JPH11153068A - Pressure accumulation type fuel injection valve - Google Patents

Pressure accumulation type fuel injection valve

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Publication number
JPH11153068A
JPH11153068A JP32005197A JP32005197A JPH11153068A JP H11153068 A JPH11153068 A JP H11153068A JP 32005197 A JP32005197 A JP 32005197A JP 32005197 A JP32005197 A JP 32005197A JP H11153068 A JPH11153068 A JP H11153068A
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JP
Japan
Prior art keywords
push rod
nozzle needle
fuel
fuel injection
injection valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32005197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshige Matsuoka
弘芝 松岡
Nobuyuki Kato
信之 加藤
Takehiko Kato
毅彦 加藤
Yasuo Sato
康夫 佐藤
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.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH11153068A publication Critical patent/JPH11153068A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten an injection time by increasing a flow rate of injecting fuel without increasing a demand pressure reducing amount of the pump chamber of a pressure accumulation type fuel injection valve for an internal combustion engine and increasing size. SOLUTION: A diameter of a push rod 1 is set to a value lower than that of the guide part 26 of a nozzle needle 9 or the sectional area of the push rod 1 is reduced to a value lower than that of the guide part 26, and set to a value higher than a difference between the sectional area of the guide part 26 and that of a sheet part 32. Since this constitution reduces a stroke volume of the push rod 1, a demand pressure reduction amount of a pump chamber 5 to hold the nozzle needle 9 in an opening state is decreased and the load of an actuator 4 is decreased. When the output of the actuator 4 is the same, a lift amount higher than that of the nozzle needle 9 is obtained and a sheet diameter is expanded, whereby an injection period is shortened through the increase of a flow rate of fuel. The nozzle needle 9 may be formed integrally with the push rod 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れ得る燃料噴射弁に係り、特に、蓄圧室を有し、間欠圧
送ポンプによって圧送される燃料を蓄圧室に一たん蓄圧
してから噴射する所謂蓄圧式燃料噴射弁に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection valve which can be used in an internal combustion engine, and more particularly, to a fuel injection valve having a pressure accumulator, in which fuel pumped by an intermittent pressure pump is once accumulated in a pressure accumulator and then injected. The present invention relates to a so-called accumulator type fuel injection valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】特公平4−67026号公報に蓄圧式燃
料噴射弁の従来例が記載されている。蓄圧式燃料噴射弁
に限らず内燃機関に使用される燃料噴射弁においては噴
射期間をできるだけ短縮することが課題となっており、
そのための一般的な方法として燃料圧力を高めることが
考えられているが、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力
を高めると、噴射された燃料噴霧の貫徹力が強くなるた
め、シリンダボアやピストンの壁面に燃料が付着して問
題を生じるのを避けることができない。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Publication No. 4-67026 discloses a conventional example of an accumulator type fuel injection valve. In fuel injection valves used for internal combustion engines as well as pressure-accumulation type fuel injection valves, it is an issue to shorten the injection period as much as possible,
As a general method for that, increasing the fuel pressure is considered, but if the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve is increased, the penetrating force of the injected fuel spray increases, so that the cylinder bore and the piston It is inevitable that fuel adheres to the walls and causes problems.

【0003】そこで別の方法として、燃料噴射弁内の流
路を拡大して噴射される燃料の流量を増大させることに
より噴射期間を短縮することも考えられるが、そのため
にはノズルニードルのシート径を拡大するとか、リフト
量を増大する必要が生じる。しかしながら、シート径や
リフト量を大きく設定するとノズルニードルの作動にお
ける行程容積が大きくなるため、蓄圧式燃料噴射弁の場
合は、ノズルニードルを開弁状態に保持するためのポン
プ室の減圧量を大きくする必要が生じ、結果として燃料
噴射弁のアクチュエータの体格が大きくなるとか、駆動
回路の負荷が増加するという問題を生じる。
Therefore, as another method, it is conceivable to shorten the injection period by enlarging the flow path of the injected fuel by enlarging the flow path in the fuel injection valve. , Or the amount of lift needs to be increased. However, if the seat diameter or the lift amount is set to be large, the stroke volume in the operation of the nozzle needle becomes large. Therefore, in the case of the pressure accumulating type fuel injection valve, the pressure reduction amount of the pump chamber for holding the nozzle needle in the open state is increased. As a result, there arises a problem that the physical size of the actuator of the fuel injection valve increases and the load on the drive circuit increases.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような問題に対処して、蓄圧式燃料噴射弁
においてノズルニードルのシート径を拡大させたり、リ
フト量を増大させて、噴射される燃料の流量を増加させ
た場合でも、ポンプ室の減圧量を大きくする必要がな
く、従って、アクチュエータが大型化するとか駆動回路
の負荷が増大するとかいう問題を生じることがなく、燃
料の噴射期間を十分に短縮することができるような、改
良された蓄圧式燃料噴射弁を提供することを目的として
いる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention addresses the above-mentioned problems in the prior art by increasing the seat diameter of the nozzle needle or increasing the lift amount in a pressure accumulating type fuel injection valve. Even when the flow rate of the fuel to be increased is increased, it is not necessary to increase the pressure reduction amount of the pump chamber, and therefore, there is no problem that the actuator becomes large or the load on the drive circuit increases, and the fuel injection does not occur. It is an object of the present invention to provide an improved accumulator type fuel injection valve capable of sufficiently shortening the period.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された蓄圧式燃料噴射弁を提供する。
According to the present invention, there is provided a pressure-accumulation type fuel injection valve as a means for solving the above-mentioned problems.

