JPH0454065B2 - - Google Patents

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JPH0454065B2
JPH0454065B2 JP58003637A JP363783A JPH0454065B2 JP H0454065 B2 JPH0454065 B2 JP H0454065B2 JP 58003637 A JP58003637 A JP 58003637A JP 363783 A JP363783 A JP 363783A JP H0454065 B2 JPH0454065 B2 JP H0454065B2
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JP
Japan
Prior art keywords
fluid
pump chamber
passages
fuel
valve
Prior art date
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Application number
JP58003637A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59206668A (en
Inventor
Toshihiko Ito
Yasuyuki Sakakibara
Tooru Yoshinaga
Masayuki Abe
Kazuhide Watanabe
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP58003637A priority Critical patent/JPS59206668A/en
Publication of JPS59206668A publication Critical patent/JPS59206668A/en
Publication of JPH0454065B2 publication Critical patent/JPH0454065B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/06Other fuel injectors peculiar thereto

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、弁体の開閉を圧電式アクチユエータ
によつて行う圧電作動式流体制御弁に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a piezoelectrically actuated fluid control valve whose valve body is opened and closed by a piezoelectric actuator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

圧電作動式流体制御弁として、例えば燃料噴射
弁があるが、この燃料噴射弁の開閉はそれに要す
る時間が小さいほど、即ち開閉の応答が良いほど
制御精度がよく、またエンジンの性能も向上す
る。弁開閉のためのアクチユエータとしてソレノ
イドが使われているが、この時の応答時間は
1msec以上を要している。これに対し、応答の早
いアクチユエータとしては圧電式のものが知られ
ている。
An example of a piezoelectrically actuated fluid control valve is a fuel injection valve, and the shorter the time required for opening and closing the fuel injection valve, that is, the better the opening and closing response, the better the control accuracy and the better the engine performance. Solenoids are used as actuators to open and close valves, but the response time is
It takes more than 1msec. On the other hand, piezoelectric actuators are known as actuators with quick response.

この圧電式アクチユエータを用いた流体制御弁
として、例えば特公昭44−6659号公報に示される
ものが知られているが、このものにおいては、ポ
ンプ室が拡大時には逆止弁が開くと共にポペツト
弁は閉じた状態であり、ポンプ室の縮小時には逆
止弁が閉じると共にポペツト弁は開いてポンプ室
内の圧力がポペツト弁に設けられたスプリング力
を下回るとポペツト弁は閉じる構成となつてい
る。
A fluid control valve using this piezoelectric actuator is known, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 44-6659. In this valve, when the pump chamber expands, the check valve opens and the poppet valve closes. When the pump chamber is contracted, the check valve closes and the poppet valve opens, and when the pressure in the pump chamber falls below the spring force provided on the poppet valve, the poppet valve closes.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、この従来のものにおいては、ポ
ペツト弁を開いた後にはポンプ室内の流体の圧力
が徐々に低下して行き、ポペツト弁に設けられた
スプリング力よりも低下するとポペツト弁は閉弁
されるため、ポペツト弁の閉弁時期を任意に制御
するとはできないという問題点を有していた。
However, in this conventional type, after the poppet valve is opened, the pressure of the fluid in the pump chamber gradually decreases, and when the pressure decreases below the spring force provided in the poppet valve, the poppet valve is closed. However, there was a problem in that the closing timing of the poppet valve could not be arbitrarily controlled.

