JPH08277761A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
蓄圧式燃料噴射装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
- F02M63/0054—Check valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ニードルの閉弁不良、シート力不足を解消し
てエンジン筒内燃焼ガスの逆流を防止する。 【構成】 高圧ポンプから圧送された作動流体をなす燃
料が入口ポートから第１の逆止弁を介して制御油圧室へ
連通する通路と、入口ポートから第２の逆止弁を介して
蓄圧室へ連通する通路とをそれぞれ独立に形成している
から、噴射開始時には従来と同様に圧電アクチュエータ
が収縮し、制御油圧室の圧力が低下することによりニー
ドル弁が上昇して蓄圧室に蓄えられた高圧燃料を噴射
し、噴射終了時に圧電アクチュエータが伸長しても、制
御油圧室から蓄圧室へは第１の逆止弁により燃料が流出
されないので、制御油圧室の圧力は上昇して十分なニー
ドル弁の閉弁力が発生し、すみやかにニードル弁が着座
し、噴射が確実に終了し、シート力不足も解消され、エ
ンジン筒内燃焼ガスの逆流も防止される。
てエンジン筒内燃焼ガスの逆流を防止する。 【構成】 高圧ポンプから圧送された作動流体をなす燃
料が入口ポートから第１の逆止弁を介して制御油圧室へ
連通する通路と、入口ポートから第２の逆止弁を介して
蓄圧室へ連通する通路とをそれぞれ独立に形成している
から、噴射開始時には従来と同様に圧電アクチュエータ
が収縮し、制御油圧室の圧力が低下することによりニー
ドル弁が上昇して蓄圧室に蓄えられた高圧燃料を噴射
し、噴射終了時に圧電アクチュエータが伸長しても、制
御油圧室から蓄圧室へは第１の逆止弁により燃料が流出
されないので、制御油圧室の圧力は上昇して十分なニー
ドル弁の閉弁力が発生し、すみやかにニードル弁が着座
し、噴射が確実に終了し、シート力不足も解消され、エ
ンジン筒内燃焼ガスの逆流も防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射装置
に関し、特に圧電アクチュエータを用いた蓄圧式燃料噴
射装置に関するものである。
に関し、特に圧電アクチュエータを用いた蓄圧式燃料噴
射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来技術の一例にかかる蓄圧式燃
料噴射装置すなわちアキュームレータノズル１Ｐの断面
図を示す。このアキュームレータノズル１Ｐはエンジン
の燃焼室内に燃料を噴射するために用いられるものであ
って、各気筒に一個ずつ例えば４気筒の場合４個装着さ
れる。図示しない公知の高圧ポンプをなす列型噴射ポン
プから圧送されてきた燃料は、後述するように、入口ポ
ート１１Ｐからこのアキュームレータノズル１Ｐ内の蓄
圧室をなすアキュームレータ室４０Ｐに流入し、ニード
ル弁１２Ｐの開閉動作によって噴口１３Ｐから噴射され
る。噴射ポンプによる送油時期は、通常のようにそれぞ
れの気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）近辺ではなく、その充
分前、例えば圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）６０°クランク
アングルには既に終了している。噴射ポンプによる１回
の送油量は、従来公知のように噴射ポンプのレバー開度
で調量される。
料噴射装置すなわちアキュームレータノズル１Ｐの断面
図を示す。このアキュームレータノズル１Ｐはエンジン
の燃焼室内に燃料を噴射するために用いられるものであ
って、各気筒に一個ずつ例えば４気筒の場合４個装着さ
れる。図示しない公知の高圧ポンプをなす列型噴射ポン
プから圧送されてきた燃料は、後述するように、入口ポ
ート１１Ｐからこのアキュームレータノズル１Ｐ内の蓄
圧室をなすアキュームレータ室４０Ｐに流入し、ニード
ル弁１２Ｐの開閉動作によって噴口１３Ｐから噴射され
る。噴射ポンプによる送油時期は、通常のようにそれぞ
れの気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）近辺ではなく、その充
分前、例えば圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）６０°クランク
アングルには既に終了している。噴射ポンプによる１回
の送油量は、従来公知のように噴射ポンプのレバー開度
で調量される。
【０００３】アキュームレータノズル１Ｐのハウジング
は、圧電アクチュエータとしてのピエゾアクチュエータ
３１Ｐを保持するアクチュエータ保持体としてのピエゾ
ホルダ２０Ｐ、後述するように制御油圧室３４Ｐを規定
する中空円筒形の隔離基台（ディスタンスピース）２１
