JPH0688559A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴射量の精度の悪化を阻止する。 【構成】 圧電素子８が収縮して背圧室２０の容積が増
大せしめられた際に容積が増大し圧電素子８が伸長して
背圧室２０の容積が減少せしめられた際には容積が減少
する圧力制御室２４を形成する。また圧力制御室２４と
背圧室２０とを絞り通路２５により連通せしめる。開弁
信号により背圧室２０の容積が増大してニードル４が上
昇を開始すると背圧室２０内の燃料圧が上昇する。この
とき圧力制御室２４の容積は増大して圧力制御室２４内
の燃料圧は低下している。その結果背圧室２０内の燃料
圧と圧力制御室２４内の燃料圧とに差圧が生じることと
なり、したがって背圧室２０の燃料が絞り通路２５を介
して圧力制御室２４に徐々に流出する。この燃料の流出
に伴いニードル４が上昇するので、ニードル４の上昇速
度が低下せしめられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニードルの頂面上に背圧室を形成し、燃
料で満たされた背圧室の容積をアクチュエータにより制
御して背圧室の容積が増大せしめられたときにはニード
ルが上昇してノズル口を開口すると共にこのときニード
ルがニードル挿入孔内周面上に形成されたニードルリフ
ト規制面に当接してニードルの最大リフト量が規制さ
れ、背圧室の容積が減少せしめられたときにはニードル
が閉弁方向に付勢されてノズル口を閉鎖する燃料噴射弁
が公知である（特開昭６０−１３６９号公報参照）。

【０００３】この燃料噴射弁では背圧室の容積が増大せ
しめられてニードルの頂面に作用する燃料圧が低下せし
められるとニードルが上昇し、その結果ニードルがノズ
ル口を開口するので燃料噴射が開始される。次いで背圧
室の容積が減少せしめられると今度はニードルの頂面に
作用する燃料圧が上昇せしめられる。その結果ニードル
が閉弁方向に付勢されてノズル口を閉鎖し、したがって
燃料噴射が停止せしめられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの燃料噴射
弁では燃料噴射を開始すべく背圧室の容積が増大せしめ
られてもニードルがただちに上昇せず、したがって背圧
室内の燃料圧が急激に低下する。その結果ニードルが高
速度で開弁方向に付勢されることになる。しかしながら
このようにニードルが高速度で開弁方向に付勢されると
ニードルが高速度でニードルリフト規制面に衝突するた
めに衝突作用の反力によりニードルはニードルリフト規
制面においてはね返りを生じるようになる。ところがこ
のようにニードルがはね返りを生じると、特に噴射期間
が短い場合には、ニードルがはね返りを生じている間に
ニードルの閉弁動作が開始される。この場合、ニードル
がはね返りにより下降している間にニードルの閉弁動作
が開始されるとニードルの閉弁時期が予定している時期
よりも早まり、これに対してニードルがはね返りした後
再び上昇を開始している間にニードルの閉弁動作が開始
されるとニードルの閉弁時期が予定している時期よりも
遅くなる。すなわち、ニードルがはね返りを生じるとニ
ードルの閉弁時期が予定している時期に対してずれるこ
ととなり、したがって噴射量が正規の噴射量に対してず
れるという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに本発明によれば、ニードルの頂面上に背圧室を形成
し、燃料で満たされた背圧室の容積をアクチュエータに
より制御して背圧室の容積が増大せしめられたときには
ニードルが上昇してノズル口を開口すると共にこのとき
ニードルがニードル挿入孔内周面上に形成されたニード
ルリフト規制面に当接してニードルの最大リフト量が規
制され、背圧室の容積が減少せしめられたときにはニー
ドルが閉弁方向に付勢されてノズル口を閉鎖する燃料噴
射弁において、アクチュエータが収縮して背圧室の容積
が増大せしめられた際に容積が増大しアクチュエータが
伸長して背圧室の容積が減少せしめられた際に容積が減
少する圧力制御室を具備し、該圧力制御室と背圧室とを
絞り通路により連通せしめている。

