JPH11200984A - Fuel injection valve of internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection valve of internal combustion engine

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JPH11200984A
JPH11200984A JP10005095A JP509598A JPH11200984A JP H11200984 A JPH11200984 A JP H11200984A JP 10005095 A JP10005095 A JP 10005095A JP 509598 A JP509598 A JP 509598A JP H11200984 A JPH11200984 A JP H11200984A
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JP
Japan
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needle
pressure
solenoid
electrostrictive actuator
injection valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10005095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Kato
毅彦 加藤
Hiroshige Matsuoka
弘芝 松岡
Kiyonori Sekiguchi
清則 関口
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11200984A publication Critical patent/JPH11200984A/en
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase degree of freedom in the control of a fuel injection rate in a fuel injection valve. SOLUTION: A pressure receiving face constituted by a difference in steps of a first needle 1 which opens and closes an injection hole receives pressure of a control pressure chamber 40, and the control pressure chamber 40 is pressurized by a piston 50 operated by an electrostrictive actuator 110, thereby giving a lift amount in a former half period of an injection period. This lift amount is stepwise changed when an applied voltage of the electrostrictive actuator 110 is changed. When a top face of the needle 1 rises up to a position where it comes into contact with a lower face of a second needle 120, two needles can move integrally. When an armature part 121 of the second needle 120 is attracted and raised by a solenoid 130 in this condition, the first needle 1 also rises to give a lift amount in a latter half period of the injection period. In this way, it is possible to control the lift amount and fuel injection rate over the wide range.

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、内燃機関の燃料噴
射弁に係り、特に各気筒の筒内へ直接に燃料を噴射する
ディーゼル直噴エンジンおよびガソリン直噴エンジンの
燃料噴射弁とその駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection valve for a diesel direct injection engine and a gasoline direct injection engine for directly injecting fuel into each cylinder, and a driving method thereof. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の排気浄化に有効な噴射率の初
期噴射率の制御を行うことができる従来の燃料噴射弁の
例としては、特開平5−71438号公報に記載された
燃料噴射装置を挙げることができる。
2. Description of the Related Art An example of a conventional fuel injection valve capable of controlling an initial injection rate of an injection rate effective for exhaust gas purification of an internal combustion engine is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-71438. Can be mentioned.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の燃料噴射装
置は、電磁式3方弁と、ピエゾ素子によるスプール弁と
を使用して、ニードルに作用する背圧をその背圧室の容
積変化により3段階に切り替えることで、閉弁、低噴射
率の噴射、高噴射率の噴射という3種の動作を行うこと
ができるようにしている。
The conventional fuel injector uses an electromagnetic three-way valve and a spool valve formed by a piezo element to reduce the back pressure acting on the needle by changing the volume of the back pressure chamber. By switching between the three stages, three types of operations, that is, valve closing, injection at a low injection rate, and injection at a high injection rate, can be performed.

【0004】一般にエンジンの運転条件によって、要求
される初期噴射率の時間、高さ、噴射率の変化の応答速
度は異なっているので、あらゆる条件でそれぞれ最適の
燃焼を行う為には、エンジンの負荷状態や回転数に応じ
て多段階に噴射率を変化させるか、または噴射率の高さ
を自在に変化させることが必要とされている。
Generally, the required initial injection rate time, height, and the response speed of the change in the injection rate are different depending on the operating conditions of the engine. It is necessary to change the injection rate in multiple stages or to freely change the height of the injection rate according to the load state and the number of revolutions.

【0005】しかし、前記燃料噴射装置における容積の
変化度合は常に一定であるため、背圧の変化は容積変化
量に対応する3段階の圧力値に限定され、噴射中のニー
ドルのリフト量も2段階に変化するものの、その高さを
変化させることはできない。
However, since the degree of change in volume in the fuel injection device is always constant, the change in back pressure is limited to three pressure values corresponding to the amount of change in volume, and the lift amount of the needle during injection is also two. Although it changes in steps, its height cannot be changed.

【0006】そこで、本発明では、ニードルに作用する
圧力をより多様に変化させることにより、従来よりも幅
が広く自由度の高い噴射率の制御を実現することを目的
とする。
[0006] Therefore, an object of the present invention is to realize a control of the injection rate which is wider and has a higher degree of freedom than in the past by changing the pressure acting on the needle more variously.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載された燃
料噴射弁においては、電歪アクチュエータの伸縮によっ
て制御圧力室容積を変化させて制御圧力室圧力を制御す
ることにより第1のニードルの変位を制御すると共に、
ソレノイドに通電することによって第2のニードルの変
位を制御するので、第1のニードルの制御可能なリフト
量が拡大する。
In the fuel injection valve according to the first aspect, the control needle pressure is controlled by changing the control pressure chamber volume by expansion and contraction of the electrostrictive actuator to thereby control the first needle. Controls the displacement,
Since the displacement of the second needle is controlled by energizing the solenoid, the controllable lift of the first needle is increased.