Ｐ、制御油圧室３４Ｐの底部を規定しアキュームレータ
ノズル１Ｐを保持する保持基台（ノズルホルダ）２２
Ｐ、および後述する蓄圧室としてのアキュームレータ室
４０Ｐを規定し下端部が閉鎖された中空円筒形のノズル
ボディー２３Ｐによって形成される。ピエゾホルダ２０
Ｐはピエゾアクチュエータ３１Ｐを固定するように一端
が閉鎖され、他端の開口部側にはディスタンスピース２
１Ｐが面着配設され、このディスタンスピース２１Ｐの
ピエゾホルダ２０Ｐとは反対側には対向して同心状にノ
ズルホルダ２２Ｐが設けられている。ノズルホルダ２２
Ｐはフランジ２４Ｐをディスタンスピース２１Ｐに密着
されており、このノズルホルダ２２Ｐとディスタンスピ
ース２１Ｐとピエゾホルダ２０Ｐは、ノズルボディー２
３Ｐにより外周から相互に密着して一体結合されてい
る。例えば、ノズルボディー２３Ｐ内壁に形成されたネ
ジ穴にこれらノズルホルダ２０Ｐが螺入されることによ
り、ノズルホルダ２２Ｐ、ディスタンスピース２１Ｐお
よびノズルホルダ２０Ｐがノズルボディー２３Ｐと一体
結合される。
は、圧電アクチュエータとしてのピエゾアクチュエータ
３１Ｐを保持するアクチュエータ保持体としてのピエゾ
ホルダ２０Ｐ、後述するように制御油圧室３４Ｐを規定
する中空円筒形の隔離基台（ディスタンスピース）２１
Ｐ、制御油圧室３４Ｐの底部を規定しアキュームレータ
ノズル１Ｐを保持する保持基台（ノズルホルダ）２２
Ｐ、および後述する蓄圧室としてのアキュームレータ室
４０Ｐを規定し下端部が閉鎖された中空円筒形のノズル
ボディー２３Ｐによって形成される。ピエゾホルダ２０
Ｐはピエゾアクチュエータ３１Ｐを固定するように一端
が閉鎖され、他端の開口部側にはディスタンスピース２
１Ｐが面着配設され、このディスタンスピース２１Ｐの
ピエゾホルダ２０Ｐとは反対側には対向して同心状にノ
ズルホルダ２２Ｐが設けられている。ノズルホルダ２２
Ｐはフランジ２４Ｐをディスタンスピース２１Ｐに密着
されており、このノズルホルダ２２Ｐとディスタンスピ
ース２１Ｐとピエゾホルダ２０Ｐは、ノズルボディー２
３Ｐにより外周から相互に密着して一体結合されてい
る。例えば、ノズルボディー２３Ｐ内壁に形成されたネ
ジ穴にこれらノズルホルダ２０Ｐが螺入されることによ
り、ノズルホルダ２２Ｐ、ディスタンスピース２１Ｐお
よびノズルホルダ２０Ｐがノズルボディー２３Ｐと一体
結合される。
【０００４】ピエゾホルダ２０Ｐの内部に形成されたボ
ア３０Ｐには、ピエゾアクチュエータ３１Ｐとピストン
３２Ｐとサラばね３３Ｐが収容されている。ピエゾアク
チュエータ３１Ｐの上端はボア３０Ｐの底部すなわち、
ピエゾホルダ２０Ｐの底部に固定され、またピエゾアク
チュエータ３１Ｐの下端とピストン３２Ｐの上面が面着
連結されている。ピエゾアクチュエータ３１Ｐの外径
は、後述するようにピエゾアクチュエータ３１Ｐの伸張
収縮変位を考慮してボア３０Ｐの内径よりも小さくして
ある。ピストン３２Ｐはボア３０Ｐの内径とほぼ同じ径
を有する大径部３２１Ｐと、ボア３０Ｐ内径、例えば１
５ｍｍΦより径の小さい、例えば１２ｍｍΦの小径部３
２２Ｐとから成る。すなわちピストン３２Ｐは、大径部
３２１Ｐがボア３０Ｐ内において摺動自在であり、且
つ、小径部３２２Ｐがディスタンスピース２１Ｐのボア
２１１Ｐ内に摺動自在であるように形成され、これらボ
ア３０Ｐ、２１１Ｐ内に収容されている。なお、前記の
如く、小径部３２２Ｐの径をボア３０Ｐの内径、すなわ
ちピエゾアクチュエータ３１Ｐの径より小さくしている
のは、ピエゾアクチュエータ３１Ｐに大きな応力が繰り
返し印加された場合、ピエゾアクチュエータ３１Ｐにか
かる受圧力を緩和し、ピエゾアクチュエータ３１Ｐの劣
化および破壊を防止するためである。
ア３０Ｐには、ピエゾアクチュエータ３１Ｐとピストン
３２Ｐとサラばね３３Ｐが収容されている。ピエゾアク
チュエータ３１Ｐの上端はボア３０Ｐの底部すなわち、
ピエゾホルダ２０Ｐの底部に固定され、またピエゾアク
チュエータ３１Ｐの下端とピストン３２Ｐの上面が面着
連結されている。ピエゾアクチュエータ３１Ｐの外径
は、後述するようにピエゾアクチュエータ３１Ｐの伸張
収縮変位を考慮してボア３０Ｐの内径よりも小さくして
ある。ピストン３２Ｐはボア３０Ｐの内径とほぼ同じ径
を有する大径部３２１Ｐと、ボア３０Ｐ内径、例えば１
５ｍｍΦより径の小さい、例えば１２ｍｍΦの小径部３
２２Ｐとから成る。すなわちピストン３２Ｐは、大径部
３２１Ｐがボア３０Ｐ内において摺動自在であり、且
つ、小径部３２２Ｐがディスタンスピース２１Ｐのボア
２１１Ｐ内に摺動自在であるように形成され、これらボ
ア３０Ｐ、２１１Ｐ内に収容されている。なお、前記の
如く、小径部３２２Ｐの径をボア３０Ｐの内径、すなわ
ちピエゾアクチュエータ３１Ｐの径より小さくしている
のは、ピエゾアクチュエータ３１Ｐに大きな応力が繰り
返し印加された場合、ピエゾアクチュエータ３１Ｐにか
かる受圧力を緩和し、ピエゾアクチュエータ３１Ｐの劣
化および破壊を防止するためである。
【０００５】ディスタンスピース２１Ｐの下部とノズル
ホルダ２２Ｐとが密着して結合されている。ピストン３
２Ｐの下面とノズルホルダ２２Ｐの上面との間、および
ディスタンスピース２１Ｐの内壁で規定される空隙に
は、ピストン３２Ｐの摺動によりその容積が変化する制
御油圧室３４Ｐが形成される。また、ピストン３２Ｐの
Ｏリング３２３Ｐは制御油圧室３４Ｐの油密を一定に保
つのに用いられる。
ホルダ２２Ｐとが密着して結合されている。ピストン３
２Ｐの下面とノズルホルダ２２Ｐの上面との間、および
ディスタンスピース２１Ｐの内壁で規定される空隙に
は、ピストン３２Ｐの摺動によりその容積が変化する制
御油圧室３４Ｐが形成される。また、ピストン３２Ｐの
Ｏリング３２３Ｐは制御油圧室３４Ｐの油密を一定に保
つのに用いられる。
【０００６】ノズルホルダ２２Ｐの軸中心に穿孔された
ボア２２１Ｐには、ニードル弁１２Ｐの受圧棒１２１Ｐ
が気密性を保って摺動自在に収容されている。ニードル
弁１２Ｐは前記受圧棒１２１Ｐと、弁体１２２Ｐに分割
され、これらはピン１２３Ｐで結合されている。弁体１
２２Ｐはノズルボディー２３Ｐの中心軸に穿孔された小
径ボア２３１Ｐ内で摺動自在に収容されている。この様
にニードル弁１２Ｐを受圧棒１２１Ｐと弁体１２２Ｐの
２つに分割したのは、ノズルホルダ２２Ｐのボア２２１
Ｐと、ノズルボディー２３Ｐのボア２３１Ｐの軸が若干
ずれてもニードル弁１２Ｐが両者の中で摺動自在となる
様にする為である。
ボア２２１Ｐには、ニードル弁１２Ｐの受圧棒１２１Ｐ
が気密性を保って摺動自在に収容されている。ニードル
弁１２Ｐは前記受圧棒１２１Ｐと、弁体１２２Ｐに分割
され、これらはピン１２３Ｐで結合されている。弁体１
２２Ｐはノズルボディー２３Ｐの中心軸に穿孔された小
径ボア２３１Ｐ内で摺動自在に収容されている。この様
にニードル弁１２Ｐを受圧棒１２１Ｐと弁体１２２Ｐの
２つに分割したのは、ノズルホルダ２２Ｐのボア２２１
Ｐと、ノズルボディー２３Ｐのボア２３１Ｐの軸が若干
ずれてもニードル弁１２Ｐが両者の中で摺動自在となる
様にする為である。
【０００７】ノズルボディー２３Ｐはディスタンスピー
ス２１Ｐの内径と同等の内径を有するボアがアキューム
レータ室４０Ｐを規定し、該アキュームレータ室４０Ｐ
内にはニードル弁１２Ｐが昇降自在に収容され、さらに
ニードル弁１２Ｐを常に閉弁方向へ付勢しているばね４
１Ｐが設けられている。ディスタンスピース２１Ｐには
閉弁方向にばね５０ａＰにより付勢された逆止弁（チェ
ック弁）５０Ｐが設けられ、所定の圧力の燃料が印加さ
れた場合、入口ポート１１Ｐと油圧制御室３４Ｐとを連
通する。また、ノズルホルダ２２Ｐにも閉弁方向にばね
５１ａＰにより付勢された逆止弁５１Ｐが設けられてお
り、入口ポート１１Ｐおよび油圧制御室３４Ｐとアキュ
ームレータ室４０Ｐとを連通する。
ス２１Ｐの内径と同等の内径を有するボアがアキューム
レータ室４０Ｐを規定し、該アキュームレータ室４０Ｐ
内にはニードル弁１２Ｐが昇降自在に収容され、さらに
ニードル弁１２Ｐを常に閉弁方向へ付勢しているばね４
１Ｐが設けられている。ディスタンスピース２１Ｐには
閉弁方向にばね５０ａＰにより付勢された逆止弁（チェ
ック弁）５０Ｐが設けられ、所定の圧力の燃料が印加さ
れた場合、入口ポート１１Ｐと油圧制御室３４Ｐとを連
通する。また、ノズルホルダ２２Ｐにも閉弁方向にばね
５１ａＰにより付勢された逆止弁５１Ｐが設けられてお
り、入口ポート１１Ｐおよび油圧制御室３４Ｐとアキュ
ームレータ室４０Ｐとを連通する。
【０００８】ピエゾホルダ２０Ｐ、ディスタンスピース
２１Ｐ、ノズルホルダ２２Ｐは、ノックピン（図示せ
ず）により位置決めされている。従って入口ポート１１
Ｐに流入する燃料は、通路５４Ｐ、逆止弁５０Ｐ、通路
５５Ｐを通り、油圧制御室３４Ｐに導かれる。そして、
さらに通路５６Ｐ、逆止弁５１Ｐを通りアキュームレー
タ室４０Ｐに導かれる。
２１Ｐ、ノズルホルダ２２Ｐは、ノックピン（図示せ
ず）により位置決めされている。従って入口ポート１１
Ｐに流入する燃料は、通路５４Ｐ、逆止弁５０Ｐ、通路
５５Ｐを通り、油圧制御室３４Ｐに導かれる。そして、
さらに通路５６Ｐ、逆止弁５１Ｐを通りアキュームレー
タ室４０Ｐに導かれる。
【０００９】前記の制御油圧室３４Ｐの容積は、ピエゾ
アクチュエータ３１Ｐが軸方向に膨張し、皿ばね３３Ｐ
に抗してピストン３２Ｐを押し下げたとき収縮する。一
方、ピエゾアクチュエータ３１Ｐが軸方向に収縮したと
きあるいはピエゾアクチュエータ３１Ｐを収縮させるの
に充分な高圧の燃料が油圧制御室３４Ｐに供給された
時、ピストン３２Ｐを押し上げてピエゾアクチュエータ
３１Ｐを収縮させ、制御油圧室３４Ｐの容積が膨張す
る。
アクチュエータ３１Ｐが軸方向に膨張し、皿ばね３３Ｐ
に抗してピストン３２Ｐを押し下げたとき収縮する。一
方、ピエゾアクチュエータ３１Ｐが軸方向に収縮したと
きあるいはピエゾアクチュエータ３１Ｐを収縮させるの
に充分な高圧の燃料が油圧制御室３４Ｐに供給された
時、ピストン３２Ｐを押し上げてピエゾアクチュエータ
３１Ｐを収縮させ、制御油圧室３４Ｐの容積が膨張す
る。
【００１０】ピエゾアクチュエータ３１Ｐは、例えば、
直径１５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状の圧電トランス
デューサ（ＰＺＴ）素子と、直径１５ｍｍ、厚さ０．０
１ｍｍの銅板とを交互に積層して円柱状にしたものであ
り、各々のＰＺＴ素子の厚み方向に並列に電圧を印加で
きるように、図４に図示の如く、リード線３５Ｐと前記
銅板とが結合される。リード線３５Ｐは絶縁索環（グロ
メット）３６Ｐを介してピエゾホルダ２０Ｐの外部へ伸
びており、電気回路１００Ｐに接続されている。ＰＺＴ
素子は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分として焼
成された強誘電体セラミックスが用いられる。該強誘電
体セラミックスは、ピエゾ効果を有する代表的な素子で
ある。その物性は、前記の１個当たり、厚み方向に５０
０Ｖの電圧を印加すると０．５μｍだけ厚みが増し、逆
に５００Ｖの電圧が発生している時その両端を短絡して
その蓄積電荷を放出させると０．５μｍ厚みが減少す
る。また厚み方向に２００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印加す
ると、その収縮に伴って厚み方向に２００Ｖの電圧を発
生する。本例においては、ピエゾアクチュエータ３１Ｐ
は、ＰＺＴ素子を１００枚電気的並列に結合してあるの
で、５００Ｖの電圧を印加すると合計で５０μｍの伸長
が得られる。かかるピエゾアクチュエータ３１Ｐの軸方
向伸長収縮によりピストン３２Ｐが上下動することとな
る。またピストン３２Ｐを介して収縮されることによ
り、電荷が蓄積される。
直径１５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状の圧電トランス
デューサ（ＰＺＴ）素子と、直径１５ｍｍ、厚さ０．０
１ｍｍの銅板とを交互に積層して円柱状にしたものであ
り、各々のＰＺＴ素子の厚み方向に並列に電圧を印加で
きるように、図４に図示の如く、リード線３５Ｐと前記
銅板とが結合される。リード線３５Ｐは絶縁索環（グロ
メット）３６Ｐを介してピエゾホルダ２０Ｐの外部へ伸
びており、電気回路１００Ｐに接続されている。ＰＺＴ
素子は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分として焼
成された強誘電体セラミックスが用いられる。該強誘電
体セラミックスは、ピエゾ効果を有する代表的な素子で
ある。その物性は、前記の１個当たり、厚み方向に５０
０Ｖの電圧を印加すると０．５μｍだけ厚みが増し、逆
に５００Ｖの電圧が発生している時その両端を短絡して
その蓄積電荷を放出させると０．５μｍ厚みが減少す
る。また厚み方向に２００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印加す
ると、その収縮に伴って厚み方向に２００Ｖの電圧を発
生する。本例においては、ピエゾアクチュエータ３１Ｐ
は、ＰＺＴ素子を１００枚電気的並列に結合してあるの
で、５００Ｖの電圧を印加すると合計で５０μｍの伸長
が得られる。かかるピエゾアクチュエータ３１Ｐの軸方
向伸長収縮によりピストン３２Ｐが上下動することとな
る。またピストン３２Ｐを介して収縮されることによ
り、電荷が蓄積される。
【００１１】この構成において、ピエゾアクチュエータ
３１Ｐが収縮すると、制御油圧室３４Ｐが減圧されニー
ドル弁１２Ｐが開弁し、逆に、ピエゾアクチュエータ３
１Ｐが伸長し、制御油圧室３４Ｐが増圧されニードル弁
１２Ｐが閉弁し、噴射が終了する。
３１Ｐが収縮すると、制御油圧室３４Ｐが減圧されニー
ドル弁１２Ｐが開弁し、逆に、ピエゾアクチュエータ３
１Ｐが伸長し、制御油圧室３４Ｐが増圧されニードル弁
１２Ｐが閉弁し、噴射が終了する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来のアキュームレー
タノズルは、噴射を停止しようとしてピエゾアクチュエ
ータ３１Ｐを伸長しピストン３２Ｐを前進させて、制御
油圧室３４Ｐの圧力を高めようとすると、制御油圧室３
４Ｐからアキュームレータ室４０Ｐへ連通する逆止弁５
１Ｐを介して燃料が流出し、制御油圧室３４Ｐが十分に
昇圧されず、ニードル弁１２Ｐの閉弁力が弱まり、ニー
ドルの閉弁不良、または、シート力不足によるエンジン
筒内燃焼ガスの逆流といった問題が生じていた。