【0006】請求項1に記載された蓄圧式燃料噴射弁に
おいてはプッシュロッドの直径をノズルニードルのガイ
ド部の直径よりも小さく設定し、更に請求項2に記載さ
れたものではプッシュロッドの断面積をノズルニードル
のガイド部の断面積よりも小さく、かつノズルニードル
のガイド部の断面積とシート部の断面積との差よりも大
きく設定するので、いずれの場合もポンプピストンの作
動によって変化するポンプ室の燃料圧力を受けるプッシ
ュロッドの端面の面積が小さくなり、同じリフト量に対
するプッシュロッドの行程容積も小さくなるので、プッ
シュロッドおよびノズルニードルを駆動するためにポン
プピストンに要求されるポンプ室の減圧量の値が小さく
なる。従って、ノズルニードルのシート径を拡大させる
かリフト量を増大させることによって噴射される燃料の
流量を増加させても、ポンプ室の減圧量を大きくする必
要がないので、大型のアクチュエータを用いるとか駆動
回路の負荷が増大するとかいう問題を伴うことなく、蓄
圧式燃料噴射弁の燃料の噴射期間を短縮することができ
る。
[0006] In the pressure accumulating fuel injection valve according to the first aspect, the diameter of the push rod is set smaller than the diameter of the guide portion of the nozzle needle, and in the second aspect, the cross-sectional area of the push rod is set. Is set to be smaller than the cross-sectional area of the guide portion of the nozzle needle and larger than the difference between the cross-sectional area of the guide portion of the nozzle needle and the cross-sectional area of the seat portion. Since the area of the end face of the push rod receiving the fuel pressure in the chamber becomes smaller and the stroke volume of the push rod for the same lift amount also becomes smaller, the pressure in the pump chamber required for the pump piston to drive the push rod and the nozzle needle is reduced. The value of the quantity decreases. Therefore, even if the flow rate of the injected fuel is increased by enlarging the seat diameter of the nozzle needle or increasing the lift amount, it is not necessary to increase the decompression amount of the pump chamber. The fuel injection period of the accumulator type fuel injection valve can be shortened without the problem that the load on the circuit increases.

【0007】ノズルニードルとプッシュロッドが別体で
あって、それらのいずれかが少なくとも1つの接触係合
部分を有する場合に、請求項3に記載されたものではノ
ズルニードルとプッシュロッドの周囲にシール手段を設
けて、燃料が接触係合部分へ侵入するのを防止し、請求
項4に記載されたものでは接触係合部分へ侵入する燃料
をドレンポートのような排出手段によって外部へ排出す
るので、いずれの場合もノズルニードルとプッシュロッ
ド接触係合部分へ燃料が侵入して間隔が拡がるのが防止
され、両者の一体性が維持されるので、制御に対する高
い応答性を維持することが可能になる。勿論、請求項5
に記載されたもののように、ノズルニードルとプッシュ
ロッドを一体化しておけば、そのような問題は生じな
い。
In the case where the nozzle needle and the push rod are separated from each other and any one of them has at least one contact engagement portion, the nozzle needle and the push rod are sealed around the nozzle needle and the push rod. Means are provided to prevent the fuel from entering the contact engagement portion, and in the invention according to claim 4, the fuel entering the contact engagement portion is discharged to the outside by a discharge means such as a drain port. In either case, fuel is prevented from entering the nozzle needle and the push rod contact engagement portion and the interval is prevented from expanding, and the integrity of the two is maintained, so that high responsiveness to control can be maintained. Become. Of course, claim 5
Such a problem does not occur if the nozzle needle and the push rod are integrated as in the method described in (1).

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1に本発明の分割型蓄圧式燃料
噴射弁の実施形態を例示する。この燃料噴射弁は、直噴
型ディーゼル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。図示しない公知の間欠
圧送型ポンプから圧送されてきた燃料は、後述のように
燃料インレット19からこの分割型蓄圧式燃料噴射弁内
に流入して充填され、ノズルニードル9の上下方向の開
閉動作によって噴孔20から噴射される。燃料噴射ポン
プによる燃料噴射弁への燃料の圧送時期は、通常の燃料
噴射弁のように各々気筒の圧縮上死点付辺でなく、それ
よりも十分に前の、例えば圧縮上死点前180°(クラ
ンクアングル)には既に終了している。燃料噴射ポンプ
による1回の送油量は、従来公知のように噴射ポンプの
レバー開度によって調量される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of a split type accumulator type fuel injection valve according to the present invention. This fuel injection valve is used for injecting fuel into the combustion chamber of a direct injection diesel engine, and one fuel injection valve is provided for each cylinder, for example, four in the case of four cylinders. Fuel pumped from a known intermittent pumping pump (not shown) flows from the fuel inlet 19 into the split accumulator type fuel injection valve as described later, and is filled with the fuel. It is injected from the injection hole 20. The timing of pumping the fuel to the fuel injection valve by the fuel injection pump is not the side with the compression top dead center of each cylinder as in the case of the normal fuel injection valve, but is much earlier than, for example, 180 before the compression top dead center. ° (crank angle) is already over. The amount of oil supplied by the fuel injection pump at one time is adjusted by the lever opening of the injection pump as is conventionally known.