【0008】請求項2に記載された燃料噴射弁の駆動方
法によれば、噴射期間の前期において電歪アクチュエー
タを伸縮させて第1のニードルの変位を制御すると共
に、噴射期間の後期においてソレノイドの作動により第
2のニードルを変位させて、それに接触している第1の
ニードルを更に変位させる。
According to the driving method of the fuel injection valve according to the second aspect, the displacement of the first needle is controlled by expanding and contracting the electrostrictive actuator in the first half of the injection period, and the solenoid is operated in the second half of the injection period. Actuation displaces the second needle and further displaces the first needle in contact therewith.

【0009】どの請求項に記載された燃料噴射弁および
駆動方法においても、電歪アクチュエータとソレノイド
は、外部の駆動回路による電力供給により各々が独立し
て作動可能であり、その作動時期、電力量は外部の制御
回路により制御される。従って、電歪アクチュエータと
ソレノイドの作動時期を調整することにより、異なった
ニードルリフト量変化を行い、異なった噴射率をとるこ
とができる。そこで噴射率の立ち上がり方を変化させる
作動について、次に少し詳細に説明する。
In the fuel injection valve and the driving method described in any of the claims, each of the electrostrictive actuator and the solenoid can be operated independently by the supply of electric power from an external driving circuit. Is controlled by an external control circuit. Therefore, by adjusting the operation timing of the electrostrictive actuator and the solenoid, different needle lift amounts can be changed and different injection rates can be obtained. Therefore, the operation for changing the manner of increasing the injection rate will be described in some detail in the following.

【0010】まず、噴射停止状態で、ソレノイドに通電
していない時は、第2のニードルは上部より高圧燃料の
圧力を受けることにより下降して着座している。電歪ア
クチュエータは印加電圧が低くて縮んだ状態にあり、第
1のニードルは閉弁位置にある。所望の噴射開始時期に
おいて、電歪アクチュエータの印加電圧を上昇させる
と、電歪アクチュエータが伸長し、一体となっているピ
ストンを下降させるので、制御圧力室の容積が減少して
内圧が高まる。それによって、第1のニードルの受圧面
に作用する上向きの荷重が増加し、ニードルに作用する
荷重の総和が上向きになる時点から上昇を開始する。
First, in the injection stop state, when the solenoid is not energized, the second needle is lowered and seated by receiving the pressure of high-pressure fuel from above. The electrostrictive actuator is in a contracted state with a low applied voltage, and the first needle is in the valve closed position. When the voltage applied to the electrostrictive actuator is increased at a desired injection start timing, the electrostrictive actuator expands and lowers the integrated piston, so that the volume of the control pressure chamber decreases and the internal pressure increases. As a result, the upward load acting on the pressure receiving surface of the first needle increases, and the upward movement starts from the point in time when the total load acting on the needle becomes upward.

【0011】第1のニードルが上昇して、その頂面が第
2のニードルの下部接触面に衝突すると、上向きに荷重
を受けている第1のニードルと下向きに荷重を受けてい
る第2のニードルは密着し、第1のニードルの移動に伴
って制御圧力室の圧力低下と、スプリング荷重の変化が
生じるから、2つのニードルは一体となったまま、上下
方向の荷重差がゼロになるリフト位置で静止する。電歪
アクチュエータの伸縮量は印加電圧を制御することによ
って数十μmの範囲内において制御可能であるから、一
体となった2つのニードルの静止する高さも電歪アクチ
ュエータの印加電圧により制御可能である。
When the first needle rises and its top surface collides with the lower contact surface of the second needle, the first needle receiving an upward load and the second needle receiving a downward load. Since the needles are in close contact with each other and the pressure of the control pressure chamber is reduced and the spring load changes with the movement of the first needle, the lift in which the vertical load difference becomes zero while the two needles are integrated is maintained. Rest in position. Since the amount of expansion and contraction of the electrostrictive actuator can be controlled within a range of several tens of μm by controlling the applied voltage, the resting height of the two integrated needles can also be controlled by the applied voltage of the electrostrictive actuator. .

【0012】2つのニードルが一体となって静止した
後、所望の噴射率増加時期において、ソレノイドに通電
すると、第1のニードルと一体となって静止している第
2のニードルは、ソレノイドの吸引力をアーマチャに受
けることにより直ちに上昇する。第1のニードルは下方
から燃料圧を受けているため、第2のニードルの上昇に
伴って上昇し、フルリフトに達する。
When the solenoid is energized at the desired injection rate increase time after the two needles have come to a standstill together, the second needle, which comes to a standstill together with the first needle, sucks the solenoid. Immediately rises upon receiving power from the armature. Since the first needle receives the fuel pressure from below, it rises with the rise of the second needle and reaches a full lift.