タノズルは、噴射を停止しようとしてピエゾアクチュエ
ータ３１Ｐを伸長しピストン３２Ｐを前進させて、制御
油圧室３４Ｐの圧力を高めようとすると、制御油圧室３
４Ｐからアキュームレータ室４０Ｐへ連通する逆止弁５
１Ｐを介して燃料が流出し、制御油圧室３４Ｐが十分に
昇圧されず、ニードル弁１２Ｐの閉弁力が弱まり、ニー
ドルの閉弁不良、または、シート力不足によるエンジン
筒内燃焼ガスの逆流といった問題が生じていた。
【００１３】本発明はニードルの閉弁不良、シート力不
足を解消してエンジン筒内燃焼ガスの逆流を防止するこ
とを目的とする。
足を解消してエンジン筒内燃焼ガスの逆流を防止するこ
とを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、請求項１として、通電により伸縮する圧電
アクチュエータと、これと一体的に前後動するピストン
部材と、作動流体が封入され、前記ピストン部材の前進
時に昇圧せしめられ、後退時に減圧せしめられる制御油
圧室と、該制御油圧室と連通し、前記ピストン部材より
も径の小さい背圧室と、該背圧室に基端が臨み前記背圧
室の圧力上昇に応じて前進して燃料噴口を閉じ、圧力低
下に応じて後退して前記燃料噴口を開けて蓄圧室に蓄え
られた高圧燃料を噴射するニードル弁とを有する蓄圧式
燃料噴射装置において、高圧ポンプから圧送された燃料
が入口ポートから第１の逆止弁を介して前記制御油圧室
へ連通する通路と、前記入口ポートから第２の逆止弁を
介して前記蓄圧室へ連通する通路とをそれぞれ独立に形
成するという技術的手段を採用し、請求項２として、前
記ニードル弁の開弁時よりも閉弁時に、より高い正電圧
を前記圧電アクチュエータに印加して、閉弁時の前記制
御油圧室の圧力を増圧するという技術的手段を採用する
ものである。
するために、請求項１として、通電により伸縮する圧電
アクチュエータと、これと一体的に前後動するピストン
部材と、作動流体が封入され、前記ピストン部材の前進
時に昇圧せしめられ、後退時に減圧せしめられる制御油
圧室と、該制御油圧室と連通し、前記ピストン部材より
も径の小さい背圧室と、該背圧室に基端が臨み前記背圧
室の圧力上昇に応じて前進して燃料噴口を閉じ、圧力低
下に応じて後退して前記燃料噴口を開けて蓄圧室に蓄え
られた高圧燃料を噴射するニードル弁とを有する蓄圧式
燃料噴射装置において、高圧ポンプから圧送された燃料
が入口ポートから第１の逆止弁を介して前記制御油圧室
へ連通する通路と、前記入口ポートから第２の逆止弁を
介して前記蓄圧室へ連通する通路とをそれぞれ独立に形
成するという技術的手段を採用し、請求項２として、前
記ニードル弁の開弁時よりも閉弁時に、より高い正電圧
を前記圧電アクチュエータに印加して、閉弁時の前記制
御油圧室の圧力を増圧するという技術的手段を採用する
ものである。
【００１５】
【作用】請求項１の発明によれば高圧ポンプから圧送さ
れた作動流体をなす燃料が入口ポートから第１の逆止弁
を介して制御油圧室へ連通する通路と、入口ポートから
第２の逆止弁を介して蓄圧室へ連通する通路とをそれぞ
れ独立に形成しているから、噴射開始時には従来と同様
に圧電アクチュエータが収縮し、制御油圧室の圧力が低
下することによりニードル弁が上昇して蓄圧室に蓄えら
れた高圧燃料を噴射し、噴射終了時に圧電アクチュエー
タが伸長しても、制御油圧室から蓄圧室へは第１の逆止
弁により燃料が流出されないので、制御油圧室の圧力は
上昇して十分なニードル弁の閉弁力が発生し、すみやか
にニードル弁が着座し、噴射が確実に終了し、シート力
不足も解消され、エンジン筒内燃焼ガスの逆流も防止さ
れる。
れた作動流体をなす燃料が入口ポートから第１の逆止弁
を介して制御油圧室へ連通する通路と、入口ポートから
第２の逆止弁を介して蓄圧室へ連通する通路とをそれぞ
れ独立に形成しているから、噴射開始時には従来と同様
に圧電アクチュエータが収縮し、制御油圧室の圧力が低
下することによりニードル弁が上昇して蓄圧室に蓄えら
れた高圧燃料を噴射し、噴射終了時に圧電アクチュエー
タが伸長しても、制御油圧室から蓄圧室へは第１の逆止
弁により燃料が流出されないので、制御油圧室の圧力は
上昇して十分なニードル弁の閉弁力が発生し、すみやか
にニードル弁が着座し、噴射が確実に終了し、シート力
不足も解消され、エンジン筒内燃焼ガスの逆流も防止さ
れる。
【００１６】請求項２の発明によれば、閉弁時により高
い正電圧を圧電アクチュエータに印加して閉弁時の制御
油圧室の圧力を増圧するから、更に十分なニードル弁の
閉弁力が発生し、すみやかにニードル弁が着座し、噴射
がより確実に終了し、シート力不足も解消され、エンジ
ン筒内燃焼ガスの逆流も確実に防止される。
い正電圧を圧電アクチュエータに印加して閉弁時の制御
油圧室の圧力を増圧するから、更に十分なニードル弁の
閉弁力が発生し、すみやかにニードル弁が着座し、噴射
がより確実に終了し、シート力不足も解消され、エンジ
