JP6547660B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための燃料噴射弁に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber of 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、噴孔を開閉するノズルニードルを備え、制御室の燃料圧力によりノズルニードルが閉弁向きに付勢されている。そして、制御室の燃料を低圧部に排出させることにより、ノズルニードルを開弁向きに作動させて燃料噴射を開始し、制御室に高圧燃料を流入させることにより、ノズルニードルを閉弁向きに作動させて燃料噴射を終了させる。 Conventionally, as a fuel injection valve of this type, for example, there is one described in Patent Document 1. The fuel injection valve described in Patent Document 1 includes a nozzle needle that opens and closes the injection hole, and the nozzle needle is biased in the closing direction by the fuel pressure of the control chamber. Then, by discharging the fuel in the control chamber to the low pressure portion, the nozzle needle is operated in the valve opening direction to start fuel injection, and the high pressure fuel is flowed into the control chamber to operate the nozzle needle in the valve closing direction. And end fuel injection.
また、制御室の燃料を低圧部に排出させる経路を開閉する電磁弁を2個設置し、その電磁弁をそれぞれ独立して作動させることで、制御室から流出する燃料の排出速度を2段階に切り替えるようにしている。これにより、ノズルニードルの開弁速度を切り替えて、噴射初期の噴射率特性を切り替えるようにしている。 In addition, by installing two solenoid valves that open and close the path that discharges the fuel in the control chamber to the low pressure part and operating the solenoid valves independently, the discharge speed of the fuel flowing out from the control chamber can be two stages. I'm trying to switch. Thus, the valve opening speed of the nozzle needle is switched to switch the injection rate characteristic at the initial stage of injection.
しかしながら、従来の燃料噴射弁は、制御室から流出する燃料の排出速度を2段階に切り替えるために電磁弁を2個用いるため、燃料噴射弁が大型化するという問題がある。 However, the conventional fuel injection valve has a problem that the size of the fuel injection valve is increased because two solenoid valves are used to switch the discharge speed of the fuel flowing out of the control chamber in two steps.
本発明は上記点に鑑みて、制御室から流出する燃料の排出速度を2段階に切り替える燃料噴射弁の小型化を図ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described points, the present invention has an object to miniaturize a fuel injection valve that switches the discharge speed of fuel flowing out of a control chamber in two steps.
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、ノズルボデー内で往復動して噴孔を開閉するノズルニードル(22)と、ノズルニードルに閉弁向きの燃料圧力を作用させる制御室(26、912)と、制御室の燃料を低圧部(12)に排出させる排出通路(315)と、高圧燃料を制御室に供給する高圧供給通路(322)と、制御室と排出通路との間を開閉する第1弁体(33)と、制御室と高圧供給通路との間を開閉する第2弁体(36)と、電荷の充放電により伸縮して、第1弁体および第2弁体を駆動するピエゾアクチュエータ(4)と、ピエゾアクチュエータに印加する駆動電圧を、第1駆動電圧および当該第1駆動電圧よりも電圧が高い第2駆動電圧に切り替える駆動電圧印加装置(7)とを備え、ピエゾアクチュエータに駆動電圧が印加されていないときには、第1弁体は制御室と排出通路との間を閉じ、ピエゾアクチュエータに第1駆動電圧が印加されたときには、第1弁体および第2弁体のうち第1弁体のみが駆動されて、制御室と排出通路との間が開かれ、ピエゾアクチュエータに第2駆動電圧が印加されたときには、第1弁体が駆動されて制御室と排出通路との間が開かれるとともに、第2弁体が駆動されて制御室と高圧供給通路との間が開かれる。 In order to achieve the above object, according to the invention as set forth in claim 1, a nozzle body (21) having injection holes (211) for injecting high pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and reciprocating injection within the nozzle body A nozzle needle (22) for opening and closing the hole, a control chamber (26, 912) for applying fuel pressure in the valve closing direction to the nozzle needle, and a discharge passage (315) for discharging the fuel in the control chamber to the low pressure portion (12) , A high pressure supply passage (322) for supplying high pressure fuel to the control chamber, a first valve body (33) for opening and closing between the control chamber and the discharge passage, and opening and closing between the control chamber and the high pressure supply passage A second valve body (36), a piezoelectric actuator (4) that expands and contracts due to charge and discharge of electric charge, and drives the first valve body and the second valve body; And the first drive voltage And a drive voltage application device (7) for switching to a second drive voltage having a high voltage, and when the drive voltage is not applied to the piezo actuator, the first valve body closes between the control chamber and the discharge passage. When the first drive voltage is applied to the actuator, only the first valve body of the first and second valve bodies is driven to open the space between the control chamber and the discharge passage, and the piezoelectric actuator is When the drive voltage is applied, the first valve body is driven to open the space between the control chamber and the discharge passage, and the second valve body is driven to open the space between the control chamber and the high pressure supply passage.