【０００６】

【作用】背圧室の容積が増大せしめられて背圧室内の燃
料圧が低下するとニードルが上昇を開始する。ニードル
が上昇を開始すると、背圧室の容積が減少ししたがって
背圧室内の燃料圧が上昇する。このためニードルの頂面
に加わる燃料圧が上昇してニードルの上昇速度が低下せ
しめられる。一方このとき圧力制御室の容積は増大しし
たがって圧力制御室内の燃料圧は低下している。その結
果背圧室内の燃料圧と圧力制御室内の燃料圧とに差圧が
生じることとなり、したがって背圧室の燃料が絞り通路
を介して圧力制御室に徐々に流出するようになる。この
燃料の流出に伴いニードルが上昇し、このとき流出する
燃料の流出速度に比例してニードルが上昇する。

【０００７】

【実施例】図１を参照すると、１は燃料噴射弁ハウジン
グ、２はその先端部にノズル口３を備えたノズルホル
ダ、４はノズルホルダ２内に配置されたニードル、５は
ハウジング１内に嵌着されたピストンホルダ、６はピス
トンホルダ５のピストン挿入孔７内に摺動可能に挿入さ
れたピストン、８はディスク状圧電素子板の積層体から
なる圧電素子、９は圧電素子８を案内するためのスリー
ブ、１０は圧電素子ホルダをそれぞれ示す。

【０００８】ピストンホルダ５および圧電素子ホルダ１
０はハウジング１に螺着されたリテーナ１１によってハ
ウジング１内の正規の位置に固定され、ノズルホルダ２
はハウジング１に螺着されたリテーナ１２によってハウ
ジング１内の正規の位置に固定される。また、ニードル
４の円錐状受圧面１５周りには燃料溜まり１６が形成さ
れる。この燃料溜まり１６は一方ではノズル口３に連結
され、他方では燃料供給口１８に連結される。

【０００９】図２に示されるように、ニードル４の頂面
１９上には背圧室２０を画成する燃料孔２２が形成さ
れ、燃料孔２２はノズルホルダ２内に形成されたニード
ル挿入孔２ａに連結される。ニードル４の頂部には円柱
状の拡大頭部が一体形成されており、この拡大頭部はニ
ードル挿入孔２ａ内に摺動可能に挿入される。また、ニ
ードル挿入孔２ａ内壁上にはニードルリフト規制面２１
が形成され、ニードル４がニードルリフト規制面２１に
当接してニードル４の最大のリフト量が規制される。

【００１０】本実施例では、ピストン６はその底面中央
部に一体的に形成された摺動部２３を有し、摺動部２３
は燃料孔２２内に摺動可能に挿入される。このとき摺動
部２３周りのピストン６の底面部とピストン挿入孔７の
内周面間に圧力制御室２４が形成される。

【００１１】一方、背圧室２０と圧力制御室２４間に位
置する摺動部２３と燃料孔２２間には環状の隙間２５が
形成される。隙間２５は背圧室２０と圧力制御室２４と
を連通する絞り通路を形成する。したがって燃料溜まり
１６からニードル４の拡大頭部周面を介して背圧室２０
に供給された燃料の一部が、絞り通路２５を介して圧力
制御室２４に供給される。

【００１２】さらに背圧室２０内の摺動部２３とニード
ルの頂面１９間には圧縮ばね２６が配置される。圧縮ば
ね２６の上端は、例えば摺動部２３の底面中央部に設け
られたくぼみ２７に収容され圧縮ばね２６は正規の位置
に固定される。圧縮ばね２６はそのばね力によってニー
ドル４を閉弁方向に付勢し、特に閉弁時偶然にノズル口
３が開口するのを阻止している。

【００１３】図３を参照すると、開弁信号（３０）によ
り圧電素子８に充電された電荷が放電されて圧電素子８
が軸線方向に収縮するとピストン６と共に摺動部２３が
上昇せしめられる（３１）。摺動部２３が上昇せしめら
れてもニードル４はただちには上昇せず、したがってこ
のとき背圧室２０内の燃料圧が急激に低下する（３
２）。このときニードル４の頂面１９に加わる燃料圧が
低下し、ニードル４は受圧面１５に加わる燃料圧によっ
て上昇を開始する（３３）。その結果ニードル４がノズ
ル口３を開口することにより燃料噴射が開始される。