本案は上記問題点に鑑みてなされたもので、弁
体の閉弁時期を任意に制御することのできる圧電
作動式流体制御弁を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectrically actuated fluid control valve that can arbitrarily control the closing timing of the valve body.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために本発明においては、 圧電式アクチユエータ2と、 内部に流体が充填され、該圧電式アクチユエー
タ2の伸縮に応じて内部容積が変化するととも
に、内部容積の変化に応じた流体圧を発生するポ
ンプ室28と、 該ポンプ室28の内部容積の変化に応じた流体
圧が作用されて軸方向に往復動する弁体3と、 該弁体3の往復動に応じて流体の遮断状態と導
通状態が切り換えられる流体通路22,23,2
4,26と、 前記ポンプ室28と前記流体通路22,23,
24,26との間に配置され、前記弁体3の往復
動に応じて流体の遮断状態と導通状態が切り換え
られる連通路21,27とを備え、 前記流体通路22,23,24,26が遮断状
態の場合には前記連通路21,27を導通状態と
することにより前記ポンプ室28と前記流体通路
22,23,24,26とを連通状態とし、前記
流体通路22,23,24,26が導通状態の場
合には前記連通路21,27を遮断状態とするこ
とにより前記ポンプ室28と前記流体通路22,
23,24,26とを非連通状態とすることを特
徴とする圧電作動式流体制御弁とする構成として
いる。
In order to achieve the above object, the present invention includes: a piezoelectric actuator 2; a fluid is filled inside the piezoelectric actuator 2; the internal volume changes according to the expansion and contraction of the piezoelectric actuator 2; A pump chamber 28 that generates pressure; a valve body 3 that reciprocates in the axial direction due to the application of fluid pressure according to changes in the internal volume of the pump chamber 28; Fluid passages 22, 23, 2 that can be switched between a blocked state and a conductive state
4, 26, the pump chamber 28 and the fluid passages 22, 23,
24, 26, the communication passages 21, 27 are arranged between the fluid passages 21, 27, and are switched between a fluid cutoff state and a conduction state according to the reciprocating movement of the valve body 3, and the fluid passages 22, 23, 24, 26 are In the case of a cutoff state, the communication passages 21 and 27 are brought into a conductive state to bring the pump chamber 28 and the fluid passages 22, 23, 24, and 26 into communication, and the fluid passages 22, 23, 24, and 26 are in a conductive state, the communication passages 21 and 27 are cut off, thereby connecting the pump chamber 28 and the fluid passage 22,
23, 24, and 26 are in a non-communicating state.

〔作用〕[Effect]

上記構成とした本発明においては、圧電式アク
チユエータの伸縮に応じてポンプ室の内部容積が
変化するとともに、ポンプ室には内部容積の変化
に応じた流体圧が発生する。この流体圧は弁体に
作用して弁体を移動させ流体通路を遮断状態ある
いは連通状態とする。
In the present invention configured as described above, the internal volume of the pump chamber changes in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric actuator, and fluid pressure is generated in the pump chamber in accordance with the change in internal volume. This fluid pressure acts on the valve body and moves the valve body, thereby closing or communicating the fluid passage.

そして、流体通路が遮断状態の場合には、弁体
は、ポンプ室と流体通路に配置された連通路を導
通状態とすることによりポンプ室と流体通路を連
通状態とするため、流体通路の流体はポンプ室に
供給される。
When the fluid passage is in a blocked state, the valve body brings the pump chamber and the fluid passage into communication by bringing the communication passage arranged between the pump chamber and the fluid passage into a conductive state. is supplied to the pump chamber.

一方、流体通路が導通状態の場合には、弁体は
連通路を遮断状態とすることによりポンプ室と流
体通路を非連通状態とするため、ポンプ室内部の
流体は流体通路に流出しない。このとき、ポンプ
室の内部容積は変化しないので弁体に液圧は作用
しない。従つて、弁体は移動せず、流体通路の導
通状態は保持される。
On the other hand, when the fluid passage is in a conductive state, the valve body disconnects the communication passage from the pump chamber and the fluid passage, so that the fluid inside the pump chamber does not flow out into the fluid passage. At this time, the internal volume of the pump chamber does not change, so no hydraulic pressure acts on the valve body. Therefore, the valve body does not move, and the conductive state of the fluid passage is maintained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例によつて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained with reference to Examples.

