JPH10274127A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

Info

Publication number
JPH10274127A
JPH10274127A JP9079789A JP7978997A JPH10274127A JP H10274127 A JPH10274127 A JP H10274127A JP 9079789 A JP9079789 A JP 9079789A JP 7978997 A JP7978997 A JP 7978997A JP H10274127 A JPH10274127 A JP H10274127A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
electrostrictive actuator
valve
actuator
pressure chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9079789A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3838288B2 (ja
Inventor
Hiroshige Matsuoka
弘芝 松岡
Takehiko Kato
毅彦 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP07978997A priority Critical patent/JP3838288B2/ja
Publication of JPH10274127A publication Critical patent/JPH10274127A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3838288B2 publication Critical patent/JP3838288B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各部の温度にむらがある時でも、応答良く、
短時間で、かつ連続的にニードル弁の開弁量を制御する
ことにより直動弁の問題点である熱膨張差を解決する。 【解決手段】 接触用スプリング6により電歪アクチュ
エータの伸長力がかかる各部材を隙間無く当接させてい
るので、熱膨張差やへたり等の経時変化を補償すること
ができると共に、ニードル弁16の開弁量の連続的制御
が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電歪アクチュエータ
によりニードルリフトを直接行う燃料噴射弁に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電歪アクチュエータを用いた燃料噴射弁
の従来技術としては、特公平4−67026に示された
油圧を介してニードル弁を開閉するものが公知である。
しかしかかる燃料噴射弁は、油圧を介してON−OFF
制御を行うため、応答遅れがあり、またニードルの開弁
量を連続的に制御できない。
【0003】近年、燃料噴射弁としては応答良く、短時
間で、かつ噴射開始から終わりまでの噴射率を自在に制
御することが望まれており、ニードル弁の直接制御が要
求されている。ところが、ニードル弁の直接制御を行う
直動弁の課題は、電歪アクチュエータとハウジングとの
熱膨張が異なるため、使用可能な温度範囲が狭いことで
あり、熱膨張対策をした直動弁の従来技術としては、特
開昭60−129481に示されたように、熱変位調整
部材を設け、電歪アクチュエータとの熱変位量の和をハ
ウジングの熱変位量と合わせることが一般的である。し
かしかかる噴射弁では、均一な温度変化には対応できる
が、急激な温度変化により、ハウジング内外部の温度が
異なる時には対応できないという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は各部の温度に
むらがある時でも、応答良く、短時間で、かつ連続的に
ニードル弁の開弁量を制御することにより直動弁の問題
点である熱膨張差を解決することを目的とする。
【0005】
【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または請求項2に記載した構成を
用いる。請求項1または請求項2によれば、接触用スプ
リングにより電歪アクチュエータの伸長力がかかる各部
材を隙間無く当接させているので、熱膨張差やへたり等
の経時変化を補償することができると共に、ニードル弁
の開弁量の連続的制御が可能になるという効果がある。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施形態の
燃料噴射弁の中心軸に沿った横断面図である。この燃料
噴射弁は、直噴型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1個ずつ、例
えば4気筒の場合は4個、装着される。図示しない公知
のポンプから圧送されてきた燃料は、燃料インレット2
2から燃料噴射弁内に流入し、燃料通路21を通り、ニ
ードル弁16が開弁することによって座17を通り噴射
される。
【0007】燃料噴射弁の主要部は、ニードル弁16の
制御部1、制御部1の位置決めを行う端部固定部2より
構成される作動部と、ノズル部3よりなり、ノズル部3
はリテーナ7により作動部のハウジング4に締結され
る。ハウジング4は有底の段付筒状をなし、その中に制
御部1、端部固定部2、接触用スプリング6、プレート
23が、制御部1及び端部固定部2と連結棒5を介して
ニードル弁16と絶えず接触を保つようにスクリュー2
4にて固定されている。制御部1はケース11内に制御
用電歪アクチュエータ8、ピストン9、皿バネ10、ス
リーブ12を組み込みキャップ13にて固定されてい
る。ここで、連結棒5、ピストン9は中間部材を形成す
る。ピストン9はケース11内で制御用電歪アクチュエ
ータ8の伸縮に追随して摺動可能となっている。また、
その時皿バネ10は、ピストン9を上方に付勢し、制御
用電歪アクチュエータ8に当接させる。これにより、制
御用電歪アクチュエータ8には約50kgfのプリセッ
ト荷重をかけている。
【0008】端部固定部2はプレス部材15と、電歪ア
クチュエータからなりその中心軸を制御用電歪アクチュ
エータ8の中心軸と直交する方向に配設した固定用アク
チュエータ14により構成され、プレス部材15は2面
幅を有し中央にリード線26を通す孔を有する円柱であ
り、上下面は制御部1及び接触用スプリング6と接し、
2面幅部には固定用アクチュエータ14の端部が固定さ
れている。
【0009】固定用アクチュエータ14とハウジング4
の大径部のクリアランスは、固定用アクチュエータ14
が通電時には伸長し、ハウジング4の内周面の大径部に
当接して接触力により押圧固定し、固定用アクチュエー
タ14が下方から力を受けても移動しないようにしてお
り、無通電時には収縮して上下方向に可動できるクリア
ランスにて取付てある。また、固定用アクチュエータ1
4のリード線25はプレート23の孔から外部に伸びて
おり、図示しない駆動回路に接続している。
【0010】ここで用いる制御用電歪アクチュエータ8
は直径20mm、厚さ0.5mmの円板状のPZT素子
と、直径18mm、厚さ0.02mmのステンレス板と
を交互に積層して円柱状にしたものであり、各々のPZ
T素子の厚み方向に並列に電圧を印加できるように側面
電極とステンレス板とが結合されている。側面電極とリ
ード線26は電気的に接続されてプレート23の孔から
外部へ伸びており、図示しない駆動回路と電気的に結合
されている。
【0011】PZT素子はチタン酸ジルコン酸鉛を主成
分として焼結された強誘電体セラミックスであり、ピエ
ゾ効果を有する代表的な素子である。その物性は、厚み
方向に500Vの電圧を印加すると0.5μm厚みが増
し、逆に500Vの電圧を印加しておきショートさせる
と0.5μm厚みが減る。本第1の実施形態の制御用電
歪アクチュエータ8はPZT素子を200枚、機械的に
は直列に、電気的には並列に結合しているため、500
Vの電圧を印加することで100μmの伸縮が得られ
る。より詳しくは、この種の強誘電体セラミックスは電
圧印加時の注入電荷量に対してリニアに変位することが
公知であり、本第1の実施形態では電荷量制御式の駆動
回路を使用している。
【0012】ノズル部3は、ノズルボデー28、ニード
ル弁16、閉弁用スプリング18、スプリングプレート
27及び止め具19よりなり、閉弁用スプリング18に
より閉弁されている。図2は本第1の実施形態の燃料噴
射弁の作動状況を示すタイムチャートである。
【0013】作動初期には、固定用アクチュエータ14
及び制御用アクチュエータ8はショートしてあり、接触
用スプリング6により端部固定部2、制御部1、連結棒
5及びノズル部3のニードル弁16上端の止め具19は
接触している。時刻t1の時、端部固定部2ノ固定用ア
クチュエータ14に通電することで制御部1の上端が固
定され、接触用スプリング6とニードル弁16は力の伝
達が切り離される。
【0014】その後、時刻t2の時に制御用電歪アクチ
ュエータ8に通電し、任意に注入電荷量を制御すること
で、制御用電歪アクチュエータ8を伸縮させる。すると
端部固定部2にて上端が固定されているため、制御用電
歪アクチュエータ8はニードル弁16を押し下げてニー
ドル弁16は開弁し、制御用電歪アクチュエータ8の伸
縮量がニードル弁16のリフト量と比例するため、燃料
噴射量の任意制御が可能となる。
【0015】時刻t3にて噴射終了した後の時刻t4の
時、端部固定部2の固定用アクチュエータ14をショー
トすることで、固定用アクチュエータ14は収縮してク
リアランスができ、上下方向に可動できるようになるの
で、再び接触用スプリング6の付勢力が制御部1方向に
伝達されるようになり、端部固定部2、制御部1、連結
棒5及びノズル部3のニードル弁16上端の止め具19
は接触を保つ。
【0016】時刻t5の時、再び端部固定部2の固定用
アクチュエータ14に通電し、以下同じ繰り返しとな
り、時刻t1から時刻t5までが1サイクルとなる。こ
こで、制御部1の作動中は端部固定部2の固定が必要で
あるが、休止中は固定の必要が無い。それゆえ、温度変
化による熱膨張差やへたりにより制御部1とハウジング
4の寸法変化が生じても休止中に接触用スプリング6に
より絶えず端部固定部2、制御部1、連結棒5及びノズ
ル部3のニードル弁16上端の止め具19を接触させる
ことができ、制御部1によるニードル弁16の開弁量の
連続的制御が可能となる。
【0017】また、温度変化による熱膨張差やへたりは
サイクル毎に生じるわけではないため、端部固定部2の
ショートは間欠的に、例えば10サイクル毎でもよい。
図3は本発明を内開弁へ適用した第2の実施形態の燃料
噴射弁の中心軸に沿った横断面図である。図1の第1の
実施形態の外開弁との相違点は、制御部1とニードル弁
16の接触方法が、略円板状で下部にリング状突起を有
するてこ部32と有底筒状でてこ部32の外周に当接す
る連結部29を用いることで制御部1の変位方向と逆向
きの変位をニードル弁16に伝達可能となること、及び
ニードル弁16を閉弁方向に付勢する閉弁用スプリング
18の位置を、ハウジング4と結合し、連結部29の側
面側から連結部29と接触させないように挿入させたプ
レート35とニードル弁16の上端面に結合させた円板
状の止め具19の間に設けたことである。ここではピス
トン9、連結部29、てこ部32が中間部材を形成す
る。
【0018】この構成にすることによりPZT素子の発
熱によるハウジング4との熱膨張差、へたり等による寸
法変化を補償することが可能であり、内開弁の開弁量を
連続的に精密に制御できる。また、本実施形態の固定用
アクチュエータ14については制御部1に用いられてい
る電歪アクチュエータの他に、磁歪アクチュエータ(例
えば(株)モリテックス社製)、または図4に示す油圧
を電磁式二方弁で制御する方式のものに置き換えること
も可能である。
【0019】図4は固定用アクチュエータ14を電磁式
二方弁を用いた油圧式に置き換えた第3の実施形態の燃
料噴射弁の中心軸に沿った横断面図である。第3の実施
形態では、制御部1の上端に段付ピストン42が上下可
動かつ油密を保って設置され、接触用スプリング6にて
押圧力を付勢されることにより、段付ピストン42から
ノズル部3のニードル弁16までの各部の接触を保って
おり、熱膨張差やへたり等による寸法変化を補償する。
【0020】また、圧力室51の遮断用のバルブニード
ル45はアーマチャ47と結合しておりバルブニードル
スプリング46により通常時には、隔離板44のほぼ中
央に設けられた座49にて燃料インレット40からドレ
ン48への通路をシールするように付勢されている。こ
こではピストン9、連結部29、てこ部32が中間部材
を形成する。
【0021】作動について説明すると、燃料インレット
40は図示しないポンプに接続されており、圧送された
燃料はチェック弁41を通り圧力室51に充填される。
燃料の噴射は、圧力室51が密閉されているため、制御
用電歪アクチュエータ8に通電すると制御用電歪アクチ
ュエータがノズル側に伸長し、ニードル弁16が開弁す
ることで行われる。
【0022】制御用電歪アクチュエータ8がショートさ
れて無通電になり、制御用電歪アクチュエータ8が収縮
して燃料の噴射が終了した後ソレノイド50に通電する
ことで、アーマチャ47を吸引し、結合しているバルブ
ニードル45が座49から離座し、ドレン48への通路
を開き、圧力室51の燃料はドレン48から排出され、
図示しない燃料タンクへリターンされる。
【0023】次回燃料圧送前にソレノイド50への通電
を止め、再びバルブニードルスプリング46により、座
49にて燃料インレット40からドレン48への通路を
シールし、圧力室51への燃料充填及び燃料噴射に備え
ることによりPZT素子の発熱によるハウジング4との
熱膨張差、へたり等による寸法変化を補償することが可
能であり、内開弁の開弁量を連続的に精密に制御でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の燃料噴射弁の中心軸
に沿った横断面図である。
【図2】本第1の実施形態の燃料噴射弁の作動状況を示
すタイムチャートである。
【図3】本発明を内開弁へ適用した第2の実施形態の燃
料噴射弁の中心軸に沿った横断面図である。
【図4】固定用アクチュエータ14を電磁式二方弁を用
いた油圧式に置き換えた第3の実施形態の燃料噴射弁の
中心軸に沿った横断面図である。
【符号の説明】
4 ハウジング 6 接触用スプリング 8 制御用電歪アクチュエータ 14 固定用アクチュエータ 15 プレス部材 16 ニードル弁 41 チェック弁 42 段付ピストン 45 バルブニードル 46 バルブニードルスプリング 47 アーマチャ 48 ドレン 49 座 50 ソレノイド 51 圧力室

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングの中心軸に沿って制御用電歪
    アクチュエータを中心軸を一致させて配設すると共に、
    該制御用電歪アクチュエータの一端にプレス部材の一端
    面を当接させ、該プレス部材の側面と前記ハウジング内
    周面との間に、無通電時には収縮して摺動自在であり、
    通電時には膨張して前記プレス部材を前記ハウジング内
    周面に固定可能な寸法の固定用アクチュエータを配設
    し、前記プレス部材の他端面には圧縮付勢された接触用
    スプリングを当接させ、また、前記制御用電歪アクチュ
    エータの他端には中間部材を介してニードル弁を当接さ
    せ、前記制御用電歪アクチュエータへ無通電で前記制御
    用電歪アクチュエータが収縮している時には前記固定用
    アクチュエータにも無通電とし、圧縮付勢された前記接
    触用スプリングの押圧力により、前記プレス部材、前記
    制御用電歪アクチュエータ、前記中間部材、前記ニード
    ル弁を押圧してそれらを隙間無く当接させ、前記制御用
    電歪アクチュエータへ通電し、前記制御用電歪アクチュ
    エータが伸長する時には、前記固定用アクチュエータに
    も通電して膨張させ、前記プレス部材を前記ハウジング
    の内周面に押圧固定することにより前記接触用スプリン
    グの押圧力と前記制御用電歪アクチュエータの伸長力と
    を支持することを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 【請求項2】 ハウジングの中心軸に沿って制御用電歪
    アクチュエータを中心軸を一致させて配設すると共に、
    該制御用電歪アクチュエータの一端に油密な可動部材を
    なす段付ピストンの一端面を当接させ、該段付ピストン
    の他端面には圧縮付勢された接触用スプリングを当接さ
    せると共に圧力室内の油圧を作用させ、該圧力室には該
    圧力室への油の流入のみを許すチェック弁と前記圧力室
    からの油の流出、停止を制御する電磁二方弁とを連通
    し、該電磁二方弁のソレノイドへ無通電時にはバルブニ
    ードルスプリングによりバルブニードルと座との間で前
    記圧力室との連通をシールすると共に前記チェック弁を
    通って前記圧力室へ油を流入させ、前記ソレノイドへの
    通電時にはアーマチャを吸引して該アーマチャと結合し
    ている前記バルブニードルを前記座から離座させてドレ
    ンへの通路を開いて前記圧力室内の油を流出させ、ま
    た、前記制御用電歪アクチュエータの他端には中間部材
    を介してニードル弁を当接させ、前記制御用電歪アクチ
    ュエータへ無通電で前記制御用電歪アクチュエータが収
    縮している時には前記電磁二方弁のソレノイドへ通電し
    て前記圧力室内の油を流出させ、圧縮付勢された前記接
    触用スプリングの押圧力により前記段付ピストン、前記
    制御用電歪アクチュエータ、前記中間部材、前記ニード
    ル弁を押圧してそれらを隙間無く当接させ、前記制御用
    電歪アクチュエータへ通電し、前記制御用電歪アクチュ
    エータが伸長する時には、前記電磁二方弁の前記ソレノ
    イドを無通電として前記圧力室を油密にシールすると共
    に前記チェック弁を通って前記圧力室へ油を流入させて
    前記圧力室内を所定圧力に保つことにより前記段付ピス
    トンを油圧で支持して前記制御用電歪アクチュエータの
    伸長力を支持することを特徴とする燃料噴射弁。
JP07978997A 1997-03-31 1997-03-31 燃料噴射弁 Expired - Fee Related JP3838288B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07978997A JP3838288B2 (ja) 1997-03-31 1997-03-31 燃料噴射弁

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07978997A JP3838288B2 (ja) 1997-03-31 1997-03-31 燃料噴射弁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10274127A true JPH10274127A (ja) 1998-10-13
JP3838288B2 JP3838288B2 (ja) 2006-10-25

Family

ID=13699992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07978997A Expired - Fee Related JP3838288B2 (ja) 1997-03-31 1997-03-31 燃料噴射弁

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3838288B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001029401A1 (de) * 1999-10-21 2001-04-26 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
US6959883B2 (en) 2004-03-29 2005-11-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection valve
US7198202B2 (en) 2004-04-26 2007-04-03 Isuzu Motors Limited Differential expansion absorption mechanism and fuel injection valve comprising same
JP2009501868A (ja) * 2005-07-20 2009-01-22 ルノー エス.ア.エス. 内燃機関用の燃料噴射デバイス

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001029401A1 (de) * 1999-10-21 2001-04-26 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
US6959883B2 (en) 2004-03-29 2005-11-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection valve
US7198202B2 (en) 2004-04-26 2007-04-03 Isuzu Motors Limited Differential expansion absorption mechanism and fuel injection valve comprising same
JP2009501868A (ja) * 2005-07-20 2009-01-22 ルノー エス.ア.エス. 内燃機関用の燃料噴射デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
JP3838288B2 (ja) 2006-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6240905B1 (en) Unit fuel injector
EP1167747B1 (en) Improved structure of fuel injector using piezoelectric actuator
US7886993B2 (en) Injection valve
JP4700246B2 (ja) 直接駆動の噴射バルブ
JP4327850B2 (ja) 直接制御式の噴射弁部材を備えた燃料インジェクタ
EP1389274B1 (en) Directly actuated injection valve
US6719266B2 (en) Piezoelectric valve system
US8720852B2 (en) Procedure for positioning the actuating drive in a fuel injector and device for performing the procedure
US6840466B2 (en) Hydraulic control valve and fuel injector using same
US6454239B1 (en) Valve for controlling liquids
US6464202B1 (en) Valve for controlling liquids
JP4116542B2 (ja) 燃料噴射弁
US6932278B2 (en) Fuel injection valve
US6880769B2 (en) Electronically-controlled fuel injector
JPH10274127A (ja) 燃料噴射弁
JP4304895B2 (ja) 油圧制御弁および燃料噴射弁
US6792921B2 (en) Electronically-controlled fuel injector
US7004150B2 (en) Control valve for fuel injector and method of use
JP4131251B2 (ja) 燃料噴射装置
JPH0467026B2 (ja)
US7063278B2 (en) Fuel injection valve
JP4264449B2 (ja) 調量装置
JP2003097389A (ja) 金属製品のメタルシール構造
JP6993900B2 (ja) 燃料噴射装置
GB2366664A (en) Control method for a piezoelectric fuel injector

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060418

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060531

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20060531

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060725

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090811

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130811

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees