径加圧面81が燃料を押し退けることによって減少した油密室71の容積と、燃料が小径受圧面91を持ち上げることによって増加した油密室71の容積とは、実質的に同一となる。上述のように、大径加圧面81の面積が小径受圧面91の面積よりも広いため、軸方向に沿った小径ピストン90の変位量は、大径ピストン80の変位量よりも大きくなる。
Due to the displacement of the large-
以上のように、変位伝達機構70は、パスカルの原理に従い、大径ピストン80の変位を油密室71の燃料によって拡大し、小径ピストン90に伝達する。加えて、大径ピストン80の変位は、油密室71の燃料によって180°反転され、小径ピストン90に伝達される。こうして小径ピストン90は、大径ピストン80の動きに同期して、大径ピストン80とは逆方向に変位する。小径ピストン90によって伝達される駆動力により、ノズルニードル60が開弁方向に持ち上げられる。その結果、主弁部50が開弁されて、噴孔44からの燃料の噴射が開始される。
As described above, the
機関制御装置17は、圧電素子積層体31に印加する駆動電流により、圧電素子積層体31の作動速度及び変位量を制御可能である。故に、一回の噴射途中において、圧電素子積層体31への駆動電流のさらなる印加が行われると、圧電素子積層体31の下端は、大径ピストン80をさらに押し下げる。その結果、小径ピストン90及びノズルニードル60が開弁方向にさらに変位し、噴射率の増加が生じる。以上のように、燃料噴射装置100の構成によれば、機関制御装置17は、燃料の噴射率を任意に変更可能となる。
The
そして、機関制御装置17から駆動部30へ閉弁方向の駆動電流が印加されると、圧電素子積層体31の下端から応力緩和機構32に作用していた駆動力は、消失する。これにより、圧電素子積層体31の下端及び大径ピストン80等は、ニードルスプリング63の弾性力等によって一体的に上方へ持ち上げられる。加えて、小径ピストン90及びノズルニードル60も、ニードルスプリング63の弾性力及び燃料圧力等により、閉弁方向へ向けて一体的に変位し、主弁部50を閉弁させる。以上により、噴孔44からの燃料噴射は中断される。
When a drive current in the valve closing direction is applied from the
ここまで説明した第一実施形態によれば、駆動部30の発生させた駆動力は、油密室71の燃料を圧縮する方向に大径ピストン80を変位させる。そして、小径ピストン90が油密室71の燃料に押されることにより、駆動部30の発生駆動力は、作用する方向を変更されたうえでノズルニードル60に伝達される。以上のように、燃料によって駆動力の方向が変更されることで、駆動部30によって直接的にノズルニードル60を変位させる燃料噴射装置100であっても、駆動力の伝達に起因する機械的な摩耗は、低減可能となる。
According to the first embodiment described so far, the driving force generated by the driving
加えて第一実施形態では、駆動部30の生じさせた変位は、油密室71を満たす燃料によって拡大され、小径ピストン90及びノズルニードル60に伝達される。以上の構成であれば、燃料によって変位量の拡大が行われるため、変位量の変換及び伝達に伴う機械的な摩耗も、低減可能となる。
In addition, in the first embodiment, the displacement generated by the
また第一実施形態では、パスカルの原理に基づき、大径加圧面81及び小径受圧面91の面積比によって、変位伝達機構70の変位の拡大率が決定される。故に、設計段階における面積比の変更により、変位伝達機構70における変位の拡大率が調整され得る。以上によれば、燃料噴射装置100は、圧電素子積層体31の発生させる駆動力及び変位量を、変位伝達機構70を用いて、ノズルニードル60の開弁に好適な開弁力及び変位量に確実に変換できる。
In the first embodiment, the displacement enlargement ratio of the
さらに第一実施形態では、大径加圧面81の面積を小径受圧面91の面積よりも大きくすることで、変位伝達機構70は、圧電素子積層体31の動きを拡大して、ノズルニードル60に伝達している。以上によれば、変位量の確保が難しい圧電素子積層体31を用いていても、燃料噴射装置100は、圧電素子積層体31の伸縮動作によってノズルニードル60を直接的に駆動して、主弁部50を開閉できる。
Furthermore, in the first embodiment, the
加えて第一実施形態の伝達面96は、鍔部61の径方向への位置ずれを許容している。故に、小径ピストン90に対するノズルニードル60の傾きは、伝達面96と鍔部61との間で吸収され得る。こうした構成であれば、小径ピストン90を傾けて、大径内嵌壁部93及び小径内嵌壁部94等を過度に摩耗させてしまうような応力の発生は、防がれる。