第1図は本発明の第1実施例の中心軸に沿う断
面図を示す。本実施例の燃料噴射弁1は、その外
観および構成要素において、市販されているデイ
ーゼルエンジン用ホールノズルとそのノズルホル
ダの組合わせよりなる燃料噴射弁に近似してい
る。機能的な相違は、市販のものが自動弁である
のに対し、本実施例の燃料噴射弁1は圧電式アク
チユエータによつて駆動される制御弁であること
であり、構成要素上の相違は、弁体として機能す
るノズルニードル3をノズルボデイー4に押圧し
てノズルニードル3を閉じるためのプレツシヤス
プリングは存在しないこと、オーバーフロー機構
が存在しないことである。燃料噴射弁1のケーシ
ング5はノズルホルダ6とリテーニングナツト7
よりなつており、ノズルホルダ6は内部に円筒状
の空間8が形成してあり、リテーニングナツト7
には空間8よりも内径の大きい円筒状空間9が形
成してある。ノズルホルダ6のネジ10とリテー
ニングナツト7のメネジ11によつて両者は結合
され、内部に段付き円筒状の空間を形成する。こ
の空間には第1図の上側より圧電式アクチユエー
タ2、ポンプピストン12、皿バネ13、デイス
タンスピース14、ノズルボデイー4が収納され
ている。ノズルボデイー4は段付き円筒状であつ
て、その細い円筒部15はリテーニングナツト7
の下端部より下に突出している。ノズルボデイー
4の内部の段付き円筒状の空間内には弁体として
のノズルニードル3が収納されている。ノズルニ
ードル3も段付き円柱状であつて、その小径部1
6はノズルボデイー4の小径部17に、その大径
部18はノズルボデイー4の大径部19に収納さ
れ、かつ、軸方向に摺動できる。ノズルニードル
3の可動域は約50μmであつて、下端はノズルボ
デイー4に設けた弁座20によつて、上端はデイ
スタンスピース14によつて制限されている。小
径部16と17のクリアランス22は直径にして
約1mm、大径部18と19のクリアランス(連通
路)21は直径にして約20μmである。ノズルボ
デイー4の大径部19と小径部17の接続部は環
状に拡大された空間となつており、燃料溜23を
形成している。燃料溜23はノズルボデイー4、
デイスタンスピース14、ノズルホルダ6を連通
する第1の流体通路の一部として燃料通路24が
導通しており、この流体通路として機能する燃料
通路24はノズルホルダ6の上端部の入口ポート
25に開口している。燃料溜23の流体として機
能する燃料は第1の流体通路の一部であるクリア
ランス22を通り、ノズルボデイー4の下端部に
設けた第2流体通路を成す噴口26より内燃機関
に噴孔されて供給されるべきものであるが、ノズ
ルニードル3が最下端に位置する時、弁座20は
閉塞されて噴口26には燃料は到達しない。ノズ
ルニードル3の上端面は研磨されて平滑な平面を
もつており、同様に研磨されて平滑な平面をもつ
デイスタンスピース14の下面と密着することが
できる。両者の密着によつて円盤状のデイスタン
スピース14を軸方向に貫通する吐出孔27は閉
塞される。デイスタンスピース14の上端面とポ
ンプピストン12の下端面とは所定のギヤツプを
もつて相対しており、このギヤツプによつてポン
プ室28が形成されている。デイスタンスピース
14を貫通する吐出孔27(連通路)はこのポン
プ室28に導通している。また、ポンプ室28内
にはポンプピストン12を上向きに付整する皿バ
ネ13がある。ポンプピストン12は、その上部
の圧電式アクチユエータ2の伸縮によつて駆動さ
れ、ポンプ室28にポンプ作用を生ぜしめるが、
シールのためOリング29が用いられる。圧電式
アクチユエータ2は薄い円盤状の圧電素子を約50
枚積層して円柱状と成したものである。この圧電
素子はPZTと呼ばれるセラミツクであり、チタ
ン酸ジルコン酸、鉛を主成分としており、その厚
み方向に500Vの電圧を印加すると1μm伸びるも
のである。これを50枚積層して各々の素子の厚み
方向に500Vの電圧を印加すると、全体として50μ
mの伸びが得られる。この電圧を解除するかまた
は若干の負電圧を印加すれば50μmの縮小を起こ
して元の長さに戻る。電圧の印加、解除はリード
線30を介して外部のコントローラによつて行わ
れる。なお、ノズルホルダ6とデイスタンスピー
ス14とノズルボデイー4の相対的位置を規制し
て燃料通路24を確保するためには、ノツクピン
31を用いる。
FIG. 1 shows a cross-sectional view along the central axis of a first embodiment of the invention. The fuel injection valve 1 of this embodiment is similar in appearance and components to a fuel injection valve that is a combination of a commercially available diesel engine hole nozzle and its nozzle holder. The functional difference is that the commercially available one is an automatic valve, whereas the fuel injection valve 1 of this embodiment is a control valve driven by a piezoelectric actuator. There is no pressure spring for pressing the nozzle needle 3, which functions as a valve body, against the nozzle body 4 to close the nozzle needle 3, and there is no overflow mechanism. The casing 5 of the fuel injection valve 1 includes a nozzle holder 6 and a retaining nut 7.
The nozzle holder 6 has a cylindrical space 8 formed therein, and a retaining nut 7.
A cylindrical space 9 having an inner diameter larger than the space 8 is formed in the space 8 . The two are connected by a screw 10 of the nozzle holder 6 and a female screw 11 of the retaining nut 7, forming a stepped cylindrical space inside. A piezoelectric actuator 2, a pump piston 12, a disc spring 13, a distance piece 14, and a nozzle body 4 are housed in this space from the top in FIG. The nozzle body 4 has a stepped cylindrical shape, and its thin cylindrical portion 15 is connected to the retaining nut 7.
It protrudes below the bottom edge of. A nozzle needle 3 serving as a valve body is housed in a stepped cylindrical space inside the nozzle body 4. The nozzle needle 3 also has a stepped cylindrical shape, and its small diameter portion 1