ン筒内燃焼ガスの逆流も確実に防止される。
【００１７】
【実施例】実施例において、特に記載の無い点について
の構成、作動については従来の技術と同様とする。本発
明の第１実施例の蓄圧式燃料噴射装置をなすアキューム
レータノズルの断面図を図１に示す。
の構成、作動については従来の技術と同様とする。本発
明の第１実施例の蓄圧式燃料噴射装置をなすアキューム
レータノズルの断面図を図１に示す。
【００１８】入口ポート１へは図示しない公知の間欠圧
送式ポンプが接続され、間欠的に高圧燃料を入口ポート
１へ圧送する。入口ポート１から第２の逆止弁２を介し
て蓄圧室をなすアキュームレータ室３へ連通し、公知の
ノズル４の油だまり５へ通じる経路と、第１の逆止弁６
を介して制御油圧室７へ通じ、さらに、スプリング８の
収容された背圧室９へと連通する経路とで構成されてい
る。
送式ポンプが接続され、間欠的に高圧燃料を入口ポート
１へ圧送する。入口ポート１から第２の逆止弁２を介し
て蓄圧室をなすアキュームレータ室３へ連通し、公知の
ノズル４の油だまり５へ通じる経路と、第１の逆止弁６
を介して制御油圧室７へ通じ、さらに、スプリング８の
収容された背圧室９へと連通する経路とで構成されてい
る。
【００１９】背圧室９は、ロッド１０とホルダ１１との
すきまを介してニードル弁１２の上端へと導入されてい
る。制御油圧室７の上部には、ピストン部材１３がシリ
ンダ１４と摺動自在に収容され、圧電アクチュエータを
なすピエゾアクチュエータ１５の収縮、伸長に伴って、
ピストン部材１３を上下動する。ピストン部材１３は皿
バネ１６により、ピエゾアクチュエータ１５へ圧縮力が
かかるように構成されている。これは、セラミックス製
品であるピエゾアクチュエータの破損防止のために常に
圧縮力をかけてやるためである。
すきまを介してニードル弁１２の上端へと導入されてい
る。制御油圧室７の上部には、ピストン部材１３がシリ
ンダ１４と摺動自在に収容され、圧電アクチュエータを
なすピエゾアクチュエータ１５の収縮、伸長に伴って、
ピストン部材１３を上下動する。ピストン部材１３は皿
バネ１６により、ピエゾアクチュエータ１５へ圧縮力が
かかるように構成されている。これは、セラミックス製
品であるピエゾアクチュエータの破損防止のために常に
圧縮力をかけてやるためである。
【００２０】次に作動を説明する。噴射を開始するため
に、図示しない駆動回路からピエゾアクチュエータ１５
へ印加されている電圧を０Ｖか、若干の負電圧へ切り換
えると、ピエゾアクチュエータ１５が収縮し、ピストン
部材１３が上昇し、制御油圧室７内の圧力が低下する。
この時、図示しない間欠圧送式ポンプからの圧送はすで
に終了しているので、入口ポート１の圧力は十分に低下
している。従って、制御油圧室７の圧力が低下しても、
第１の逆止弁６が開くことは無い。制御油圧室７の圧力
の低下に伴い、連通した背圧室９の圧力も低下し、ニー
ドル弁１２の上下の圧力バランスがくずれてニードル弁
１２が上昇し、噴射が開始する。
に、図示しない駆動回路からピエゾアクチュエータ１５
へ印加されている電圧を０Ｖか、若干の負電圧へ切り換
えると、ピエゾアクチュエータ１５が収縮し、ピストン
部材１３が上昇し、制御油圧室７内の圧力が低下する。
この時、図示しない間欠圧送式ポンプからの圧送はすで
に終了しているので、入口ポート１の圧力は十分に低下
している。従って、制御油圧室７の圧力が低下しても、
第１の逆止弁６が開くことは無い。制御油圧室７の圧力
の低下に伴い、連通した背圧室９の圧力も低下し、ニー
ドル弁１２の上下の圧力バランスがくずれてニードル弁
１２が上昇し、噴射が開始する。
【００２１】次に噴射を停止するためには、ピエゾアク
チュエータ１５への電圧を正電圧へ切り換える。する
と、ピエゾアクチュエータ１５が伸長し、ピストン部材
１３が下降し、制御油圧室７内の圧力がもとの圧力まで
上昇する。この時、第１の逆止弁６により制御油圧室７
は密閉されているので、背圧室９の圧力もすみやかに上
昇し、ニードル弁１２の上端に作用する閉弁力により、
ニードル弁１２は下降し、燃料噴口１７が閉じて噴射が
終了する。
チュエータ１５への電圧を正電圧へ切り換える。する
と、ピエゾアクチュエータ１５が伸長し、ピストン部材
１３が下降し、制御油圧室７内の圧力がもとの圧力まで
上昇する。この時、第１の逆止弁６により制御油圧室７
は密閉されているので、背圧室９の圧力もすみやかに上
昇し、ニードル弁１２の上端に作用する閉弁力により、
ニードル弁１２は下降し、燃料噴口１７が閉じて噴射が
終了する。
【００２２】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図２、図３は第２実施例に関するものであり、図２
は第２実施例の各値のタイムチャート、図３は第２実施
例で用いる電気回路である。図１に示した本発明の第１
実施例の特徴である、閉弁時に第１の逆止弁６により制