【0013】ここで、2つのニードルが一体となって静
止する位置は制御圧力室の圧力変化量に対応するため、
電歪アクチュエータの印加電圧を変化させることによっ
て噴射前期の噴射率の高さを制御することができる。ま
た、ソレノイドに通電する時期を制御することによって
ニードルのフルリフト到達時期を制御することもでき
る。更に、請求項3の駆動方法のように、ソレノイドに
通電する時までに電歪アクチュエータの印加電圧を段階
的に上昇させることにより、噴射率の低い領域を段階的
に変化させることが可能である。
Here, the position where the two needles come together and stand still corresponds to the amount of pressure change in the control pressure chamber.
By changing the voltage applied to the electrostrictive actuator, it is possible to control the height of the injection rate before the injection. Further, the timing at which the needle reaches the full lift can be controlled by controlling the timing of energizing the solenoid. Furthermore, by increasing the voltage applied to the electrostrictive actuator stepwise by the time the solenoid is energized as in the driving method according to the third aspect, it is possible to change the region with a low injection rate stepwise. .

【0014】本発明により、一般に排気浄化に効果が大
きいとされる初期噴射率の制御に対して、初期噴射率を
低くすることが可能となるだけでなく、噴射率の高さも
変化させることが可能となるため、エンジンの運転条件
に応じて常に適正な噴射率で噴射を行うことが可能とな
る結果、従来よりも進んだ程度の排気の浄化が可能とな
る。
According to the present invention, it is possible to not only lower the initial injection rate but also change the height of the injection rate, in contrast to the control of the initial injection rate which is generally considered to have a large effect on exhaust gas purification. As a result, it is possible to always perform injection at an appropriate injection rate according to the operating conditions of the engine, and as a result, it is possible to purify exhaust to a greater extent than in the past.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態の燃料噴射
弁の構成を図1及び図2(要部拡大図)に示す。第1の
ニードル1は、第1の摺動部10によって噴射弁ケーシ
ング20の第1のガイド部21に対して微小なクリアラ
ンスを維持して油密に摺動可能であり、それによってド
レン室30と制御圧力室40とを隔離する。また、第2
の摺動部11によってピストン50に形成されたガイド
部51に対して微小なクリアランスを維持して油密に摺
動可能であり、それによって制御圧力室40とスプリン
グ室60とを隔離する。第1の摺動部10と第2の摺動
部11の段差は、後述の制御圧力室40に面しており、
受圧面12を形成する。更に、第1のニードル1は第3
の摺動部13にて噴射弁ケーシングの第2のガイド部7
0に対して微小なクリアランスを維持して油密に摺動可
能であり、油だまり80とドレン室30とを隔離する。
第1のスプリング90は撓んだ状態で第1のニードル1
の座面14に接するように設置され、第1のニードル1
をそのシート部15にてノズルケーシング100のシー
ト面101に着座させている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The first needle 1 can be oil-tightly slid by the first sliding portion 10 while maintaining a small clearance with respect to the first guide portion 21 of the injection valve casing 20. And the control pressure chamber 40 are isolated. Also, the second
The sliding portion 11 can maintain a small clearance with respect to the guide portion 51 formed on the piston 50 and can slide in an oil-tight manner, thereby isolating the control pressure chamber 40 and the spring chamber 60. The step between the first sliding portion 10 and the second sliding portion 11 faces a control pressure chamber 40 described later,
The pressure receiving surface 12 is formed. Further, the first needle 1
The second guide portion 7 of the injection valve casing at the sliding portion 13
The oil reservoir 80 and the drain chamber 30 can be slid oil-tightly while maintaining a small clearance with respect to zero.
The first spring 90 is in a flexed state and the first needle 1
The first needle 1 is installed so as to be in contact with the seat surface 14 of the first needle 1.
Is seated on the seat surface 101 of the nozzle casing 100 at the seat portion 15.

【0016】ピストン50は、第1のニードル1の第2
の摺動部11、および噴射弁ケーシングの第3のガイド
部22に対して微小なクリアランスを維持して油密に摺
動可能であり、撓んだ状態で設置された第2のスプリン
グ91により上方に押されることによって、その頂面5
2が電歪アクチュエータ110の底面111に密着す
る。また、ピストン50の底面53は、それと対向する
噴射弁ケーシングの内面の一部23との間に隙間を維持
し、前述のニードルの受圧面12の下方の隙間部分を含
めて制御圧力室40を形成する。
The piston 50 is connected to the second needle 1
The second spring 91, which is slidable in an oil-tight manner while maintaining a small clearance with respect to the sliding portion 11 and the third guide portion 22 of the injection valve casing, is provided by a bent second spring 91. By being pushed upward, the top surface 5
2 closely adheres to the bottom surface 111 of the electrostrictive actuator 110. In addition, the bottom surface 53 of the piston 50 maintains a gap between the bottom surface 53 of the piston 50 and the opposing inner surface 23 of the injection valve casing, and the control pressure chamber 40 including the gap portion below the pressure receiving surface 12 of the needle is formed. Form.

【0017】第2のニードル120は、その中途にソレ
ノイド130により上方に吸引されるアーマチャ部12
1を有し、第1のニードル1のシート部15の径と同等
の摺動部122にて噴射弁ケーシングの第4のガイド部
140に対して微小なクリアランスを維持して油密に摺
動可能であり、アーマチャ室150と圧力室151とを
隔離する。また、アーマチャ部121の下面123がス
トッパ25に接触し、第2のニードル120が最も下が
った状態において、下部接触面124は第1のニードル
1の頂面16と僅かな隙間を維持している。
The second needle 120 has an armature 12 which is sucked upward by a solenoid 130 in the middle thereof.
1 and slides in an oil-tight manner while maintaining a small clearance with respect to the fourth guide portion 140 of the injection valve casing at a sliding portion 122 equivalent to the diameter of the seat portion 15 of the first needle 1. It is possible to isolate the armature chamber 150 and the pressure chamber 151. In a state where the lower surface 123 of the armature portion 121 contacts the stopper 25 and the second needle 120 is at the lowest position, the lower contact surface 124 maintains a slight gap with the top surface 16 of the first needle 1. .

【0018】電歪アクチュエータ110は、アクチュエ
ータ室160において上面112を壁面に接し、前述の
ピストン50に下方から押されることで支持されてい
る。電歪アクチュエータ110の側面よりリード線17
0が出ており、リード線穴171を経て外部の電歪アク
チュエータ駆動回路180に接続される。
The electrostrictive actuator 110 is supported by the upper surface 112 thereof being in contact with the wall surface in the actuator chamber 160 and being pushed from below by the piston 50 described above. Lead wire 17 from the side of electrostrictive actuator 110
0 is output and connected to an external electrostrictive actuator drive circuit 180 via a lead hole 171.

【0019】ソレノイド130は、噴射弁ケーシング内
に固定され、中心を第2のニードル120が貫通してい
る。その底面131からリード線132が出ており、外
部のソレノイド駆動回路181に接続される。
The solenoid 130 is fixed in the injection valve casing, and the second needle 120 passes through the center. A lead wire 132 extends from the bottom surface 131 and is connected to an external solenoid drive circuit 181.

【0020】電歪アクチュエータ駆動回路180とソレ
ノイド駆動回路181は制御回路182の信号を受ける
ことにより、電歪アクチュエータ110、および、ソレ
ノイド130への通電状態を変化させる。
The electrostrictive actuator drive circuit 180 and the solenoid drive circuit 181 change the state of energization to the electrostrictive actuator 110 and the solenoid 130 by receiving a signal from the control circuit 182.

【0021】高圧ポンプ200からの高圧燃料供給路2
01はコモンレール202に接続され、コモンレール2
02から油だまり80と上方の圧力室151には噴射燃
料流路203,204が連結される。コモンレール20
2の圧力制御により噴射燃料流路203,204の燃料
圧は高圧の噴射燃料圧に維持される。また、高圧ポンプ
200からは制御燃料路205がレギュレータ206を
経て逆止弁210の上流側に連結される。制御圧力室4
0は微小径の流路211で逆止弁210の下流側につな
がっている。レギュレータ206による圧力管理によ
り、制御圧力室内40の燃料圧は、電歪アクチュエータ
110に負荷される荷重が許容範囲を越えないように設
定される。ドレン室30は噴射弁内の図示しない溝を経
て外部の燃料ドレン路に繋がっている。
High pressure fuel supply line 2 from high pressure pump 200
01 is connected to the common rail 202 and the common rail 2
Injection fuel passages 203 and 204 are connected to the oil sump 80 and the upper pressure chamber 151 from 02. Common rail 20
By the pressure control of 2, the fuel pressure in the injection fuel flow paths 203 and 204 is maintained at a high injection fuel pressure. Further, from the high-pressure pump 200, a control fuel path 205 is connected to the upstream side of the check valve 210 via a regulator 206. Control pressure chamber 4
Numeral 0 denotes a flow path 211 having a small diameter, which is connected to the downstream side of the check valve 210. By controlling the pressure by the regulator 206, the fuel pressure in the control pressure chamber 40 is set so that the load applied to the electrostrictive actuator 110 does not exceed an allowable range. The drain chamber 30 is connected to an external fuel drain path via a groove (not shown) in the injection valve.

【0022】この場合、第1のニードル1が着座位置か
らストッパ55に接触するまでの移動距離がフルリフト
であり、また、第1のニードル1がストッパ55に接触
している時点において、第1のニードル1の頂面16に
下部接触面124を接している第2のニードル120の
段差部125はストッパ面126に接触せず、第1のニ
ードル1がフルリフトに達してからも第2のニードル1
20はストッパ面126に接するまでは上昇可能であ
る。
In this case, the moving distance from the seating position of the first needle 1 to the contact with the stopper 55 is a full lift, and at the time when the first needle 1 is in contact with the stopper 55, The stepped portion 125 of the second needle 120, which is in contact with the lower contact surface 124 with the top surface 16 of the needle 1, does not contact the stopper surface 126, and even after the first needle 1 reaches the full lift, the second needle 1
20 can be raised until it contacts the stopper surface 126.