6 is housed in the small diameter part 17 of the nozzle body 4, and its large diameter part 18 is housed in the large diameter part 19 of the nozzle body 4, and can slide in the axial direction. The movable range of the nozzle needle 3 is about 50 μm, and the lower end is limited by a valve seat 20 provided on the nozzle body 4, and the upper end is limited by a distance piece 14. The clearance 22 between the small diameter portions 16 and 17 is approximately 1 mm in diameter, and the clearance (communication path) 21 between the large diameter portions 18 and 19 is approximately 20 μm in diameter. The connecting portion between the large diameter portion 19 and the small diameter portion 17 of the nozzle body 4 is an annularly enlarged space, forming a fuel reservoir 23 . The fuel reservoir 23 is the nozzle body 4,
A fuel passage 24 is connected as a part of the first fluid passage that communicates the distance piece 14 and the nozzle holder 6, and the fuel passage 24 functioning as this fluid passage is connected to the inlet port 25 at the upper end of the nozzle holder 6. It's open. The fuel that functions as the fluid in the fuel reservoir 23 passes through the clearance 22 that is a part of the first fluid passage, and is injected into the internal combustion engine from the nozzle 26 that forms the second fluid passage provided at the lower end of the nozzle body 4. However, when the nozzle needle 3 is at the lowest position, the valve seat 20 is closed and no fuel reaches the nozzle 26. The upper end surface of the nozzle needle 3 is polished to have a smooth flat surface, and can be brought into close contact with the lower surface of the distance piece 14, which is also polished and has a smooth flat surface. Due to the close contact between the two, the discharge hole 27 passing through the disc-shaped distance piece 14 in the axial direction is closed. The upper end surface of the distance piece 14 and the lower end surface of the pump piston 12 face each other with a predetermined gap, and a pump chamber 28 is formed by this gap. A discharge hole 27 (communication path) passing through the distance piece 14 communicates with this pump chamber 28 . Also, within the pump chamber 28 is a disc spring 13 that biases the pump piston 12 upward. The pump piston 12 is driven by the expansion and contraction of the piezoelectric actuator 2 above it, and produces a pumping action in the pump chamber 28.
An O-ring 29 is used for sealing. Piezoelectric actuator 2 consists of approximately 50 thin disc-shaped piezoelectric elements.
It is made by laminating layers to form a cylindrical shape. This piezoelectric element is a ceramic called PZT, whose main components are zirconate titanate and lead, and it expands by 1 μm when a voltage of 500 V is applied in the thickness direction. If 50 of these are stacked and a voltage of 500V is applied in the thickness direction of each element, the total thickness will be 50μ.
An elongation of m is obtained. If this voltage is removed or a slight negative voltage is applied, the film will shrink by 50 μm and return to its original length. Application and release of the voltage are performed by an external controller via the lead wire 30. Note that a knock pin 31 is used to secure the fuel passage 24 by regulating the relative positions of the nozzle holder 6, distance piece 14, and nozzle body 4.