御油圧室７を完全に密室にできることから、図２に示し
たタイムチャートのように、開弁時よりも閉弁時により
高い正電圧を印加することで、ピエゾアクチュエータ１
５をより大きく伸長させ、完全に密室となった制御油圧
室７内をポンプ作用によって増圧し、開弁力をより積極
的に高めてやるという駆動方法をとることができる。
る。図２、図３は第２実施例に関するものであり、図２
は第２実施例の各値のタイムチャート、図３は第２実施
例で用いる電気回路である。図１に示した本発明の第１
実施例の特徴である、閉弁時に第１の逆止弁６により制
御油圧室７を完全に密室にできることから、図２に示し
たタイムチャートのように、開弁時よりも閉弁時により
高い正電圧を印加することで、ピエゾアクチュエータ１
５をより大きく伸長させ、完全に密室となった制御油圧
室７内をポンプ作用によって増圧し、開弁力をより積極
的に高めてやるという駆動方法をとることができる。
【００２３】使用する回路構成としては図３に示す様な
ものであり、閉弁時に高圧電源をサイリスタでピエゾ
アクチュエータへ導通させ、正電圧を印加し、次にサイ
リスタで電圧設定回路により設定されたコンデンサ電
圧に対して、ピエゾアクチュエータを導通させて放電す
る。ここで、コイルでなく抵抗を使用するのは、急激な
放電により、ピーク的な電流が発生し、ピエゾアクチュ
エータの発熱損失を防止するためである。次に、サイリ
スタを導通させ、ピエゾアクチュエータをＧＮＤに接
続することでピエゾアクチュエータを収縮させて、開弁
させる。開弁時よりも閉弁時の方をより高い電圧とする
ことで、閉弁時にポンプ作用により発生したより高い閉
弁力を用い、より確実にニードル弁を閉弁させることが
できる。
ものであり、閉弁時に高圧電源をサイリスタでピエゾ
アクチュエータへ導通させ、正電圧を印加し、次にサイ
リスタで電圧設定回路により設定されたコンデンサ電
圧に対して、ピエゾアクチュエータを導通させて放電す
る。ここで、コイルでなく抵抗を使用するのは、急激な
放電により、ピーク的な電流が発生し、ピエゾアクチュ
エータの発熱損失を防止するためである。次に、サイリ
スタを導通させ、ピエゾアクチュエータをＧＮＤに接
続することでピエゾアクチュエータを収縮させて、開弁
させる。開弁時よりも閉弁時の方をより高い電圧とする
ことで、閉弁時にポンプ作用により発生したより高い閉
弁力を用い、より確実にニードル弁を閉弁させることが
できる。
【００２４】この駆動方法は、本発明の構成に特有のも
のである。というのは、この駆動方法で従来のアキュー
ムレータノズルを駆動しても、閉弁時の制御油圧室の圧
力は、アキュームレータ室へと連通した逆止弁により全
て流出してしまうため、ポンプ作用が期待出来ないから
である。
のである。というのは、この駆動方法で従来のアキュー
ムレータノズルを駆動しても、閉弁時の制御油圧室の圧
力は、アキュームレータ室へと連通した逆止弁により全
て流出してしまうため、ポンプ作用が期待出来ないから
である。
【００２５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、噴射終了時に
圧電アクチュエータが伸長しても、制御油圧室から蓄圧
室へは第１の逆止弁により燃料が流出されないので、制
御油圧室の圧力は上昇して十分なニードル弁の閉弁力が
発生し、すみやかにニードル弁が着座し、噴射が確実に
終了し、シート力不足も解消され、エンジン筒内燃焼ガ
スの逆流も防止される。
圧電アクチュエータが伸長しても、制御油圧室から蓄圧
室へは第１の逆止弁により燃料が流出されないので、制
御油圧室の圧力は上昇して十分なニードル弁の閉弁力が
発生し、すみやかにニードル弁が着座し、噴射が確実に
終了し、シート力不足も解消され、エンジン筒内燃焼ガ
スの逆流も防止される。
【００２６】請求項２の発明によれば、閉弁時により高
い正電圧を圧電アクチュエータに印加して閉弁時の制御
油圧室の圧力を増圧するから、更に十分なニードル弁の
閉弁力が発生し、すみやかにニードル弁が着座し、噴射
がより確実に終了し、シート力不足も解消され、エンジ
ン筒内燃焼ガスの逆流も確実に防止される。
い正電圧を圧電アクチュエータに印加して閉弁時の制御
油圧室の圧力を増圧するから、更に十分なニードル弁の
閉弁力が発生し、すみやかにニードル弁が着座し、噴射
がより確実に終了し、シート力不足も解消され、エンジ
ン筒内燃焼ガスの逆流も確実に防止される。
【図１】本発明の第１実施例の蓄圧式燃料噴射装置をな
すアキュームレータノズルの断面図である。
すアキュームレータノズルの断面図である。
【図２】第２実施例の各値のタイムチャートである。
【図３】第２実施例で用いる電気回路である。
【図４】従来技術の一例にかかる蓄圧式燃料噴射装置す
なわちアキュームレータノズル１Ｐの断面図である。
なわちアキュームレータノズル１Ｐの断面図である。