【0023】図1及び図2に示す第1実施形態の燃料噴
射弁の作動を説明する。ニードルの動作の時間経過を図
3に、開弁時の動作の時間経過を図4に、内部の位置関
係を図5、図6、図7に示す。図4において、はサッ
ク部85からの上向き荷重(シート15の断面積)×
(筒内圧)を、は油だまり80からの上向き荷重(第
3のガイド13の断面積−シート15の断面積)×(噴
射燃料圧)を、は制御圧力室40の上向き荷重(第1
のニードル1の受圧部12の面積)×(制御圧力室圧)
を、はスプリング90の力の下向き荷重を、はニー
ドル上昇に伴う荷重増加(シート15の断面積)×(噴
射燃料圧−筒内圧)を、はニードル接触による荷重増
加(第2ニードル受圧面積、即ち第4のガイド140の
断面積)×(噴射燃料圧)を、それぞれ示している。
The operation of the fuel injection valve according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 3 shows the time lapse of the operation of the needle, FIG. 4 shows the time lapse of the operation at the time of valve opening, and FIGS. 5, 6, and 7 show the internal positional relationship. In FIG. 4, the upward load from the sack portion 85 (the cross-sectional area of the seat 15) ×
The (in-cylinder pressure) is the upward load from the oil sump 80 (the cross-sectional area of the third guide 13-the cross-sectional area of the sheet 15) x (injected fuel pressure), and the upward load (the first fuel pressure) of the control pressure chamber 40.
Area of pressure receiving section 12 of needle 1) × (control pressure chamber pressure)
, The downward load of the force of the spring 90, the load increase due to the needle rise (cross-sectional area of the seat 15) × (injection fuel pressure-in-cylinder pressure), and the load increase due to needle contact (the second needle receiving pressure area, That is, (cross sectional area of the fourth guide 140) × (injected fuel pressure) is shown.

【0024】燃料を噴射していない時は、ソレノイド1
30には通電せず、第2のニードル120は上部より高
圧燃料の荷重を受けることで下降し、アーマチャ部12
1がストッパ25に接して着座している。図5(a)に
示すように、制御圧力室40はレギュレータ206によ
る供給圧によって安定に加圧され、電歪アクチュエータ
110は印加電圧が低く縮んだ状態にあり、第1ニード
ル1はスプリング90の力により着座している(状態
1)。
When fuel is not being injected, the solenoid 1
30 is not energized, the second needle 120 is lowered by receiving a load of high-pressure fuel from above, and the second needle 120 is lowered.
1 is seated in contact with the stopper 25. As shown in FIG. 5A, the control pressure chamber 40 is stably pressurized by the supply pressure of the regulator 206, the applied voltage of the electrostrictive actuator 110 is low, and the first needle 1 is Sitting by force (state 1).

【0025】所望の噴射開始時期において、電歪アクチ
ュエータ110の印加電圧を上昇させると、電歪アクチ
ュエータ110は伸長し、一体となってピストン50が
下降し、図5(b)に示すように制御圧力室40の容積
が減少して内圧が高まる。第1のニードル1は、制御圧
力室40の圧力上昇により、受圧面12に作用する上向
きの荷重が増加してニードルに作用する荷重の総和が上
向きになる時点から上昇する(状態2)。
When the voltage applied to the electrostrictive actuator 110 is increased at a desired injection start timing, the electrostrictive actuator 110 is extended, and the piston 50 is lowered integrally, as shown in FIG. 5 (b). The volume of the pressure chamber 40 decreases and the internal pressure increases. The first needle 1 rises from the point in time at which the upward load acting on the pressure receiving surface 12 increases due to the increase in the pressure of the control pressure chamber 40, and the sum of the loads acting on the needles becomes upward (state 2).

【0026】第1のニードル1が上昇し、図6(a)に
示すように、その頂面16が第2のニードルの下部接触
面124に衝突する(状態3)と、図6(b)に示すよ
うに、上向きに荷重を受けている第1のニードル1と、
下向きに荷重を受けている第2のニードル120が密着
し、第1のニードルの移動に伴って低下する制御圧力室
40の圧力とスプリング90荷重の釣り合いによって、
2つのニードルは一体となったまま上下方向の荷重差が
ゼロになるリフト位置まで移動して静止する(状態
4)。
When the first needle 1 rises and its top surface 16 collides with the lower contact surface 124 of the second needle (state 3) as shown in FIG. As shown in FIG. 1, a first needle 1 receiving an upward load,
The second needle 120 receiving a downward load is in close contact, and the pressure of the control pressure chamber 40, which decreases with the movement of the first needle, is balanced with the load of the spring 90.
The two needles move to a lift position where the load difference in the vertical direction becomes zero while being integrated, and stand still (state 4).

【0027】2つのニードルが一体となって静止した
後、所望の噴射率増加時期において、ソレノイド130
に通電すると、第1のニードル1と一体となって静止し
ている第2のニードル120は、ソレノイド130の吸
引力をアーマチャ121に受けることにより直ちに上昇
する。第1のニードル1は下方から燃料圧を受けている
ため、図7(a)に示すように、第2のニードル120
の上昇に伴って上昇する(状態5)。そして、第2のニ
ードル120がフルリフトに達するより以前に、第1の
ニードル1はストッパ55に接触して停止し、図7
(b)に示すようにフルリフトの状態となる(状態
6)。
After the two needles come to a standstill together, at the desired injection rate increase timing, the solenoid 130
When the power is supplied to the first needle 1, the second needle 120, which is stationary together with the first needle 1, immediately rises when the armature 121 receives the suction force of the solenoid 130. Since the first needle 1 is receiving the fuel pressure from below, as shown in FIG.
(State 5). Then, before the second needle 120 reaches the full lift, the first needle 1 comes into contact with the stopper 55 and stops, and FIG.
As shown in (b), a full lift state is established (state 6).

【0028】その後、所望の燃料噴射停止時期には、電
歪アクチュエータ110の印加電圧を低下させるととも
に、ソレノイド130の通電を停止することにより、第
1のニードル1、および第2のニードル120はともに
下向きの荷重が大きくなることで下降し、第1のニード
ル1がシート部15にて着座した時点で噴射が終了す
る。
Thereafter, at a desired fuel injection stop timing, the voltage applied to the electrostrictive actuator 110 is reduced and the energization of the solenoid 130 is stopped, so that both the first needle 1 and the second needle 120 are connected. When the first needle 1 is seated on the seat portion 15, the injection is finished when the downward load increases and the first needle 1 is seated on the seat portion 15.

【0029】また、ソレノイドに通電するまでの期間に
おいて、電歪アクチュエータ110の印加電圧を段階的
に変化させた場合の作動を図8に示す。
FIG. 8 shows the operation when the voltage applied to the electrostrictive actuator 110 is changed in a stepwise manner until the solenoid is energized.

【0030】前述の状態4(図6(b)参照)、すなわ
ち、電歪アクチュエータ110の印加電圧を上昇させて
開弁させてから、ソレノイド130に通電してフルリフ
トを得るまでのうちで比較的に噴射率の低い期間におい
ては、第1のニードル1と第2のニードル120は一体
となっており、電歪アクチュエータ110による制御圧
力室40の圧力変化によりニードルリフトが決定されて
いる。
In the above-described state 4 (see FIG. 6B), that is, during a period from when the voltage applied to the electrostrictive actuator 110 is increased to open the valve, to when the solenoid 130 is energized to obtain the full lift, a relatively large amount is obtained. During the period when the injection rate is extremely low, the first needle 1 and the second needle 120 are integrated, and the needle lift is determined by the pressure change of the control pressure chamber 40 by the electrostrictive actuator 110.

【0031】この期間内において電歪アクチュエータ1
10の印加電圧を段階的に変化させると、制御圧力室4
0の圧力も段階的に変化する。この時、第2のニードル
120に作用する荷重は変化しないので荷重は下向きの
ままであり、第1のニードル1に接触した状態を保つ。
この状態で第1のニードル1の受圧面にかかる上向き荷
重が増加するが、第1のニードル1が上昇することによ
って下向きのスプリング90の荷重が増加するので、圧
力増加による荷重増加と、スプリング荷重の増加が等し
くなった時点でニードルは静止する。その後の作動は前
述の作動と同様である。
During this period, the electrostrictive actuator 1
When the applied voltage is changed stepwise, the control pressure chamber 4
The pressure of 0 also changes stepwise. At this time, the load acting on the second needle 120 does not change, so that the load remains downward and keeps in contact with the first needle 1.
In this state, the upward load applied to the pressure receiving surface of the first needle 1 increases, but as the first needle 1 rises, the load of the downward spring 90 increases. The needle stops at the point where the increases in are equal. Subsequent operations are the same as those described above.

【0032】図9および図10に本発明の第2実施形態
の構成を示す。図9は第2実施形態の噴射弁の1つの縦
断面を示し、図10は図9に示す縦断面と直交する他の
縦断面を示している。
FIGS. 9 and 10 show the configuration of the second embodiment of the present invention. FIG. 9 shows one longitudinal section of the injection valve of the second embodiment, and FIG. 10 shows another longitudinal section orthogonal to the longitudinal section shown in FIG.

【0033】第2実施形態では、ニードル1は、噴射弁
ケーシングの第1ガイド部21、第2ガイド部300、
第4ガイド部70の各ガイド部に対して微小なクリアラ
ンスを維持して油密に摺動可能である。また、横方向に
移動可能なピストン310は噴射弁ケーシングの第3の
ガイド部320に対して微小なクリアランスを維持して
油密に摺動可能であり、そのピストン頂面311は、噴
射弁ケーシングの側方に固定されたアクチュエータケー
シング330内に格納された電歪アクチュエータ110
に接しており、また、スプリング340により電歪アク
チュエータ110の方向に押されることによって電歪ア
クチュエータ110の一端と密着して摺動可能である。
In the second embodiment, the needle 1 is provided with a first guide portion 21, a second guide portion 300,
The fourth guide portion 70 can slide in an oil-tight manner while maintaining a small clearance with respect to each guide portion. The laterally movable piston 310 can be oil-tightly slid while maintaining a small clearance with respect to the third guide portion 320 of the injection valve casing. Actuator 110 housed in an actuator casing 330 fixed to the side of
Further, when pressed in the direction of the electrostrictive actuator 110 by the spring 340, it can slide in close contact with one end of the electrostrictive actuator 110.