これによると、1個のピエゾアクチュエータにて、制御室から流出する燃料の排出速度を2段階に切り替えることができるため、燃料噴射弁の小型化を図ることができる。 According to this, since the discharge speed of the fuel flowing out of the control chamber can be switched in two steps by one piezo actuator, the fuel injection valve can be miniaturized.
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 parenthesis of each means described by this column and the claim shows 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面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to the items described in the preceding embodiments may be denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. In addition, in each embodiment, when only a part of the components is described, the components described in the preceding embodiments can be applied to other parts of the components.
(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.
図1〜図3に示す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。 In the fuel injection valve of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3, high pressure fuel supplied from a common rail (not shown) is used as a combustion chamber of a compression ignition type internal combustion engine (hereinafter referred to as internal combustion engine; not shown). It is something to inject.
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、ピエゾアクチュエータ4、変位伝達機構5、リテーニングナット6、および駆動電圧印加装置7を、主要構成要素として備えている。
The fuel injection valve includes an injector body 1, a
略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、ピエゾアクチュエータ4および変位伝達機構5が収納される収納室12が形成されている。この収納室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。なお、収納室12は、本発明の低圧部に相当する。
The substantially 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た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、および円筒状のニードルシリンダ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高圧部としての燃料溜まり室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
ニードルシリンダ24は、ノズルスプリング23によって後述する第2中間ボデー32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)がニードルシリンダ24に挿入されている。
The
このニードルシリンダ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。
In the
制御室26の圧力を制御する制御弁機構3は、第1中間ボデー31、第2中間ボデー32、第1弁体33、第1弁体スプリング34、第1ロッド35、第2弁体36、第2弁体スプリング37、および第2ロッド38を備えている。
The
そして、第1中間ボデー31および第2中間ボデー32をインジェクタボデー1とノズル2との間に挟持し、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。
Then, by sandwiching the first
第1中間ボデー31と第2中間ボデー32は積層され、第1中間ボデー31がインジェクタボデー1と当接し、第2中間ボデー32がノズルボデー21と当接している。
The first
第1中間ボデー31および第2中間ボデー32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311、321が形成されている。
The first
第1中間ボデー31には、第2中間ボデー32の端面から収納室12側に向かって延びる第1弁室312が形成されている。この第1弁室312に、第1弁体33および第1弁体スプリング34が配置されている。
A
第1弁室312の底部には、第1弁体33が接離するテーパ状の低圧シート面313が形成されている。そして、第1弁体33は、第1弁体スプリング34により低圧シート面313に向かって付勢されている。
At the bottom of the
第1中間ボデー31には、一端が低圧シート面313における収納室12側の端部に開口して、第1弁室312と収納室12とを連通させる、第1ロッド挿入孔314が形成されている。この第1ロッド挿入孔314には、第1ロッド35が摺動自在に挿入されている。
A first
第1中間ボデー31には、一端が低圧シート面313に開口して、第1弁室312と収納室12とを連通させる、排出通路315が形成されている。そして、第1弁体33が低圧シート面313と接離することにより、排出通路315と第1弁室312との間が開閉されるようになっている。
The first
第2中間ボデー32には、高圧燃料通路321と制御室26とを連通させて高圧燃料を制御室26に供給する高圧供給通路322が形成されている。
In the second
第2中間ボデー32には、第1弁室312と制御室26とを連通させる第2ロッド挿入孔323が形成されている。この第2ロッド挿入孔323には、第2ロッド38が摺動自在に挿入されている。第2ロッド38には、ロッド貫通孔381とロッド溝382が形成されており、そのロッド貫通孔381とロッド溝382を介して第1弁室312と制御室26が常時連通されている。なお、ロッド貫通孔381およびロッド溝382は、本発明の連絡通路を構成している。