１ 入口ポート ２ 第２の逆止弁 ３ 蓄圧室 ６ 第１の逆止弁 ７ 制御油圧室 ９ 背圧室 １２ ニードル弁 １３ ピストン部材 １５ 圧電アクチュエータ １７ 燃料噴口
Claims (2)
- 【請求項１】 通電により伸縮する圧電アクチュエータ
と、これと一体的に前後動するピストン部材と、作動流
体が封入され、前記ピストン部材の前進時に昇圧せしめ
られ、後退時に減圧せしめられる制御油圧室と、該制御
油圧室と連通し、前記ピストン部材よりも径の小さい背
圧室と、該背圧室に基端が臨み前記背圧室の圧力上昇に
応じて前進して燃料噴口を閉じ、圧力低下に応じて後退
して前記燃料噴口を開けて蓄圧室に蓄えられた高圧燃料
を噴射するニードル弁とを有する蓄圧式燃料噴射装置に
おいて、高圧ポンプから圧送された燃料が入口ポートか
ら第１の逆止弁を介して前記制御油圧室へ連通する通路
と、前記入口ポートから第２の逆止弁を介して前記蓄圧
室へ連通する通路とをそれぞれ独立に形成したことを特
徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 【請求項２】 前記ニードル弁の開弁時よりも閉弁時
に、より高い正電圧を前記圧電性アクチュエータに印加
して、閉弁時の前記制御油圧室の圧力を増圧することを
特徴とする請求項１に記載した蓄圧式燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121095A JPH08277761A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 蓄圧式燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121095A JPH08277761A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 蓄圧式燃料噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08277761A true JPH08277761A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=13740132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8121095A Pending JPH08277761A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 蓄圧式燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08277761A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005113976A1 (de) * | 2004-05-18 | 2005-12-01 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzsystem |
| CN104018964A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-09-03 | 哈尔滨工程大学 | 蓄压限流式压电控制喷油器 |
| CN109209712A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 中船动力研究院有限公司 | 一种喷油器及燃油喷射系统 |
-
1995
- 1995-04-06 JP JP8121095A patent/JPH08277761A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005113976A1 (de) * | 2004-05-18 | 2005-12-01 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzsystem |
| CN104018964A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-09-03 | 哈尔滨工程大学 | 蓄压限流式压电控制喷油器 |
| CN109209712A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 中船动力研究院有限公司 | 一种喷油器及燃油喷射系统 |
| CN109209712B (zh) * | 2018-10-30 | 2024-03-19 | 中船动力研究院有限公司 | 一种喷油器及燃油喷射系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040309 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |