JP6857541B2 - Fuel injection device - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、電圧の印加により全長が伸長する圧電素子を有し、圧電素子の全長の伸縮により弁体の開閉を行う燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve used in an internal combustion engine, which has a piezoelectric element whose overall length is extended by applying a voltage, and which opens and closes a valve body by expanding and contracting the entire length of the piezoelectric element.

特許文献には、通電の開始により圧電素子の伸びを直接弁体に伝えて、弁体を押すときに弁体先端部が弁座から離れることで、燃料流路を形成し、ここから燃料を噴射し、通電が終了すると弁体に備えられたスプリングの力により、弁体は引き戻され、弁座と当接し、燃料流路が閉鎖して燃料噴射を終了する構造を有した燃料噴射装置について記載されている。 In the patent document, the elongation of the piezoelectric element is directly transmitted to the valve body by the start of energization, and when the valve body is pushed, the tip of the valve body separates from the valve seat to form a fuel flow path, and fuel is supplied from here. About a fuel injection device having a structure in which the valve body is pulled back by the force of a spring provided in the valve body when the injection and energization are completed, the valve body comes into contact with the valve seat, the fuel flow path is closed, and the fuel injection is terminated. Are listed.

特開2002−31010号公報JP-A-2002-31010

しかしながら、圧電素子は電圧を印加すると伸長する構造であるために、直接弁体を動作させる場合、弁体を押すことになり、弁体が押しだされて形成される隙間から燃料を噴射する構造となる。弁体先端は円錐形状が一般的であり、生成される噴霧は傘状噴霧となる。一般的に用いられる電磁方式燃料噴射装置の機能である通電して直接弁体を引き上げて、燃料を多噴孔より噴霧する燃料噴射装置と比較すると、噴霧形状の自由度が少なく、燃焼性能の改善には限界がでてくる。 However, since the piezoelectric element has a structure that expands when a voltage is applied, when the valve body is operated directly, the valve body is pushed, and the fuel is injected from the gap formed by pushing out the valve body. It becomes. The tip of the valve body is generally conical, and the spray produced is an umbrella-shaped spray. Compared to a fuel injection device that sprays fuel from multiple injection holes by energizing and directly pulling up the valve body, which is a function of a commonly used electromagnetic fuel injection device, there is less freedom in spray shape and combustion performance. There is a limit to improvement.

燃料噴射装置において、弁部材を動作させる駆動電圧が適切でない状態においては弁動作が安定せず変位にばらつきが生じてしまい、燃料噴射装置からの燃料噴射量のばらつきが大きくなる場合があった。そこで本発明は燃料噴射装置からの燃料噴射量のばらつきを低減することを目的とする。 In the fuel injection device, when the drive voltage for operating the valve member is not appropriate, the valve operation is not stable and the displacement varies, which may increase the variation in the fuel injection amount from the fuel injection device. Therefore, an object of the present invention is to reduce variations in the amount of fuel injected from the fuel injection device.

上記課題を解決するために本発明は、弁体と、前記弁体が着座、又は離座する弁シートと、前記弁シートの下流側に形成された複数の燃料噴射孔と、通電、又は非通電により前記弁体を駆動する駆動部と、前記弁シートに対して上流側に配置された上流側弁シートと、を備えた燃料噴射装置において、前記駆動部は、開弁時における駆動電圧が、最大駆動電圧に達した後、前記最大駆動電圧よりも低い第1中間駆動電圧まで第1傾斜角度にて降下し、その後、前記第1傾斜角度よりも緩やかな第2傾斜角度にて前記第1中間駆動電圧より低い第2中間駆動電圧まで降下するように制御され、閉弁時における駆動電圧が、前記第2中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧よりも高い閉弁時中間電圧まで第3傾斜角度にて上昇し、その後、前記第3傾斜角度よりも緩やかな第4傾斜角度にて前記閉弁時中間電圧より高い前記最大駆動電圧まで上昇するように制御され、前記弁体は、前記駆動部に前記最大駆動電圧がかかった状態で前記弁シートに接触し、前記駆動部に前記第2中間駆動電圧がかかった状態で前記弁シートから離座するように構成されると共に、前記駆動部が非通電の状態で前記上流側弁シートに着座するように構成される
また、上記課題を解決するために本発明は、弁体と、前記弁体が着座、又は離座する弁シートと、前記弁シートの下流側に形成された複数の燃料噴射孔と、通電、又は非通電により前記弁体を駆動する駆動部と、前記弁シートに対して上流側に配置された上流側弁シートと、を備えた燃料噴射装置において、前記駆動部は、開弁時における駆動電圧が、最大駆動電圧に達した後、前記最大駆動電圧よりも低い第1中間駆動電圧まで第1傾斜角度にて降下し、その後、前記第1中間駆動電圧で設定時間、維持された後、前記第1中間駆動電圧より低い第2中間駆動電圧まで降下するように制御され、閉弁時における駆動電圧が、前記第2中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧よりも高い閉弁時中間電圧まで第3傾斜角度にて上昇し、その後、前記第3傾斜角度よりも緩やかな第4傾斜角度にて前記閉弁時中間電圧より高い前記最大駆動電圧まで上昇するように制御され、前記弁体は、前記駆動部に前記最大駆動電圧がかかった状態で前記弁シートに接触し、前記駆動部に前記第2中間駆動電圧がかかった状態で前記弁シートから離座するように構成されると共に、前記駆動部が非通電の状態で前記上流側弁シートに着座するように構成される。
In order to solve the above problems, the present invention presents a valve body, a valve seat on which the valve body sits or leaves, a plurality of fuel injection holes formed on the downstream side of the valve seat, and energized or non-energized. In a fuel injection device including a drive unit that drives the valve body by energization and an upstream valve seat arranged on the upstream side with respect to the valve seat , the drive unit has a drive voltage at the time of valve opening. after reaching the maximum drive voltage, the drop in the first tilt angle to the first intermediate drive voltage is lower than the maximum driving voltage, then the in the gentle second slope angle than the first inclined angle a It is controlled so as to drop to the second intermediate drive voltage lower than the first intermediate drive voltage, and the drive voltage at the time of valve closing is the second from the second intermediate drive voltage to the intermediate voltage at the time of valve closing higher than the second intermediate drive voltage. The valve body is controlled so as to rise at three tilt angles and then rise to the maximum drive voltage higher than the intermediate voltage at the time of valve closing at a fourth tilt angle gentler than the third tilt angle. The drive unit is configured to come into contact with the valve seat while the maximum drive voltage is applied, and to be separated from the valve seat while the drive unit is applied with the second intermediate drive voltage. The drive unit is configured to be seated on the upstream valve seat in a non-energized state .
Further, in order to solve the above problems, the present invention comprises a valve body, a valve seat on which the valve body sits or leaves, a plurality of fuel injection holes formed on the downstream side of the valve seat, and energization. Alternatively, in a fuel injection device including a drive unit for driving the valve body by de-energization and an upstream valve seat arranged on the upstream side with respect to the valve seat, the drive unit is driven at the time of valve opening. After the voltage reaches the maximum drive voltage, it drops to a first intermediate drive voltage lower than the maximum drive voltage at a first inclination angle, and then is maintained at the first intermediate drive voltage for a set time, and then. It is controlled so as to drop to a second intermediate drive voltage lower than the first intermediate drive voltage, and the drive voltage at the time of valve closing is higher than the second intermediate drive voltage from the second intermediate drive voltage. After that, the valve body is controlled to rise to the maximum drive voltage higher than the intermediate voltage at the time of valve closing at the fourth tilt angle gentler than the third tilt angle. Is configured to come into contact with the valve seat while the drive unit is applied with the maximum drive voltage, and to be separated from the valve seat with the second intermediate drive voltage applied to the drive unit. , The drive unit is configured to be seated on the upstream valve seat in a non-energized state.

本発明によれば、燃料噴射装置からの燃料噴射量のばらつきを低減することが可能となる。上記以外の本発明の構成、作用、効果については、以下の実施例において詳細を説明する。 According to the present invention, it is possible to reduce variations in the amount of fuel injected from the fuel injection device. The configuration, action, and effect of the present invention other than the above will be described in detail in the following examples.

本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the fuel injection valve which concerns on one Example of this invention. 図1の弁体上流側シート部1a(図1のA部)の近傍を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged vicinity of a seat portion 1a on the upstream side of the valve body (part A in FIG. 1) of FIG. 図1の弁体下流側シート部1b(図1のB部)の近傍を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged vicinity of a seat portion 1b on the downstream side of the valve body (part B in FIG. 1) of FIG. 図1のベローズ体8の近傍を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged vicinity of the bellows body 8 of FIG. 図1のダンパー体12の近傍を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the damper body 12 of FIG. 1 in an enlarged manner. 各条件における弁体上流側シート部1aの状態を示した拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which showed the state of the seat part 1a on the upstream side of a valve body under each condition. 各条件における弁体下流側シート部1bの状態を示した拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which showed the state of the seat part 1b on the downstream side of a valve body under each condition. 本発明に係る燃料噴射弁100の印加電圧と、弁体上流側シート部1a及び弁体下流側シート部1bの各弁座との当接状態との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the applied voltage of the fuel injection valve 100 which concerns on this invention, and the contact state with each valve seat of the valve body upstream side seat part 1a and the valve body downstream side seat part 1b. 図8Aに示す弁体上流側シート部1a及び弁体下流側シート部1bの各弁座との当接状態を示す図である。It is a figure which shows the contact state with each valve seat of the valve body upstream side seat part 1a and the valve body downstream side seat part 1b shown in FIG. 8A. 本発明を適用しない場合の駆動電圧と弁体変位の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive voltage and the valve body displacement when this invention is not applied. 本発明を適用した場合の駆動電圧と弁体変位の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive voltage and the valve body displacement at the time of applying this invention. 図9(a)とは異なる本発明を適用した場合の駆動電圧と弁体変位の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive voltage and the valve body displacement at the time of applying this invention which is different from FIG. 9A. 図9(a)とは異なる本発明を適用した場合の駆動電圧と弁体変位の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive voltage and the valve body displacement at the time of applying this invention which is different from FIG. 9A. 図9(a)とは異なる本発明を適用した場合の駆動電圧と弁体変位の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive voltage and the valve body displacement at the time of applying this invention which is different from FIG. 9A.

本発明者らは、従来の課題を改善するために、圧電素子の伸縮を直接弁体に伝えて駆動させ、且つ、弁体が弁座から引上げられる機構を設け、燃料を噴孔から噴射する燃料噴射装置を開発した。以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 In order to improve the conventional problems, the present inventors provide a mechanism for driving the expansion and contraction of the piezoelectric element by directly transmitting it to the valve body and pulling the valve body from the valve seat, and injects fuel from the injection hole. Developed a fuel injection device. Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の燃料噴射装置の実施形態について図1乃至図9を用いて説明する。本実施例の目的は、圧電素子の伸縮を直接弁体に伝えて駆動させ、且つ弁体が弁座から引上げられたときに燃料を噴射する燃料噴射装置において、燃料の圧力損失を低減し種々の寸法関係を最適に設定することである。本実施例によれば、燃料に作用する圧力損失を低減できることから、噴霧性能の悪化を抑制することが可能となる。 An embodiment of the fuel injection device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. The purpose of this embodiment is to reduce the pressure loss of fuel in a fuel injection device that directly transmits the expansion and contraction of the piezoelectric element to the valve body to drive the valve body and injects fuel when the valve body is pulled up from the valve seat. It is to set the dimensional relationship of. According to this embodiment, since the pressure loss acting on the fuel can be reduced, it is possible to suppress the deterioration of the spraying performance.

図1は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁100の構成を示す断面図である。図2Aは、図1の弁体上流側シート部1a(図1のA部)の近傍を拡大して示す拡大断面図である。図2Bは、図1の弁体下流側シート部1b(図1のB部)の近傍を拡大して示す拡大断面図である。図3は、図1のベローズ体8の近傍を拡大して示す拡大断面図である。図4は、図1のダンパー体12の近傍を拡大して示す拡大断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a fuel injection valve 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the valve body upstream side seat portion 1a (part A in FIG. 1) of FIG. 1 in an enlarged manner. FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the valve body downstream side seat portion 1b (section B in FIG. 1) of FIG. 1 in an enlarged manner. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the bellows body 8 of FIG. 1 in an enlarged manner. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the damper body 12 of FIG. 1 in an enlarged manner.

本発明の一実施例に係る燃料噴射弁100の構成について、図1を参照して説明する。なお、以下の説明において、上流側及び下流側は、燃料の流れ方向における上流側及び下流側を表す。また、燃料噴射弁100の噴孔2bが設けられる側の端部を先端部(先端側の端部)と呼び、先端部に対して反対側の端部を基端部(基端側の端部)と呼ぶ。先端部は下流側の端部であり、基端部は上流側の端部である。また、説明の中で使用する上下方向を、図1に基づいて定義する。すなわち、基端部は先端部に対して上方にあり、先端部は基端部に対して下方にある。この上下方向は説明を簡便にするために定義するものであり、燃料噴射弁100の実装状態における上下方向とは関係が無い。 The configuration of the fuel injection valve 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the upstream side and the downstream side represent the upstream side and the downstream side in the fuel flow direction. Further, the end of the fuel injection valve 100 on the side where the injection hole 2b is provided is called the tip (end on the tip), and the end opposite to the tip is the base (end on the base end). Department). The tip is the downstream end and the base end is the upstream end. Further, the vertical direction used in the description is defined based on FIG. That is, the base end is above the tip and the tip is below the base. This vertical direction is defined for the sake of simplicity, and has nothing to do with the vertical direction in the mounted state of the fuel injection valve 100.

図1、図2Bに示すように、ノズル体3の下流側(先端側又は内燃機関側)には、ノズル体3と同軸上に下流側弁座部材(先端側弁座部材)2が接合されている。弁体1は下流側弁座部材2の上流側に配設されている。弁体1はノズル体3に内包され、ノズル体3に対して同軸状に配設されている。そして弁体1は、ノズル体3の内部で、ノズル体3の中心軸線100Aに沿う方向に、移動可能に設けられている。すなわち弁体1は、軸方向に変位可能に構成されている。さらに弁体1は、軸方向において燃料の流れる方向の上流側に配設された弁体上流側シート部1aと、下流側に配設された弁体下流側シート部1bとを有する。なおノズル体3の中心軸線は、燃料噴射弁100の中心軸線100Aに一致し、中心軸線100Aと同軸に構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2B, a downstream valve seat member (tip side valve seat member) 2 is joined coaxially with the nozzle body 3 on the downstream side (tip side or internal combustion engine side) of the nozzle body 3. ing. The valve body 1 is arranged on the upstream side of the downstream valve seat member 2. The valve body 1 is included in the nozzle body 3 and is arranged coaxially with the nozzle body 3. The valve body 1 is movably provided inside the nozzle body 3 in a direction along the central axis 100A of the nozzle body 3. That is, the valve body 1 is configured to be displaceable in the axial direction. Further, the valve body 1 has a valve body upstream side seat portion 1a arranged on the upstream side in the fuel flow direction in the axial direction, and a valve body downstream side seat portion 1b arranged on the downstream side. The central axis of the nozzle body 3 coincides with the central axis 100A of the fuel injection valve 100 and is coaxial with the central axis 100A.

図1、図2Aに示すように、ノズル体3と弁体1との間には、弁体1を上流側(基端側)に向けて付勢する第一付勢部材4が設置される。すなわち第一付勢部材4は、弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aと当接する方向に弁体1を付勢する。本実施例の場合、第一付勢部材4はコイルスプリングで構成している。 As shown in FIGS. 1 and 2A, a first urging member 4 for urging the valve body 1 toward the upstream side (base end side) is installed between the nozzle body 3 and the valve body 1. .. That is, the first urging member 4 urges the valve body 1 in the direction in which the valve body upstream side seat portion 1a comes into contact with the upstream side valve seat 7a. In the case of this embodiment, the first urging member 4 is composed of a coil spring.

図1、図3に示すように、弁体1の上流側には、燃料を封止するベローズ体(シール体)8が設けられている。ベローズ体8の上流側には、駆動素子11が弁体1及びベローズ体8と同軸上に位置するように設けられている。すなわち駆動素子11は、弁体上流側シート部1aに対して弁体下流側シート部1bが設けられた側とは反対側に設けられている。駆動素子11が収容された空間はベローズ体8により封止され、駆動素子11は燃料から遮蔽されている。 As shown in FIGS. 1 and 3, a bellows body (seal body) 8 for sealing fuel is provided on the upstream side of the valve body 1. A drive element 11 is provided on the upstream side of the bellows body 8 so as to be located coaxially with the valve body 1 and the bellows body 8. That is, the drive element 11 is provided on the side opposite to the side where the valve body downstream side seat portion 1b is provided with respect to the valve body upstream side seat portion 1a. The space in which the drive element 11 is housed is sealed by the bellows body 8, and the drive element 11 is shielded from the fuel.

図1、図4に示すように、駆動素子11の上流側には構成部品の線膨張を相殺するためのダンパー体12が配設されている。ダンパー体12の上流側には、ダンパー体12の位置を固定する固定部品14が配設されている。駆動素子11及びベローズ体8の外周にはケーシング体16が設けられ、駆動素子11及びベローズ体8はケーシング体16に内包されている。ケーシング体16は二重円管構造を有し、二重円管で形成される隙間(内側の円管と外側の円管との間の隙間)に燃料通路を形成している。ケーシング体16の上流側に上部ケーシング13が接合されている。 As shown in FIGS. 1 and 4, a damper body 12 for canceling the linear expansion of the components is provided on the upstream side of the drive element 11. On the upstream side of the damper body 12, a fixing component 14 for fixing the position of the damper body 12 is arranged. A casing body 16 is provided on the outer periphery of the drive element 11 and the bellows body 8, and the drive element 11 and the bellows body 8 are included in the casing body 16. The casing body 16 has a double circular pipe structure, and a fuel passage is formed in a gap formed by the double circular pipe (a gap between the inner circular pipe and the outer circular pipe). The upper casing 13 is joined to the upstream side of the casing body 16.

燃料は、上部ケーシング13の燃料供給口13aから供給され、ケーシング体16が有する燃料通路を通り、弁体1の弁体上流側シート部1aに至る。弁体上流側シート部1aを通過した燃料は、弁体1とノズル体3との隙間を流れて、弁体1の弁体下流側シート部1bに至る。弁体下流側シート部1bを通過した燃料は噴孔2bから燃料噴射弁100の外部、例えば内燃機関に噴射され、燃料噴霧FSが生成される。 The fuel is supplied from the fuel supply port 13a of the upper casing 13, passes through the fuel passage of the casing body 16, and reaches the valve body upstream seat portion 1a of the valve body 1. The fuel that has passed through the valve body upstream side seat portion 1a flows through the gap between the valve body 1 and the nozzle body 3 and reaches the valve body downstream side seat portion 1b of the valve body 1. The fuel that has passed through the seat portion 1b on the downstream side of the valve body is injected from the injection hole 2b to the outside of the fuel injection valve 100, for example, an internal combustion engine, and a fuel spray FS is generated.

次に各部の構造について、詳細に説明する。
図2Bに示すように、下流側弁座部材2は下流側弁座2aと噴孔2bとを有する。噴孔2bは下流側弁座2aの下流側に設けられる。下流側弁座2aに弁体1の弁体下流側シート部1bが当接することにより、下流側弁座2aと弁体下流側シート部1bとの間の燃料通路が閉じられて閉弁し、下流側弁座2aから弁体下流側シート部1bが離間することにより、下流側弁座2aと弁体下流側シート部1bとの間の燃料通路が開かれて開弁する。このように弁体下流側シート部1bは、下流側弁座2aに当接する当接部を構成する。弁体下流側シート部1bが下流側弁座2aに当接することにより下流側燃料通路が閉じられ、弁体下流側シート部1bが下流側弁座2aから離間することにより下流側燃料通路が開かれる。
Next, the structure of each part will be described in detail.
As shown in FIG. 2B, the downstream valve seat member 2 has a downstream valve seat 2a and an injection hole 2b. The injection hole 2b is provided on the downstream side of the downstream valve seat 2a. When the valve body downstream seat portion 1b of the valve body 1 comes into contact with the downstream valve seat 2a, the fuel passage between the downstream valve seat 2a and the valve body downstream seat portion 1b is closed and the valve is closed. When the downstream side seat portion 1b of the valve body is separated from the downstream side valve seat 2a, the fuel passage between the downstream side valve seat 2a and the valve body downstream side seat portion 1b is opened and the valve is opened. In this way, the valve body downstream seat portion 1b constitutes an abutting portion that abuts on the downstream valve seat 2a. The downstream fuel passage is closed when the valve body downstream seat portion 1b abuts on the downstream valve seat 2a, and the downstream fuel passage is opened when the valve body downstream seat portion 1b is separated from the downstream valve seat 2a. Is done.

弁体下流側シート部1bが下流側弁座2aから離間することにより、下流側弁座2aと弁体下流側シート部1bとの間の燃料通路を流下した燃料は、噴孔2bから噴射される。このとき噴孔2bは、噴射した燃料が所望の噴霧を形成することができるように、形状(形、断面積、長さ等)や数が決められている。噴孔2bが形成される下流側弁座部材2は、必要とされる噴霧を形成するための部品である。 By separating the valve body downstream seat portion 1b from the downstream valve seat 2a, the fuel flowing down the fuel passage between the downstream valve seat 2a and the valve body downstream seat portion 1b is injected from the injection hole 2b. To. At this time, the shape (shape, cross-sectional area, length, etc.) and number of the injection holes 2b are determined so that the injected fuel can form a desired spray. The downstream valve seat member 2 on which the injection hole 2b is formed is a component for forming the required spray.

下流側弁座部材2はノズル体3の下流側端部の内周側に挿入されて固定されている。下流側弁座部材2は下流側端部の外面側に球状凸形状部2cを有し、内側に円錐面又は球面に形成された内面2dを有している。下流側弁座2aは下流側弁座部材2の内面2dに形成されている。 The downstream valve seat member 2 is inserted and fixed to the inner peripheral side of the downstream end portion of the nozzle body 3. The downstream valve seat member 2 has a spherical convex portion 2c on the outer surface side of the downstream end portion, and has an inner surface 2d formed on a conical surface or a spherical surface on the inner side. The downstream valve seat 2a is formed on the inner surface 2d of the downstream valve seat member 2.

燃料を噴射するための噴孔2bは、球状凸形状部2cの箇所に1箇所以上開口される。この噴孔2bは球状凸形状部2cの外面から内側の円錐面又は球面2dまで貫通している。噴孔2bは、中心軸線2bA方向に単一の直径で形成される場合と、直径が異なる複数の孔を中心軸線2bA方向に連結した段付きの形状で形成される場合とがある。本実施例の噴孔2bは、2つの孔を連結した形状であり、下流側の孔の直径が上流側の孔の直径よりも大きい。しかし噴孔2bの形状は、この形状に限定される訳ではなく、その他の形状であってもよい。 One or more injection holes 2b for injecting fuel are opened at the location of the spherical convex portion 2c. The injection hole 2b penetrates from the outer surface of the spherical convex portion 2c to the inner conical surface or the spherical surface 2d. The injection hole 2b may be formed with a single diameter in the central axis 2bA direction, or may be formed in a stepped shape in which a plurality of holes having different diameters are connected in the central axis 2bA direction. The injection hole 2b of this embodiment has a shape in which two holes are connected, and the diameter of the hole on the downstream side is larger than the diameter of the hole on the upstream side. However, the shape of the injection hole 2b is not limited to this shape, and may be any other shape.

下流側弁座部材2の円錐面又は球面2dには弁体1の弁体下流側シート部1bが衝突するために、高硬度、溶接性、機械的特性の良好な材料(例えば、SUS420J2の熱処理材)で製作する。 Since the valve body downstream seat portion 1b of the valve body 1 collides with the conical surface or spherical surface 2d of the downstream valve seat member 2, a material having high hardness, weldability, and good mechanical properties (for example, heat treatment of SUS420J2) Material).

弁体1は、内燃機関へ燃料が洩れることを防止するために、弁体1の上流側部分と下流側部分とに分けられ、各部分に外方に向かって凸形状となる略球面状のシート部を具備する。弁体1の上流側部分に設けられる球面状シート部が弁体上流側シート部1aであり、弁体1の下流側部分に設けられる球面状シート部が弁体下流側シート部1bである。 The valve body 1 is divided into an upstream side portion and a downstream side portion of the valve body 1 in order to prevent fuel from leaking to the internal combustion engine, and each portion has a substantially spherical shape having a convex shape toward the outside. A seat portion is provided. The spherical seat portion provided on the upstream side portion of the valve body 1 is the valve body upstream side seat portion 1a, and the spherical seat portion provided on the downstream side portion of the valve body 1 is the valve body downstream side seat portion 1b.

図2A、図3に示すように本実施例では、弁体1の上流側端部に弁体中間部材1cとの嵌合凸部1eが設けられている。このため、弁体上流側シート部1aは弁体1の上流側端部よりも少し下流側(先端側)に寄った位置に設けられている。弁体上流側シート部1aには弁体1の衝突力が加わるので、嵌合凸部1eのように外径が細い箇所とのつなぎ部1dにはR部を形成し、衝撃による応力を緩和する構造にするとよい。一方、弁体下流側シート部1bは弁体1の下流側端部に設けられている。弁体1の詳細動作は図5にて説明する(後述)。 As shown in FIGS. 2A and 3, in this embodiment, a fitting convex portion 1e with the valve body intermediate member 1c is provided at the upstream end portion of the valve body 1. Therefore, the valve body upstream side seat portion 1a is provided at a position slightly closer to the downstream side (tip side) than the upstream side end portion of the valve body 1. Since the collision force of the valve body 1 is applied to the seat portion 1a on the upstream side of the valve body, an R portion is formed at the connecting portion 1d with a portion having a small outer diameter such as the fitting convex portion 1e to alleviate the stress due to the impact. It is good to have a structure that does. On the other hand, the valve body downstream side seat portion 1b is provided at the downstream end portion of the valve body 1. The detailed operation of the valve body 1 will be described with reference to FIG. 5 (described later).

図2Bに示すように、弁体1はノズル体3の内面との摺動部18を1箇所以上有している。摺動部18は円筒形を一部切り欠き、流路を形成することもある。弁体1の弁体下流側シート部1bは下流側弁座部材2のテーパー面に衝突するために、高硬度、溶接性、機械的特性も良好な材料(例えば、SUS420J2の熱処理材)で製作する。 As shown in FIG. 2B, the valve body 1 has one or more sliding portions 18 with the inner surface of the nozzle body 3. The sliding portion 18 may partially cut out a cylindrical shape to form a flow path. Since the valve body downstream seat portion 1b of the valve body 1 collides with the tapered surface of the downstream valve seat member 2, it is made of a material having high hardness, weldability, and mechanical properties (for example, a heat-treated material of SUS420J2). To do.

ノズル体3は弁体1を内包し、その内周面で、弁体1を中心軸線100Aに沿う方向に摺動可能に案内する。ノズル体3は噴霧位相を決めるため、下流側弁座部材2との接合時の位置あわせに必要な形状(例えば平面)を具備する。ノズル体3の先端部近傍の外周面には、内燃機関で発生する燃焼ガスをシールするため、シール部材19を取り付ける溝3aが1つ以上形成される。なお、弁体1の摺動部18はノズル体3の内径に接触摺動する面の一部を切り欠いて、燃料の流路を形成することも出来る。 The nozzle body 3 includes the valve body 1 and guides the valve body 1 in a slidable direction along the central axis 100A on the inner peripheral surface thereof. In order to determine the spray phase, the nozzle body 3 has a shape (for example, a flat surface) necessary for positioning at the time of joining with the downstream valve seat member 2. One or more grooves 3a for mounting the sealing member 19 are formed on the outer peripheral surface of the nozzle body 3 in the vicinity of the tip portion in order to seal the combustion gas generated in the internal combustion engine. The sliding portion 18 of the valve body 1 can also form a fuel flow path by cutting out a part of the surface that contacts and slides on the inner diameter of the nozzle body 3.

図1に示すように、ノズル体3には上流側端部に径方向外方に拡大した、フランジ部(拡径部)3eが設けられている。このフランジ部3eに第一付勢部材4とリフト量の微調整に用いる円環状の調整リング5とを組付ける。 As shown in FIG. 1, the nozzle body 3 is provided with a flange portion (diameter-expanded portion) 3e that is enlarged outward in the radial direction at the upstream end portion. The first urging member 4 and the annular adjusting ring 5 used for finely adjusting the lift amount are attached to the flange portion 3e.

図1、図2Aに示すように、第一付勢部材4は、弁体1を上流方向に付勢するための部品である。第一付勢部材4の内径は、弁体1の外径より大きく、且つ第一付勢部材4の外径は第一ケーシング7の内径よりも小さく設定する。第一付勢部材4はノズル体3及び弁体1と同軸上に組付けられる。第一付勢部材4の一方の端面は、ノズル体3のフランジ部3eの上流側(基端側)の端面に着座している。一方、第一付勢部材4の他方の端面は弁体1の弁体上流側シート部1aのフランジ部1aaの下面(弁体上流側シート部1aとは反対側の面)に着座している。このために弁体上流側シート部1aは弁体1の軸方向における中央部分の直径よりも大きな直径を有している。すなわち、弁体1は弁体上流側シート部1aが設けられる部分で拡径しており、この拡径した部分の下端面に第一付勢部材4の他方の端面が着座している。第一付勢部材4は、倒れを防止するために、両端面を研磨する。また、第一付勢部材4には、腐食に強く、バネ定数が大きいSUS631等の材質が用いられる。 As shown in FIGS. 1 and 2A, the first urging member 4 is a component for urging the valve body 1 in the upstream direction. The inner diameter of the first urging member 4 is set to be larger than the outer diameter of the valve body 1, and the outer diameter of the first urging member 4 is set to be smaller than the inner diameter of the first casing 7. The first urging member 4 is assembled coaxially with the nozzle body 3 and the valve body 1. One end face of the first urging member 4 is seated on the end face on the upstream side (base end side) of the flange portion 3e of the nozzle body 3. On the other hand, the other end surface of the first urging member 4 is seated on the lower surface of the flange portion 1aa of the valve body upstream side seat portion 1a of the valve body 1 (the surface opposite to the valve body upstream side seat portion 1a). .. Therefore, the seat portion 1a on the upstream side of the valve body has a diameter larger than the diameter of the central portion in the axial direction of the valve body 1. That is, the diameter of the valve body 1 is expanded at the portion where the valve body upstream seat portion 1a is provided, and the other end surface of the first urging member 4 is seated on the lower end surface of the expanded diameter portion. Both ends of the first urging member 4 are polished to prevent it from tipping over. Further, for the first urging member 4, a material such as SUS631 which is resistant to corrosion and has a large spring constant is used.

リフト量調整リング5の詳細は下記のとおりである。弁体1、ノズル体3及び下流側弁座部材2の部品公差によって寸法ばらつきが生じるため、必要とするリフト量(100μm程度)が得られるように、各部品の寸法ばらつきを調整する必要がある。そこで、リング幅W(図1参照)の公差を厳しく管理したリフト量調整リング5で、弁体1、ノズル体3及び下流側弁座部材2の部品公差によって生じる寸法ばらつきを調整する。図1に示すように、リフト量調整リング5はノズル体3のフランジ部3eに一方の端面を、他方の端面を第一ケーシング7に当接して、固定される。リフト量調整リング5は、弁体1の弁体下流側シート部1bと下流側弁座部材2の下流側弁座2aとの間に形成される隙間の実寸法と必要リフト量との差分をリフト量調整リング5の板厚Wで調整し、必要リフト量が得られるようにする。 The details of the lift amount adjusting ring 5 are as follows. Since dimensional variations occur due to the component tolerances of the valve body 1, the nozzle body 3 and the downstream valve seat member 2, it is necessary to adjust the dimensional variations of each component so that the required lift amount (about 100 μm) can be obtained. .. Therefore, the lift amount adjusting ring 5 in which the tolerance of the ring width W (see FIG. 1) is strictly controlled adjusts the dimensional variation caused by the component tolerances of the valve body 1, the nozzle body 3, and the downstream valve seat member 2. As shown in FIG. 1, the lift amount adjusting ring 5 is fixed to the flange portion 3e of the nozzle body 3 with one end face in contact with the first casing 7 and the other end face in contact with the first casing 7. The lift amount adjusting ring 5 determines the difference between the actual size of the gap formed between the valve body downstream seat portion 1b of the valve body 1 and the downstream valve seat 2a of the downstream valve seat member 2 and the required lift amount. Adjust with the plate thickness W of the lift amount adjusting ring 5 so that the required lift amount can be obtained.

図2Bに示すように、下流側弁座部材2の下流側弁座2a、つまり、弁体下流側シート部1bが当接する当接部の直径がφS1で定義される。また、下流側弁座部材2の軸方向断面図において、対称に配置される下流側弁座2aにより形成されるシート角度がθを有している。また、動作は後述するが、燃料噴射装置100が動作するときの下流側弁座2aからの弁体1の変位量はStとなっている。 As shown in FIG. 2B, the diameter of the downstream valve seat 2a of the downstream valve seat member 2, that is, the contact portion with which the valve body downstream seat portion 1b abuts is defined by φ S1. Further, in the axial cross-sectional view of the downstream valve seat member 2, the seat angle formed by the downstream valve seats 2a arranged symmetrically has θ 1 . Further, although the operation will be described later, the displacement amount of the valve body 1 from the downstream side valve seat 2a when the fuel injection device 100 operates is St 1 .

第一ケーシング7は、第一付勢部材4を内包し、弁体上流側シート部1aと協働して機関停止時の燃料封止を行なう部品である。第一ケーシング7は弁体上流側シート部1aと当接する上流側弁座7aを有している。第一ケーシング7をノズル体3に組付けると、弁体1の弁体上流側シート部1aは、先に組付けた第一付勢部材4の力により、第一ケーシング7の上流側弁座7aに当接した状態となる。弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aに当接することにより上流側燃料通路が閉じられ、弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aから離間することにより上流側燃料通路が開かれる。 The first casing 7 is a component that includes the first urging member 4 and performs fuel sealing when the engine is stopped in cooperation with the valve body upstream seat portion 1a. The first casing 7 has an upstream valve seat 7a that comes into contact with the valve body upstream seat portion 1a. When the first casing 7 is assembled to the nozzle body 3, the valve body upstream seat portion 1a of the valve body 1 is subjected to the force of the first urging member 4 assembled earlier to cause the upstream valve seat of the first casing 7. It is in a state of being in contact with 7a. The upstream fuel passage is closed when the valve body upstream seat portion 1a abuts on the upstream valve seat 7a, and the upstream fuel passage is opened when the valve body upstream seat portion 1a is separated from the upstream valve seat 7a. Is done.

図3に示すように、第一ケーシング7の上流側には、ベローズ体8を支える構造を有している。例えば、第一ケーシング7とベローズ体8の上側金具8bとの間に支持部位7bを設けて、ベローズ体8が支持される構造とする。支持部位は第一ケーシング7と一体でも別体でもよい。本実施例では、支持部位7bを第一ケーシング7と一体にした構成について説明する。 As shown in FIG. 3, a structure for supporting the bellows body 8 is provided on the upstream side of the first casing 7. For example, a support portion 7b is provided between the first casing 7 and the upper metal fitting 8b of the bellows body 8 so that the bellows body 8 is supported. The support portion may be integrated with or separate from the first casing 7. In this embodiment, a configuration in which the support portion 7b is integrated with the first casing 7 will be described.

第一ケーシング7の支持部位7bの下部に切欠き部(開口部)7cを設けて燃料流れFFの流路としている。弁体1の上端部には、嵌合凸部1eに下端部を嵌合した弁体中間部材1cが連結されている。弁体中間部材1cは弁体1と駆動素子11との間を中継する中継部材である。ベローズ体8の下端部と弁体中間部材1cの拡径部1cbとをレーザ溶接で接合するために、第一ケーシング7にはビームを通すための貫通部(本実施例では切欠き部7c)を設けている。第一ケーシング7は高い燃料圧力が印加されるので、許容耐力が大きく、且つ溶接性の優れた材料(例えば、SUS630といった析出硬化系ステンレス鋼)で製作される。 A notch (opening) 7c is provided in the lower part of the support portion 7b of the first casing 7 to serve as a flow path for the fuel flow FF. A valve body intermediate member 1c whose lower end is fitted to the fitting convex portion 1e is connected to the upper end portion of the valve body 1. The valve body intermediate member 1c is a relay member that relays between the valve body 1 and the drive element 11. In order to join the lower end portion of the bellows body 8 and the enlarged diameter portion 1cc of the valve body intermediate member 1c by laser welding, a penetrating portion for passing a beam through the first casing 7 (notch portion 7c in this embodiment). Is provided. Since a high fuel pressure is applied to the first casing 7, the first casing 7 is made of a material having a large allowable yield strength and excellent weldability (for example, precipitation hardening stainless steel such as SUS630).

図1に示す溶接リング6は、ノズル体3と第一ケーシング7とを溶接するための部品である。溶接リング6はノズル体3と第一ケーシング7とに対して圧入により仮固定され、その後溶接にて完全固定される。 The welding ring 6 shown in FIG. 1 is a component for welding the nozzle body 3 and the first casing 7. The welding ring 6 is temporarily fixed to the nozzle body 3 and the first casing 7 by press fitting, and then completely fixed by welding.

この箇所は、燃料の圧力が印加されるために、溶接長は0.5mm以上確保する必要がある。溶接リング6は高い燃料圧力が印加されるので、許容耐力が大きく、且つ溶接性の優れた材料(例えば、SUS630といった析出硬化系ステンレス鋼)で製作される。 Since the fuel pressure is applied to this portion, it is necessary to secure a welding length of 0.5 mm or more. Since a high fuel pressure is applied to the welding ring 6, the welding ring 6 is made of a material having a large allowable yield strength and excellent weldability (for example, precipitation hardening stainless steel such as SUS630).

図2Bに示すように、第一ケーシング7の上流側弁座7a、つまり、弁体上流側シート部1aが当接する当接部の直径がφで定義される。また、第一ケーシング7の軸方向断面図において、対称に配置される上流側弁座7aにより形成されるシート角度がθを有している。また、動作は後述するが、燃料噴射装置100が動作するときの上流側弁座7aからの弁体1の変位量はStとなっている。 As shown in Figure 2B, the upstream valve seat 7a of the first casing 7, i.e., the valve upstream sheet portion 1a is the diameter of the abutment portion abutting is defined by phi S. Further, in the axial cross-sectional view of the first casing 7, the seat angle formed by the symmetrically arranged upstream valve seats 7a has θ 2 . Although the operation will be described later, the displacement amount of the valve body 1 from the upstream valve seat 7a when the fuel injection device 100 operates is St 2 .

燃料噴射装置100において、供給圧力Piに対して、途中の燃料通路においての圧力損失が大きいと噴射される圧力が小さくなり、噴霧の微粒化性能が抑制され、内燃機関より排出されるすすの排出量が増大する。燃料噴射装置において、燃料の圧力損失が大きくなるすなわち、燃料の流速が上がる狭窄部は、弁シート部となっている。 In the fuel injection device 100, if the pressure loss in the fuel passage in the middle is large with respect to the supply pressure Pi, the injection pressure becomes small, the atomization performance of the spray is suppressed, and the soot discharged from the internal combustion engine is discharged. The amount increases. In the fuel injection device, the narrowed portion where the fuel pressure loss increases, that is, the flow velocity of the fuel increases, is the valve seat portion.

そこで、本実施例の燃料噴射弁は、下流側弁座2aと、下流側弁座2aの上流側に位置する上流側弁座7aと、下流側弁座2aまたは上流側弁座7aに当接することによって燃料通路を閉じ、下流側弁座2aおよび上流側弁座7aから離れることによって燃料通路を開く弁体1と、を備えている。そして、下流側弁座2aの直径をφS1、下流側弁座2aと弁体1(弁体下流側シート部1b)との当接面における下流側弁座2aのシート角度をθ1、上流側弁座7aの直径をφS2、上流側弁座7aと弁体1(弁体上流側シート部1a)との当接面における上流側弁座7aのシート角度をθ2、燃料通路の入口に流入する燃料の圧力をPi、燃料密度をρ、流量をQとする。この場合に、燃料噴射時において下記の(数1)を満たすように下流側弁座2aからの弁体1のリフト量St1、及び上流側弁座7aからの弁体1のリフト量St2が制御される。 Therefore, the fuel injection valve of this embodiment comes into contact with the downstream valve seat 2a, the upstream valve seat 7a located on the upstream side of the downstream valve seat 2a, and the downstream valve seat 2a or the upstream valve seat 7a. This includes a valve body 1 that closes the fuel passage and opens the fuel passage by moving away from the downstream valve seat 2a and the upstream valve seat 7a. Then, the diameter of the downstream valve seat 2a is φ S1 , the seat angle of the downstream valve seat 2a on the contact surface between the downstream valve seat 2a and the valve body 1 (valve body downstream seat portion 1b) is θ 1 , and the upstream side valve seat 2a. The diameter of the side valve seat 7a is φ S2 , the seat angle of the upstream side valve seat 7a on the contact surface between the upstream side valve seat 7a and the valve body 1 (valve body upstream side seat portion 1a) is θ 2 , and the inlet of the fuel passage. Let Pi be the pressure of the fuel flowing into, ρ be the fuel density, and Q be the flow rate. In this case, the lift amount St 1 of the valve body 1 from the downstream valve seat 2a and the lift amount St 2 of the valve body 1 from the upstream valve seat 7a so as to satisfy the following (Equation 1) at the time of fuel injection. Is controlled.

Figure 0006857541
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これにより燃料通路においての圧力損失が小さくなり噴射される圧力が大きくなることから、噴霧の微粒化性能が抑制されることなく、内燃機関より排出されるすすの排出量を低減することが可能である。 As a result, the pressure loss in the fuel passage is reduced and the injected pressure is increased, so that it is possible to reduce the amount of soot discharged from the internal combustion engine without suppressing the atomization performance of the spray. is there.

図3に示すベローズ体8は燃料が駆動素子11側に流入しないよう、駆動素子11の収容室と燃料流路部とを遮断する部品である。ベローズ体8は蛇腹状部材(蛇腹部材)8aと上側金具8bとで構成される。蛇腹状部材8aの上流側端部は上側金具8bと溶接により接合され、また蛇腹状部材8aの下流側端部は弁体中間部材1cの下部に形成された拡径部1cbの外周面と溶接により接合されている。 The bellows body 8 shown in FIG. 3 is a component that shuts off the accommodation chamber of the drive element 11 and the fuel flow path portion so that the fuel does not flow into the drive element 11. The bellows body 8 is composed of a bellows-shaped member (bellows member) 8a and an upper metal fitting 8b. The upstream end of the bellows-shaped member 8a is joined to the upper metal fitting 8b by welding, and the downstream end of the bellows-shaped member 8a is welded to the outer peripheral surface of the enlarged diameter portion 1cc formed in the lower part of the valve body intermediate member 1c. Are joined by.

上側金具8bは、中心部に貫通孔8baが形成され、空洞となっている。空洞8baは、蛇腹状部材8aを上側金具8bに溶接すると、蛇腹状部材8aの内側の空間を駆動素子11の収容室に連通させる貫通孔となっている。弁体中間部材1cは蛇腹状部材8aの内部を貫通して、上側金具8bの上端面から突出し、駆動素子11と線接触で接合されている。すなわち蛇腹状部材8aは、弁体中間部材1cの径方向外方に設けられ、弁体中間部材1cを内包する。なお蛇腹状部材8aは、自然長(自然な状態での長さ)となる初期状態から圧縮した状態で、燃料噴射弁100に組み付けられている。 The upper metal fitting 8b has a through hole 8ba formed in the center thereof and is hollow. The cavity 8ba is a through hole that communicates the space inside the bellows-shaped member 8a to the accommodating chamber of the drive element 11 when the bellows-shaped member 8a is welded to the upper metal fitting 8b. The valve body intermediate member 1c penetrates the inside of the bellows-shaped member 8a, projects from the upper end surface of the upper metal fitting 8b, and is joined to the drive element 11 by line contact. That is, the bellows-shaped member 8a is provided on the outer side in the radial direction of the valve body intermediate member 1c, and includes the valve body intermediate member 1c. The bellows-shaped member 8a is assembled to the fuel injection valve 100 in a compressed state from the initial state where the bellows-shaped member 8a has a natural length (length in a natural state).

本実施例では、駆動素子11は下端面に円錐状の凹部11aを具備している。また弁体中間部材1cは、上端部が略球形に形成されている。弁体中間部材1cの略球形の上端部が凹部11aの開口縁と当接することで、弁体中間部材1cは駆動素子11と線接触で接合される。ベローズ体8は初期に圧縮状態としておくことで、耐久性が増加する。そのため、ベローズ体8に圧縮を加えるために、第一ケーシング7の突当て部に隙間8dを設けている。 In this embodiment, the drive element 11 is provided with a conical recess 11a on the lower end surface. The upper end of the valve body intermediate member 1c is formed in a substantially spherical shape. The substantially spherical upper end of the valve body intermediate member 1c comes into contact with the opening edge of the recess 11a, so that the valve body intermediate member 1c is joined to the drive element 11 by line contact. The durability of the bellows body 8 is increased by keeping the bellows body 8 in a compressed state at the initial stage. Therefore, in order to apply compression to the bellows body 8, a gap 8d is provided in the abutting portion of the first casing 7.

なお図3に示すように、上側金具8bの下面側の外周部には、蛇腹状部材8aの圧縮量を調整するための部品として、ベローズリング15が設けられる。ベローズ体8の寸法は、ベローズの製作方法や接合により、ばらつきが大きく、必要とする蛇腹状部材8aの圧縮量がばらつく。そのため、ベローズリング15の厚さを調整して、蛇腹状部材8aの圧縮量を調整することができる機構を設けた。 As shown in FIG. 3, a bellows ring 15 is provided on the outer peripheral portion of the upper metal fitting 8b on the lower surface side as a component for adjusting the amount of compression of the bellows-shaped member 8a. The dimensions of the bellows body 8 vary greatly depending on the bellows manufacturing method and joining, and the required compression amount of the bellows-shaped member 8a varies. Therefore, a mechanism capable of adjusting the thickness of the bellows ring 15 to adjust the amount of compression of the bellows-shaped member 8a is provided.

第二ケーシング9は、二重円管構造を有するケーシング体16の内側の円管部材(筒状部材)を構成する部品であり、駆動素子11の周方向の位置とベローズ体8の圧縮量を保持し、燃料流路を構成する部品である。第二ケーシング9の下流側端部の内周面に設けた径方向内方に向かって突出する凸部9bでベローズ体8の上側金具8bを下方に押し、ベローズ体8を圧縮する。この状態でベローズ体8の上側金具8bの外周と第二ケーシング9の外周は重ねあわせ溶接で接合する。第二ケーシング9の上流側端部の外周面には、図5に示すように、径方向外方に向かって突出するフランジ状突起(環状突起)9aがあり、フランジ状突起9aで上部ケーシング13との位置あわせを行なう。 The second casing 9 is a component that constitutes a circular tube member (cylindrical member) inside the casing body 16 having a double circular tube structure, and determines the position of the drive element 11 in the circumferential direction and the amount of compression of the bellows body 8. It is a component that holds and constitutes the fuel flow path. The upper metal fitting 8b of the bellows body 8 is pushed downward by the convex portion 9b provided on the inner peripheral surface of the downstream end portion of the second casing 9 and protruding inward in the radial direction to compress the bellows body 8. In this state, the outer circumference of the upper metal fitting 8b of the bellows body 8 and the outer circumference of the second casing 9 are joined by superposition welding. As shown in FIG. 5, there is a flange-shaped protrusion (annular protrusion) 9a protruding outward in the radial direction on the outer peripheral surface of the upstream end portion of the second casing 9, and the flange-shaped protrusion 9a forms the upper casing 13 Align with.

第二ケーシング9は高い燃料圧力が印加されるので、許容耐力が大きく、且つ溶接性の優れた材料(例えば、SUS630といった析出硬化系ステンレス鋼)で製作される。 Since a high fuel pressure is applied to the second casing 9, the second casing 9 is made of a material having a large allowable yield strength and excellent weldability (for example, precipitation hardening stainless steel such as SUS630).

上部ケーシング13には、第二ケーシング9、第三ケーシング10、ダンパー体12及び固定部品14の取付け穴が同軸上に形成され、段付きの孔12eを形成している。燃料供給口13aは第二ケーシング9と第三ケーシング10とを取り付ける穴とは同軸上に構成されていない。なお第三ケーシング10は、二重円管構造を有するケーシング体16の外側の円管部材(筒状部材)を構成する部品であり、第二ケーシング9と共に燃料流路を構成するための部品である。 In the upper casing 13, mounting holes for the second casing 9, the third casing 10, the damper body 12, and the fixing component 14 are coaxially formed to form a stepped hole 12e. The fuel supply port 13a is not configured coaxially with the holes for attaching the second casing 9 and the third casing 10. The third casing 10 is a component that constitutes an outer circular tube member (cylindrical member) of the casing body 16 having a double circular tube structure, and is a component that constitutes a fuel flow path together with the second casing 9. is there.

図4に示すように、上部ケーシング13の下流側端面から取付け穴12eに第二ケーシング9及び第三ケーシング10を挿入する。第二ケーシング9にはフランジ状突起9aが設けてあり、第三ケーシング10にはフランジ状突起10aが設けてある。フランジ状突起9a及びフランジ状突起10aは、それぞれ上部ケーシング13の取付け穴12eに当接した状態で位置が固定された後、全周が溶接される。なお、固定及び溶接は、第二ケーシング9、第三ケーシング10の順番で行う。 As shown in FIG. 4, the second casing 9 and the third casing 10 are inserted into the mounting holes 12e from the downstream end surface of the upper casing 13. The second casing 9 is provided with a flange-shaped protrusion 9a, and the third casing 10 is provided with a flange-shaped protrusion 10a. The flange-shaped protrusions 9a and the flange-shaped protrusions 10a are fixed in positions in contact with the mounting holes 12e of the upper casing 13, and then the entire circumference is welded. Fixing and welding are performed in the order of the second casing 9 and the third casing 10.

上部ケーシング13は高い燃料圧力が印加されるので、許容耐力が大きく、且つ溶接性の優れた材料(例えば、SUS630といった析出硬化系ステンレス鋼)で製作される。 Since a high fuel pressure is applied to the upper casing 13, the upper casing 13 is made of a material having a large allowable yield strength and excellent weldability (for example, precipitation hardening stainless steel such as SUS630).

駆動素子11は、弁体下流側シート部1bが下流側弁座2cと当接する方向に、弁体1を移動させるための部品である。前述の通り、駆動素子11の下流側端面(下端面)11aは弁体中間部材1cと当接している。駆動素子11の下流側端面11aは円錐状の凹部を具備し、下流側端面11aと同様、当接部の面圧を低減させ、磨耗を防ぐ。上流側端面も円錐状の凹部11bを具備しているが、円錐状の凹部を具備している別部材を上流部端面に組付けることもできる。駆動素子11は電圧を印加されると、全長が伸びる。駆動素子11の一例である圧電素子の場合、薄いセラミックス製の素子を積層して構成され、電圧を印加すると数μmから数十μm全長が伸びる。素子は両端部を金属製の蓋で固定され、素子の外周は伸縮できる形状の金属ケーシングにて覆われる。セラミックス製の圧電素子では、金属に比べて非常に線膨張率が低く、ステンレス鋼の1/10程度となる。 The drive element 11 is a component for moving the valve body 1 in the direction in which the valve body downstream side seat portion 1b comes into contact with the downstream side valve seat 2c. As described above, the downstream end surface (lower end surface) 11a of the drive element 11 is in contact with the valve body intermediate member 1c. The downstream end surface 11a of the drive element 11 is provided with a conical recess, and like the downstream end surface 11a, the surface pressure of the contact portion is reduced to prevent wear. The upstream end face also has a conical recess 11b, but another member having a conical recess can also be assembled to the upstream end face. When a voltage is applied to the drive element 11, the total length of the drive element 11 is extended. The piezoelectric element, which is an example of the driving element 11, is formed by stacking thin ceramic elements, and when a voltage is applied, the total length is extended from several μm to several tens of μm. Both ends of the element are fixed with metal lids, and the outer circumference of the element is covered with a metal casing having a shape that allows expansion and contraction. The piezoelectric element made of ceramics has a very low coefficient of linear expansion as compared with metal, which is about 1/10 of that of stainless steel.

第三ケーシング10の上流側端面はフランジ状突起10aになっている。第三ケーシング10の下流側端面から10mmほど上流側までの内径は、第一ケーシング7の外径と同じだが、それより上流側では第一ケーシング7の外径よりも1mm以上大きくなる。上部ケーシング13の内周に第三ケーシング10を下流側端部から挿入するようにして、第三ケーシング10を上部ケーシング13に組み付ける。第三ケーシング10のフランジ状突起10aを、上部ケーシング13の取付け穴12eに突き当てて固定し、上部ケーシング13と第三ケーシング10のフランジ状突起10aの外周とを溶接する。 The upstream end surface of the third casing 10 is a flange-shaped protrusion 10a. The inner diameter from the downstream end surface of the third casing 10 to the upstream side by about 10 mm is the same as the outer diameter of the first casing 7, but on the upstream side, it is 1 mm or more larger than the outer diameter of the first casing 7. The third casing 10 is assembled to the upper casing 13 by inserting the third casing 10 into the inner circumference of the upper casing 13 from the downstream end. The flange-shaped protrusion 10a of the third casing 10 is abutted against the mounting hole 12e of the upper casing 13 to be fixed, and the upper casing 13 and the outer periphery of the flange-shaped protrusion 10a of the third casing 10 are welded.

また、第三ケーシング10の下流側内径部と第一ケーシング7の上流側外径部とは圧入となっており、第三ケーシング10の下流側と第一ケーシング7の上流側とを重ねあわせて、溶接で全周を接合する。これにより、第二ケーシング9の外径(外周)と第三ケーシング10の内径(内周)の間が隙間となり、ここを燃料が流れる。 Further, the downstream inner diameter portion of the third casing 10 and the upstream outer diameter portion of the first casing 7 are press-fitted, and the downstream side of the third casing 10 and the upstream side of the first casing 7 are overlapped with each other. , Join the entire circumference by welding. As a result, a gap is formed between the outer diameter (outer circumference) of the second casing 9 and the inner diameter (inner circumference) of the third casing 10, and fuel flows there.

ダンパー体12は、部品間の線膨張率の差を相殺するための部品である。ダンパー体12は駆動素子11の上流側に位置している。ダンパー体12は先端側の端部に略球状(半球状)になっている突起部12cを具備しており、駆動素子11の上流側端面に具備された円錐状の凹部11bと当接している。 The damper body 12 is a component for canceling the difference in linear expansion coefficient between the components. The damper body 12 is located on the upstream side of the drive element 11. The damper body 12 is provided with a substantially spherical (hemispherical) protrusion 12c at the end on the tip side, and is in contact with a conical recess 11b provided on the upstream end surface of the drive element 11. ..

ダンパー体12はシリンダ12bとプランジャ12aとダイアフラム12dとから構成されており、シリンダ12bとプランジャ12aとダイアフラム12dとの間には油が封入されている。油は気泡が混入しないように、脱気した状態でシリンダ12bとプランジャ12aとダイアフラム12dとの間に注入される。温度が高くなると油が膨張し、その膨張した分、ダイアフラム12dが変形し、それに接続されているシリンダ12bが追従して移動する。この移動により、下流側弁座2と弁体1の隙間が発生しないように接触を維持する。ダンパー体12は駆動素子11が高周波で駆動した場合の挙動では変動しない特性を有する。 The damper body 12 is composed of a cylinder 12b, a plunger 12a, and a diaphragm 12d, and oil is sealed between the cylinder 12b, the plunger 12a, and the diaphragm 12d. The oil is injected between the cylinder 12b, the plunger 12a and the diaphragm 12d in a degassed state so that air bubbles are not mixed. When the temperature rises, the oil expands, the diaphragm 12d is deformed by the expansion, and the cylinder 12b connected to the diaphragm 12b follows and moves. By this movement, contact is maintained so that a gap between the downstream valve seat 2 and the valve body 1 does not occur. The damper body 12 has a characteristic that does not fluctuate in the behavior when the driving element 11 is driven at a high frequency.

固定部品14はダンパー体12を固定する部品である。ダンパー体12に当接している駆動素子11の駆動力は1000N以上あり、この荷重を受けても、固定部品14が軸方向に移動しないように、固定部品14に印加する圧入荷重が設定される。 The fixing component 14 is a component that fixes the damper body 12. The driving force of the driving element 11 in contact with the damper body 12 is 1000 N or more, and the press-fitting load applied to the fixed component 14 is set so that the fixed component 14 does not move in the axial direction even if this load is received. ..

固定部品14の固定方法は次のとおりである。固定部品14を上部ケーシング13の内周面13bに圧入する。固定部品14の圧入長さが規定値となるよう微調整を行なう。弁体11の移動量が規定値となったときに、上部ケーシング13と固定部品14は仮固定される。固定方法は、かしめ等とする。その後、駆動素子11が駆動するときの荷重に耐えるように、上部ケーシング13と固定部品14を接合して完全固定する。 The fixing method of the fixing component 14 is as follows. The fixing component 14 is press-fitted into the inner peripheral surface 13b of the upper casing 13. Fine adjustment is performed so that the press-fitting length of the fixed component 14 becomes a specified value. When the movement amount of the valve body 11 reaches the specified value, the upper casing 13 and the fixing component 14 are temporarily fixed. The fixing method shall be caulking or the like. After that, the upper casing 13 and the fixing component 14 are joined and completely fixed so as to withstand the load when the driving element 11 is driven.

図7A及び図7Bの(1)は機関及び燃料加圧装置の停止時の状態を示す。この時、駆動素子11への電圧の印加は行われていない。この状態では、弁体1に設けられた第一付勢部材4の力により、弁体1は弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aと当接する位置まで押し上げられ、弁体上流側シート部1aと上流側弁座7aとの間の燃料通路が閉じた状態である(図5(a)の状態)。この場合、燃料加圧装置は停止しているため燃料の供給は行われていないが、前回、機関の運転を停止するまで供給されていた燃料は弁体上流側シート部1a及び上流側弁座7aによって止められ、弁体上流側シート部1a及び上流側弁座7aの下流側には流下しない。従って、燃料噴射弁100は閉弁した状態である。なお、弁体下流側シート部1bと下流側弁座2aとの間の燃料通路は開いた状態である(図6(a)の状態)。 (1) of FIGS. 7A and 7B shows the state when the engine and the fuel pressurizing device are stopped. At this time, no voltage is applied to the drive element 11. In this state, the force of the first urging member 4 provided on the valve body 1 pushes the valve body 1 up to a position where the seat portion 1a on the upstream side of the valve body comes into contact with the valve seat 7a on the upstream side, and the valve body 1 is on the upstream side of the valve body. The fuel passage between the seat portion 1a and the upstream valve seat 7a is closed (state of FIG. 5A). In this case, the fuel pressurizing device is stopped, so the fuel is not supplied, but the fuel that was supplied until the engine operation was stopped last time is the valve body upstream seat portion 1a and the upstream valve seat. It is stopped by 7a and does not flow down to the downstream side of the valve body upstream seat portion 1a and the upstream valve seat 7a. Therefore, the fuel injection valve 100 is in a closed state. The fuel passage between the valve body downstream seat portion 1b and the downstream valve seat 2a is in an open state (state of FIG. 6A).

図7A及び図7Bの(1)で、機関が停止されたままの状態で燃料加圧装置が作動すると、燃料が供給される。しかしこの状態では、駆動素子11への電圧の印加は行われていない。そのため弁体1は、第一付勢部材4の付勢力とベローズ体8から作用する上流方向への力の双方により、上流方向へ押し上げられている。その結果、弁体1の弁体上流側シート部1aは第一ケーシング7の上流側弁座7aと当接し、弁体上流側シート部1aと上流側弁座7aとの間の燃料通路が閉じた状態が維持されている(図5(a)の状態)。この状態では、弁体下流側シート部1b側の燃料通路は開いているものの、弁体上流側シート部1a側の燃料通路が閉じているため、燃料の流れが遮断される。この場合も、燃料噴射弁100は閉弁した状態を維持している。このとき、燃料を遮断しないと、内燃機関の燃焼室内に燃料が流入してしまい、機関始動時に圧縮が発生し、内燃機関を破壊してしまう可能性がある。 In (1) of FIGS. 7A and 7B, when the fuel pressurizing device is operated while the engine is stopped, fuel is supplied. However, in this state, the voltage is not applied to the drive element 11. Therefore, the valve body 1 is pushed up in the upstream direction by both the urging force of the first urging member 4 and the upstream force acting from the bellows body 8. As a result, the valve body upstream seat portion 1a of the valve body 1 comes into contact with the upstream valve seat 7a of the first casing 7, and the fuel passage between the valve body upstream seat portion 1a and the upstream valve seat 7a is closed. The state is maintained (the state shown in FIG. 5A). In this state, although the fuel passage on the downstream side seat portion 1b side of the valve body is open, the fuel passage on the upstream side seat portion 1a side of the valve body is closed, so that the fuel flow is blocked. In this case as well, the fuel injection valve 100 remains closed. At this time, if the fuel is not shut off, the fuel will flow into the combustion chamber of the internal combustion engine, and compression will occur when the engine is started, which may destroy the internal combustion engine.

図7A及び図7Bの(2)は、燃料加圧装置が始動された後、機関が始動された状態(機関の作動中の状態)を示している。この状態では、エンジンコントロールユニットからの指令値に基づいて、燃料を燃料噴射弁100から所定の流量だけ噴射する。弁体1は、必要とされる流量の燃料が流れ、圧力損失や噴霧性能が維持されるよう、弁体下流側シート部1b側の流路面積と弁体上流側シート部1a側の流路面積との比が最適となるように、駆動素子11に印加される電圧が制御されて駆動される。すなわち、駆動素子11の駆動電圧が図7Aの中間電圧に制御され、弁体上流側シート部1aと上流側弁座7aとの間の燃料通路が開き(図5(b)の状態)、弁体下流側シート部1bと下流側弁座2aとの間の燃料通路も開いている状態であり、燃料噴射弁100が開弁した状態である(図6(a)の状態)。 FIG. 7A and FIG. 7B (2) show a state in which the engine is started (a state in which the engine is operating) after the fuel pressurizing device is started. In this state, fuel is injected from the fuel injection valve 100 by a predetermined flow rate based on the command value from the engine control unit. The valve body 1 has a flow path area on the valve body downstream side seat portion 1b side and a flow path on the valve body upstream side seat portion 1a side so that the required flow rate of fuel flows and pressure loss and spray performance are maintained. The voltage applied to the drive element 11 is controlled and driven so that the ratio with the area becomes optimum. That is, the drive voltage of the drive element 11 is controlled to the intermediate voltage shown in FIG. 7A, the fuel passage between the valve body upstream seat portion 1a and the upstream valve seat 7a is opened (state in FIG. 5B), and the valve is valved. The fuel passage between the downstream seat portion 1b of the body and the downstream valve seat 2a is also open, and the fuel injection valve 100 is open (state of FIG. 6A).

図7A及び図7Bの(3)は、機関及び燃料加圧装置が共に作動している状態において、燃料噴射を停止させる状態を示す。弁体1の弁体下流側シート部1bと下流側弁座2aとが当接するように、駆動素子11に通電を行う。これにより、弁体1が下流側弁座2a側へ移動する。結果、燃料流路が閉塞され、燃料噴射が停止する。すなわち、弁体上流側シート部1aと上流側弁座7aとの間の燃料通路は開いた状態(図5(c)の状態)であるが、弁体下流側シート部1bと下流側弁座2aとの間の燃料通路が閉じた状態(図6(c)の状態)となり、燃料噴射弁100が閉弁した状態となる。 FIG. 7A and FIG. 7B (3) show a state in which fuel injection is stopped while both the engine and the fuel pressurizing device are operating. The drive element 11 is energized so that the valve body downstream seat portion 1b of the valve body 1 and the downstream valve seat 2a are in contact with each other. As a result, the valve body 1 moves to the downstream side valve seat 2a side. As a result, the fuel flow path is blocked and fuel injection is stopped. That is, the fuel passage between the valve body upstream seat portion 1a and the upstream valve seat 7a is in an open state (state in FIG. 5C), but the valve body downstream seat portion 1b and the downstream valve seat are in an open state. The fuel passage between 2a and 2a is closed (the state shown in FIG. 6C), and the fuel injection valve 100 is closed.

機関駆動時には、図7A及び図7Bの(2)の状態と(3)の状態とを繰り返すことにより、機関の燃焼に必要とされる燃料量を適切なタイミングで燃料噴射弁100から供給することが可能となる。図7A及び図7Bの(4)の状態は(3)と同じ状態、(5)の状態は(2)と同じ状態である。ただし、(5)の状態では、途中で機関及び燃料加圧装置が停止され、弁体1は第一付勢部材4の付勢力とベローズ体8から作用する上流方向への力の双方により、上流方向へ押し上げられる。これにより、弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aに当接し、燃料噴射弁100は閉弁した状態で動作を停止する。 When the engine is driven, the amount of fuel required for combustion of the engine is supplied from the fuel injection valve 100 at an appropriate timing by repeating the states (2) and (3) of FIGS. 7A and 7B. Is possible. The state of (4) in FIGS. 7A and 7B is the same as that of (3), and the state of (5) is the same as that of (2). However, in the state of (5), the engine and the fuel pressurizing device are stopped in the middle, and the valve body 1 is affected by both the urging force of the first urging member 4 and the upstream force acting from the bellows body 8. It is pushed up in the upstream direction. As a result, the valve body upstream seat portion 1a comes into contact with the upstream valve seat 7a, and the fuel injection valve 100 stops operating in a closed state.

すなわち本実施例の燃料噴射弁100は、弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aから離間し、弁体下流側シート部1bが下流側弁座2aから離間した状態に、弁体1を駆動素子11により駆動して燃料を噴射する。燃料噴射弁100は、駆動素子11への通電を行っていない状態では、弁体上流側シート部1aが上流側弁座7aと当接する向きに弁体1を付勢する、第一付勢部材4の付勢力を含む上流向き付勢力が、弁体下流側シート部1bが下流側弁座2aと当接する向きに弁体1を付勢する下流向き付勢力よりも大きくなるように構成されている。燃料噴射弁100は、駆動素子11への通電中に、駆動素子11の駆動力を含む下流向き付勢力が上流向き付勢力よりも大きくなるように駆動素子11を駆動することにより、弁体下流側シート部1bを下流側弁座2aに当接させて下流側燃料通路を閉じる。 That is, in the fuel injection valve 100 of the present embodiment, the valve body 1 is in a state where the valve body upstream side seat portion 1a is separated from the upstream side valve seat 7a and the valve body downstream side seat portion 1b is separated from the downstream side valve seat 2a. Is driven by the driving element 11 to inject fuel. The fuel injection valve 100 is a first urging member that urges the valve body 1 in a direction in which the valve body upstream side seat portion 1a abuts on the upstream side valve seat 7a when the drive element 11 is not energized. The upstream urging force including the urging force of 4 is configured to be larger than the downstream urging force that urges the valve body 1 in the direction in which the valve body downstream seat portion 1b abuts on the downstream valve seat 2a. There is. The fuel injection valve 100 drives the drive element 11 so that the downstream urging force including the driving force of the driving element 11 becomes larger than the upstream urging force while the driving element 11 is energized, so that the fuel injection valve 100 is downstream of the valve body. The side seat portion 1b is brought into contact with the downstream side valve seat 2a to close the downstream side fuel passage.

図8を用いて、本発明を実施しない場合の駆動電圧と弁変位の関係を示す。図8においては、駆動素子11に最高駆動電圧801を印加することで閉弁(図2BにおいてSt1=0)している状態から、駆動電圧を中間電圧802に降下させており、直線的な矩形波形状となるように降下させている。この図8上図のような駆動電圧をかけると、図8下図に示すように変位0から目標変位811まで弁体1が変位した際に805に示す様に、弁体1の変位が目標変位811に対してオーバーシュートしてしまうことを本発明者らは突き止めた。この場合、目標変位811に対するばらつきが大きく、流量が安定しなくなるという課題があることを本発明者らは見出したものである。 FIG. 8 shows the relationship between the drive voltage and the valve displacement when the present invention is not implemented. In FIG. 8, the drive voltage is lowered to the intermediate voltage 802 from the state where the valve is closed (St1 = 0 in FIG. 2B) by applying the maximum drive voltage 801 to the drive element 11, and it is a linear rectangle. It is lowered so that it has a wavy shape. When a drive voltage as shown in the upper figure of FIG. 8 is applied, the displacement of the valve body 1 becomes the target displacement as shown in 805 when the valve body 1 is displaced from the displacement 0 to the target displacement 811 as shown in the lower figure of FIG. The inventors have found that they overshoot 811. In this case, the present inventors have found that there is a problem that the flow rate becomes unstable due to a large variation with respect to the target displacement 811.

そこで、本発明者らは以下に説明する方法によって燃料噴射装置を駆動することで、弁体1のオーバーシュートを抑制し、目標変位まで、素早く到達させることができ、燃料噴射量ばらつきを低減させることができることを見出した。以下、図9(a)(b)(c)(d)を用いて本実施例の駆動電圧の印加方法と弁体変位の関係を説明する。 Therefore, the present inventors can suppress the overshoot of the valve body 1 and quickly reach the target displacement by driving the fuel injection device by the method described below, and reduce the variation in the fuel injection amount. I found that I could do it. Hereinafter, the relationship between the driving voltage application method and the valve body displacement of this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 (a), (b), (c), and (d).

初めに図9(a)における駆動電圧の印加方法とその弁体変位について説明する。駆動素子11に最大駆動電圧Vmaxを印加している状態(波形901a)においては、弁体1は閉弁状態となっている(図2BにおいてSt1=0)。その後、T0のタイミングからT1aのタイミングまでに駆動電圧を最大駆動電圧Vmaxから第一の中間電圧V1aまで903aに示す急な傾きとなるように降下させる。その後、T1aのタイミングからT2aのタイミングまでに第一の中間電圧V1aから第二の中間電圧V2aまで904aに示す緩やかな傾きとなるように降下させる。その後は、T2aのタイミングから閉弁を開始するTcaのタイミングまで902aのように駆動電圧を第二の中間電圧V2aのまま維持させる。 First, the method of applying the drive voltage and the displacement of the valve body in FIG. 9A will be described. In the state where the maximum drive voltage Vmax is applied to the drive element 11 (waveform 901a), the valve body 1 is in the valve closed state (St1 = 0 in FIG. 2B). Then, from the timing of T0 to the timing of T1a, the drive voltage is lowered from the maximum drive voltage Vmax to the first intermediate voltage V1a so as to have a steep slope shown in 903a. Then, from the timing of T1a to the timing of T2a, the voltage is lowered from the first intermediate voltage V1a to the second intermediate voltage V2a so as to have a gentle slope shown in 904a. After that, the drive voltage is maintained at the second intermediate voltage V2a as in 902a from the timing of T2a to the timing of Tca when the valve closing is started.

電圧降下を示す903aと一定の最大駆動電圧Vmaxの波形901aとの間の角度はθ1aと規定できる。また電圧降下を示す904aと一定の第一の中間電圧V1aの点線で示す波形との間の角度はθ2aと規定できる。そして本実施例においては角度θ1aが角度θ2aより大きくなるように駆動電圧を降下させる。つまり開弁開始時における駆動電圧の降下度合いの方が大きくなるように駆動電圧を制御する。角度θ1は望ましくは90°であるが、たとえば75°〜90°のように90°に近い値となることが望ましい。この初期段階の急峻な電圧降下903aを取り入れることにより、弁体の立ち上がりが緩慢になることを抑制し、燃料噴射装置としての性能が損なわれることを防止することができる。つまり、図9(a)下図に示すように、開弁時に図8下図で示したような弁体1のオーバーシュートが生じることを抑制することが可能となる。 The angle between 903a, which indicates a voltage drop, and the waveform 901a, which has a constant maximum drive voltage Vmax, can be defined as θ1a. Further, the angle between the 904a showing the voltage drop and the waveform shown by the dotted line of the constant first intermediate voltage V1a can be defined as θ2a. Then, in this embodiment, the drive voltage is lowered so that the angle θ1a becomes larger than the angle θ2a. That is, the drive voltage is controlled so that the degree of decrease in the drive voltage at the start of valve opening becomes larger. The angle θ1 is preferably 90 °, but it is desirable that the angle θ1 is close to 90 °, for example, 75 ° to 90 °. By incorporating the steep voltage drop 903a in the initial stage, it is possible to suppress the slow rise of the valve body and prevent the performance as a fuel injection device from being impaired. That is, as shown in the lower figure of FIG. 9A, it is possible to suppress the overshoot of the valve body 1 as shown in the lower figure of FIG. 8 when the valve is opened.

以上の内容は、燃料噴射装置に関する開弁動作に対する弁体1の動作安定性に関するものである。ただし、この弁体変位を安定化させる内容は、開弁だけではなく閉弁時も同様に適用可能であり、その方法は下記の通りである。閉弁時に駆動素子11に印加する駆動電圧を第二の中間電圧V2aから閉弁時中間電圧V1acまで905aに示すように急な傾きとなるように上昇させる。その後、駆動素子11に印加する駆動電圧を閉弁時中間電圧V1acから最大駆動電圧Vmaxまで906aに示すような905aと比べて緩やかな傾きとなるように上昇させる。これにより閉弁時、つまり、図2Bの状態から、St1を0とする場合において、弁体1の跳ね返りを低減することが可能である。 The above contents relate to the operation stability of the valve body 1 with respect to the valve opening operation of the fuel injection device. However, the content of stabilizing the valve body displacement can be applied not only when the valve is opened but also when the valve is closed, and the method is as follows. The drive voltage applied to the drive element 11 when the valve is closed is increased from the second intermediate voltage V2a to the intermediate voltage V1ac when the valve is closed so as to have a steep slope as shown in 905a. After that, the drive voltage applied to the drive element 11 is increased from the valve closing intermediate voltage V1ac to the maximum drive voltage Vmax so as to have a gentle slope as compared with 905a as shown in 906a. As a result, it is possible to reduce the rebound of the valve body 1 when the valve is closed, that is, when St1 is set to 0 from the state shown in FIG. 2B.

以上に説明したように図9(a)に示す駆動電圧の制御により、開弁開始時の急峻な弁体1の変位は確保されながら、目標変位に到達した後のオーバーシュートを抑制することが可能となる。したがって、弁体1の変位ばらつきが抑えられ燃料噴射量の安定性が向上する。 As described above, by controlling the drive voltage shown in FIG. 9A, it is possible to suppress overshoot after reaching the target displacement while ensuring a steep displacement of the valve body 1 at the start of valve opening. It will be possible. Therefore, the displacement variation of the valve body 1 is suppressed and the stability of the fuel injection amount is improved.

また発明者らの鋭意検討の結果によれば、タイミングT0からタイミングT1aまでの時間は、駆動パルスがオンとなってから弁体1の開弁が開始するまでの時間の半分ほどであることが望ましいことが分かった。このように駆動パルス、又は駆動電圧の制御時間を設定することで、弁体1の急峻な立ち上がりを確保しながら、目標変位におけるオーバーシュートを抑制できることが分かった。例えば、圧電素子を用いて燃料噴射装置を駆動している場合には開弁の開始時間は30usほどであるため、タイミングT0からタイミングT1aまでの時間は、その半分ほどの時間15us以内であることが好ましいことが分かった。 Further, according to the results of diligent studies by the inventors, the time from timing T0 to timing T1a is about half of the time from when the drive pulse is turned on until the valve opening of the valve body 1 is started. It turned out to be desirable. It was found that by setting the control time of the drive pulse or the drive voltage in this way, overshoot at the target displacement can be suppressed while ensuring a steep rise of the valve body 1. For example, when the fuel injection device is driven by using the piezoelectric element, the valve opening start time is about 30 us, so the time from timing T0 to timing T1a is about half of that time, which is within 15 us. Was found to be preferable.

なお、図9(a)では、903aや904aに示すようにほぼ直線状となるように駆動電圧を異なる傾きで降下させている。これに対して図9(b)に示すように階段状(ステップ状)となるように駆動電圧を降下させることでも本発明の作用、効果を得ることが可能である。図9(b)の駆動電圧の印加方法とその弁体変位について説明する。図9(a)との違いは、第一の中間電圧V1bから第二の中間電圧V2bへステップ状904bとなるように駆動電圧を降下させることである。 In FIG. 9A, the drive voltage is lowered with different slopes so as to be substantially linear as shown in 903a and 904a. On the other hand, as shown in FIG. 9B, the operation and effect of the present invention can be obtained by lowering the drive voltage so as to have a stepped shape (step shape). The method of applying the drive voltage of FIG. 9B and the displacement of the valve body thereof will be described. The difference from FIG. 9A is that the drive voltage is lowered from the first intermediate voltage V1b to the second intermediate voltage V2b in a stepped manner 904b.

駆動素子11に最大駆動電圧Vmaxを印加している状態(波形901b)においては、弁体1は閉弁状態となっている(St1=0)。そしてタイミングT0のからタイミングT1bまでに駆動電圧を最大駆動電圧Vmaxから第一の中間電圧V1bまで903bに示すように急な傾きとなるように降下させる。その後、904bに示すように、タイミングT1bからタイミングT2bにかけて第一の中間電圧V1bから第二の中間電圧V2bまでステップ状に降下させる。その後は、タイミングT2bから閉弁を開始するタイミングTcbまで902bに示すように一定の第二の中間電圧V2bとなるように駆動電圧を維持する。 In the state where the maximum drive voltage Vmax is applied to the drive element 11 (waveform 901b), the valve body 1 is in the valve closed state (St1 = 0). Then, from the timing T0 to the timing T1b, the drive voltage is lowered from the maximum drive voltage Vmax to the first intermediate voltage V1b so as to have a steep slope as shown in 903b. Then, as shown in 904b, the voltage is gradually lowered from the first intermediate voltage V1b to the second intermediate voltage V2b from the timing T1b to the timing T2b. After that, the drive voltage is maintained so as to be a constant second intermediate voltage V2b as shown in 902b from the timing T2b to the timing Tcb at which the valve closing is started.

電圧降下を示す903bと一定の最大駆動電圧Vmaxの波形901bとの間の角度はθ1bと規定できる。また電圧降下を示す904bの開始から第二の中間電圧V2bに至るまでに直線を引き、この直線と一定の第一の中間電圧V1bの点線波形との間の角度はθ2bと規定できる。そして図9(b)においても図9(a)と同様に角度θ1bが角度θ2bより大きくなるように駆動電圧を降下させる。つまり開弁開始時における駆動電圧の降下度合いの方が大きくなるように駆動電圧を制御する。これにより図9(a)で説明した作用、効果と同様のものを得ることが可能である。 The angle between 903b, which indicates a voltage drop, and the waveform 901b, which has a constant maximum drive voltage Vmax, can be defined as θ1b. Further, a straight line is drawn from the start of 904b indicating the voltage drop to the second intermediate voltage V2b, and the angle between this straight line and the dotted waveform of the constant first intermediate voltage V1b can be defined as θ2b. Then, in FIG. 9B as well, the drive voltage is lowered so that the angle θ1b is larger than the angle θ2b as in FIG. 9A. That is, the drive voltage is controlled so that the degree of decrease in the drive voltage at the start of valve opening becomes larger. Thereby, it is possible to obtain the same action and effect as described in FIG. 9A.

つまり、開弁開始時の急峻な弁体1の変位を確保しつつ、目標変位に到達した後のオーバーシュートを抑制する事が可能となる。したがって、弁体1の変位ばらつきが抑えられ燃料噴射量の安定性を向上させることが可能である。 That is, it is possible to suppress overshoot after reaching the target displacement while ensuring a steep displacement of the valve body 1 at the start of valve opening. Therefore, it is possible to suppress the displacement variation of the valve body 1 and improve the stability of the fuel injection amount.

なお、図9(a)と同様にタイミングT0からタイミングT1bまでの時間は、駆動電圧を印加し始めてから弁体1の開弁が開始するまでの時間の半分ほどであることが望ましいことが分かっている。このように駆動電圧の制御時間を設定することで、弁体1の急峻な立ち上がりを確保しながら、目標変位におけるオーバーシュートを抑制できる。 As in FIG. 9A, it was found that the time from timing T0 to timing T1b is preferably about half of the time from the start of applying the drive voltage to the start of valve opening of the valve body 1. ing. By setting the control time of the drive voltage in this way, it is possible to suppress overshoot at the target displacement while ensuring a steep rise of the valve body 1.

なお、ここでは燃料噴射装置に関する開弁動作に対する弁体1の動作安定性について説明したが、図9(b)の弁体変位を安定化させる制御は、開弁だけではなく閉弁時も同様に適用可能である。図9(b)には図示していないが、図9(a)に示したのと同様に、一定の第二の中間電圧V2bから、まず中間電圧までほぼ直線形状で急な傾きとなるように駆動電圧を上昇させる。そして、その後に図9(b)の904bと反対の傾斜となるようにステップ状に駆動電圧を上昇させれば良い。 Although the operational stability of the valve body 1 with respect to the valve opening operation of the fuel injection device has been described here, the control for stabilizing the valve body displacement in FIG. 9B is the same not only when the valve is opened but also when the valve is closed. Applicable to. Although not shown in FIG. 9 (b), as shown in FIG. 9 (a), from the constant second intermediate voltage V2b to the intermediate voltage, the slope is almost linear and steep. Increase the drive voltage. Then, after that, the drive voltage may be increased stepwise so as to have an inclination opposite to that of 904b in FIG. 9B.

次に図9(c)における駆動電圧の印加方法とその弁体変位について説明する。図9(a)では、903aや904aに示すようにほぼ直線状となるように駆動電圧を異なる傾きで降下させていた。これに対し、図9(c)では、第一の中間電圧V1cから第二の中間電圧V2cへ曲線状904cとなるように駆動電圧を降下させる点が図9(a)と異なる。 Next, the method of applying the drive voltage and the displacement of the valve body in FIG. 9C will be described. In FIG. 9A, the drive voltage is lowered with different slopes so as to be substantially linear as shown in 903a and 904a. On the other hand, FIG. 9 (c) differs from FIG. 9 (a) in that the drive voltage is lowered from the first intermediate voltage V1c to the second intermediate voltage V2c so as to form a curved line 904c.

駆動素子11に最大駆動電圧Vmaxを印加している状態(波形901c)においては、弁体1は閉弁状態となっている(St1=0)。そしてタイミングT0のからタイミングT1cまでに駆動電圧を最大駆動電圧Vmax901bから第一の中間電圧V1cまで903cに示すような急な傾きとなるように降下させる。その後、タイミングT1cからタイミングT2cにかけて904cに示すように第一の中間電圧V1cから第二の中間電圧V2cまで曲線状に降下するように駆動電圧を制御する。つまり時間経過に対して徐々に駆動電圧が低下するように制御するものである。その後は、タイミングT2cから閉弁を開始するタイミングTccまで902cに示すように一定の第二の中間電圧V2bとなるように駆動電圧を維持する。 In the state where the maximum drive voltage Vmax is applied to the drive element 11 (waveform 901c), the valve body 1 is in the valve closed state (St1 = 0). Then, from the timing T0 to the timing T1c, the drive voltage is lowered from the maximum drive voltage Vmax901b to the first intermediate voltage V1c so as to have a steep slope as shown in 903c. After that, the drive voltage is controlled so as to drop from the first intermediate voltage V1c to the second intermediate voltage V2c in a curved line from the timing T1c to the timing T2c as shown in 904c. That is, it is controlled so that the drive voltage gradually decreases with the passage of time. After that, the drive voltage is maintained so as to be a constant second intermediate voltage V2b as shown in 902c from the timing T2c to the timing Tcc at which the valve closing is started.

電圧降下を示す903cと一定の最大駆動電圧Vmaxの波形901cとの間の角度はθ1cと規定できる。また電圧降下を示す904cの開始から第二の中間電圧V2cに至るまでに直線(図9(c)の点線)を引き、この直線と一定の第一の中間電圧V1cの点線波形との間の角度はθ2cと規定できる。そして図9(c)においても図9(a)と同様に角度θ1cが角度θ2cより大きくなるように駆動電圧を降下させる。つまり開弁開始時における駆動電圧の降下度合いの方が大きくなるように駆動電圧を制御する。これにより図9(a)で説明した作用、効果と同様のものを得ることが可能である。 The angle between 903c, which indicates a voltage drop, and the waveform 901c, which has a constant maximum drive voltage Vmax, can be defined as θ1c. Further, a straight line (dotted line in FIG. 9C) is drawn from the start of 904c indicating the voltage drop to the second intermediate voltage V2c, and between this straight line and the dotted line waveform of the constant first intermediate voltage V1c. The angle can be defined as θ2c. Then, also in FIG. 9 (c), the drive voltage is lowered so that the angle θ1c becomes larger than the angle θ2c as in FIG. 9 (a). That is, the drive voltage is controlled so that the degree of decrease in the drive voltage at the start of valve opening becomes larger. Thereby, it is possible to obtain the same action and effect as described in FIG. 9A.

なお、ここでは燃料噴射装置に関する開弁動作に対する弁体1の動作安定性について説明したが、図9(c)の弁体変位を安定化させる制御は、開弁だけではなく閉弁時も同様に適用可能である。図9(c)には図示していないが、図9(a)に示したのと同様に、一定の第二の中間電圧V2cから、まず中間電圧までほぼ直線形状で急な傾きとなるように駆動電圧を上昇させる。そして、その後に図9(c)の904cと反対の傾斜となるように曲線状に駆動電圧を上昇させれば良い。 Although the operational stability of the valve body 1 with respect to the valve opening operation of the fuel injection device has been described here, the control for stabilizing the valve body displacement in FIG. 9C is the same not only when the valve is opened but also when the valve is closed. Applicable to. Although not shown in FIG. 9 (c), as shown in FIG. 9 (a), from the constant second intermediate voltage V2c to the intermediate voltage, the slope is almost linear and steep. Increase the drive voltage. Then, after that, the drive voltage may be increased in a curved shape so as to have an inclination opposite to that of 904c in FIG. 9 (c).

また、タイミングT0からタイミングT1cまでの時間は、駆動電圧印加後、弁体1の開弁が開始するまでの時間の半分ほどであるのが望ましい点は図9(a)で説明したのと同様である。これにより弁体1の急峻な立ち上がりを確保しながら、目標変位におけるオーバーシュートを抑制できる。例えば、圧電素子を用いて燃料噴射装置を駆動している場合には開弁の開始時間は30usほどであるため、その半分ほどの時間である事が好ましい。 Further, it is desirable that the time from the timing T0 to the timing T1c is about half of the time from the application of the drive voltage to the start of the valve opening of the valve body 1, as described in FIG. 9A. Is. As a result, overshoot at the target displacement can be suppressed while ensuring a steep rise of the valve body 1. For example, when the fuel injection device is driven by using the piezoelectric element, the valve opening start time is about 30 us, so it is preferable that the time is about half of that time.

次に図9(d)における駆動電圧の印加方法とその弁変位について説明する。図9(a)との違いは、第一の中間電圧V1dから第二の中間電圧V3dへ電圧を降下させる途中において、電圧V2dにて短時間、電圧を保持することである。 Next, the method of applying the drive voltage and the valve displacement thereof in FIG. 9D will be described. The difference from FIG. 9A is that the voltage is held at the voltage V2d for a short time while the voltage is being lowered from the first intermediate voltage V1d to the second intermediate voltage V3d.

駆動素子11に最大駆動電圧Vmaxが印加された波形901dの状態においては、弁体1は閉弁状態となっている(St1=0)。その後、タイミングT0からタイミングT1dまでに波形903dに示す急な傾きとなるように駆動電圧を最大駆動電圧Vmaxから第一の中間電圧V1dまで降下させる。その後、タイミングT1dからタイミングT2dにかけて904dに示すように903dに比べて緩やかな傾きとなるように駆動電圧を第一の中間電圧V1dから中間電圧V2dまで降下させる。その後、最終的な第二の中間電圧V3dまで降下させる前に、タイミングT2dからタイミングT3dにかけて、その中間電圧V2dのまま駆動電圧を保持する。その後、タイミングT3dからタイミングT4dにかけて、第二の中間電圧V3dまで電圧を降下させる。タイミングT3dからタイミングT4dまでの時間に比べて、タイミングT2dからタイミングT3dまでの時間は短いことが望ましい。その後は、閉弁を開始するTcdまで902dのように駆動電圧を維持する。 In the state of the waveform 901d in which the maximum drive voltage Vmax is applied to the drive element 11, the valve body 1 is in the valve closed state (St1 = 0). After that, the drive voltage is lowered from the maximum drive voltage Vmax to the first intermediate voltage V1d so as to have a steep slope shown in the waveform 903d from the timing T0 to the timing T1d. After that, the drive voltage is lowered from the first intermediate voltage V1d to the intermediate voltage V2d from the timing T1d to the timing T2d so as to have a gentle slope as compared with 903d as shown in 904d. After that, the drive voltage is maintained at the intermediate voltage V2d from the timing T2d to the timing T3d before the voltage is lowered to the final second intermediate voltage V3d. After that, the voltage is lowered to the second intermediate voltage V3d from the timing T3d to the timing T4d. It is desirable that the time from timing T2d to timing T3d is shorter than the time from timing T3d to timing T4d. After that, the drive voltage is maintained as in 902d until Tcd when the valve closing is started.

なお、電圧降下を示す903dと一定の最大駆動電圧Vmaxの波形901dとの間の角度はθ1dと規定できる。詳細な説明は省略するが、その後の駆動電圧の降下度合(904d、914dの角度)に比べて、角度θ1dが大きくなるように駆動電圧を制御することが望ましい。 The angle between 903d, which indicates a voltage drop, and the waveform 901d, which has a constant maximum drive voltage Vmax, can be defined as θ1d. Although detailed description is omitted, it is desirable to control the drive voltage so that the angle θ1d becomes larger than the subsequent drop degree of the drive voltage (angles of 904d and 914d).

以上の内容は開弁だけではなく閉弁時も同様に適用可能である。つまり、図9(d)には図示していないが、閉弁時のタイミングTcdから、903dに対応して、急な傾きとなるように駆動電圧を上昇させ、その後、904dに対応して、緩やかな傾きとなるように駆動電圧を上昇させる。そして、その上昇した駆動電圧において一定の短時間、駆動電圧を保持した後に、914dに対応して、再び緩やかな傾きとなるように駆動電圧を上昇させる。 The above contents can be applied not only when the valve is opened but also when the valve is closed. That is, although not shown in FIG. 9D, the drive voltage is increased from the timing Tcd at the time of valve closing so as to have a steep inclination corresponding to 903d, and then corresponding to 904d. Raise the drive voltage so that it has a gentle slope. Then, after holding the drive voltage for a certain short period of time with the increased drive voltage, the drive voltage is increased so as to have a gentle slope again in response to 914d.

以上の通り、図9(d)の駆動電圧の制御により、図9(a)と同様に開弁開始時の急峻な弁体1の変位は確保しつつ、目標変位に到達した後のオーバーシュートを抑制することが可能となる。よって、弁体1の変位ばらつきが抑えられ燃料噴射量の安定性が向上する。 As described above, by controlling the drive voltage in FIG. 9 (d), the overshoot after reaching the target displacement is secured while ensuring the steep displacement of the valve body 1 at the start of valve opening as in FIG. 9 (a). Can be suppressed. Therefore, the displacement variation of the valve body 1 is suppressed and the stability of the fuel injection amount is improved.

以上の通り本実施例の燃料噴射装置は、弁体1と、弁体1が着座、又は離座する弁シート(弁体下流側シート部1b)と、弁シート(弁体下流側シート部1b)の下流側に形成された複数の燃料噴射孔(噴孔2b)と、通電、又は非通電により弁体1を駆動する駆動部(駆動素子11)と、を備えている。そして図9(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、駆動部(駆動素子11)は、最大駆動電圧(901a、901b、901c、901d)に達した後、最大駆動電圧(901a、901b、901c、901d)よりも低い第1中間駆動電圧(V1a、V1b、V1c、V1d)まで第1傾斜角度(θ1a、θ1b、θ1c、θ1d)にて降下し、その後、第1傾斜角度(θ1a、θ1b、θ1c、θ1d)よりも緩やかな第2傾斜角度(θ2a、θ2b、θ2c、θ2d)にて第1中間駆動電圧(V1a、V1b、V1c、V1d)より低い第2中間駆動電圧(V2a、V2b、V2c、V2d(V3d))まで降下するように制御される。 As described above, the fuel injection device of this embodiment includes a valve body 1, a valve seat (valve body downstream seat portion 1b) on which the valve body 1 is seated or separated, and a valve seat (valve body downstream seat portion 1b). ), A plurality of fuel injection holes (injection holes 2b) formed on the downstream side of the above, and a drive unit (drive element 11) for driving the valve body 1 by energization or de-energization. Then, as shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), (c), and (d), the drive unit (drive element 11) reaches the maximum after reaching the maximum drive voltage (901a, 901b, 901c, 901d). It drops at the first tilt angle (θ1a, θ1b, θ1c, θ1d) to the first intermediate drive voltage (V1a, V1b, V1c, V1d) lower than the drive voltage (901a, 901b, 901c, 901d), and then the second The second intermediate that is lower than the first intermediate drive voltage (V1a, V1b, V1c, V1d) at the second inclination angle (θ2a, θ2b, θ2c, θ2d) that is gentler than the first inclination angle (θ1a, θ1b, θ1c, θ1d). It is controlled to drop to the drive voltage (V2a, V2b, V2c, V2d (V3d)).

また図9(d)に示すように、駆動部(駆動素子11)は、最大駆動電圧901dに達した後、最大駆動電圧901dよりも低い第一中間駆動電圧V1dまで第1傾斜角度θ1dにて降下し、その後、中間駆動電圧V2dで設定時間、維持された後、第2中間駆動電圧V3dまで降下するように制御されることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 9D, the drive unit (drive element 11) reaches the maximum drive voltage 901d and then reaches the first intermediate drive voltage V1d lower than the maximum drive voltage 901d at the first inclination angle θ1d. It is desirable that the voltage is lowered, then maintained at the intermediate drive voltage V2d for a set time, and then controlled so as to drop to the second intermediate drive voltage V3d.

また駆動部(駆動素子11)は、最大駆動電圧(901a、901b、901c、901d)に達した後、第1中間駆動電圧(V1a、V1b、V1c、V1d)まで第1傾斜角度(θ1a、θ1b、θ1c、θ1d)にて降下する場合に15μs以内に最大駆動電圧(901a、901b、901c、901d)から第1中間駆動電圧(V1a、V1b、V1c、V1d)まで降下するように制御されることが望ましい。 Further, after the drive unit (drive element 11) reaches the maximum drive voltage (901a, 901b, 901c, 901d), the drive unit (drive element 11) reaches the first inclination angle (θ1a, θ1b) up to the first intermediate drive voltage (V1a, V1b, V1c, V1d). , Θ1c, θ1d), it is controlled to drop from the maximum drive voltage (901a, 901b, 901c, 901d) to the first intermediate drive voltage (V1a, V1b, V1c, V1d) within 15 μs. Is desirable.

また駆動部(駆動素子11)は、第1中間駆動電圧(V1a、V1b、V1c、V1d)から第2中間駆動電圧(V2a、V2b、V2c、V2d(V3d))まで第2傾斜角度(θ2a、θ2b、θ2c、θ2d)にて降下する場合に100μs〜250μsで第1中間駆動電圧(V1a、V1b、V1c、V1d)から第2中間駆動電圧(V2a、V2b、V2c、V2d(V3d))まで降下するように制御されることが望ましい。 Further, the drive unit (drive element 11) has a second inclination angle (θ2a, θ2a,) from the first intermediate drive voltage (V1a, V1b, V1c, V1d) to the second intermediate drive voltage (V2a, V2b, V2c, V2d (V3d)). When descending at θ2b, θ2c, θ2d), the voltage drops from the first intermediate drive voltage (V1a, V1b, V1c, V1d) to the second intermediate drive voltage (V2a, V2b, V2c, V2d (V3d)) in 100 μs to 250 μs. It is desirable to be controlled to do so.

また図9(a)、(d)に示すように、駆動部(駆動素子11)は、第2傾斜角度(θ2a、θ2d)にて第1中間駆動電圧(V1a、V1d)より低い第2中間駆動電圧(V2a、V2d(V3d))まで降下する場合に、ほぼ直線形状となるように制御されることが望ましい。 Further, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (d), the drive unit (drive element 11) has a second intermediate drive voltage (V1a, V1d) lower than the first intermediate drive voltage (V1a, V1d) at the second inclination angle (θ2a, θ2d). When the voltage drops to the drive voltage (V2a, V2d (V3d)), it is desirable that the voltage is controlled so as to have a substantially linear shape.

また図9(c)に示すように、駆動部(駆動素子11)は、第2傾斜角度(θ2c)にて第1中間駆動電圧V1cより低い第2中間駆動電圧V2cまで降下する場合に、曲線形状となるように制御されることが望ましい。また図9(c)に示すように、駆動部(駆動素子11)は、第1中間駆動電圧V1bから第2中間駆動電圧V2bまで降下するまでほぼ階段形状となるように制御されることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 9C, the drive unit (drive element 11) curves when the drive unit (drive element 11) drops to the second intermediate drive voltage V2c, which is lower than the first intermediate drive voltage V1c, at the second inclination angle (θ2c). It is desirable to control the shape. Further, as shown in FIG. 9C, it is desirable that the drive unit (drive element 11) is controlled so as to have a substantially stepped shape until the first intermediate drive voltage V1b drops to the second intermediate drive voltage V2b. ..

また図9(d)に示すように、駆動部(駆動素子11)は、第2傾斜角度θ2dにて第1中間駆動電圧V1dから第2中間駆動電圧V3dまで降下する途中において、第1中間駆動電圧V1dと第2中間駆動電圧V3dとの間の第3中間駆動電圧V2dで設定時間、維持されることが望ましい。なお、駆動部(駆動素子11)は、通電、又は非通電により伸び縮みする圧電素子であることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 9D, the drive unit (drive element 11) is driven by the first intermediate drive while dropping from the first intermediate drive voltage V1d to the second intermediate drive voltage V3d at the second inclination angle θ2d. It is desirable that the third intermediate drive voltage V2d between the voltage V1d and the second intermediate drive voltage V3d be maintained for a set time. The drive unit (drive element 11) is preferably a piezoelectric element that expands and contracts when energized or de-energized.

駆動部(駆動素子11)に最大駆動電圧(901a、901b、901c、901d)がかかった状態で、弁体1は弁シート(弁体下流側シート部1b)に接触し、駆動部(駆動素子11)に第2中間駆動電圧(V2a、V2b、V2c、V2d(V3d))がかかった状態で、弁体1は弁シート(弁体下流側シート部1b)から離座するように構成されることが望ましい。また弁シート(弁体下流側シート部1b)に対して上流側に配置された上流側弁シート(弁体上流側シート部1a)を備え、駆動部(駆動素子11)が非通電の状態で弁体1は上流側弁シート(弁体上流側シート部1a)に着座するように構成されたことが望ましい。 With the maximum drive voltage (901a, 901b, 901c, 901d) applied to the drive unit (drive element 11), the valve body 1 comes into contact with the valve seat (valve body downstream seat unit 1b), and the drive unit (drive element) The valve body 1 is configured to be separated from the valve seat (valve body downstream seat portion 1b) in a state where the second intermediate drive voltage (V2a, V2b, V2c, V2d (V3d)) is applied to 11). Is desirable. Further, an upstream valve seat (valve body upstream seat portion 1a) arranged on the upstream side with respect to the valve seat (valve body downstream seat portion 1b) is provided, and the drive unit (drive element 11) is in a non-energized state. It is desirable that the valve body 1 is configured to be seated on the upstream valve seat (valve body upstream seat portion 1a).

1…弁体、1a…上流部シート部、1b…下流部シート部、1c…弁体中間部材、2…下流側弁座部材、2a…下流側弁座、2b…噴孔、3…ノズル体、4…第一付勢部材、5…調整リング、6…溶接リング、7…第一ケーシング、7a…上流側弁座、7b…支持部位、8…ベローズ体(シール体)、8a…蛇腹部材、8b…上側金具、8c…すきま、9…第二ケーシング、9a…フランジ状突起、10…第三ケーシング、10a…フランジ状突起、11…駆動素子、11a…駆動素子下流側端面の凹部、11b…駆動素子上流側端面の凹部、12…ダンパー体、12a…プランジャ、12b…シリンダ、12c…突起部、12d…ダイアフラム、13…上部ケーシング、13a…燃料供給口、14…固定部品、15…ベローズリング、16…ケーシング体、17…流路、18…摺動部、19…シール部材。 1 ... Valve body, 1a ... Upstream seat portion, 1b ... Downstream seat portion, 1c ... Valve intermediate member, 2 ... Downstream valve seat member, 2a ... Downstream valve seat, 2b ... Injection hole, 3 ... Nozzle body 4, 4 ... 1st urging member, 5 ... Adjustment ring, 6 ... Welding ring, 7 ... 1st casing, 7a ... Upstream valve seat, 7b ... Support part, 8 ... Bellows body (seal body), 8a ... Bellows member , 8b ... Upper metal fitting, 8c ... Clearance, 9 ... Second casing, 9a ... Flange-shaped protrusion, 10 ... Third casing, 10a ... Flange-shaped protrusion, 11 ... Drive element, 11a ... Drive element downstream end face recess, 11b ... recessed on the upstream end face of the drive element, 12 ... damper body, 12a ... flanger, 12b ... cylinder, 12c ... protrusion, 12d ... diaphragm, 13 ... upper casing, 13a ... fuel supply port, 14 ... fixed parts, 15 ... bellows Ring, 16 ... casing body, 17 ... flow path, 18 ... sliding part, 19 ... seal member.

Claims (9)

弁体と、前記弁体が着座、又は離座する弁シートと、前記弁シートの下流側に形成された複数の燃料噴射孔と、通電、又は非通電により前記弁体を駆動する駆動部と、前記弁シートに対して上流側に配置された上流側弁シートと、を備えた燃料噴射装置において、
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、最大駆動電圧に達した後、前記最大駆動電圧よりも低い第1中間駆動電圧まで第1傾斜角度にて降下し、その後、前記第1傾斜角度よりも緩やかな第2傾斜角度にて前記第1中間駆動電圧より低い第2中間駆動電圧まで降下するように制御され
閉弁時における駆動電圧が、前記第2中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧よりも高い閉弁時中間電圧まで第3傾斜角度にて上昇し、その後、前記第3傾斜角度よりも緩やかな第4傾斜角度にて前記閉弁時中間電圧より高い前記最大駆動電圧まで上昇するように制御され、
前記弁体は、前記駆動部に前記最大駆動電圧がかかった状態で前記弁シートに接触し、前記駆動部に前記第2中間駆動電圧がかかった状態で前記弁シートから離座するように構成されると共に、前記駆動部が非通電の状態で前記上流側弁シートに着座するように構成される燃料噴射装置。
A valve body, a valve seat on which the valve body sits or leaves, a plurality of fuel injection holes formed on the downstream side of the valve seat, and a drive unit that drives the valve body by energization or de-energization. In a fuel injection device including an upstream valve seat arranged on the upstream side with respect to the valve seat.
The drive unit
After the drive voltage at the time of valve opening reaches the maximum drive voltage, the drive voltage drops to the first intermediate drive voltage lower than the maximum drive voltage at the first inclination angle, and then the first inclination angle is gentler than the first inclination angle. until less than the first intermediate drive voltage at 2 inclination angle second intermediate drive voltage is controlled to drop,
The drive voltage at the time of valve closing rises at the third inclination angle from the second intermediate drive voltage to the intermediate voltage at the time of valve closing higher than the second intermediate drive voltage, and then is gentler than the third inclination angle. It is controlled to rise to the maximum drive voltage higher than the intermediate voltage when the valve is closed at the fourth inclination angle.
The valve body is configured to come into contact with the valve seat with the maximum drive voltage applied to the drive unit and to be separated from the valve seat with the second intermediate drive voltage applied to the drive unit. A fuel injection device configured so that the drive unit is seated on the upstream valve seat in a non-energized state.
弁体と、前記弁体が着座、又は離座する弁シートと、前記弁シートの下流側に形成された複数の燃料噴射孔と、通電、又は非通電により前記弁体を駆動する駆動部と、前記弁シートに対して上流側に配置された上流側弁シートと、を備えた燃料噴射装置において、
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、最大駆動電圧に達した後、前記最大駆動電圧よりも低い第1中間駆動電圧まで第1傾斜角度にて降下し、その後、前記第1中間駆動電圧で設定時間、維持された後、前記第1傾斜角度よりも緩やかな第2傾斜角度にて前記第1中間駆動電圧より低い第2中間駆動電圧まで降下するように制御され
閉弁時における駆動電圧が、前記第2中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧よりも高い閉弁時中間電圧まで第3傾斜角度にて上昇し、その後、前記第3傾斜角度よりも緩やかな第4傾斜角度にて前記閉弁時中間電圧より高い前記最大駆動電圧まで上昇するように制御され、
前記弁体は、前記駆動部に前記最大駆動電圧がかかった状態で前記弁シートに接触し、前記駆動部に前記第2中間駆動電圧がかかった状態で前記弁シートから離座するように構成されると共に、前記駆動部が非通電の状態で前記上流側弁シートに着座するように構成される燃料噴射装置。
A valve body, a valve seat on which the valve body sits or leaves, a plurality of fuel injection holes formed on the downstream side of the valve seat, and a drive unit that drives the valve body by energization or de-energization. In a fuel injection device including an upstream valve seat arranged on the upstream side with respect to the valve seat.
The drive unit
After the drive voltage at the time of valve opening reaches the maximum drive voltage, the drive voltage drops to the first intermediate drive voltage lower than the maximum drive voltage at the first inclination angle, and then the set time is set at the first intermediate drive voltage. After being maintained, it is controlled to drop to a second intermediate drive voltage lower than the first intermediate drive voltage at a second inclination angle gentler than the first inclination angle .
The drive voltage at the time of valve closing rises at the third inclination angle from the second intermediate drive voltage to the intermediate voltage at the time of valve closing higher than the second intermediate drive voltage, and then is gentler than the third inclination angle. It is controlled to rise to the maximum drive voltage higher than the intermediate voltage when the valve is closed at the fourth inclination angle.
The valve body is configured to come into contact with the valve seat with the maximum drive voltage applied to the drive unit and to be separated from the valve seat with the second intermediate drive voltage applied to the drive unit. A fuel injection device configured so that the drive unit is seated on the upstream valve seat in a non-energized state.
請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、前記最大駆動電圧に達した後、前記第1中間駆動電圧まで前記第1傾斜角度にて降下する場合に15μs以内に前記最大駆動電圧から前記第1中間駆動電圧まで降下するように制御され燃料噴射装置。
In the fuel injection device according to claim 1 or 2, the drive unit is
When the drive voltage at the time of valve opening reaches the maximum drive voltage and then drops to the first intermediate drive voltage at the first inclination angle , the first intermediate drive voltage is changed from the maximum drive voltage within 15 μs. controlled Ru fuel injection device so as to drop to.
請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、前記第1中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧まで前記第2傾斜角度にて降下する場合に100μs〜250μsで前記第1中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧まで降下するように制御され燃料噴射装置。
In the fuel injection device according to claim 1 or 2, the drive unit is
When the drive voltage at the time of valve opening drops from the first intermediate drive voltage to the second intermediate drive voltage at the second inclination angle , the second intermediate drive is performed from the first intermediate drive voltage in 100 μs to 250 μs. controlled Ru fuel injection device to drop to a voltage.
請求項1に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、前記第2傾斜角度にて前記第1中間駆動電圧より低い第2中間駆動電圧まで降下する場合に、ほぼ直線形状となるように制御され燃料噴射装置。
In the fuel injection device according to claim 1, the drive unit is
Driving voltage at the time of valve opening is, when the drop in the second tilt angle to a lower second intermediate drive voltage than the first intermediate driving voltage substantially controlled Ru fuel injection device such that the linear shape.
請求項1に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、前記第2傾斜角度にて前記第1中間駆動電圧より低い第2中間駆動電圧まで降下する場合に、曲線形状となるように制御され燃料噴射装置。
In the fuel injection device according to claim 1, the drive unit is
Driving voltage at the time of valve opening is, when the drop in the second tilt angle to a lower second intermediate drive voltage than the first intermediate drive voltage, controlled Ru fuel injection device such that the curved shape.
請求項2に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、前記第1中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧まで降下するまでほぼ階段形状となるように制御され燃料噴射装置。
In the fuel injection device according to claim 2, the drive unit is
Driving voltage at the time of valve opening is, the from the first intermediate driving voltage to drop to the second intermediate drive voltage substantially controlled Ru fuel injection device such that the step shape.
請求項1に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、
開弁時における駆動電圧が、前記第2傾斜角度にて前記第1中間駆動電圧から前記第2中間駆動電圧まで降下する途中において、前記第1中間駆動電圧と前記第2中間駆動電圧との間の第3中間駆動電圧で設定時間、維持されるように制御され燃料噴射装置。
In the fuel injection device according to claim 1, the drive unit is
While the drive voltage at the time of valve opening is decreasing from the first intermediate drive voltage to the second intermediate drive voltage at the second inclination angle, it is between the first intermediate drive voltage and the second intermediate drive voltage. the third set time in the middle driving voltage, controlled Ru fuel injection device so as to maintain the.
請求項1又は2に記載の燃料噴射装置において
前記駆動部は、通電、又は非通電により伸び縮みする圧電素子である燃料噴射装置。
The fuel injection device according to claim 1 or 2, wherein the drive unit is a piezoelectric element that expands and contracts due to energization or de-energization.
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