In addition, the
また第一実施形態によれば、ストローク部34a及び大径ピストン80の変位の方向は、油密室71の燃料によって反転される。故に、圧電素子積層体31が大径ピストン80を押し下げる方向の駆動力しか発生させられなくても、ノズルニードル60には、開弁方向へ向けて引き上げる方向の駆動力が入力されるようになる。
Further, according to the first embodiment, the direction of displacement of the
さらに第一実施形態のように、油密室71の燃料によって変位方向が反転される構成では、大径ピストン80及び小径ピストン90の間に、駆動力の伝達に伴って拡縮する拡縮空間73が形成されてしまう。そのため、大径ピストン80には、拡縮空間73の内外を連通するピストン連通孔84が形成されている。ピストン連通孔84は、燃料を流通させることにより、大径ピストン80及び小径ピストン90の相対変位に起因した拡縮空間73の圧力変動を抑制し得る。以上によれば、拡縮空間73の燃料によって大径ピストン80及び小径ピストン90の相対変位が妨げられる事態は、回避される。
Further, in the configuration in which the displacement direction is reversed by the fuel in the oil-
加えて第一実施形態の大径ピストン80及び小径ピストン90は、それぞれに設けられた摺動内周壁部83及び大径内嵌壁部93により、油密室71の油密を形成している。以上のように、各ピストン80,90の間に他の部材を介在させない構成であれば、変位伝達機構70の体格は、小さく維持され得る。したがって、燃料噴射装置100の大型化を防ぐことが可能になる。
In addition, the large-
また第一実施形態では、大径ピストン80及び小径ピストン90の周方向への回転が規制されている。以上の構成によれば、大径ピストン80及び小径ピストン90の油密形成部分の回転に起因した摩耗は、低減される。加えて、大径ピストン80の回転規制によれば、ピストン連通孔84の位置は、高圧流路41の開口近傍に維持される。故に、高圧流路41を通じて供給される高圧燃料は、ピストン収容室42を通過して、円滑に噴孔44の近傍に流れる。
In the first embodiment, the rotation of the large-
尚、第一実施形態において、高圧流路41が「供給流路」に相当し、ノズルニードル60が「弁部材」に相当し、大径ピストン80が「第一ピストン部材」に相当し、大径加圧面81が「第一ピストン面」に相当する。また、ピストン連通孔84が「連通孔」に相当し、小径ピストン90が「第二ピストン部材」に相当し、小径受圧面91が「第二ピストン面」に相当し、大径内嵌壁部93が「摺動壁部」に相当し、伝達面96が「伝達部」に相当する。
In the first embodiment, the high-
(第二実施形態)
図5〜図8に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による燃料噴射装置200の変位伝達機構270は、大径ピストンプレート280、複数(四つ)の小径ピストン290、及び区画プレート275を備えている。変位伝達機構270は、第二実施形態の弁ボデー240において、円柱状に形成されたピストン収容室242に収容されている。
(Second embodiment)
The second embodiment shown in FIGS. 5 to 8 is a modification of the first embodiment. The
大径ピストンプレート280は、第一実施形態の大径ピストン80(図2参照)に相当する構成である。大径ピストンプレート280は、ストローク部34aと一体的に軸方向に変位可能となっている。大径ピストンプレート280は、駆動部30から入力される駆動力により、油密室271の燃料を圧縮する方向に変位する。大径ピストンプレート280は、プレート本体281及び複数(四つ)の大径ピストンロッド285等によって構成されている。
The large-
プレート本体281は、金属材料により、底壁部281a及び周壁部281bを有する有底の円筒状に形成されている。底壁部281aには、第一実施形態と実質同一のピストン連通孔84が形成されている。周壁部281bには、第一実施形態と実施同一の摺動外周壁部82に加えて、ピストン載置面283が形成されている。
The
ピストン載置面283は、区画プレート275と対向する周壁部281bの頂面に形成されている。ピストン載置面283は、円環状に形成された平面である。ピストン載置面283は、複数の大径ピストンロッド285の各端面と接している。ピストン載置面283は、駆動部30から入力される駆動力により、各大径ピストンロッド285を油密室271へ向けて押圧する。
The