The second
第2中間ボデー32には、高圧供給通路322における制御室26側の開口部周囲に、平坦な高圧シート面324が形成されている。
In the second
第2弁体36および第2弁体スプリング37は、制御室26に配置されている。そして、円板状の第2弁体36が高圧シート面324と接離することにより、高圧供給通路322と制御室26との間が開閉されるようになっている。第2弁体スプリング37は、第2弁体36を高圧シート面324に向かって付勢している。
The
第2弁体36の径方向中心部には、第2弁体36の軸方向に貫通するオリフィス361が形成されている。そして、第2弁体36が高圧シート面324に当接した状態のとき、オリフィス361とロッド貫通孔381が連通するようになっている。
An
ピエゾアクチュエータ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。そして、ピエゾアクチュエータ4と第1弁体33と第2弁体36は直列に配置され、ピエゾアクチュエータ4の伸縮に伴って、第1弁体33や第2弁体36が駆動されるようになっている。
The piezo actuator 4 is configured of a cylindrical piezo element laminate that is formed by laminating a large number of piezo elements and expanding and contracting by charge and discharge of electric charge. Then, the piezo actuator 4, the
駆動電圧印加装置7は、ピエゾアクチュエータ4に印加する駆動電圧を、第1駆動電圧および第1駆動電圧よりも電圧が高い第2駆動電圧に切り替えるようになっている。
The drive
そして、ピエゾアクチュエータ4の積層方向長さは、駆動電圧が印加されていないときに最も短く、また、第1駆動電圧が印加されたときよりも第2駆動電圧が印加されたときの方が長くなる。 The length in the stacking direction of the piezoelectric actuator 4 is shortest when no drive voltage is applied, and is longer when the second drive voltage is applied than when the first drive voltage is applied. Become.
変位伝達機構5は、ピストンシリンダ51と、ピストンシリンダ51内に摺動自在に挿入された2つのピストン52、53とを備えている。2つのピストン52、53間には、燃料が充填された液室54が形成されている。
The
第1ピストン52は、ピエゾアクチュエータ4により直接駆動されるようになっている。そして、ピエゾアクチュエータ4の伸長時には、第1ピストン52により液室54の圧力が高められるようになっている。
The
第2ピストン53は、第1ピストン52よりも小径で、液室54の圧力を受けて作動し、第2ピストン53の変位は、第1ロッド35を介して第1弁体33に伝達されるようになっている。
The
そして、ピエゾアクチュエータ4の伸長時には、ピエゾアクチュエータ4により第1弁体33が低圧シート面313から離れる向きに駆動されるようになっている。その際、ピエゾアクチュエータ4の長さの変化は、第1ピストン52と第2ピストン53の受圧面積比分拡大されて、第1弁体33に伝達される。
When the piezoelectric actuator 4 is extended, the piezoelectric valve 4 is driven to move the
次に、上記燃料噴射弁の作動を、図1〜図4に基づいて説明する。なお、図4において、実線はピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときの特性を示し、一点鎖線はピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されたときの特性を示している。 Next, the operation of the fuel injection valve will be described based on FIGS. 1 to 4. In FIG. 4, the solid line indicates the characteristic when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4, and the dashed-dotted line indicates the characteristic when the second drive voltage is applied to the piezo actuator 4.
まず、ニードル閉弁状態(すなわち、噴孔211が閉状態)のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されてピエゾアクチュエータ4に電荷が充電されると、ピエゾアクチュエータ4が伸長して図2に示す状態になる。
First, when the first drive voltage is applied from the drive
すなわち、ピエゾアクチュエータ4が伸長して第1ピストン52が駆動され、第1ピストン52により液室54の圧力が高められる。高圧化された液室54の圧力により、第2ピストン53が第1弁体33側に向かって駆動される。
That is, the piezoelectric actuator 4 is extended to drive the
また、第2ピストン53の変位が第1ロッド35を介して第1弁体33に伝達されることにより、第1弁体33が第1弁体スプリング34の付勢力に抗して、低圧シート面313から離れる向きに駆動される。
Further, the displacement of the
そして、この第1弁体33の移動により、第1弁体33が低圧シート面313から離れて排出通路315と第1弁室312との間が開かれる。換言すると、第1弁室312と制御室26は、第2弁体36のオリフィス361や、ロッド貫通孔381およびロッド溝382を介して、常時連通しているため、第1弁体33が低圧シート面313から離れることにより、排出通路315と制御室26との間が開かれる。
Then, due to the movement of the
また、第1弁体33は第2ロッド38に当接した時点で停止し、第2弁体36が高圧シート面324に当接した状態が維持されて、高圧供給通路322と制御室26との間は閉じられたままである。換言すると、第1駆動電圧が印加されたときには、ピエゾアクチュエータ4の伸長に伴って、第1弁体33および第2弁体36のうち第1弁体33のみが駆動される。
Further, the
したがって、制御室26の燃料は、第2弁体36のオリフィス361、ロッド貫通孔381、ロッド溝382、第1弁室312、および排出通路315を介して、低圧の収納室12に流出する。
Therefore, the fuel in the
これにより、制御室26の圧力が下がり、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から内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される。
As a result, the pressure in the
次に、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されてニードル開弁状態(すなわち、噴孔211が開状態)のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止してピエゾアクチュエータ4の電荷を放電させると、ピエゾアクチュエータ4が収縮して液室54の圧力が低下するため、第1弁体33、第1ロッド35、および第2ピストン53が、第1弁体スプリング34により押し戻される。
Next, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle valve is opened (that is, the
この第1弁体33の移動により、第1弁体33が低圧シート面313に当接して排出通路315と第1弁室312との間が閉じられる。換言すると、第1弁体33が低圧シート面313に当接することにより、排出通路315と制御室26との間が閉じられる。
By the movement of the
ここで、排出通路315と第1弁室312との間が閉じられる前の時点では、第2弁体36のオリフィス361の前後で圧力差が発生していて、制御室26の圧力が第1弁室312の圧力よりも高くなっている。
Here, at a time before the space between the
そして、上述のように排出通路315と第1弁室312との間が閉じられると、制御室26の燃料がオリフィス361およびロッド貫通孔381を介して第1弁室312に流れて、第1弁室312と制御室26の圧力差が減少する。
Then, when the space between the
この制御室26の圧力差の減少により第2弁体36を高圧シート面324に向かって付勢する力が小さくなるため、第2弁体36は、高圧供給通路322内の高圧燃料の圧力により、高圧シート面324から離れる向きに駆動される。
Since the reduction of the pressure difference in the
そして、この第2弁体36の移動により、第2弁体36が高圧シート面324から離れて高圧供給通路322と制御室26との間が開かれ、高圧供給通路322から制御室26に高圧燃料が流入する。これにより、制御室26の圧力が上がり、ノズルニードル22を閉弁向きに付勢する力が大きくなるため、ノズルニードル22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。
Then, by the movement of the
次に、ニードル閉弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されてピエゾアクチュエータ4に電荷が充電されると、ピエゾアクチュエータ4が伸長して図3に示す状態になる。
Next, when the second drive voltage is applied from the drive
すなわち、第2駆動電圧が印加されたときのピエゾアクチュエータ4の長さは、第1駆動電圧が印加されたときよりも長くなる。したがって、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されたときの第1弁体33の移動量(すなわち、リフト量)は、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときの第1弁体33の移動量よりも大きくなる(図4参照)。
That is, the length of the piezoelectric actuator 4 when the second drive voltage is applied is longer than when the first drive voltage is applied. Therefore, the amount of movement (that is, the amount of lift) of the
これにより、ピエゾアクチュエータ4の伸長に伴って、まず第1弁体33が低圧シート面313から離れる向きに駆動され、その後、第1弁体33および第2ロッド38を介して第2弁体36が高圧シート面324から離れる向きに駆動されて、高圧供給通路322と制御室26との間が開かれる。
Thus, with the expansion of the piezoelectric actuator 4, the
したがって、制御室26の燃料は、第2弁体36のオリフィス361、ロッド貫通孔381、ロッド溝382、第1弁室312、および排出通路315を介して、低圧の収納室12に流出するとともに、高圧供給通路322から制御室26に高圧燃料が流入する。
Therefore, the fuel in the
そして、制御室26への高圧燃料の流入量よりも制御室26からの燃料流出量のほうが多くなるように設定されているため、制御室26の圧力が下がってノズルニードル22が開弁向きに移動し、噴孔211から内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される。
Then, since the amount of fuel outflow from the
次に、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止してピエゾアクチュエータ4の電荷を放電させると、ピエゾアクチュエータ4が収縮して液室54の圧力が低下するため、第2弁体36、第2ロッド38、第1弁体33、第1ロッド35、および第2ピストン53が、第1弁体スプリング34および第2弁体スプリング37により押し戻される。
Next, when the second drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle valve is open, the application of the drive voltage from the drive
この第2弁体36の移動により、第2弁体36が高圧シート面324に当接して高圧供給通路322と制御室26との間が閉じられる(すなわち、図2の状態)。
By the movement of the
以下、前述した、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、ピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止した場合と同様に作動して、燃料噴射が終了する。 Hereinafter, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle is in the valve open state, the operation is the same as when the application of the drive voltage to the piezo actuator 4 is stopped, and fuel injection ends .
ここで、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときは、制御室26の燃料が収納室12に流出するのみである。一方、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されたときは、制御室26の燃料が収納室12に流出するとともに、高圧供給通路322から制御室26に高圧燃料が流入する。
Here, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4, the fuel in the
したがって、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときの方が、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されたときよりも、制御室26からの燃料流出速度が高くなる。すなわち、1個のピエゾアクチュエータ4にて、制御室26から流出する燃料の排出速度を2段階に切り替えることができ、ひいては、ノズルニードル22のリフト速度(すなわち、開弁速度)を2段階に切り替えることができる。
Therefore, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4, the fuel flow rate out of the
そして、図4に示すように、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときは、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されたときと比較して、制御室26の圧力低下が速く、ノズルニードル22のリフト速度が高いため、噴射初期の噴射率が急激に増加する特性になる。
Then, as shown in FIG. 4, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4, the pressure drop in the
以上述べたように、本実施形態によると、1個のピエゾアクチュエータ4にて、制御室26から流出する燃料の排出速度を2段階に切り替えることができるため、燃料噴射弁の小型化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the discharge speed of the fuel flowing out of the
(第2実施形態)
第2実施形態について、図5を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
図5に示すように、第2中間ボデー32には、第2ロッド挿入孔323を介して制御室26と連通する中間室81が形成されている。
As shown in FIG. 5, an
第1中間ボデー31と第2中間ボデー32との間に、第3中間ボデー82が挟持されている。この第3中間ボデー82には、中間室81と第1弁室312とを連通させる中間ピン挿入孔821が形成されている。また、第3中間ボデー82には、第1中間ボデー31の高圧燃料通路311と第2中間ボデー32の高圧燃料通路321とを連通させる高圧燃料通路822が形成されている。
A third
第1弁室312、中間室81および中間ピン挿入孔821には、ピエゾアクチュエータ4の伸長時に第1弁体33の変位を第2弁体36に伝達する変位伝達部材としての中間ピン83が配置されている。中間ピン83は、中間室81に位置する鍔部831と、中間ピン挿入孔821に摺動自在に挿入されるとともに先端が第1弁室312に侵入しているピン部832とを備えている。また、中間ピン83は、中間室81と第1弁室312とを連通させる連絡通路としての中間ピン貫通孔833および中間ピン溝834が形成されている。
In the
中間室81には、中間ピン83を所定のセット荷重で第1弁体33側に向かって付勢する中間スプリング84が配置されている。より詳細には、中間スプリング84は、第1弁体33が第1弁室312と排出通路315との間を閉じる向きに、中間ピン83を付勢している。
In the
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。なお、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときに、変位伝達機構5を介して第1弁体33を駆動する力を、以下、第1駆動力という。また、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されたときに、変位伝達機構5を介して第1弁体33を駆動する力を、以下、第2駆動力という。
Next, the operation of the fuel injection valve will be described. Hereinafter, a force for driving the
まず、ニードル閉弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されると、第1弁体33が第1弁体スプリング34の付勢力に抗して駆動されて、排出通路315と第1弁室312との間が開かれる。
First, when the first drive voltage is applied from the drive
そして、第1弁体33が中間ピン83に当接すると、中間スプリング84がピエゾアクチュエータ4の駆動力に対抗する。ここで、第1弁体33が中間ピン83に当接したときの第1弁体スプリング34の付勢力と、中間スプリング84のセット荷重の和は、第1駆動力よりも大きく、且つ第2駆動力よりも小さく設定されている。したがって、第1弁体33は中間ピン83に当接した時点で確実に停止し、第2弁体36が高圧シート面324に当接した状態が確実に維持される。
When the
このように、第1弁体33が中間ピン83に当接した状態では、制御室26の燃料は、第2弁体36のオリフィス361、ロッド貫通孔381、中間ピン貫通孔833、中間ピン溝834、第1弁室312、および排出通路315を介して、低圧の収納室12に流出する。
Thus, when the
これにより、制御室26の圧力が下がり、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から内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される。
As a result, the pressure in the
次に、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止してピエゾアクチュエータ4の電荷を放電させると、第1弁体33は第1弁体スプリング34により押し戻される。
Next, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle valve is open, the application of the drive voltage from the drive
この第1弁体33の移動により、第1弁体33が低圧シート面313に当接して排出通路315と第1弁室312との間が閉じられる。以下、第1実施形態と同様に作動して、燃料噴射が終了する。
By the movement of the
次に、ニードル閉弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されると、第1弁体33が第1弁体スプリング34の付勢力に抗して駆動されて、排出通路315と第1弁室312との間が開かれる。
Next, when the second drive voltage is applied from the drive
前述したように、第1弁体33が中間ピン83に当接したときの第1弁体スプリング34の付勢力と、中間スプリング84のセット荷重の和は、第2駆動力よりも小さく設定されている。
As described above, the sum of the biasing force of the first
したがって、第1弁体33が中間ピン83に当接した後、第1弁体33および中間ピン83は、第1弁体スプリング34および中間スプリング84に抗して駆動される。そして、中間ピン83が第2ロッド38に当接すると、第2ロッド38を介して第2弁体36が高圧シート面324から離れる向きに駆動されて、高圧供給通路322と制御室26との間が開かれる。
Therefore, after the
これにより、制御室26の燃料は、第2弁体36のオリフィス361等を介して低圧の収納室12に流出するとともに、高圧供給通路322から制御室26に高圧燃料が流入する。
As a result, the fuel in the
そして、制御室26への高圧燃料の流入量よりも制御室26からの燃料流出量のほうが多くなるように設定されているため、制御室26の圧力が下がってノズルニードル22が開弁向きに移動し、噴孔211から内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される。
Then, since the amount of fuel outflow from the
次に、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止してピエゾアクチュエータ4の電荷を放電させると、第1弁体33は第1弁体スプリング34により押し戻され、中間ピン83は中間スプリング84により押し戻され、第2ロッド38および第2弁体36は第2弁体スプリング37により押し戻される。
Next, when the second drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle valve is open, the application of the drive voltage from the drive
この第2弁体36の移動により、第2弁体36が高圧シート面324に当接して高圧供給通路322との間が閉じられる。以下、第1実施形態と同様に作動して、燃料噴射が終了する。
By the movement of the
本実施形態によると、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、中間スプリング84を備えているため、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されたときに、第2弁体36が高圧シート面324に当接した状態を確実に維持することができる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the
(第3実施形態)
第3実施形態について、図6を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
Third Embodiment
The third embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
図6に示すように、ノズルボデー21と第2中間ボデー32との間に、第3中間ボデー91が挟持されている。この第3中間ボデー91には、中間ボデー貫通孔911を介して制御室26と連通する中間ボデー制御室912が形成されている。中間ボデー制御室912には、高圧供給通路322を介して高圧燃料が供給されるようになっている。なお、制御室26および中間ボデー制御室912は、本発明の制御室を構成している。
As shown in FIG. 6, a third
第2弁体36および第2弁体スプリング37は、中間ボデー制御室912に配置されている。そして、第2弁体36が高圧シート面324と接離することにより、高圧供給通路322と中間ボデー制御室912との間が開閉されるようになっている。また、第2弁体36が高圧シート面324に当接した状態のとき、オリフィス361とロッド貫通孔381が連通するようになっている。
The
第2弁体スプリング37は、第2弁体36と第3中間ボデー91とに挟持されて、第2弁体36を高圧シート面324に向かって付勢している。
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、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されると、第1弁体33が第1弁体スプリング34の付勢力に抗して駆動されて、排出通路315と第1弁室312との間が開かれる。換言すると、第1弁室312と制御室26は、中間ボデー貫通孔911、中間ボデー制御室912、第2弁体36のオリフィス361、ロッド貫通孔381、ロッド溝382を介して、常時連通しているため、第1弁体33が低圧シート面313から離れることにより、排出通路315と制御室26との間が開かれる。
Next, the operation of the fuel injection valve will be described. First, when the first drive voltage is applied from the drive
また、第1弁体33は第2ロッド38に当接した時点で停止し、第2弁体36が高圧シート面324に当接した状態が維持されて、高圧供給通路322と中間ボデー制御室912との間は閉じられたままである。
Further, the
したがって、制御室26の燃料は、中間ボデー貫通孔911、中間ボデー制御室912、第2弁体36のオリフィス361、ロッド貫通孔381、ロッド溝382、第1弁室312、および排出通路315を介して、低圧の収納室12に流出する。
Therefore, the fuel in the
これにより、制御室26の圧力が下がり、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から内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される。
As a result, the pressure in the
次に、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止してピエゾアクチュエータ4の電荷を放電させると、第1弁体33は第1弁体スプリング34により押し戻される。
Next, when the first drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle valve is open, the application of the drive voltage from the drive
この第1弁体33の移動により、第1弁体33が低圧シート面313に当接して排出通路315と第1弁室312との間が閉じられる。
By the movement of the
ここで、排出通路315と第1弁室312との間が閉じられる前の時点では、第2弁体36のオリフィス361の前後で圧力差が発生していて、制御室26および中間ボデー制御室912の圧力が第1弁室312の圧力よりも高くなっている。
Here, at a time before the space between the
そして、上述のように排出通路315と第1弁室312との間が閉じられると、制御室26および中間ボデー制御室912の燃料がオリフィス361およびロッド貫通孔381を介して第1弁室312に流れて、制御室26および中間ボデー制御室912の圧力が低下する。
Then, as described above, when the space between the
この中間ボデー制御室912の圧力低下により第2弁体36を高圧シート面324に向かって付勢する力が小さくなるため、第2弁体36は、高圧供給通路322内の高圧燃料の圧力により、高圧シート面324から離れる向きに駆動される。
Since the force of urging the
そして、この第2弁体36の移動により、第2弁体36が高圧シート面324から離れて高圧供給通路322との間が開かれ、高圧供給通路322から中間ボデー制御室912に高圧燃料が流入する。これにより、制御室26および中間ボデー制御室912の圧力が上がり、ノズルニードル22を閉弁向きに付勢する力が大きくなるため、ノズルニードル22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。
Then, by the movement of the
次に、ニードル閉弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されると、まず第1弁体33が低圧シート面313から離れる向きに駆動され、その後、第1弁体33および第2ロッド38を介して第2弁体36が高圧シート面324から離れる向きに駆動されて、高圧供給通路322と中間ボデー制御室912との間が開かれる。
Next, when the second drive voltage is applied from the drive
したがって、制御室26の燃料は、中間ボデー貫通孔911、中間ボデー制御室912、第2弁体36のオリフィス361、ロッド貫通孔381、ロッド溝382、第1弁室312、および排出通路315を介して、低圧の収納室12に流出するとともに、高圧供給通路322から中間ボデー制御室912を介して制御室26に高圧燃料が流入する。
Therefore, the fuel in the
そして、制御室26への高圧燃料の流入量よりも制御室26からの燃料流出量のほうが多くなるように設定されているため、制御室26の圧力が下がってノズルニードル22が開弁向きに移動し、噴孔211から内燃機関の燃焼室内に燃料が噴射される。
Then, since the amount of fuel outflow from the
次に、ピエゾアクチュエータ4に第2駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、駆動電圧印加装置7からピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止してピエゾアクチュエータ4の電荷を放電させると、ピエゾアクチュエータ4が収縮して液室54の圧力が低下するため、第2弁体36、第2ロッド38、第1弁体33、第1ロッド35、および第2ピストン53が、第1弁体スプリング34および第2弁体スプリング37により押し戻される。
Next, when the second drive voltage is applied to the piezo actuator 4 and the needle valve is open, the application of the drive voltage from the drive
この第2弁体36の移動により、第2弁体36が高圧シート面324に当接して高圧供給通路322との間が閉じられる。以下、前述した、ピエゾアクチュエータ4に第1駆動電圧が印加されてニードル開弁状態のときに、ピエゾアクチュエータ4への駆動電圧の印加を停止した場合と同様に作動して、燃料噴射が終了する。
By the movement of the
本実施形態によると、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第2弁体スプリング37は第2弁体36と第3中間ボデー91とに挟持されているため、第2弁体スプリング37の付勢力をノズルニードル22に加えることなく第2弁体36のみに加えることができ、第2弁体スプリング37の設計自由度が高くなる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the second
(他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
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。 Moreover, said each embodiment is not mutually irrelevant and can be combined suitably, 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。 Further, in each of the above-described embodiments, it is needless to say that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when clearly indicated as being essential and when it is considered to be obviously 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 the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range, etc. of constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly indicated that they are particularly essential and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number except when it is done.
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 the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component etc., unless otherwise specified or in principle when limited to a specific shape, positional relationship, etc., the shape, etc. It is not limited to the positional relationship and the like.
4 ピエゾアクチュエータ
7 駆動電圧印加装置
22 ノズルニードル
26 制御室
33 第1弁体
36 第2弁体
315 排出通路
322 高圧供給通路
912 中間ボデー制御室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4
Claims (3)
前記ノズルボデー内で往復動して前記噴孔を開閉するノズルニードル(22)と、
前記ノズルニードルに閉弁向きの燃料圧力を作用させる制御室(26、912)と、
前記制御室の燃料を低圧部(12)に排出させる排出通路(315)と、
高圧燃料を前記制御室に供給する高圧供給通路(322)と、
前記制御室と前記排出通路との間を開閉する第1弁体(33)と、
前記制御室と前記高圧供給通路との間を開閉する第2弁体(36)と、
電荷の充放電により伸縮して、前記第1弁体および前記第2弁体を駆動するピエゾアクチュエータ(4)と、
前記ピエゾアクチュエータに印加する駆動電圧を、第1駆動電圧および当該第1駆動電圧よりも電圧が高い第2駆動電圧に切り替える駆動電圧印加装置(7)とを備え、
前記ピエゾアクチュエータに駆動電圧が印加されていないときには、前記第1弁体は前記制御室と前記排出通路との間を閉じ、
前記ピエゾアクチュエータに前記第1駆動電圧が印加されたときには、前記第1弁体および前記第2弁体のうち第1弁体のみが駆動されて、前記制御室と前記排出通路との間が開かれ、
前記ピエゾアクチュエータに前記第2駆動電圧が印加されたときには、前記第1弁体が駆動されて前記制御室と前記排出通路との間が開かれるとともに、前記第2弁体が駆動されて前記制御室と前記高圧供給通路との間が開かれる燃料噴射弁。 A nozzle body (21) having injection holes (211) for injecting high pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine;
A nozzle needle (22) that reciprocates within the nozzle body to open and close the injection hole;
A control chamber (26, 912) for applying fuel pressure in a valve closing direction to the nozzle needle;
A discharge passage (315) for discharging the fuel in the control chamber to the low pressure portion (12);
A high pressure supply passage (322) for supplying high pressure fuel to the control chamber;
A first valve body (33) for opening and closing between the control chamber and the discharge passage;
A second valve body (36) for opening and closing between the control chamber and the high pressure supply passage;
A piezoelectric actuator (4) that expands and contracts due to charge and discharge of electric charge and drives the first valve body and the second valve body;
And a drive voltage application device (7) for switching the drive voltage applied to the piezoelectric actuator to a first drive voltage and a second drive voltage higher than the first drive voltage.
When the drive voltage is not applied to the piezo actuator, the first valve body closes the space between the control chamber and the discharge passage.
When the first drive voltage is applied to the piezo actuator, only the first valve body is driven among the first valve body and the second valve body, and the space between the control chamber and the discharge passage is opened. He
When the second drive voltage is applied to the piezoelectric actuator, the first valve body is driven to open the space between the control chamber and the discharge passage, and the second valve body is driven to perform the control. A fuel injection valve opened between a chamber and the high pressure supply passage.
前記第1弁体は、前記第1弁室に配置され、
前記第2弁体は、前記制御室に配置され、
前記ピエゾアクチュエータと前記第1弁体と前記第2弁体は直列に配置され、
前記第1駆動電圧が印加されたときの前記ピエゾアクチュエータの伸長に伴って、前記第1弁体および前記第2弁体のうち第1弁体のみが駆動され、
前記第2駆動電圧が印加されたときの前記ピエゾアクチュエータの伸長に伴って、前記第1弁体を介して前記第2弁体が駆動される請求項1に記載の燃料噴射弁。 A first valve chamber (312) in communication with the discharge passage and in communication with the control chamber via communication passages (381, 382, 833, 834),
The first valve body is disposed in the first valve chamber,
The second valve body is disposed in the control chamber,
The piezoelectric actuator, the first valve body and the second valve body are arranged in series;
Of the first valve body and the second valve body, only the first valve body is driven with the extension of the piezoelectric actuator when the first drive voltage is applied,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the second valve body is driven through the first valve body in accordance with the extension of the piezoelectric actuator when the second drive voltage is applied.
前記変位伝達部材を所定のセット荷重で且つ前記第1弁体が前記第1弁室と前記排出通路との間を閉じる向きに付勢する中間スプリング(84)とを備える請求項2に記載の燃料噴射弁。 A displacement transmitting member (83) for transmitting the displacement of the first valve body to the second valve body when the piezoelectric actuator 4 is expanded;
The intermediate spring (84) according to claim 2, further comprising: an intermediate spring (84) biasing the displacement transmitting member with a predetermined set load and closing the first valve body between the first valve chamber and the discharge passage. Fuel injection valve.
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