また、燃料噴射弁1に燃料を供給するためには
アキユームータ32を用いている。アキユームー
タ32には図示せぬポンプおよび圧力設定弁など
によつて200気圧の燃料が蓄圧されており、これ
を維持しつづけている。
Further, an accumulator 32 is used to supply fuel to the fuel injection valve 1. A fuel pressure of 200 atmospheres is stored in the accumulator 32 by a pump and a pressure setting valve (not shown), and this pressure is continuously maintained.

上記構成とした本実施例における作動を説明す
る。燃料の噴射を停止すべき時期に圧電式アクチ
ユエータ2に500Vの電圧を印加すると、圧電式
アクチユエータ2は約50μm伸び、ポンプピスト
ン12を下降させるので、ポンプ室28内の燃料
は圧縮され、高圧になつて吐出孔27を経てノズ
ルニードル3の上端部に作用してこれを下降さ
せ、ノズルニードル3の下端を弁座20に押しつ
けてこれを閉塞し、噴口26への燃料供給を遮断
する。このとき、連通路としてのクリアランス2
1はポンプ室28と流体通路としての燃料通路2
4とを連通状態としており、ノズルニードル3の
上端に作用した高圧の燃料は、連通路としてのク
リアランス21を経て燃料溜23へと漏洩する
が、当然ながら燃料溜23の燃料圧、即ちアキユ
ームレータ32の燃料圧よりも低下することはな
く、少なくとも200気圧の燃料圧がノズルニード
ル3の上端面全体に作用しつづける。ノズルニー
ドル3の大径部18と小径部16の断面積の差に
相当する面積には燃料溜23の燃料圧200気圧が
上向きに作用するけれども、その面積比によつて
下向きの力にはかなわず、その差の力がノズルニ
ードル3の下端を弁座20に押圧して保持しつづ
ける。即ち、燃料噴射弁1は閉弁状態を保持され
る。
The operation of this embodiment configured as described above will be explained. When a voltage of 500V is applied to the piezoelectric actuator 2 at the time when fuel injection should be stopped, the piezoelectric actuator 2 extends by about 50 μm and lowers the pump piston 12, so the fuel in the pump chamber 28 is compressed and reaches a high pressure. It then acts on the upper end of the nozzle needle 3 through the discharge hole 27 to lower it, presses the lower end of the nozzle needle 3 against the valve seat 20 to close it, and cuts off the fuel supply to the nozzle 26. At this time, clearance 2 as a communication path
1 is a pump chamber 28 and a fuel passage 2 as a fluid passage.
The high-pressure fuel acting on the upper end of the nozzle needle 3 leaks into the fuel reservoir 23 through the clearance 21 serving as a communication path, but naturally the fuel pressure in the fuel reservoir 23, that is, the The fuel pressure does not drop below the fuel pressure in the mullet 32, and a fuel pressure of at least 200 atmospheres continues to act on the entire upper end surface of the nozzle needle 3. Although the fuel pressure of 200 atmospheres in the fuel reservoir 23 acts upward on the area corresponding to the difference in cross-sectional area between the large diameter part 18 and the small diameter part 16 of the nozzle needle 3, the downward force cannot be overcome due to the area ratio. First, the difference in force presses the lower end of the nozzle needle 3 against the valve seat 20 and continues to hold it. That is, the fuel injection valve 1 is maintained in the closed state.

次に、燃料の噴射を開始すべき時期に圧電式ア
クチユエータ2に若干の負電圧を印加し、前記
500Vの電圧を解除してやると、圧電式アクチユ
エータ2は約50μm収縮し、ポンプピストン12
は皿バネ13によつて上昇し、ポンプ室28は拡
大して負圧を発生し、吐出孔27を介してノズル
ニードル3の上端面に作用する圧力を減じる。よ
つて、ノズルニードル3は燃料溜23の燃料圧
200気圧によつて押し上げられ、その上端面はデ
イスタンスピース14の下端面と密着する。この
状態においては、連通路としてのクリアランス2
1はポンプ室28と流体通路としての燃料通路2
4とを非連通状態としており、このため、ポンプ
室28の内部容積は変化しないのでノズルニード
ル3に作用する下向きの力は存在せず、ノズルニ
ードル3は上端の位置にとどまり、噴口26は燃
料溜23と導通して燃料の噴射を持続する。即
ち、燃料噴射弁1の開弁が保持される。
Next, at the timing to start fuel injection, a slight negative voltage is applied to the piezoelectric actuator 2, and the
When the voltage of 500V is released, the piezoelectric actuator 2 contracts by approximately 50μm, and the pump piston 12
is raised by the disc spring 13, and the pump chamber 28 expands to generate negative pressure, reducing the pressure acting on the upper end surface of the nozzle needle 3 through the discharge hole 27. Therefore, the nozzle needle 3 receives the fuel pressure in the fuel reservoir 23.
It is pushed up by 200 atmospheres, and its upper end surface comes into close contact with the lower end surface of the distance piece 14. In this state, clearance 2 as a communication path
1 is a pump chamber 28 and a fuel passage 2 as a fluid passage.
4 is in a non-communicating state, and therefore the internal volume of the pump chamber 28 does not change, so there is no downward force acting on the nozzle needle 3, the nozzle needle 3 remains at the upper end position, and the nozzle 26 is in a state of no communication with the fuel. It is electrically connected to the reservoir 23 to continue fuel injection. That is, the fuel injection valve 1 is kept open.

その後、燃料の噴射を停止する時の作動は前述
のとおりであり、内燃機関の要求に応じて任意の
時期、任意の期間だけ燃料を噴射することができ
る。ここで、連通手段としてのクリアランス21
を20μmとしているが、この値は応答時間に対し
て第2図のような影響力をもつので40μmよりは
小さい必要がある。また、小さすぎるとポンプ室
28内の燃料が閉じ込められたままとなり、燃料
の劣化や気泡の混入などの問題を生じるので、
10μm以上はあつたほうがよい。いずれにせよ、
プレツシヤスプリングとオーバーフロー機構を有
する一般のデイーゼルエンジン用噴射弁に比べ、
ノズルニードルのノズルボデイーに対するクリア
ランスの制度は一桁近く緩和されるといえる。ま
た、ポンプピストン12の行程容積とノズルニー
ドル大径部18の行程容積の比は、応答時間に対
して第3図のような影響力をもつ。行程容積の比
は応答性の上からは大きいに越したことはない
が、燃料噴射弁1を小型化するうえで1.5乃至2.5
を選ぶべきである。これが1以下では開弁時に機
能しないからである。
Thereafter, the operation when stopping fuel injection is as described above, and fuel can be injected at any time and for any period according to the request of the internal combustion engine. Here, the clearance 21 as a communication means
is set to 20 μm, but since this value has an influence on the response time as shown in Figure 2, it needs to be smaller than 40 μm. Also, if it is too small, the fuel in the pump chamber 28 will remain trapped, causing problems such as fuel deterioration and air bubbles.
It is better to keep it warmer than 10μm. in any case,
Compared to general diesel engine injection valves that have pressure springs and overflow mechanisms,
It can be said that the clearance system of the nozzle needle to the nozzle body is relaxed by nearly an order of magnitude. Further, the ratio of the stroke volume of the pump piston 12 to the stroke volume of the nozzle needle large diameter portion 18 has an influence on the response time as shown in FIG. 3. Although it is better to have a larger stroke volume ratio from the viewpoint of responsiveness, it is better to have a stroke volume ratio of 1.5 to 2.5 when downsizing the fuel injector 1.
should be selected. This is because if this value is less than 1, it will not function when the valve is opened.

なお、本実施例においては、ノズルニードル3
が弁体に相当し、クリアランス22、燃料溜2
3、燃料通路24、噴孔26が流体通路に相当
し、クリアランス21、吐出孔27が連通路に相
当する。
Note that in this embodiment, the nozzle needle 3
corresponds to the valve body, clearance 22, fuel reservoir 2
3. The fuel passage 24 and the injection hole 26 correspond to a fluid passage, and the clearance 21 and the discharge hole 27 correspond to a communication passage.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、流体通
路が導通状態の場合には、弁体は、連通路を遮断
状態とすることによりポンプ室と流体通路を非連
通状態とするため、ポンプ室内部の流体は流体通
路に流出しない。このとき、ポンプ室の内部容積
は変化しないので弁体に液圧は作用しない。従つ
て、弁体は移動せず、流体通路の導通状態は保持
される結果、弁体を閉弁状態にしたいときには、
圧電式アクチユエータを駆動させれば閉弁状態と
なるため、弁体の閉弁時期を任意に制御すること
ができるという優れた効果がある。
As explained above, according to the present invention, when the fluid passage is in a conductive state, the valve body brings the pump chamber and the fluid passage into a non-communicating state by blocking the communicating passage. Internal fluid does not flow into the fluid passage. At this time, the internal volume of the pump chamber does not change, so no hydraulic pressure acts on the valve body. Therefore, the valve body does not move and the conduction state of the fluid passage is maintained, so that when it is desired to close the valve body,
Since the valve is closed when the piezoelectric actuator is driven, there is an excellent effect that the valve closing timing of the valve body can be arbitrarily controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例の中心軸に沿う断
面図、第2図および第3図はクリアランス(連通
手段)および行程容積の比に対する応答時間を示
す特性図である。 2……圧電式アクチユエータ、3……ノズルニ
ードル(弁体)、21……クリアランス(連通
路)、27……吐出孔(連通路)、22……クリア
ランス(流体通路)、23……燃料溜(流体通
路)、24……燃料通路(流体通路)、26……噴
孔(流体通路)、28……ポンプ室。
FIG. 1 is a sectional view taken along the central axis of the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams showing the response time to the ratio of clearance (communication means) and stroke volume. 2... Piezoelectric actuator, 3... Nozzle needle (valve body), 21... Clearance (communication path), 27... Discharge hole (communication path), 22... Clearance (fluid path), 23... Fuel reservoir (fluid passage), 24... fuel passage (fluid passage), 26... nozzle hole (fluid passage), 28... pump chamber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 圧電式アクチユエータ2と、 内部に流体が充填され、該圧電式アクチユエー
タ2の伸縮に応じて内部容積が変化するととも
に、内部容積の変化に応じた流体圧を発生するポ
ンプ室28と、 該ポンプ室28の内部容積の変化に応じた流体
圧が作用されて軸方向に往復動する弁体3と、 該弁体3の往復動に応じて流体の遮断状態と導
通状態が切り換えられる流体通路22,23,2
4,26と、 前記ポンプ室28と前記流体通路22,23,
24,26との間に配置され、前記弁体3の往復
動に応じて流体の遮断状態と導通状態が切り換え
られる連通路21,27とを備え、 前記流体通路22,23,24,26が遮断状
態の場合には前記連通路21,27を導通状態と
することにより前記ポンプ室28と前記流体通路
22,23,24,26とを連通状態とし、前記
流体通路22,23,24,26が導通状態の場
合には前記連通路21,27を遮断状態とするこ
とにより前記ポンプ室28と前記流体通路22,
23,24,26とを非連通状態とすることを特
徴とする圧電作動式流体制御弁。
[Claims] 1. A piezoelectric actuator 2, and a pump whose interior is filled with fluid, whose internal volume changes in response to expansion and contraction of the piezoelectric actuator 2, and which generates fluid pressure in accordance with the change in internal volume. a chamber 28; a valve body 3 that reciprocates in the axial direction under the action of fluid pressure according to changes in the internal volume of the pump chamber 28; and a fluid cutoff state and a conduction state according to the reciprocating movement of the valve body 3. Fluid passages 22, 23, 2 that are switched
4, 26, the pump chamber 28 and the fluid passages 22, 23,
24, 26, the communication passages 21, 27 are arranged between the fluid passages 21, 27, and are switched between a fluid cutoff state and a conduction state according to the reciprocating movement of the valve body 3, and the fluid passages 22, 23, 24, 26 are In the case of a cutoff state, the communication passages 21 and 27 are brought into a conductive state to bring the pump chamber 28 and the fluid passages 22, 23, 24, and 26 into communication, and the fluid passages 22, 23, 24, and 26 are in a conductive state, the communication passages 21 and 27 are cut off, thereby connecting the pump chamber 28 and the fluid passage 22,
A piezoelectrically actuated fluid control valve characterized in that 23, 24, and 26 are in a non-communicating state.
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