大径ピストンロッド285は、金属材料により、細長い円柱状に形成されている。各大径ピストンロッド285は、プレート本体281の周方向に沿って互いに等間隔で配置されている(図6参照)。大径ピストンロッド285は、区画プレート275に設けられた大径ロッド孔278(後述する)に挿通されている。大径ピストンロッド285には、大径加圧面286、大径押圧面287、及び大径ロッド外周壁288が形成されている。
The large-
大径加圧面286は、大径ピストンロッド285の両端面のうちで、油密室271に臨む一方の端面に形成されている。大径加圧面286は、真円状に形成された平面である。大径ピストンプレート280が駆動部30によって押し下げられることにより、大径加圧面286は、油密室271の燃料を加圧する。
The large-
大径押圧面287は、大径ピストンロッド285の両端面のうちで、ピストン載置面283と接する他方の端面に形成されている。大径加圧面286は、大径加圧面286と同様に、真円状に形成された平面である。大径押圧面287は、ピストン載置面283により、油密室271へ向けて押圧される。大径押圧面287は、ピストン載置面283に対して、径方向及び周方向への位置ずれを許容されている。
The large
大径ロッド外周壁288は、大径ピストンロッド285の外周面に形成されている。大径ロッド外周壁288の外径は、大径ロッド孔278の内径と同程度である。大径ロッド外周壁288は、区画プレート275に対する大径ピストンロッド285の摺動を許容している。大径ロッド外周壁288は、大径ロッド孔278との間で油密室271の油密を維持している。
The large diameter rod outer
小径ピストン290は、第一実施形態の小径ピストン90(図2参照)に相当する構成である。小径ピストン290は、油密室271の燃料によって拡大及び180°反転された大径ピストンロッド285の変位を、ノズルニードル60に伝達する部材である。小径ピストン290は、区画プレート275に設けられた小径ロッド孔279(後述する)に挿通されている。各小径ピストン290は、プレート本体281の周方向に沿って互いに等間隔で配置されている(図6参照)。小径ピストン290及び大径ピストンロッド285は、プレート本体281の径方向に沿って並んでいる。
The
小径ピストン290は、金属材料により、細長い円柱状に形成されている。小径ピストン290の外径は、大径ピストンロッド285の外径よりも小さい。小径ピストン290の軸方向の長さは、大径ピストンロッド285の軸方向の長さと実質同一である。小径ピストン290には、小径受圧面291、小径ロッド外周壁293、及び小径伝達面296が形成されている。
The small-
小径受圧面291は、小径ピストン290の両端面のうちで、油密室271に臨む一方の端面に形成されている。小径受圧面291は、真円状に形成された平面である。複数の小径受圧面291の面積の総和(以下、「小径受圧面291の総面積」)は、複数の大径加圧面286の面積の総和(以下、「大径加圧面286の総面積」)と異なっている。第二実施形態では、大径加圧面286の総面積は、小径受圧面291の総面積よりも大きい。小径受圧面291は、小径ピストン290を押し上げる力を油密室271の燃料から受ける。
The small diameter
小径ロッド外周壁293は、小径ピストン290の外周面に形成されている。小径ロッド外周壁293の外径は、小径ロッド孔279の内径と同程度である。小径ロッド外周壁293は、区画プレート275に対する小径ピストン290の摺動を許容している。小径ロッド外周壁293は、小径ロッド孔279との間で油密室271の油密を維持している。
The small diameter rod outer
小径伝達面296は、小径ピストン290の両端面のうちで、底壁部281aと対向する他方の端面に形成されている。小径伝達面296は、小径ピストン290の軸方向と実質的に直交する真円状の平坦面である。各小径伝達面296には、ノズルニードル60の鍔部61が載置されている。小径伝達面296は、開弁方向と実質的に直交する径方向及び周方向への鍔部61の位置ずれを許容しつつ、開弁方向の駆動力をノズルニードル60に伝達する。
The small
区画プレート275は、金属材料によって円盤状に形成されている。区画プレート275は、弁ボデー240に収容されており、弁ボデー240に固定されている。区画プレート275には、区画壁部276、ニードル挿通孔277、大径ロッド孔278、及び小径ロッド孔279が形成されている。
The
区画壁部276は、噴孔側を向く区画プレート275の下端面に形成された円環状の凹部である。区画壁部276は、大径加圧面286、小径受圧面291、及びピストン収容室242の底壁面242aと共に、扁平な円環状の油密室271を区画している。油密室271は、燃料によって満たされている。
The
ニードル挿通孔277は、区画プレート275の径方向の中央に設けられた貫通孔である。ニードル挿通孔277には、ノズルニードル60が挿通されている。ニードル挿通孔277の内径は、ノズルニードル60の外径よりも大きくされている。燃料は、ニードル挿通孔277及びノズルニードル60の間を流通して、噴孔44に到達する。
The
大径ロッド孔278は、区画プレート275を軸方向に貫通する貫通孔である。大径ロッド孔278は、区画プレート275の周方向に沿って等間隔で複数形成されている(図7参照)。大径ロッド孔278は、大径ピストンロッド285に外嵌されている。大径ロッド孔278の一端は、油密室271の天井面に開口している。大径ロッド孔278の内周壁は、大径外嵌壁278aを形成している。大径外嵌壁278aは、大径ピストンロッド285の摺動を許容しつつ、大径ロッド外周壁288との間で油密室271の油密を形成している。
The large diameter rod hole 278 is a through hole that penetrates the
小径ロッド孔279は、区画プレート275を軸方向に貫通する貫通孔である。小径ロッド孔279は、大径ロッド孔278よりも小径である。小径ロッド孔279は、大径ロッド孔278と同様に、区画プレート275の周方向に沿って等間隔で複数形成されている(図7参照)。小径ロッド孔279は、大径ロッド孔278の径方向の内側に位置している。小径ロッド孔279及び大径ロッド孔278の間には、強度確保のために所定の間隔が設けられている。小径ロッド孔279は、小径ピストン290に外嵌されている。小径ロッド孔279の一端は、油密室271の天井面に開口している。小径ロッド孔279の内周壁は、小径外嵌壁279aを形成している。小径外嵌壁279aは、小径ピストン290の摺動を許容しつつ、小径外嵌壁279aとの間で油密室の油密を形成している。
The small diameter rod hole 279 is a through hole that penetrates the
以上の構成による燃料噴射装置200では、圧電素子積層体31の膨張によって生じた駆動力が応力緩和機構32を介して大径ピストンプレート280に入力され、各大径加圧面286によって油密室271の燃料が圧縮される。その結果、各小径ピストン290は、油密室271の燃料によって各小径受圧面291を押し上げられ、ノズルニードル60を開弁方向に変位させる。以上により、噴孔44からの燃料噴射が開始される。このとき、大径加圧面286の総面積が小径受圧面291の総面積よりも広いため、大径ピストンプレート280の変位は、油密室271の燃料によって拡大され、小径ピストン290及びノズルニードル60に伝達される。
In the
また、圧電素子積層体31の動作は、変位伝達機構270を介して直接的にノズルニードル60に伝達される。故に、機関制御装置17は、圧電素子積層体31の作動速度及び変位量を制御することにより、一回の噴射途中において、噴射率の態様を変化させることが可能となる。
In addition, the operation of the
ここまで説明した第二実施形態でも、油密室271の燃料によって駆動力の方向が変更される。故に、第一実施形態と同様の効果を奏し、直動式の燃料噴射装置200であっても、駆動力の伝達に伴う機械的な摩耗は、低減可能となる。
Also in the second embodiment described so far, the direction of the driving force is changed by the fuel in the oil-
加えて第二実施形態では、油密室271の油密を形成する摺動部が、円柱状の大径ピストンロッド285及び小径ピストン290に独立して設けられている。こうした構成であれば、高い寸法精度が要求される大径ロッド外周壁288及び小径ロッド外周壁293の加工が比較的に容易となる。
In addition, in the second embodiment, the sliding portion forming the oil tightness of the oil
尚、第二実施形態において、大径ピストンプレート280が「第一ピストン部材」に相当し、大径加圧面286が「第一ピストン面」に相当する。また、小径ピストン290が「第二ピストン部材」に相当し、小径受圧面291が「第二ピストン面」に相当し、区画プレート275が「区画部材」に相当する。そして、大径外嵌壁278aが「第一摺動壁部」に相当し、小径外嵌壁279aが「第二摺動壁部」に相当し、小径伝達面296が「伝達部」に相当する。
In the second embodiment, the large-
(他の実施形態)
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments have been described above, the present disclosure is not construed as being limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments and combinations without departing from the scope of the present disclosure. it can.
上記実施形態において、摺動内周壁部83及び大径内嵌壁部93、大径ロッド外周壁288及び大径外嵌壁278a、並びに小径ロッド外周壁293及び小径外嵌壁279aの各間は、油密に形成されていた。こうした油密形成部分は、高圧流路から油密室への高圧燃料のゆっくりとした浸入を許容する一方で、駆動力の伝達時において、油密室から高圧流路への漏出を実質的に防止している。
In the above embodiment, the sliding inner
上記実施形態では、駆動部の発生駆動力は、油密室の燃料によって180°反転されて、大径ピストンから小径ピストンに伝えられていた。しかし、大径ピストンの変位方向を規定する仮想軸線は、小径ピストンの変位方向を規定する仮想軸線と平行でなくてもよく、小径ピストンの仮想軸線に対して傾斜した姿勢に規定されていてもよい。 In the above embodiment, the generated driving force of the driving unit is inverted 180 ° by the fuel in the oil-tight chamber and transmitted from the large-diameter piston to the small-diameter piston. However, the virtual axis that defines the displacement direction of the large-diameter piston may not be parallel to the virtual axis that defines the displacement direction of the small-diameter piston, and may be defined in a posture inclined with respect to the virtual axis of the small-diameter piston. Good.
上記実施形態では、大径加圧面の面積又は総面積と小径受圧面の面積又は総面積とは、互いに異なっていた。この各面積は、正確には、各ピストンの変位軸と実質的に直交する仮想平面に、加圧面及び受圧面を変位軸に沿って投影した投影面積を示している。これらの投影面積が異なっていれば、大径ピストンの変位は、燃料によって拡大又は縮小されて、小径ピストンに伝達される。 In the above embodiment, the area or total area of the large-diameter pressure surface is different from the area or total area of the small-diameter pressure receiving surface. Each area accurately indicates a projected area obtained by projecting the pressure surface and the pressure receiving surface along the displacement axis onto a virtual plane substantially orthogonal to the displacement axis of each piston. If these projected areas are different, the displacement of the large-diameter piston is enlarged or reduced by the fuel and transmitted to the small-diameter piston.
上記実施形態では、大径加圧面の面積又は総面積が小径受圧面の面積又は総面積よりも大きくされることにより、変位伝達機構は、ストロークの拡大に伴って駆動力の弱められた変位を、ノズルニードルに伝達していた。しかし、変位伝達機構は、大径加圧面の加圧面積が小径受圧面の受圧面積よりも小さくされることにより、ストロークの縮小に伴って駆動力の強められた変位を、ノズルニードルに伝達することも可能である。さらに、大径加圧面の加圧面積と小径受圧面の受圧面積を等しく規定することにより、変位伝達機構70は、ストロークの変更を行うことなく、単に変位方向を変更する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the displacement transmission mechanism causes the displacement of the driving force to be weakened with the expansion of the stroke by making the area or total area of the large-diameter pressure surface larger than the area or total area of the small-diameter pressure receiving surface. , Was transmitted to the nozzle needle. However, the displacement transmission mechanism transmits the displacement with increased driving force to the nozzle needle as the stroke is reduced by making the pressure area of the large diameter pressure surface smaller than the pressure area of the small diameter pressure surface. It is also possible. Furthermore, the
上記実施形態では、小径ピストンとノズルニードルとが別々の部材で形成される構成により、ノズルニードルの傾きが許容されていた。しかし、小径ピストンとノズルニードルとが一体的に形成されていてもよい。また、小径ピストンとノズルニードルとの間に、駆動力を伝えるための中間部材が設けられていてもよい。さらに、「第一ピストン部材」及び「第二ピストン部材」に相当する構成は、第一実施形態の大径ピストン及び小径ピストンのような一つの部材であってもよく、又は第二実施形態の大径ピストンプレート及び小径ピストン群のような複数の部材であってもよい。 In the said embodiment, the inclination of the nozzle needle was permitted by the structure by which a small diameter piston and a nozzle needle are formed with a separate member. However, the small diameter piston and the nozzle needle may be integrally formed. An intermediate member for transmitting a driving force may be provided between the small diameter piston and the nozzle needle. Furthermore, the configuration corresponding to the “first piston member” and the “second piston member” may be one member such as the large-diameter piston and the small-diameter piston of the first embodiment, or the configuration of the second embodiment. A plurality of members such as a large-diameter piston plate and a small-diameter piston group may be used.
上記実施形態の変位伝達機構は、弁ボデーと協働して油密室を形成していた。しかし、変位伝達機構の構成要素のみで、油密室が区画されていてもよい。また、油密室の容積及び形状は、適宜変更されてよい。 The displacement transmission mechanism of the above embodiment forms an oil tight chamber in cooperation with the valve body. However, the oil tight chamber may be defined only by the components of the displacement transmission mechanism. Further, the volume and shape of the oil tight chamber may be changed as appropriate.
上記実施形態では、燃料として軽油を噴射する燃料噴射装置に本開示の特徴部分を適用した例を説明したが、本開示の特徴部分は、軽油以外の燃料、例えばジメチルエーテル等の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置にも適用可能である。 In the above embodiment, the example in which the characteristic portion of the present disclosure is applied to the fuel injection device that injects light oil as fuel has been described. However, the characteristic portion of the present disclosure injects fuel other than light oil, for example, liquefied gas fuel such as dimethyl ether. It is applicable also to the fuel-injection apparatus which does.
30 駆動部、40,240 弁ボデー、41 高圧流路(供給流路)、42,242 ピストン収容室、44 噴孔、60 ノズルニードル(弁部材)、70,270 変位伝達機構、71,271 油密室、73 拡縮空間、275 区画プレート(区画部材)、278a 大径外嵌壁(第一摺動壁部)、279a 小径外嵌壁(第二摺動壁部)、80 大径ピストン(第一ピストン部材)、280 大径ピストンプレート(大径ピストン部材)、81 大径加圧面(第一ピストン面)、84 ピストン連通孔(連通孔)、90,290 小径ピストン(第二ピストン部材)、91,291 小径受圧面(第二ピストン面)、93 大径内嵌壁部(摺動壁部)、96 伝達面(伝達部)、296 小径伝達面(伝達部)、100,200 燃料噴射装置 30 drive unit, 40, 240 valve body, 41 high pressure channel (supply channel), 42, 242 piston accommodation chamber, 44 nozzle hole, 60 nozzle needle (valve member), 70, 270 displacement transmission mechanism, 71, 271 oil Closed chamber, 73 Expansion / contraction space, 275 Partition plate (partition member), 278a Large diameter outer fitting wall (first sliding wall portion), 279a Small diameter outer fitting wall (second sliding wall portion), 80 Large diameter piston (first Piston member), 280 large diameter piston plate (large diameter piston member), 81 large diameter pressure surface (first piston surface), 84 piston communication hole (communication hole), 90, 290 small diameter piston (second piston member), 91 , 291 Small diameter pressure receiving surface (second piston surface), 93 Large diameter inner fitting wall portion (sliding wall portion), 96 transmission surface (transmission portion), 296 small diameter transmission surface (transmission portion), 100, 200 Fuel injection device
Claims (15)
前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、
前記弁ボデーに対する相対変位により、前記噴孔を開閉させる弁部材(60)と、
前記弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、
燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、前記駆動部の駆動力によって前記油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、
前記油密室の少なくとも一部を区画し、前記油密室の燃料によって押されることにより、前記油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、前記弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、
前記弁部材、前記第二ピストン部材及び前記第一ピストン部材が、前記弁部材の径方向に並ぶ配置である燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44),
A valve body (40, 240) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed;
A valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body;
A drive unit (30) for generating a drive force for displacing the valve member;
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber (71,271) to Ru filled with fuel, a first piston member to compress the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the driving unit (80,280),
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber, by being pushed by the fuel of the oil-tight chamber, by changing the direction of the driving force inputted to the fuel in the oil-tight chamber, the second piston is transmitted to the valve member Members (90, 290) ,
Said valve member, said second piston member and said first piston member, said valve fuel injectors Ru arrangement der aligned in the radial direction of the member.
前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、
前記弁ボデーに対する相対変位により、前記噴孔を開閉させる弁部材(60)と、
前記弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、
環状の空間であり燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、前記駆動部の駆動力によって前記油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、
前記油密室の少なくとも一部を区画し、前記油密室の燃料によって押されることにより、前記油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、前記弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備える燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44),
A valve body (40, 240) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed;
A valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body;
A drive unit (30) for generating a drive force for displacing the valve member;
Partitioned at least part of the annular space and is being Ru oil-tight chamber which filled with fuel (71,271), the first piston member to compress the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the driving part (80,280) ,
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber, by being pushed by the fuel of the oil-tight chamber, by changing the direction of the driving force inputted to the fuel in the oil-tight chamber, the second piston is transmitted to the valve member A fuel injection device comprising members (90, 290).
前記伝達部は、前記開弁方向と交差する方向への前記弁部材の位置ずれを許容する請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 The second piston member is formed with a transmission portion (96, 296) for transmitting a driving force in the valve opening direction to the valve member,
The fuel injection device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the transmission unit allows a displacement of the valve member in a direction intersecting the valve opening direction.
前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、
前記弁ボデーに対する相対変位により、前記噴孔を開閉させる弁部材(60)と、
前記弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、
燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、前記駆動部の駆動力によって前記油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、
前記油密室の少なくとも一部を区画し、前記油密室の燃料によって押されることにより、前記油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、前記弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、
前記第二ピストン部材には、開弁方向への駆動力を前記弁部材に伝達する伝達部(96,296)が形成されており、
前記伝達部は、前記開弁方向と交差する方向への前記弁部材の位置ずれを許容する燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44),
A valve body (40, 240) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed;
A valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body;
A drive unit (30) for generating a drive force for displacing the valve member;
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber (71,271) to Ru filled with fuel, a first piston member to compress the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the driving unit (80,280),
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber, by being pushed by the fuel of the oil-tight chamber, by changing the direction of the driving force inputted to the fuel in the oil-tight chamber, the second piston is transmitted to the valve member Members (90, 290) ,
The second piston member is formed with a transmission portion (96, 296) for transmitting a driving force in the valve opening direction to the valve member,
The transmission portion, the valve fuel injection device you permit the displacement of the member in the direction crossing the opening direction.
前記第一ピストン部材及び前記第二ピストン部材は、互いの変位によって拡縮される拡縮空間(73)を前記ピストン収容室内で区画しており、
前記第一ピストン部材には、前記ピストン収容室のうちで、前記拡縮空間の内外を連通する連通孔(84)が形成されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 In the valve body, piston housing chambers (42, 242) for housing the first piston member and the second piston member are formed as a part of the supply flow path,
The first piston member and the second piston member define an expansion / contraction space (73) expanded / contracted by mutual displacement in the piston accommodating chamber,
The fuel injection device according to any one of claims 1 to 5, wherein a communication hole (84) is formed in the first piston member to communicate the inside and outside of the expansion / contraction space in the piston housing chamber. .
前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、
前記弁ボデーに対する相対変位により、前記噴孔を開閉させる弁部材(60)と、
前記弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、
燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、前記駆動部の駆動力によって前記油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、
前記油密室の少なくとも一部を区画し、前記油密室の燃料によって押されることにより、前記油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、前記弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、
前記弁ボデーには、前記第一ピストン部材及び前記第二ピストン部材を収容するピストン収容室(42,242)が前記供給流路の一部として形成されており、
前記第一ピストン部材及び前記第二ピストン部材は、互いの変位によって拡縮される拡縮空間(73)を前記ピストン収容室内で区画しており、
前記第一ピストン部材には、前記ピストン収容室のうちで、前記拡縮空間の内外を連通する連通孔(84)が形成されている燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44),
A valve body (40, 240) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed;
A valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body;
A drive unit (30) for generating a drive force for displacing the valve member;
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber (71,271) to Ru filled with fuel, a first piston member to compress the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the driving unit (80,280),
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber, by being pushed by the fuel of the oil-tight chamber, by changing the direction of the driving force inputted to the fuel in the oil-tight chamber, the second piston is transmitted to the valve member Members (90, 290) ,
In the valve body, piston housing chambers (42, 242) for housing the first piston member and the second piston member are formed as a part of the supply flow path,
The first piston member and the second piston member define an expansion / contraction space (73) expanded / contracted by mutual displacement in the piston accommodating chamber,
Wherein the first piston member, said piston among the storage chamber communication hole (84) is a fuel injection device that is formed for communicating the inside and outside of the scaled space.
前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、
前記弁ボデーに対する相対変位により、前記噴孔を開閉させる弁部材(60)と、
前記弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、
燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、前記駆動部の駆動力によって前記油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、
前記油密室の少なくとも一部を区画し、前記油密室の燃料によって押されることにより、前記油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、前記弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、
前記第二ピストン部材には、前記第一ピストン部材の摺動を許容しつつ、前記第一ピストン部材との間で前記油密室の油密を維持する摺動壁部(93)が形成されている燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44),
A valve body (40, 240) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed;
A valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body;
A drive unit (30) for generating a drive force for displacing the valve member;
A first piston member (80, 280) for partitioning at least a part of the oil-tight chamber (71, 271) filled with fuel and compressing the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the drive unit;
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber, by being pushed by the fuel of the oil-tight chamber, by changing the direction of the driving force inputted to the fuel in the oil-tight chamber, the second piston is transmitted to the valve member Members (90, 290),
The second piston member is formed with a sliding wall portion (93) that allows the first piston member to slide while maintaining the oil tightness of the oil tight chamber with the first piston member. Fuel injection device.
前記区画部材には、前記第一ピストン部材の摺動を許容しつつ、前記第一ピストン部材との間で前記油密室の油密を維持する第一摺動壁部(278a)、及び前記第二ピストン部材の摺動を許容しつつ、前記第二ピストン部材との間で前記油密室の油密を維持する第二摺動壁部(279a)、が形成されている請求項1〜9のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 A partition member (275) for partitioning at least a part of the oil tight chamber together with the first piston member and the second piston member;
The partition member includes a first sliding wall portion (278a) that maintains oil tightness of the oil tight chamber with the first piston member while allowing sliding of the first piston member, and the first while permitting sliding of the second piston member, said second second sliding Dokabe unit to maintain the oil-tight chamber of the oil-tight with the piston member (279a), term billing is formed 1-9 The fuel injection device according to any one of claims.
前記噴孔、前記噴孔に燃料を供給する供給流路(41)が形成された弁ボデー(40,240)と、
前記弁ボデーに対する相対変位により、前記噴孔を開閉させる弁部材(60)と、
前記弁部材を変位させる駆動力を発生する駆動部(30)と、
燃料によって満たされる油密室(71,271)の少なくとも一部を区画し、前記駆動部の駆動力によって前記油密室の燃料を圧縮する第一ピストン部材(80,280)と、
前記油密室の少なくとも一部を区画し、前記油密室の燃料によって押されることにより、前記油密室の燃料に入力された駆動力の方向を変更して、前記弁部材に伝達する第二ピストン部材(90,290)と、を備え、
前記第一ピストン部材及び前記第二ピストン部材と共に前記油密室の少なくとも一部を区画する区画部材(275)、をさらに備え、
前記区画部材には、前記第一ピストン部材の摺動を許容しつつ、前記第一ピストン部材との間で前記油密室の油密を維持する第一摺動壁部(278a)、及び前記第二ピストン部材の摺動を許容しつつ、前記第二ピストン部材との間で前記油密室の油密を維持する第二摺動壁部(279a)、が形成されている燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel from an injection hole (44),
A valve body (40, 240) in which a supply channel (41) for supplying fuel to the nozzle hole and the nozzle hole is formed;
A valve member (60) for opening and closing the nozzle hole by relative displacement with respect to the valve body;
A drive unit (30) for generating a drive force for displacing the valve member;
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber (71,271) to Ru filled with fuel, a first piston member to compress the fuel in the oil-tight chamber by the driving force of the driving unit (80,280),
Partitioned at least a portion of the oil-tight chamber, by being pushed by the fuel of the oil-tight chamber, by changing the direction of the driving force inputted to the fuel in the oil-tight chamber, the second piston is transmitted to the valve member Members (90, 290) ,
A partition member (275) for partitioning at least a part of the oil tight chamber together with the first piston member and the second piston member;
The partition member includes a first sliding wall portion (278a) that maintains oil tightness of the oil tight chamber with the first piston member while allowing sliding of the first piston member, and the first second piston member while permitting sliding of said second second sliding Dokabe part piston member and in between to maintain the oil-tight chamber of the oil-tight (279a), a fuel injection system that has been formed.
前記第二ピストン部材には、前記油密室に臨み、前記第一ピストン面とは面積の異なる第二ピストン面(91,291)が形成されている請求項1〜12のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 The first piston member has a first piston surface (81,286) facing the oil tight chamber,
Wherein the second piston member, faces the oil-tight chamber, according to any one of claims 1 to 12, wherein different second piston surface of an area of the first piston surface (91,291) is formed Fuel injectors.
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