【0009】図1において、1はプッシュロッド(製作
の都合上、上下2つの部分からなるものを例示してい
る)であって、その下端面はノズルニードル9の上端面
に接しており、上端面は、セットスプリング28によっ
て下方に向って付勢されるとともに、電歪アクチュエー
タ4により増減圧されるポンプ室5と燃料通路12によ
って連通する制御室13に面している。2はホルダーで
あって、その上方には図示しない間欠圧送ポンプ(燃料
噴射ポンプ)からの加圧された燃料を導く燃料インレッ
トポート19およびその燃料通路23と、燃料をポンプ
室5に保持するための第1チェック弁6および後述の蓄
圧室8に燃料を保持するための第2チェック弁7を内蔵
するチェック弁サブアッセンブリー15、ポンプピスト
ン16、それを上下方向に摺動可能に受け入れるシリン
ダ18等を形成或いは収納しており、その頭部にはピエ
ゾホルダー14がネジによって締結される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a push rod (for convenience of manufacture, an upper and lower part is illustrated), the lower end surface of which is in contact with the upper end surface of the nozzle needle 9. The end face faces the control chamber 13, which is urged downward by the set spring 28 and communicates with the pump chamber 5, which is increased and reduced in pressure by the electrostrictive actuator 4, through the fuel passage 12. Reference numeral 2 denotes a holder, above which a fuel inlet port 19 for leading pressurized fuel from an intermittent pressure feed pump (fuel injection pump) (not shown) and a fuel passage 23 thereof, and a fuel for holding the fuel in the pump chamber 5. A check valve sub-assembly 15, which incorporates a first check valve 6 and a second check valve 7 for holding fuel in a pressure accumulating chamber 8, which will be described later, a pump piston 16, and a cylinder 18 for receiving the same in a vertically slidable manner. The piezo holder 14 is fastened to the head by screws.

【0010】ピエゾホルダー14は有底筒状をなし、そ
の中に電歪式アクチュエータ4、ポンプピストン16の
頭部、および皿バネ17が収納されている。電歪式アク
チュエータ4の上端はピエゾホルダー14の底部(上端
内面)に固定され、下端はポンプピストン16の上面に
接している。ポンプピストン16の下端面、シリンダ1
8、およびチェック弁サブアッセンブリー15の上端面
によって前述のポンプ室5が形成される。ポンプピスト
ン16は電歪式アクチュエータ4の伸縮に追随して上下
方向に摺動可能となっている。また、皿バネ17はポン
プピストン16を上方向に向って付勢し、電歪式アクチ
ュエータ4に当接させる。これにより、電歪式アクチュ
エータ4には約50 kgfのプリセット荷重が作用してい
る。ポンプ室5は、電歪式アクチュエータ4が伸張して
ポンプピストン16を皿バネ17に抗して押し下げたと
きに縮小して増圧されると共に、電歪式アクチュエータ
4が収縮したときに拡大して減圧される。
The piezo holder 14 has a bottomed cylindrical shape, in which the electrostrictive actuator 4, the head of the pump piston 16, and the disc spring 17 are housed. The upper end of the electrostrictive actuator 4 is fixed to the bottom (upper inner surface) of the piezo holder 14, and the lower end is in contact with the upper surface of the pump piston 16. Lower end face of pump piston 16, cylinder 1
8 and the upper end surface of the check valve sub-assembly 15 form the aforementioned pump chamber 5. The pump piston 16 is slidable up and down following the expansion and contraction of the electrostrictive actuator 4. Further, the disc spring 17 urges the pump piston 16 upward and makes the pump piston 16 abut on the electrostrictive actuator 4. As a result, a preset load of about 50 kgf acts on the electrostrictive actuator 4. The pump chamber 5 contracts and increases when the electrostrictive actuator 4 expands and pushes down the pump piston 16 against the disc spring 17, and expands when the electrostrictive actuator 4 contracts. The pressure is reduced.

【0011】電歪式アクチュエータ4は直径20mm、厚
さ0.5mmの円板状のPZT素子と、直径15mm、厚さ
0.02mmのSUS板とを交互に多数個積層して円柱状
にしたものであって、各々のPZT素子を並列に接続し
て電圧を印加することができるように、リード線22と
SUS板とが結合されている。リード線22はピエゾホ
ルダ14の外部へ延びており、電子式制御装置によって
制御される駆動回路(図示しない)と電気的に結合され
ている。PZT素子は、代表的なものとしてチタン酸ジ
ルコン酸鉛を主成分とする材料を焼結させた強誘電体セ
ラミックスからなり、強いピエゾ効果を有する。その物
性は、例えば厚み方向に500Vの電圧を印加すると厚
さが0.5μm増加し、逆に500Vの電圧を印加した
状態から放電させると厚さが0.5μm減少する。具体
的に、本実施形態の電歪式アクチュエータ4は200枚
のPZT素子を機械的には直列に、電気的には並列に結
合しているため、500Vの電圧を印加したり放電させ
たりすることによって100μmの伸縮が得られる。
The electrostrictive actuator 4 is formed by alternately stacking a large number of disk-shaped PZT elements having a diameter of 20 mm and a thickness of 0.5 mm and SUS plates having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.02 mm into a columnar shape. The lead wire 22 and the SUS plate are connected so that a voltage can be applied by connecting each PZT element in parallel. The lead wire 22 extends outside the piezo holder 14 and is electrically connected to a drive circuit (not shown) controlled by an electronic control device. The PZT element is typically made of a ferroelectric ceramic obtained by sintering a material mainly containing lead zirconate titanate, and has a strong piezo effect. For example, when a voltage of 500 V is applied in the thickness direction, the thickness increases by 0.5 μm, and conversely, when the battery is discharged from a state where a voltage of 500 V is applied, the thickness decreases by 0.5 μm. Specifically, since the electrostrictive actuator 4 of the present embodiment mechanically couples 200 PZT elements in series and electrically in parallel, a voltage of 500 V is applied or discharged. Thereby, expansion and contraction of 100 μm can be obtained.

【0012】チェック弁6,7は、チェック弁アッセン
ブリー15を上下方向に貫通して平行に形成された燃料
通路24および25に設けられ、上流側に向って尖った
円錐体または鋼球とスプリングよりなり、ポンプからの
燃料が圧送されない限り、スプリング力によって円錐体
または鋼球を上流側に向って付勢し、座面との間でシー
ルして燃料の流れを遮断する。
The check valves 6 and 7 are provided in parallel fuel passages 24 and 25 penetrating the check valve assembly 15 in the vertical direction, and are formed by a cone or a steel ball and a spring which are pointed toward the upstream side. As long as the fuel from the pump is not pumped, the spring force urges the cone or the steel ball toward the upstream side, and seals with the seat surface to block the flow of fuel.

【0013】3は中空のアキュムレータであって、中心
の縦孔29をプッシュロッド1が上下方向に摺動可能に
貫通するとともに、周囲に環状の蓄圧室8が形成されて
おり、蓄圧室8は第2のチェック弁7とノズルボディ1
0内に形成された油だまり30にそれぞれ連通してい
る。アキュムレータ3、ノズルボディ10は、ノックピ
ン21によって位置決めされ、リテーナ11によってホ
ルダー2に締結される。蓄圧室8の容量は3〜15mlの
範囲において要求噴射量および噴射形態により設定され
る。
Reference numeral 3 denotes a hollow accumulator. The push rod 1 penetrates a central vertical hole 29 so as to be slidable in the vertical direction, and an annular accumulator 8 is formed around the accumulator. Second check valve 7 and nozzle body 1
Each oil reservoir 30 communicates with the oil sump 30 formed in the inner space. The accumulator 3 and the nozzle body 10 are positioned by the knock pin 21 and fastened to the holder 2 by the retainer 11. The capacity of the accumulator 8 is set in the range of 3 to 15 ml according to the required injection amount and the injection mode.

【0014】ノズルボディ10内にはノズルニードル9
がガイド部となる大径部26によって上下方向に摺動自
在に収納される。ノーズルニードル9の上端面はプッシ
ュロッド1の下端面と接していて、それによって下向き
に付勢される。ノズルニードル9の下端の下方に向って
尖っている円錐面状のシート面と、ノズルボディ10の
噴口20の内面に形成されたシート面からなるシート部
32によって油密が保たれる。そして両者のシート面が
離座したときに、油だまり30内の燃料が噴口20から
噴射される。
A nozzle needle 9 is provided in a nozzle body 10.
Are slidably accommodated in a vertical direction by a large diameter portion 26 serving as a guide portion. The upper end surface of the nose needle 9 is in contact with the lower end surface of the push rod 1 and is thereby urged downward. Oil tightness is maintained by a sheet portion 32 including a conical sheet surface that is pointed downward at the lower end of the nozzle needle 9 and a sheet surface formed on the inner surface of the nozzle 20 of the nozzle body 10. Then, when the two seat surfaces are separated from each other, the fuel in the oil sump 30 is injected from the injection port 20.

【0015】ノズルニードル9は、大径部26および小
径部27と、それらの間の肩部39とよりなる段付形状
を有しており、ノズルボディ10内の段付き空間とのク
リアランスは、大径部26においては数μmであるが、
小径部27においては数百〜数千μmと大きくなってい
て、そこに蓄圧室8と燃料孔31によって連通する前述
の油だまり30を形成している。
The nozzle needle 9 has a stepped shape composed of a large diameter portion 26 and a small diameter portion 27 and a shoulder 39 between them, and the clearance between the nozzle needle 9 and the stepped space in the nozzle body 10 is: Although it is several μm in the large diameter portion 26,
The small-diameter portion 27 is as large as several hundreds to several thousands μm, in which the above-described oil reservoir 30 communicating with the pressure accumulating chamber 8 and the fuel hole 31 is formed.

【0016】実施形態においては、プッシュロッド1の
直径φDp はニードル9のガイド部、即ち大径部26の
直径(ガイド径)φDg よりも小さく、従ってプッシュ
ロッド1の断面積(π/4)φDp2は、大径部26の断
面積(π/4)φDg2よりも小さく、かつ(π/4)(φ
Dg2−φDs2)よりも大きい範囲に設定する。但し、φ
Ds はシート径、即ちニードル9の先端のシート面と噴
口20のシート面とが接触する環状のシート部32の直
径である。
In the embodiment, the diameter φDp of the push rod 1 is smaller than the diameter (guide diameter) φDg of the guide portion of the needle 9, that is, the large diameter portion 26, and therefore, the sectional area (π / 4) φDp of the push rod 1. 2, a large cross-sectional area of diameter 26 (π / 4) φDg less than 2, and (π / 4) (φ
Dg 2 −φDs 2 ). Where φ
Ds is the sheet diameter, that is, the diameter of the annular sheet portion 32 where the sheet surface at the tip of the needle 9 and the sheet surface of the nozzle 20 are in contact.

【0017】また、ニードルの大径部26およびプッシ
ュロッド1には、Oリング33,35およびバックアッ
プリング34,36のようなシール手段を設けて、プッ
シュロッド1とニードル9との間へ燃料が侵入するのを
防止し、両者が一体となって上下動をすることができる
ようになっている。
The large diameter portion 26 of the needle and the push rod 1 are provided with sealing means such as O-rings 33 and 35 and backup rings 34 and 36 so that fuel can flow between the push rod 1 and the needle 9. Intrusion is prevented, and both members can move up and down as a unit.

【0018】図1に示す実施形態の蓄圧式燃料噴射弁は
前述のような構成を有するから、図2に示す制御のタイ
ムチャートにおいて、時刻t1 のときに間欠圧送ポンプ
より燃料が噴射弁のインレットポート19へ圧送される
と、第1チェック弁6および第2チェック弁7は、それ
ぞれ上流側の燃料圧力によって生じる力が各々のスプリ
ングの付勢力よりも大きくなった時に開き、燃料が各チ
ェック弁を通過して下流側へ流れる。第1チェック弁6
を通過した燃料はポンプ室5と、プッシュロッド1の上
端面への燃料通路28および制御室13に充填される。
また、第2チェック弁7を通過した燃料は蓄圧室8およ
び油だまり30に充填される。蓄圧室8および油だまり
30の圧力が設定圧に到達した時、即ち時刻t2 におい
て、チェック弁6および7は燃料圧力およびスプリング
力によって閉じ、燃料通路24および25を遮断して、
蓄圧室8および油だまり30に高圧の燃料を蓄圧するこ
とにより燃料噴射の準備が完了する。
[0018] Since accumulator fuel injection valve of the embodiment shown in FIG. 1 has as described above arrangement, in the time chart of the control shown in FIG. 2, the fuel from the intermittent pressure pump at time t 1 is the injection valve When the pressure is sent to the inlet port 19, the first check valve 6 and the second check valve 7 open when the force generated by the fuel pressure on the upstream side becomes larger than the biasing force of each spring, and the fuel is checked by each check. Flows downstream through the valve. First check valve 6
Is filled in the pump chamber 5, the fuel passage 28 to the upper end face of the push rod 1, and the control chamber 13.
The fuel that has passed through the second check valve 7 is charged into the accumulator 8 and the oil sump 30. When the pressures in the accumulator chamber 8 and the oil sump 30 reach the set pressure, that is, at time t 2 , the check valves 6 and 7 are closed by the fuel pressure and the spring force, and the fuel passages 24 and 25 are shut off.
By accumulating high-pressure fuel in the pressure accumulating chamber 8 and the oil reservoir 30, preparation for fuel injection is completed.

【0019】次に時刻t3 の時点において、図示しない
電子式制御装置が駆動回路に対して開弁信号を印加する
(噴射信号がONとなる)と、駆動回路は予め充電して
伸長させておいた電歪式アクチュエータ4を短絡するの
で、電歪式アクチュエータ4が放電して縮むことによ
り、ポンプ室5が拡大して減圧され、燃料通路12を通
じて制御室13の圧力も低下する。したがって、プッシ
ュロッド1の上端面に作用する閉弁方向の作用力が減少
して、その作用力がニードル9を押し上げようとする油
だまり30の燃料圧力の作用力、即ち、ニードル9の大
径部26とシート部32との差に相当する部分の面積
に、蓄圧室8(および油だまり30)の圧力が作用する
ことによって生じる開弁方向の作用力よりも小さくなる
ため、プッシュロッド1およびニードル9は上昇し、燃
料噴射弁は開弁して、噴口20から油だまり30にある
加圧された燃料が噴射される。
Next, at time t 3 , when an electronic control device (not shown) applies a valve opening signal to the drive circuit (the injection signal is turned on), the drive circuit is charged and extended in advance. Since the placed electrostrictive actuator 4 is short-circuited, the electrostrictive actuator 4 is discharged and contracted, whereby the pump chamber 5 is expanded and reduced in pressure, and the pressure in the control chamber 13 is also reduced through the fuel passage 12. Therefore, the acting force acting on the upper end surface of the push rod 1 in the valve closing direction is reduced, and the acting force is the acting force of the fuel pressure of the oil reservoir 30 that pushes up the needle 9, that is, the large diameter of the needle 9. The pressure acting on the area corresponding to the difference between the portion 26 and the seat portion 32 is smaller than the force acting in the valve opening direction caused by the pressure of the pressure accumulating chamber 8 (and the oil sump 30). The needle 9 is raised, the fuel injection valve is opened, and the pressurized fuel in the oil sump 30 is injected from the injection port 20.

【0020】次に、時刻t4 の時点において制御装置が
閉弁信号を印加する(噴射信号がOFFとなる)と、駆
動回路によって電歪式アクチュエータ4は充電されて伸
長し、ポンプ室5を縮小させるので、燃料通路12を通
じて制御室13の燃料圧力が増圧される。それによっ
て、プッシュロッド1の上端面に作用する閉弁方向の作
用力が再び増大し、油だまり30において上向きにニー
ドル9に作用する開弁方向の作用力よりも大きくなるた
めに、プッシュロッド1およびニードル9は下降し、シ
ート部32が閉じて閉弁状態となるので噴射は停止す
る。そして時刻t5の時点において、再び間欠圧送ポン
プより燃料が圧送される。それ以後は同じサイクルの繰
り返しとなるので、時刻t1 から時刻t5 までが1サイ
クルである。
Next, at time t 4 , when the control device applies a valve closing signal (the injection signal is turned off), the electrostrictive actuator 4 is charged and extended by the drive circuit, and the pump chamber 5 is closed. Since the pressure is reduced, the fuel pressure in the control chamber 13 is increased through the fuel passage 12. Thereby, the acting force in the valve closing direction acting on the upper end face of the push rod 1 increases again, and becomes larger than the acting force in the valve opening direction acting on the needle 9 in the oil reservoir 30 upward. Then, the needle 9 is lowered, and the seat portion 32 is closed to be in the valve closed state, so that the injection is stopped. And at a time point t 5, the fuel is pumped from the intermittent pressure pump again. Because it thereafter is the repetition of the same cycle, is one cycle from time t 1 to time t 5.

【0021】次に、この実施形態の燃料噴射弁の効果に
ついて述べる。本発明は、従来の噴射弁(特公平4−6
7026号公報に記載されたもの)と異なって、ニード
ル9のガイド部(大径部26)の直径よりも細いプッシ
ュロッド1を用いることにより、プッシュロッド1(お
よびニードル9)の行程容積(プッシュロッドの断面積
×リフト量の値であって、この体積をポンプ室5によっ
て吸収しなければならない。)を減らして、ポンプ室5
の必要な減圧量を小さくし、電歪式アクチュエータ4の
負荷の軽減と、体格の小型化を図ったものである。
Next, the effect of the fuel injection valve of this embodiment will be described. The present invention relates to a conventional injection valve (Japanese Patent Publication 4-6).
Unlike the one described in Japanese Patent No. 7026), by using the push rod 1 smaller than the diameter of the guide portion (large diameter portion 26) of the needle 9, the stroke volume (push) of the push rod 1 (and the needle 9) is increased. It is the value of the cross-sectional area of the rod times the lift amount, and this volume must be absorbed by the pump chamber 5).
Is reduced, the load on the electrostrictive actuator 4 is reduced, and the physique is reduced in size.

【0022】そのために、この実施形態においては、前
述のようにプッシュロッド1の断面積を、 (π/4)φDg2>プッシュロッド断面積、>(π/
4)(φDg2−φDs2) の範囲において設定している。プッシュロッド1の断面
積に下限を設けた理由は、プッシュロッド1の断面積
(π/4)Dp2を(π/4)(φDg2−φDs2)と等しく
した場合は、間欠圧送された燃料が蓄圧室8や油だまり
30等に充填されたときに、ニードル9に上向きに作用
する油だまり30の燃料圧力による開弁方向の作用力
と、プッシュロッド1の上端面に下向きに作用する制御
室13の燃料圧力による閉弁方向の作用力が釣り合うた
め、燃料噴射弁が確実に閉弁することを保証できないた
めである。
For this purpose, in this embodiment, as described above, the cross-sectional area of the push rod 1 is defined as (π / 4) φDg 2 > push rod cross-sectional area,> (π /
4) It is set in the range of (φDg 2 −φDs 2 ). The reason for setting the lower limit to the cross-sectional area of the push rod 1 is that when the cross-sectional area (π / 4) Dp 2 of the push rod 1 is equal to (π / 4) (φDg 2 −φDs 2 ), the intermittent pressure feed is performed. When the fuel is filled in the pressure accumulating chamber 8, the oil sump 30, etc., the fuel acts on the needle 9 upward in the valve opening direction due to the fuel pressure of the oil sump 30, and acts on the upper end surface of the push rod 1 downward. This is because the action force in the valve closing direction due to the fuel pressure in the control chamber 13 is balanced, and it cannot be guaranteed that the fuel injection valve will close reliably.

【0023】ちなみにプッシュロッド1の上端面におい
て閉弁方向に付勢しているスプリング28は、エンジン
の運転時に筒内圧力がニードル9のシート部32(面積
は(π/4)φDs2)に作用したときの開弁を防止する
役割をもっており、筒内圧力が最大となる時(上死点付
近)に釣り合うように設定されている。従って、プッシ
ュロッド1の直径をこれ以下にする場合には、スプリン
グ28の付勢力を高めて補償しなければならないので、
本発明の効果が相殺されてしまうことになる。
Incidentally, the spring 28 urged in the valve closing direction at the upper end face of the push rod 1 causes the in-cylinder pressure to be applied to the seat portion 32 of the needle 9 (the area is (π / 4) φDs 2 ) during operation of the engine. It has a role of preventing the valve from opening when actuated, and is set so as to balance when the in-cylinder pressure becomes maximum (near top dead center). Accordingly, when the diameter of the push rod 1 is made smaller than this, the biasing force of the spring 28 must be increased to compensate.
The effect of the present invention will be offset.

【0024】また、プッシュロッド1の断面積(および
直径)の上限は、プッシュロッド径φDp と、ニードル
9のガイド径φDg が一致する時である。プッシュロッ
ド径をこれ以上に大きくすると、プッシュロッド1の行
程容積が増加し、ポンプ室5の減圧量を大きくしなけれ
ばならない。
The upper limit of the cross-sectional area (and diameter) of the push rod 1 is when the push rod diameter φDp and the guide diameter φDg of the needle 9 match. If the push rod diameter is further increased, the stroke volume of the push rod 1 increases, and the amount of pressure reduction in the pump chamber 5 must be increased.

【0025】なお、Oリング33,35やバックアップ
リング34,36からなるシール手段をプッシュロッド
1およびノズルニードル9のガイド部に設けたのは、前
述のようにプッシュロッド1の下端面とノズルニードル
9の上端面との当接部、および、プッシュロッド1が複
数の部分からなるときは、それらの間の当接部への燃料
の浸入を防止するためであり、これにより、プッシュロ
ッド1とノズルニードル9が一体的に上下動することが
できるので、制御に対して高い応答性を維持してニード
ル9を作動させることが可能となる。シール手段として
はOリング33,35のみを設けるとか、他のシール手
段を利用するというように変形が可能であり、プッシュ
ロッド1も図示例では2つの部分に分割しているが、こ
れを単一のロッドに変更したり、3本以上に分割するこ
とも可能である。また、図示実施形態においてはプッシ
ュロッド1をノズルニードル9とは別体の2つの部分か
ら構成しているが、場合によってはプッシュロッド1と
ノズルニードル9を一体化してもよい。
The sealing means including the O-rings 33 and 35 and the backup rings 34 and 36 is provided on the guide portions of the push rod 1 and the nozzle needle 9 because the lower end face of the push rod 1 and the nozzle needle When the push rod 1 and the push rod 1 are formed of a plurality of parts, this is to prevent fuel from penetrating into the contact parts between the push rod 1 and the push rod 1. Since the nozzle needle 9 can move up and down integrally, the needle 9 can be operated while maintaining high responsiveness to control. The sealing means can be modified such as providing only the O-rings 33 and 35 or using other sealing means. The push rod 1 is also divided into two parts in the illustrated example. It is also possible to change to one rod or to divide it into three or more rods. Further, in the illustrated embodiment, the push rod 1 is formed of two parts separate from the nozzle needle 9, but the push rod 1 and the nozzle needle 9 may be integrated in some cases.

【0026】図3に本発明の他の実施形態を示す。図1
に示した実施形態との相違点は、プッシュロッド1およ
びノズルニードル9の大径部26(ガイド部)にOリン
グ等のシール手段を設けないで、その代りに燃料タンク
等の低圧側へ接続されるポート37をホルダ2に設け
て、それをドレン通路38によってプッシュロッド1が
挿入された縦孔29に連通させたことを特徴とする。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. FIG.
The difference from the embodiment shown in FIG. 13 is that the large diameter portion 26 (guide portion) of the push rod 1 and the nozzle needle 9 is not provided with a sealing means such as an O-ring, but is instead connected to a low pressure side such as a fuel tank. A port 37 is provided in the holder 2, and the port 37 communicates with the vertical hole 29 into which the push rod 1 is inserted by a drain passage 38.

【0027】ドレンポート37とドレン通路38を設け
ることによって、縦孔29内のプッシュロッド1とノズ
ルニードル9上端の当接部付近は低圧となり、縦孔29
内へ洩れ出た燃料はドレンポート37から外部へ排出さ
れて、当接部に残ることはないから、プッシュロッド1
とノズルニードル9の間は離れることはなく、それらは
一体的に作動するので、制御に対する燃料噴射弁の応答
性を高く維持することができると共に、シール手段が不
要となるので、部品点数を削減することができる。
By providing the drain port 37 and the drain passage 38, the pressure near the contact portion between the push rod 1 in the vertical hole 29 and the upper end of the nozzle needle 9 becomes low, and the vertical hole 29
Since the fuel leaked into the inside is discharged to the outside from the drain port 37 and does not remain in the abutting portion, the push rod 1
The nozzle needle 9 is not separated from the nozzle needle 9 and operates integrally, so that the responsiveness of the fuel injection valve to the control can be kept high, and the number of parts is reduced because the sealing means is not required. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の蓄圧式燃料噴射弁の実施形態を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an accumulator type fuel injection valve of the present invention.

【図2】蓄圧式燃料噴射弁の作動を説明するためのタイ
ムチャートである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the pressure accumulating fuel injection valve.

【図3】本発明の蓄圧式燃料噴射弁の別の実施形態を示
す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the accumulator type fuel injection valve of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プッシュロッド 4…電歪式アクチュエータ 5…ポンプ室 8…蓄圧室 9…ノズルニードル 13…制御室 16…ポンプピストン 17…皿バネ 19…燃料インレットポート 20…噴口 26…大径部(ガイド部) 30…油だまり 32…シート部 33,35…Oリング 34,36…バックアップリング 37…ドレンポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Push rod 4 ... Electrostrictive actuator 5 ... Pump chamber 8 ... Accumulation chamber 9 ... Nozzle needle 13 ... Control room 16 ... Pump piston 17 ... Disc spring 19 ... Fuel inlet port 20 ... Injector 26 ... Large diameter part (guide part) ) 30 ... oil pool 32 ... seat part 33, 35 ... O-ring 34, 36 ... backup ring 37 ... drain port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 61/16 F02M 61/16 K (72)発明者 加藤 毅彦 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 佐藤 康夫 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02M 61/16 F02M 61/16 K (72) Inventor Takehiko Kato 14 Iwatani, Shimowasumicho, Nishio-shi, Aichi Japan Automotive Parts Co., Ltd. Inside the laboratory (72) Inventor Yasuo Sato 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 噴口に通じていて間欠圧送ポンプによっ
て圧送される燃料を一時的に蓄圧状態で保持する蓄圧室
と、前記噴口を開閉するノズルニードルと、前記ノズル
ニードルを開閉作動させるために延長部分として設けら
れるプッシュロッドと、前記ノズルニードルの作動を制
御するために前記プッシュロッドの一端面に作用するポ
ンプ室の燃料圧力を制御するポンプピストンと、前記ポ
ンプピストンを駆動するアクチュエータとを備えている
蓄圧式燃料噴射弁において、前記プッシュロッドの直径
を前記ノズルニードルのガイド部の直径よりも小さく設
定したことを特徴とする蓄圧式燃料噴射弁。
A pressure accumulating chamber for temporarily holding the fuel pumped by an intermittent pressure feed pump in a state of accumulating and communicating with the nozzle, a nozzle needle for opening and closing the nozzle, and an extension for opening and closing the nozzle needle. A push rod provided as a part, a pump piston for controlling fuel pressure of a pump chamber acting on one end surface of the push rod for controlling operation of the nozzle needle, and an actuator for driving the pump piston. A pressure accumulating fuel injection valve, wherein the diameter of the push rod is set smaller than the diameter of a guide portion of the nozzle needle.
【請求項2】 前記プッシュロッドの直径をφDp 、前
記ノズルニードルのガイド部の直径をφDg 、前記噴口
と前記ノズルニードルとのシート部の直径をφDs とし
たとき、前記プッシュロッドの断面積(π/4)φDp2
が次の条件を満たしていることを特徴とする請求項1に
記載された蓄圧式燃料噴射弁。 (π/4)φDg2>(π/4)φDp2>(π/4)(φ
Dg2−φDs2
2. When the diameter of the push rod is φDp, the diameter of the guide portion of the nozzle needle is φDg, and the diameter of the sheet portion between the nozzle and the nozzle needle is φDs, the cross-sectional area (π / 4) φDp 2
2. The pressure accumulating fuel injection valve according to claim 1, wherein the following conditions are satisfied. (Π / 4) φDg 2 > (π / 4) φDp 2 > (π / 4) (φ
Dg 2 -φDs 2 )
【請求項3】 前記ノズルニードルと前記プッシュロッ
ドが別体であって、それらのいずれかが少なくとも1つ
の接触係合部分を有する場合に、前記ノズルニードルと
前記プッシュロッドの周囲にシール手段を設けて、燃料
が前記接触係合部分へ侵入するのを防止したことを特徴
とする請求項1または2に記載された蓄圧式燃料噴射
弁。
3. A seal means is provided around the nozzle needle and the push rod when the nozzle needle and the push rod are separate bodies and one of them has at least one contact engagement portion. The pressure accumulating fuel injection valve according to claim 1, wherein fuel is prevented from entering the contact engagement portion.
【請求項4】 前記ノズルニードルと前記プッシュロッ
ドが別体であって、それらのいずれかが少なくとも1つ
の接触係合部分を有する場合に、前記接触係合部分へ侵
入する燃料を外部へ排出するための手段を備えているこ
とを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載され
た蓄圧式燃料噴射弁。
4. When the nozzle needle and the push rod are separate bodies and one of them has at least one contact engagement portion, the fuel that enters the contact engagement portion is discharged to the outside. 4. An accumulator-type fuel injection valve according to claim 1, further comprising means for reducing the pressure.
【請求項5】 前記ノズルニードルと前記プッシュロッ
ドが一体化されていることを特徴とする請求項1または
2に記載された蓄圧式燃料噴射弁。
5. The accumulator type fuel injection valve according to claim 1, wherein the nozzle needle and the push rod are integrated.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010095252A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection device

Cited By (2)

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