【0034】制御圧力室40は、ピストン310の底面
と噴射弁ケーシングの壁面によって形成されるピストン
隙間部351と、ニードルの段差部である受圧面と噴射
弁ケーシング壁面によって形成されるニードル隙間部3
52と、ピストン隙間部351とニードル隙間部352
を連通させる連通溝353とにより形成されている。そ
の他の構成は図1および図2に示す第1実施形態の構成
と同様である。
The control pressure chamber 40 has a piston gap 351 formed by the bottom surface of the piston 310 and the wall surface of the injection valve casing, and a needle gap portion 3 formed by the pressure receiving surface which is a step portion of the needle and the wall surface of the injection valve casing.
52, a piston gap 351 and a needle gap 352
And a communication groove 353 that communicates the Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

【0035】第2実施形態は、ニードル1,120の上
下動方向とピストン310の移動方向が異なっている点
が、第1実施形態においてはそれらが全て共軸で、移動
方向が同じであるのに対して異なっている。また、第2
実施形態の噴射弁の作動は、ニードル1,120と、ピ
ストン310の移動方向が異なっている点を除いて、第
1実施形態の作動と同様であるから、第2実施形態につ
いては詳細な説明を省略する。
The second embodiment differs from the first embodiment in that the vertical movement directions of the needles 1 and 120 and the movement direction of the piston 310 are different. In the first embodiment, they are all coaxial and the movement directions are the same. Is different. Also, the second
The operation of the injection valve of the embodiment is the same as the operation of the first embodiment except that the movement directions of the needles 1 and 120 and the piston 310 are different, and therefore the second embodiment is described in detail. Is omitted.

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

【図1】本発明の第1実施形態としての燃料噴射弁を示
す縦断正面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing a fuel injection valve as a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の一部を拡大して示す縦断正面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional front view showing a part of FIG. 1 in an enlarged manner.

【図3】ニードルの動作の時間経過を示すタイムチャー
トである。
FIG. 3 is a time chart showing a lapse of time of the operation of the needle.

【図4】開弁時の動作の時間経過を示すタイムチャート
である。
FIG. 4 is a time chart showing a lapse of time of an operation at the time of valve opening.

【図5】作動状態別に内部の位置関係を示す縦断正面図
であって、(a)は状態1として噴射が停止している閉
弁状態を、(b)は状態2として電歪式アクチュエータ
の作動によって噴射が開始された時の開弁状態を示して
いる。
FIGS. 5A and 5B are vertical sectional front views showing an internal positional relationship for each operation state, wherein FIG. 5A is a state 1 in which a valve is closed and injection is stopped, and FIG. This shows a valve open state when the injection is started by the operation.

【図6】作動状態別に内部の位置関係を示す縦断正面図
であって、(a)は状態3として2つのニードルが接触
した時の開弁状態を、(b)は状態4として2つのニー
ドルが一体として力の釣り合う位置へ移動した時の開弁
状態を示している。
FIGS. 6A and 6B are longitudinal front views showing an internal positional relationship for each operation state, wherein FIG. 6A is a state 3 in which the valve is opened when two needles are in contact, and FIG. Shows a valve-open state when they move together to a position where the forces balance.

【図7】作動状態別に内部の位置関係を示す縦断正面図
であって、(a)は状態5として噴射率を増加させるた
めにソレノイドが作動した開弁状態を、(b)は状態6
としてフルリフトに達した時の開弁状態を示している。
FIGS. 7A and 7B are longitudinal front views showing the internal positional relationship for each operation state, wherein FIG. 7A is a state 5 and a valve open state in which a solenoid is operated to increase the injection rate, and FIG.
Shows the valve open state when the full lift is reached.

【図8】ソレノイドに通電を開始するまでの期間におい
て、電歪式アクチュエータへの印加電圧を段階的に変化
させた場合の作動を示すタイムチャートである。
FIG. 8 is a time chart showing an operation in a case where the voltage applied to the electrostrictive actuator is changed stepwise until the energization of the solenoid is started.

【図9】本発明の第2実施形態としての燃料噴射弁を示
す縦断正面図である。
FIG. 9 is a vertical sectional front view showing a fuel injection valve as a second embodiment of the present invention.

【図10】図9に示す燃料噴射弁の縦断側面図である。FIG. 10 is a vertical sectional side view of the fuel injection valve shown in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1のニードル 12…第1のニードルの受圧面 16…第1のニードルの頂面 20…燃料噴射弁のケーシング 30…ドレン室 40…制御圧力室 50…ピストン 55…ストッパ 80…油だまり 85…サック部 86…噴孔 90…第1のスプリング 91…第2のスプリング 110…電歪アクチュエータ 120…第2のニードル 121…アーマチャ 124…第2のニードルの下部接触面 130…ソレノイド 151…圧力室 210…逆止弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st needle 12 ... Pressure receiving surface of 1st needle 16 ... Top surface of 1st needle 20 ... Casing of fuel injection valve 30 ... Drain chamber 40 ... Control pressure chamber 50 ... Piston 55 ... Stopper 80 ... Oil sump 85 ... Suck portion 86 ... Injection hole 90 ... First spring 91 ... Second spring 110 ... Electrostrictive actuator 120 ... Second needle 121 ... Armature 124 ... Lower needle contact surface of second needle 130 ... Solenoid 151 ... Pressure Chamber 210 ... check valve

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御圧力室をアクチュエータにより圧力
制御することによってニードルを上下動させて高圧燃料
の噴射を行う内燃機関の燃料噴射弁において、 電歪アクチュエータの作動によってピストンが移動して
圧力が変化する制御圧力室と、 制御圧力室に対して下向きの受圧面をその中途に形成さ
れ、制御圧力室の圧力変化によって受圧面に作用する荷
重の増減に伴って上昇、下降し、下方のシート部にて油
だまりと噴孔の連通、遮断を行う第1のニードルと、 第1のニードルが少量上昇した時点で第1のニードルの
頂面に接触する下部接触面を有すると共に、第1のニー
ドルのシート面積に相当する上部受圧面において噴射燃
料圧を受圧することにより下方に押されており、噴射弁
ケーシング内に設けられたソレノイドに対して常に微少
な隙間を維持するアーマチャ部を有し、ソレノイドの吸
引力の増減により上下動する第2のニードルと、を備え
ており、 電歪アクチュエータの伸縮によって制御圧力室の容積を
変化させ、制御圧力室の圧力を制御することによって第
1のニードルの変位を制御し、かつ、ソレノイドに通電
することによって第2のニードルの変位を制御すること
を特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
In a fuel injection valve of an internal combustion engine that injects high-pressure fuel by moving a needle up and down by controlling the pressure of a control pressure chamber by an actuator, a piston moves by an operation of an electrostrictive actuator to change pressure. A pressure receiving surface facing downward with respect to the control pressure chamber is formed in the middle of the control pressure chamber, and as the load acting on the pressure receiving surface increases or decreases due to a change in the pressure of the control pressure chamber, it rises and descends, and the lower seat portion A first needle that communicates and shuts off the oil reservoir with the injection hole, and a lower contact surface that contacts the top surface of the first needle when the first needle rises by a small amount. The pressure is pushed downward by receiving the injected fuel pressure on the upper pressure receiving surface corresponding to the seat area of the fuel injection valve, and the pressure is constantly reduced by the solenoid provided in the injection valve casing. A second needle having an armature portion for maintaining a small gap, and a second needle that moves up and down by increasing and decreasing the attraction force of the solenoid, and changing the volume of the control pressure chamber by expansion and contraction of the electrostrictive actuator; A fuel injection valve for an internal combustion engine, wherein the displacement of the first needle is controlled by controlling the pressure of the first needle, and the displacement of the second needle is controlled by energizing the solenoid.
【請求項2】 電歪アクチュエータの印加電圧を制御す
る駆動回路と、ソレノイドの電流を制御する駆動回路と
を使用し、 噴射期間の前期において電歪アクチュエータの印加電圧
および電圧維持時間を調整することによって電歪アクチ
ュエータを伸縮させて第1のニードルの変位を制御し、
かつ、噴射期間の後期においてソレノイドの通電時期を
調整することにより第2のニードルの変位時期を制御す
ることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁の駆動
方法。
2. A driving circuit for controlling an applied voltage of an electrostrictive actuator, and a driving circuit for controlling a current of a solenoid, wherein an applied voltage and a voltage maintaining time of the electrostrictive actuator are adjusted in the first half of an injection period. By controlling the displacement of the first needle by expanding and contracting the electrostrictive actuator,
2. The method according to claim 1, further comprising controlling a timing of displacing the second needle by adjusting an energization timing of the solenoid in a later stage of the injection period.
【請求項3】 ソレノイドに通電を開始する前の噴射期
間の前期において、電歪アクチュエータの印加電圧を段
階的に上昇させることにより、噴射率を段階的に変化さ
せることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁の駆
動方法。
3. The injection rate is changed stepwise by increasing the voltage applied to the electrostrictive actuator stepwise in the first half of the injection period before energization of the solenoid is started. 3. The method for driving a fuel injection valve according to claim 1.
JP10005095A 1998-01-13 1998-01-13 Fuel injection valve of internal combustion engine Withdrawn JPH11200984A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014202155A (en) * 2013-04-08 2014-10-27 株式会社 Acr Fuel injection nozzle for common rail

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