【００１４】ニードル４が上昇を開始する（３３）と、
背圧室２０の容積が急激に減少ししたがって背圧室２０
内の燃料圧が上昇する（３４）。このためニードル４の
頂面１９に加わる燃料圧が上昇してニードル４の上昇速
度が低下せしめられる（３５）。一方このとき圧力制御
室２４の容積は増大ししたがって圧力制御室２４内の燃
料圧は低下している（３６）。その結果背圧室２０内の
燃料圧と圧力制御室２４内の燃料圧とに差圧が生じるこ
ととなり、したがって背圧室２０の燃料が絞り通路２５
を介して圧力制御室２４に徐々に流出するようになる。
この燃料の流出に伴いニードル４が上昇し（３７）、こ
のとき圧力制御室２４に流出する燃料の流出速度に比例
してニードル４が上昇する。次いでニードル４は、図２
（Ｂ）に示すように、ニードルリフト規制面２１に当接
してニードル４のリフトが規制されるがこのときのニー
ドル４の速度は遅く、したがってニードルリフト規制面
２１に衝突してはね返りが生じるのを阻止できる。その
結果噴射量の精度の悪化が阻止できるようになる。

【００１５】ニードル４がニードルリフト規制面２１に
当接しても、背圧室２０から圧力制御室２４への燃料の
流出は続き、圧力制御室２４内の燃料圧と背圧室２０の
燃料圧とがほぼ等しくなるまで燃料の流出が続く（３
８）。

【００１６】一方閉弁信号（４０）により圧電素子８に
電荷が充電されて圧電素子８が軸線方向に伸長すると、
ピストン６と共に摺動部２３が下降せしめられ（４
１）、その結果背圧室２０の容積が減少せしめられる。
背圧室２０の容積が減少せしめられてもニードル４はた
だちに下降せず、したがって背圧室２０内の燃料圧が上
昇する（４２）。その結果ニードル４は閉弁方向に急激
に付勢され、したがってニードル４が下降を開始する
（４３）。

【００１７】ニードル４が下降を開始すると背圧室２０
内の容積が増加し背圧室２０内の燃料圧が低下する（４
４）。その結果、ニードル４の頂面に加わる燃料圧が低
下してニードル４の下降速度が低下せしめられる（４
５）。一方このとき圧力制御室２４の容積は減少しした
がって圧力制御室２４内の燃料圧は上昇している（４
６）。その結果背圧室２０内の燃料圧と圧力制御室２４
内の燃料圧とに差圧が生じることとなり、したがって圧
力制御室２４の燃料が絞り通路２５を介して背圧室２０
に徐々に流出するようになる。この燃料の流出に伴いニ
ードル４が下降し（４７）、このとき背圧室２０に流出
する燃料の流出速度に比例してニードル４が下降する。
その結果、ニードル４が弁座に当接するときの速度が遅
くなるためにニードル４が弁座ではね返ることがなくな
り、したがって好ましくない、いわゆる２次噴射現象が
生じるのを阻止できる。

【００１８】図４に別の実施例を示す。この実施例で
は、圧電素子８の収縮に伴い容積が増大しまた圧電素子
８の伸長に伴い容積が減少する第１の圧力制御室２４を
形成して第１の圧力制御室２４と背圧室２０とを第１の
絞り通路２５によって連通せしめると共に、圧電素子８
の収縮に伴い容積が増大しまた圧電素子８の伸長に伴い
容積が減少する第２の圧力制御室２８を形成して第２の
圧力制御室２８と背圧室２０とを第２の絞り通路２９に
よって連通せしめている。また第２の圧力制御室２８は
シール部材によって第１の圧力制御室２４と分離され、
直接には燃料の移動がないようにされる。

【００１９】さらに本実施例では、第１の圧力制御室２
４と背圧室２０とを連通する第１の絞り通路２５は、摺
動部２３外周面と燃料孔２２内周面間の隙間によって形
成される。一方第２の圧力制御室２９と背圧室２０とを
連通する第２の絞り通路２９は、ピストン６および摺動
部２３内に形成された穴から形成される。

【００２０】燃料噴射を開始すべくピストン６と共に摺
動部２３が上昇せしめられしたがってニードル４が上昇
を開始すると、背圧室２０の容積が減少ししたがって背
圧室２０内の燃料圧が上昇する。このためニードル４の
頂面１９に加わる燃料圧が上昇してニードル４の上昇速
度が低下せしめられる。一方このとき第１の圧力制御室
２４および第２の圧力制御室２８の容積は増大ししたが
って第１の圧力制御室２４および第２の圧力制御室２８
内の燃料圧は低下している。その結果背圧室２０内の燃
料圧と第１の圧力制御室２４および第２の圧力制御室２
８内の燃料圧とに差圧が生じることとなり、したがって
背圧室２０の燃料が第１の絞り通路２５を介して第１の
圧力制御室２４に徐々に流出すると共に、背圧室２０の
燃料が第２の絞り通路２９を介して第２の圧力制御室２
８にも徐々に流出するようになる。この背圧室２０から
第１の圧力制御室２４への燃料の流出に伴いニードル４
が上昇するのに加えて、背圧室２０から第２の圧力制御
室２８への燃料の流出に伴いニードル４が上昇する。そ
の結果燃料を背圧室２０から徐々に流出させることによ
って、ニードル４の上昇速度を低下させてニードル４の
ニードルリフト規制面２１でのはね返りを阻止すること
ができ、しかも長い噴射時間の場合に要求されるニード
ル４を上昇位置に長時間維持することが達成できる。

【００２１】一方、燃料噴射を停止すべくピストン６と
共に摺動部２３が下降せしめられしたがってニードル４
が下降を開始すると、背圧室２０の容積が増大ししたが
って背圧室２０内の燃料圧が低下する。このためニード
ル４の頂面１９に加わる燃料圧が低下してニードル４の
下降速度が低下せしめられる。一方このとき第１の圧力
制御室２４および第２の圧力制御室２８の容積は減少し
したがって第１の圧力制御室２４および第２の圧力制御
室２８内の燃料圧は上昇している。その結果背圧室２０
内の燃料圧と第１の圧力制御室２４および第２の圧力制
御室２８内の燃料圧とに差圧が生じることとなり、した
がって第１の圧力制御室２４の燃料が第１の絞り通路２
５を介して背圧室２０に徐々に流出すると共に、第２の
圧力制御室２８の燃料も第２の絞り通路２９を介して背
圧室２０に徐々に流出するようになる。このため第１の
圧力制御室２４から背圧室２０への燃料の流出に伴いニ
ードル４が下降するのに加えて、背圧室２０から第２の
圧力制御室２８への燃料の流出に伴いニードル４が下降
する。したがってニードル４の下降速度が低下せしめら
れる。その結果、ニードル４が弁座に当接するときの速
度が遅くなるためにニードル４が弁座ではね返ることが
なくなり、したがって２次噴射現象が生じるのを阻止で
きる。

【００２２】

【発明の効果】燃料噴射時にニードルの開弁速度を遅く
して、噴射量の精度の悪化を阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射弁の側面断面図である。

【図２】図１に示す燃料噴射弁のＡ部の拡大側面断面図
である。

【図３】ピストンおよび摺動部変位、背圧室燃料圧、圧
力制御室燃料圧ならびにニードル変位の時系列変化を模
式的に示す図である。

【図４】別の実施例を示す燃料噴射弁の一部の拡大側面
断面図である。

【符号の説明】

４…ニードル ６…ピストン ８…圧電素子 ２０…背圧室 ２３…摺動部 ２４…圧力制御室 ２５…絞り通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニードルの頂面上に背圧室を形成し、燃
   料で満たされた背圧室の容積をアクチュエータにより制
   御して背圧室の容積が増大せしめられたときにはニード
   ルが上昇してノズル口を開口すると共にこのときニード
   ルがニードル挿入孔内周面上に形成されたニードルリフ
   ト規制面に当接してニードルの最大リフト量が規制さ
   れ、背圧室の容積が減少せしめられたときにはニードル
   が閉弁方向に付勢されてノズル口を閉鎖する燃料噴射弁
   において、アクチュエータが収縮して背圧室の容積が増
   大せしめられた際に容積が増大しアクチュエータが伸長
   して背圧室の容積が減少せしめられた際に容積が減少す
   る圧力制御室を具備し、該圧力制御室と背圧室とを絞り
   通路により連通せしめた燃料噴射弁。