JPS61149568A - Fuel injection valve - Google Patents

Fuel injection valve

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JPS61149568A
JPS61149568A JP27178284A JP27178284A JPS61149568A JP S61149568 A JPS61149568 A JP S61149568A JP 27178284 A JP27178284 A JP 27178284A JP 27178284 A JP27178284 A JP 27178284A JP S61149568 A JPS61149568 A JP S61149568A
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JP
Japan
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pressure
fuel
control hydraulic
chamber
piezo
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JP27178284A
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Japanese (ja)
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JPH0467026B2 (en
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Toshihiko Ito
猪頭 敏彦
Yasuyuki Sakakibara
榊原 康行
Kazuhide Watanabe
和英 渡辺
Masahiro Takigawa
滝川 昌宏
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Publication of JPH0467026B2 publication Critical patent/JPH0467026B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

PURPOSE:To allow the electronic control of injection timing and improve responsiveness by providing a piezo-actuator and applying the fuel pressure in a control hydraulic chamber expanded or shrinked by the said actuator to the closing direction of a needle valve. CONSTITUTION:This accumulator nozzle 1 provided on a direct-injection type Diesel engine has a housing constituted with a piezo-holder 20, a distance piece 21, a nozzle holder 22, and a nozzle tip 23, and the said items 20-22 are combined by a large retainer 25. A columnar piezo-actuator 31 laminated with disk-like PZT elements and copper plates in turn, a piston 32, and a dish spring 33 are stored in the bore 30 of the piezo-holder 20. When the piezo-actuator 31 is deenergized and shrink by the fuel pressure in a control hydraulic chamber 34, a needle valve 12 is lifted to open a nozzle hole 13, and on the other hand when the piezo-actuator 31 is energized and extended, the nozzle hole 13 is closed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンに設けら
れる燃料噴射弁に関し、より詳しくは、アキニームレー
タノズルとして知られる燃料噴射弁に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to fuel injection valves for internal combustion engines, particularly diesel engines, and more particularly to fuel injection valves known as akineumulator nozzles.

従来の技術 従来この種の燃料噴射弁は、燃料供給源から供給される
燃料の圧力がニードル弁に対して閉弁方向には作用せず
、開弁方向にのみ作用し、ばねの弾発力が閉弁方向に働
くように構成されている。
Conventional technology Conventionally, in this type of fuel injection valve, the pressure of the fuel supplied from the fuel supply source does not act on the needle valve in the valve closing direction, but only in the valve opening direction, and the elastic force of the spring is used. is configured to work in the valve closing direction.

そしてニードル弁は、燃料の供給が停止されると開弁し
て、燃料を噴口から噴射し、これにより蓄圧室内の燃料
圧が低下して閉弁し、噴射を終了するようになっている
When the fuel supply is stopped, the needle valve opens and injects fuel from the nozzle, and as a result, the fuel pressure in the pressure accumulation chamber decreases and the needle valve closes, ending the injection.

発明が解決しようとする問題点 上記構成を有する従来の燃料噴射弁によると、閉弁圧は
ばねの弾発力によって決まるため、その大きさに制限が
あり、このため、比較的低い圧力でもってニードル弁が
開くこととなり、充分な燃料噴射圧を得ることができな
いという問題があった。すなわち、燃料の霧化には限界
があり、エンジン性能をさらに向上させることが困難で
あった。
Problems to be Solved by the Invention According to the conventional fuel injection valve having the above configuration, the valve closing pressure is determined by the elastic force of the spring, so there is a limit to its magnitude. There was a problem in that the needle valve opened, making it impossible to obtain sufficient fuel injection pressure. That is, there are limits to fuel atomization, making it difficult to further improve engine performance.

また、従来の燃料噴射弁は、燃料供給の停止によってニ
ードル弁が開弁し、蓄圧室内の燃料圧の低下によってニ
ードル弁が閉弁する構成を有するので、燃料の噴射時間
が極めて短(、したがって騒音が大きいという問題があ
った。
In addition, conventional fuel injection valves have a configuration in which the needle valve opens when the fuel supply is stopped and closes when the fuel pressure in the pressure accumulation chamber decreases, so the fuel injection time is extremely short (and therefore There was a problem with loud noise.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明に係る燃料噴射弁は
、ピエゾアクチュエータを設け、このピエゾアクチュエ
ータによって拡縮する制御油圧室内の燃料圧を、ニード
ル弁の閉弁方向に作用させるようにしたことを特徴とし
ている。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the fuel injection valve according to the present invention is provided with a piezo actuator, and the piezo actuator controls the fuel pressure in the control hydraulic chamber to be adjusted in the needle valve closing direction. It is characterized by being made to act on

実施例 以下図示実施例により本発明を説明する。Example The present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例に係る燃料噴射弁すなわちア
キュームレータノズル1を示す。このアキュームレータ
ノズル1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4個、装着される。図示し
ない公知の判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、入口ボート11からこのアキュームレ
ータノズル1内に流入し、ニードル弁12の開閉動作に
よって噴口13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各々の気筒の圧縮上死点近辺ではな
く、その充分前、例えば圧縮上死点前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。
FIG. 1 shows a fuel injection valve or accumulator nozzle 1 according to an embodiment of the present invention. This accumulator nozzle 1 is used to inject fuel into the combustion chamber of a direct injection diesel engine, and one for each cylinder.
They are installed one at a time, for example four in the case of a four-cylinder engine. The fuel is pressure-fed from a known format-type injection pump (not shown).
As will be described later, the water flows into the accumulator nozzle 1 from the inlet boat 11 and is injected from the nozzle 13 by opening and closing the needle valve 12. The oil supply timing by the injection pump is not near the compression top dead center of each cylinder as usual, but ends sufficiently before that point, for example, at a crank angle of 60 degrees before the compression top dead center. As is conventionally known, the amount of oil fed at one time by the injection pump is adjusted by the opening degree of the lever of the injection pump.

アキュームレータノズル1のハウジングは、ピエゾホル
ダ20、ディスタンスピース21、ノズルホルダ22、
およびノズルチップ23によって形成される。ピエゾホ
ルダ20は有底筒状を有し、その開口部側にはディスタ
ンスピース21が配設され、このディスタンスピース2
1のピエゾホルダ20とは反対側にはノズルホルダ22
が設けられる。ノズルホルダ22はフランジ24をディ
スタンスピース21に密着させており、このノズルホル
ダ22とディスタンスピース21とピエゾホルダ20は
、大リテーナ25により相互に密着して結合される。同
様に、ノズルホルダ22の先端には小リテーナ26を介
してノズルチップ23が密着して結合される。
The housing of the accumulator nozzle 1 includes a piezo holder 20, a distance piece 21, a nozzle holder 22,
and the nozzle tip 23. The piezo holder 20 has a cylindrical shape with a bottom, and a distance piece 21 is disposed on the opening side of the piezo holder 20.
A nozzle holder 22 is located on the opposite side from the piezo holder 20 of No. 1.
is provided. The nozzle holder 22 has a flange 24 in close contact with the distance piece 21, and the nozzle holder 22, the distance piece 21, and the piezo holder 20 are coupled by a large retainer 25 in close contact with each other. Similarly, a nozzle tip 23 is tightly coupled to the tip of the nozzle holder 22 via a small retainer 26.

ピエゾホルダ20の内部に形成されたボア30には、ピ
エゾアクチュエータ31とピストン32と皿ばね33が
収容される。ピエゾアクチュエータ31の上端はボア3
0の底部に固定され、またピエゾアクチュエータ31の
下端にピストン32が連結される。ピエゾア−クチュエ
ータ31の外径はボア30の内径よりも小さいが、ピス
トン32はボア30と略同じ径を有し、このボア30内
に摺動自在に支持される。Iばね33はピストン32の
下面とディスタンスピース21の上面に係合し、ピスト
ン32を常時上方へ付勢してこれをピエゾアクチェエー
タ31に当接させる。しかしてピストン32の下面とデ
ィスタンスピース21の上面との間には、制御油圧室3
4が形成される。
A piezo actuator 31 , a piston 32 , and a disc spring 33 are housed in a bore 30 formed inside the piezo holder 20 . The upper end of the piezo actuator 31 is the bore 3
0, and a piston 32 is connected to the lower end of the piezo actuator 31. Although the outer diameter of the piezo actuator 31 is smaller than the inner diameter of the bore 30, the piston 32 has approximately the same diameter as the bore 30 and is slidably supported within the bore 30. The I spring 33 engages with the lower surface of the piston 32 and the upper surface of the distance piece 21, and constantly urges the piston 32 upward to bring it into contact with the piezo actuator 31. Therefore, between the lower surface of the piston 32 and the upper surface of the distance piece 21, there is a control hydraulic chamber 3.
4 is formed.

この制御油圧室34は、ピエゾアクチュエータ31が膨
張し、皿ばね33に抗してピストン32を押下げたとき
収縮し、ピエゾアクチュエータ31が収縮したとき、あ
るいはピエゾアクチュエータ31を収縮させるのに充分
な高圧の燃料が供給されたとき、膨張する。
This control hydraulic chamber 34 contracts when the piezo actuator 31 expands and pushes down the piston 32 against the disk spring 33, and when the piezo actuator 31 contracts, or when the piezo actuator 31 contracts Expands when high pressure fuel is supplied.

ピエゾアクチェエータ31は、直径15m、厚さ0.5
鶴の円板状のPZT素子と、直径15sn。
The piezo actuator 31 has a diameter of 15 m and a thickness of 0.5 m.
A crane disk-shaped PZT element with a diameter of 15 sn.

厚さ0.01mm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リード線35と銅板とが結合され
る。リード線35はグロメット36を介してピエゾホル
ダ20の外部へ伸びており、後述する電気回路100の
一部を構成する。PZT素子は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だけ
厚みが増し、逆に500■の電圧が発生している時これ
をシジートさせると0.5μmatみが減り、また厚み
方向に200kg/c+4の圧力を作用させると、厚み
方向に200 Vの電圧を発生するというものである。
Copper plates having a thickness of 0.01 mm are alternately laminated to form a columnar shape, and the lead wires 35 and the copper plates are coupled so that a voltage can be applied in parallel in the thickness direction of each PZT element. The lead wire 35 extends to the outside of the piezo holder 20 via the grommet 36, and forms part of an electric circuit 100, which will be described later. PZT elements are ferroelectric ceramics fired with lead zirconate titanate as the main component.
This is a typical element that has a piezo effect. Its physical properties are
When a voltage of 500V is applied in the thickness direction, the thickness increases by 0.5μm, and conversely, when a voltage of 500V is generated, when this is applied, the thickness decreases by 0.5μmat, and a pressure of 200kg/c+4 is applied in the thickness direction. When applied, a voltage of 200 V is generated in the thickness direction.

本実施例においては、ピエゾアクチュエータ31は、P
ZT素子を100枚、電気的並列に結合しであるので、
500vの電圧を印加すると50μmの伸長が得られる
In this embodiment, the piezo actuator 31 is P
Since 100 ZT elements are electrically connected in parallel,
Applying a voltage of 500v results in an elongation of 50 μm.

ノズルホルダ22とノズルチップ23により形成される
段付空間内には、ニードル弁12が昇降自在に収容され
、またノズルホルダ22内に形成された大径ボア40内
には、ばね41と逆止弁42が設けられる。ノズルホル
ダ22内には、ディスタンスピース21側に大径ボア4
0が、ノズルチップ23側に小径ボア43が穿設される
。大径ボア40は、ディスタンスピース21の中央に形
成された連通穴44を介して制御油圧室34に連通可能
であり、小径ボア43は、ノズルチップ23に穿設され
た小径ボア45と同じ径を有するとともにこのボア45
に接続する。しかして大径ボア40と小径ボア43 、
45により上記段付空間が形成される。一方、ノズルチ
ップ23の小径ボア45の下端は、下方に窄まる円錐面
状のシート面46が形成され、さらにその下方には1ま
たは複数の噴口13が穿設される。
The needle valve 12 is housed in the stepped space formed by the nozzle holder 22 and the nozzle tip 23 so as to be able to rise and fall freely, and a spring 41 and a non-return check are housed in the large diameter bore 40 formed in the nozzle holder 22. A valve 42 is provided. Inside the nozzle holder 22, there is a large diameter bore 4 on the distance piece 21 side.
0, a small diameter bore 43 is bored on the nozzle tip 23 side. The large diameter bore 40 can communicate with the control hydraulic chamber 34 via a communication hole 44 formed in the center of the distance piece 21, and the small diameter bore 43 has the same diameter as the small diameter bore 45 bored in the nozzle tip 23. This bore 45
Connect to. Therefore, the large diameter bore 40 and the small diameter bore 43,
45 forms the stepped space. On the other hand, at the lower end of the small-diameter bore 45 of the nozzle tip 23, a conical seat surface 46 that narrows downward is formed, and one or more nozzle holes 13 are provided below the seat surface 46.

ニードル弁12の下端部50は、円錐状に成形されてシ
ート面46に密着可能であり、これにより、噴口13を
小径ボア45から遮断することができ、シート面46か
ら離座したとき噴口13を小径ボア45に連通させる。
The lower end 50 of the needle valve 12 is formed into a conical shape and can be brought into close contact with the seat surface 46, thereby making it possible to block the nozzle 13 from the small diameter bore 45. is communicated with the small diameter bore 45.

ニードル弁12は真直ぐ上方に延び、その上端部51は
ディスタンスピース21の連通穴4.4内に常時嵌入す
る。ニードル弁12の略中央であって大径ボア40の下
端面近傍には鍔状のばね座52が形成され、またニード
ル弁12の上方部分には円筒状の逆止弁42が摺動自在
に嵌合される。コイル状のばね41はニードル弁12の
外周に嵌合され、上端が逆止弁42の下面に係合し、下
端がばね座52の上面に係止する。しかしてばね41は
、逆止弁42とばね座52を相互に引離す方向に付勢す
る。したがって非作動時、逆止弁42はディスタンスピ
ース21の下面に密着し、ニードル弁12は下方に付勢
されて下端部50をシート面46に着座させる。
The needle valve 12 extends straight upwards, and its upper end 51 always fits into the communication hole 4.4 of the distance piece 21. A flange-shaped spring seat 52 is formed approximately in the center of the needle valve 12 and near the lower end surface of the large diameter bore 40, and a cylindrical check valve 42 is slidably provided in the upper portion of the needle valve 12. mated. The coiled spring 41 is fitted around the outer periphery of the needle valve 12 , its upper end engages with the lower surface of the check valve 42 , and its lower end engages with the upper surface of the spring seat 52 . Thus, the spring 41 biases the check valve 42 and the spring seat 52 in a direction that separates them from each other. Therefore, when not in operation, the check valve 42 is in close contact with the lower surface of the distance piece 21, and the needle valve 12 is urged downward to seat the lower end 50 on the seat surface 46.

なお、逆止弁42の外径は大径ボア40の内径よりも半
径にして約0.2寵小さく、また逆止弁42の内径はニ
ードル弁12の外径よりも半径にして約2μm大きい。
The outer diameter of the check valve 42 is about 0.2 mm smaller in radius than the inner diameter of the large diameter bore 40, and the inner diameter of the check valve 42 is about 2 μm larger in radius than the outer diameter of the needle valve 12. .

後述するように、逆止弁42はピエゾホルダ20に形成
された通路54から供給される燃料の圧力を受け、これ
によりばね41を圧縮させて下降し、大径ボア40内に
高圧燃料を導き、噴口13から噴射されるまでこれを保
持する。しかして大径ボア40は高圧燃料を保持する蓄
圧室を構成する。
As will be described later, the check valve 42 receives the pressure of fuel supplied from the passage 54 formed in the piezo holder 20, compresses the spring 41 and moves downward, guiding high pressure fuel into the large diameter bore 40. This is held until it is injected from the nozzle 13. The large diameter bore 40 thus constitutes a pressure accumulation chamber that holds high pressure fuel.

ディスタンスピース21の連通穴44は、ニードル弁1
2の上端部51よりも半径で約0.5鶴大きく、したが
って制御油圧室34内の燃料圧は常に逆止弁42の上面
に作用する。連通穴44の外周側には、この連通穴44
と同心円状に環状溝53が刻設される。環状溝53はデ
ィスタンスピース21の下面に形成され、その内径は連
通穴44の内径よりも半径で約1m大きく、その外径は
逆止弁42の外径よりも半径で約1■小さい。
The communication hole 44 of the distance piece 21 is connected to the needle valve 1.
The radius is approximately 0.5 mm larger than the upper end 51 of the check valve 42, so that the fuel pressure within the control hydraulic chamber 34 always acts on the upper surface of the check valve 42. This communication hole 44 is provided on the outer circumferential side of the communication hole 44.
An annular groove 53 is carved concentrically with. The annular groove 53 is formed on the lower surface of the distance piece 21, and its inner diameter is approximately 1 m larger in radius than the inner diameter of the communication hole 44, and its outer diameter is approximately 1 mm smaller in radius than the outer diameter of the check valve 42.

したがって逆止弁42がディスタンスピース21の下面
に密着すると、環状溝53はこの逆止弁42により開口
側を完全に閉塞される。環状溝53はディスタンスピー
ス21の径方向に形成された通路55に連通する。この
通路55は、ピエゾホルダ20の側壁部に軸方向に形成
された通路54に連通ずるようになっており、このため
、ディスタンスピース21はノックビン56によりピエ
ゾホルダ20とノズルホルダ22に対して位置決めされ
る。したがって入口ボート11に流入する燃料は、通路
54 、55を遺り、環状溝53に導かれる。
Therefore, when the check valve 42 comes into close contact with the lower surface of the distance piece 21, the opening side of the annular groove 53 is completely closed by the check valve 42. The annular groove 53 communicates with a passage 55 formed in the radial direction of the distance piece 21 . This passage 55 communicates with a passage 54 formed in the axial direction in the side wall of the piezo holder 20, and therefore the distance piece 21 is positioned with respect to the piezo holder 20 and the nozzle holder 22 by the knock pin 56. . The fuel entering the inlet boat 11 is thus led into the annular groove 53 leaving passages 54 , 55 .

第2図はピエゾアクチュエータ31に印加する電圧を制
御する電気回路100を示す。
FIG. 2 shows an electrical circuit 100 that controls the voltage applied to piezo actuator 31. FIG.

この回路100の基本的な作用は、ピエゾアクチュエー
タ31とコンデンサlO1との電荷の交換であり、ピエ
ゾアクチュエータ31の電荷は、コイル102、サイリ
スタ103を介してコンデンサ101に移動し、コンデ
ンサ101の電荷は、サイリスタ104 、コイル10
2を介してピエゾアクチュエータ31に移動する。ピエ
ゾアクチュエータ31の電荷をコンデンサ101に移動
した後、制御油圧室34の油圧が低下するとピエゾアク
チュエータ31には分極と逆の電圧が発生し、ピエゾア
クチュエータ31を劣化させる怖れがあるので、この逆
電圧の印加を防止する対策としてダイオード105が設
けられる。
The basic function of this circuit 100 is the exchange of electric charges between the piezo actuator 31 and the capacitor lO1. , thyristor 104 , coil 10
2 to the piezo actuator 31. After the electric charge of the piezo actuator 31 is transferred to the capacitor 101, when the hydraulic pressure in the control hydraulic chamber 34 decreases, a voltage opposite to the polarization is generated in the piezo actuator 31, which may deteriorate the piezo actuator 31. A diode 105 is provided as a measure to prevent voltage application.

本実施例は以上の構成を有するので、次のように作用し
て燃料を噴射する。
Since this embodiment has the above configuration, the fuel is injected by operating as follows.

エンジンのある気筒のピストンが圧縮上死点前90°ク
ランクアングルの位置にきた時、その気筒に取り付けら
れているアキュームレータノズルlに対して判型噴射ポ
ンプの対応するポンプユニットから燃料が吐出され始め
る。この吐出された燃料は噴射鋼管を経てアキュームレ
ータノズルlの入口ポート11に到り、通路54 、5
5を経てディスクンスピース21の環状溝53に到る。
When the piston of a cylinder in the engine reaches a position at a crank angle of 90 degrees before compression top dead center, fuel begins to be discharged from the corresponding pump unit of the rectangular injection pump to the accumulator nozzle l attached to that cylinder. . This discharged fuel passes through the injection steel pipe and reaches the inlet port 11 of the accumulator nozzle l, and passes through the passages 54 and 5.
5 to reach the annular groove 53 of the discance piece 21.

環状溝53はそれまでばね41に付勢された逆止弁42
によって閉塞されているが、圧送されてきた燃料はこれ
を押し開け、蓄圧室である大径ボア40内に流入すると
ともに、連通穴44を通って制御油圧室34内へも流入
する。
The annular groove 53 is connected to the check valve 42 which was previously biased by the spring 41.
However, the pressure-fed fuel pushes it open and flows into the large-diameter bore 40, which is a pressure accumulation chamber, and also flows into the control hydraulic chamber 34 through the communication hole 44.

ここで、ニードル弁12に作用する燃料圧に関し、下向
きに作用する圧力についての受圧面積はニードル弁12
の最大断面積に等しいのに対し、上向きに作用する圧力
についての受圧面積は、最大断面積からニードル弁12
の下端部50がシート面46に密着する部分を差引いた
分の断面積である。したがって′ニードル弁12に作用
する力は下向きの成分の方が大きく、ニードル弁12は
着座状態を維持し、噴口13を閉塞している。しかして
アキュームレータノズル1に供給された燃料は大径ボア
40と制御油圧室34の中に圧縮されながら流入し、蓄
圧される。ポンプからの供給量が少ない時、この圧力は
500kg/aJ位であるが、多い時1000kg/c
j位になる。ポンプからの送油は圧縮上死点前60”に
は終了する。それに伴い逆止弁42はばね41の弾発力
によって上昇し、環状溝53を閉じるとともに、大径ボ
ア40と制御油圧室34との導通も遮断する。アキュー
ムレータノズル1はこの状態を維持しつつ噴射まで待機
する。
Here, regarding the fuel pressure acting on the needle valve 12, the pressure receiving area for the pressure acting downward is the needle valve 12.
is equal to the maximum cross-sectional area of the needle valve 12, whereas the pressure-receiving area for upwardly acting pressure is calculated from the maximum cross-sectional area of the needle valve 12.
This is the cross-sectional area obtained by subtracting the portion where the lower end portion 50 of 2 is in close contact with the sheet surface 46. Therefore, the downward component of the force acting on the needle valve 12 is larger, and the needle valve 12 maintains its seated state and closes the nozzle 13. The fuel supplied to the accumulator nozzle 1 flows into the large-diameter bore 40 and the control hydraulic chamber 34 while being compressed, and the pressure is accumulated. When the amount supplied from the pump is small, this pressure is around 500 kg/aJ, but when it is large, it is 1000 kg/c.
Become J place. The oil supply from the pump ends 60" before compression top dead center. At the same time, the check valve 42 rises due to the elastic force of the spring 41, closes the annular groove 53, and closes the large diameter bore 40 and the control hydraulic chamber. 34 is also cut off.The accumulator nozzle 1 maintains this state and waits until injection.

この時、ピエゾアクチュエータ31は制御油圧室34内
の燃料圧によって収縮され、これにより電荷を発生して
電圧が上昇する。この時のピエゾアクチェエータ31の
収縮量を第3図のB点に、電圧を第4図のB点にそれぞ
れ示す。なお、第3図、第4図とも横軸は制御油圧室3
4の燃料圧力であり、また両図ともB点が2個あるが、
O印はポンプからの送油量が大きい場合を、Δ印は送油
量が小さい場合を示す、後述するC、D、E、A点につ
いても同様である。
At this time, the piezo actuator 31 is contracted by the fuel pressure in the control hydraulic chamber 34, thereby generating an electric charge and increasing the voltage. The amount of contraction of the piezo actuator 31 at this time is shown at point B in FIG. 3, and the voltage at point B in FIG. 4, respectively. In addition, in both Figures 3 and 4, the horizontal axis represents the control hydraulic chamber 3.
4, and there are two points B in both figures,
The same applies to points C, D, E, and A, which will be described later, where the O mark indicates a large amount of oil delivered from the pump, and the Δ mark indicates a small amount of oil delivered.

噴射時期、例えば圧縮上死点になった時、サイリスタ1
03がON状態にされてピエゾアクチュエータ31の電
荷はコンデンサ101に移動し、ピエゾアクチュエータ
31の電圧は第4図に0点で示されるように略Ovにな
る。これと同時にピエゾアクチェエータ31は収縮し、
その収縮量は第3図に示されるようにB点から0点に示
される値に増大する。なおコンデンサ101の電位がピ
エゾアクチュエータ31の電位を上回ってもなお電荷の
移動があるのはコイル102の作用であり、これはL−
C共振現象として公知である。このL−C共振において
、その後コンデンサ101の電荷がピエゾアクチュエー
タ31に戻ろうとするが、これを利用してサイリスタ1
03をOFFにしている。
At the injection timing, for example, when compression top dead center is reached, thyristor 1
03 is turned on, the electric charge of the piezo actuator 31 is transferred to the capacitor 101, and the voltage of the piezo actuator 31 becomes approximately Ov as shown by the 0 point in FIG. At the same time, the piezo actuator 31 contracts,
The amount of contraction increases from point B to the value shown at point 0, as shown in FIG. Note that even if the potential of the capacitor 101 exceeds the potential of the piezo actuator 31, the charge still moves because of the action of the coil 102.
This is known as the C resonance phenomenon. In this L-C resonance, the electric charge of the capacitor 101 then tries to return to the piezo actuator 31, but using this, the thyristor 1
03 is turned off.

上述のようにピエゾアクチュエータ31が第3図のB点
から0点へ収縮することにより、制御油圧室34の容積
は拡大され、この拡大量に比例してこの制御油圧室34
内の圧力が低下する。これにより、ニードル弁12は上
向きの力が作用するようになり、ニードル弁12は上昇
して噴口13を開口し、大径ボア40内の燃料をエンジ
ンの燃焼室内に噴射する。この燃料噴射により、大径ボ
ア40内の燃料圧は低下し、これに従ってニードル弁1
2には下向きの力が作用してこのニードル弁12は降下
し、ついにはシート面46に着座して噴射を終了する。
As described above, as the piezo actuator 31 contracts from point B to point 0 in FIG. 3, the volume of the control hydraulic chamber 34 is expanded, and the control hydraulic chamber 34 is
The internal pressure decreases. As a result, an upward force is applied to the needle valve 12, and the needle valve 12 rises to open the injection port 13 and inject the fuel in the large diameter bore 40 into the combustion chamber of the engine. Due to this fuel injection, the fuel pressure inside the large diameter bore 40 decreases, and the needle valve 1 accordingly decreases.
A downward force acts on the needle valve 2, causing the needle valve 12 to descend and finally sit on the seat surface 46, ending the injection.

このニードル弁12の降下により制御油圧室34内の圧
力は低下し、これによりピエゾアクチュエータ31は若
干膨張する。しかして、第3図に示されるようにピエゾ
アクチュエータ31の収縮量は、0点からD点へ向って
少なくなる。また制御油圧室34内の圧力は、第4図に
示されるように0点からD点へ向って小さくなる。なお
、ピエゾアクチュエータ31の収縮量が小さくなって元
の長さに復帰しようとする際、ピエゾアクチェエータ3
1は電荷の供給を必要とするが、これはダイオード10
5によりなされる。
This lowering of the needle valve 12 lowers the pressure within the control hydraulic chamber 34, and as a result, the piezo actuator 31 expands slightly. Therefore, as shown in FIG. 3, the amount of contraction of the piezo actuator 31 decreases from point 0 to point D. Further, the pressure within the control hydraulic chamber 34 decreases from point 0 toward point D, as shown in FIG. Note that when the amount of contraction of the piezo actuator 31 becomes small and the piezo actuator 31 attempts to return to its original length, the piezo actuator 3
1 requires supply of charge, which is diode 10
5.

いかなる運転条件でも燃料噴射をすることの必要が起り
得ない時期、例えば圧縮の上死点後60゜クランクアン
グルにおいてサイリスタ104がONにされる。すると
コンデンサ101の電荷はコイル102を介してピエゾ
アクチュエータ31に移動してこれを伸長させる。この
結果制御油圧室34は収縮し、その燃料圧は高圧となる
。この状態を第3図および第4図にE点で示す。なおE
点とB点が一致しないのは、電荷の移動の際に生じる損
失によるものである。
Thyristor 104 is turned on at a time when there is no need for fuel injection under any operating conditions, for example at a crank angle of 60 degrees after top dead center of compression. Then, the electric charge in the capacitor 101 moves to the piezo actuator 31 via the coil 102 and causes it to expand. As a result, the control hydraulic chamber 34 contracts, and its fuel pressure becomes high. This state is shown at point E in FIGS. 3 and 4. Furthermore, E
The reason that point and point B do not match is due to loss that occurs during charge movement.

しかしてピエゾアクチュエータ31の伸長により、制御
油圧室34の圧力が大径ボア40の圧力を充分上回ると
、逆止弁42が下降して制御油圧室34を環状溝53に
より導通させ、図示しない噴射ポンプ倒へその油圧をリ
リーフさせる。制御油圧室34の圧力が大径ボア40の
圧力と略等しくなった時、逆止弁42はばね41の弾発
力によって再び環状溝53を閉塞する。この状態をA点
に示す。
When the pressure in the control hydraulic chamber 34 sufficiently exceeds the pressure in the large-diameter bore 40 due to the expansion of the piezo actuator 31, the check valve 42 descends to conduct the control hydraulic chamber 34 through the annular groove 53, causing an injection (not shown) to occur. Relieve the hydraulic pressure by knocking down the pump. When the pressure in the control hydraulic chamber 34 becomes approximately equal to the pressure in the large diameter bore 40, the check valve 42 closes the annular groove 53 again by the elastic force of the spring 41. This state is shown at point A.

次にピストンが圧縮の上死点前90”にきた時、噴射ポ
ンプから燃料力1圧送されてきてB点の状態となる。以
後、B −C−D −E→Aと繰返す。
Next, when the piston reaches 90'' before the top dead center of compression, one pressure of fuel is delivered from the injection pump and the state is at point B. Thereafter, repeat B-C-D-E→A.

上記第1の実施例によれば、次の■〜■の効果が得られ
る。
According to the first embodiment, the following effects (1) to (4) can be obtained.

■ 従来の何型噴射ポンプを使用したままで、噴射時期
の電子制御が可能である。
■ Electronic control of injection timing is possible while using any conventional injection pump.

■ アキュームレータノズルlの開弁にピエゾアクチュ
エータ31を使用しているので、開閉動作の応答が早い
- Since the piezo actuator 31 is used to open the accumulator nozzle l, the response to opening and closing operations is quick.

■ ピエゾアクチュエータ31の駆動にはこのアクチュ
エータ自体に発生する電圧を利用しているので、特別な
駆動電源を必要としない。
(2) Since the piezo actuator 31 is driven using the voltage generated in the actuator itself, no special drive power source is required.

■ ニードル弁12の着座力は燃料圧を使っているので
、ばね41の力が弱くても閉弁圧を高くすることができ
る。
- Since fuel pressure is used for the seating force of the needle valve 12, the valve closing pressure can be increased even if the force of the spring 41 is weak.

■ 第3図かられかるように、噴射量が大きい程、噴射
開始圧および噴射終了圧を高くすることができ、エンジ
ン性能上望ましい。
(2) As can be seen from FIG. 3, the larger the injection amount, the higher the injection start pressure and injection end pressure, which is desirable in terms of engine performance.

第5図は本発明の第2実施例における電気回路200を
示し、この第2実施例のその他の構成は第1実施例と全
く同様である。この第2実施例は、アキュームレータノ
ズルlにいわゆるパイロット噴射をさせたものである。
FIG. 5 shows an electric circuit 200 in a second embodiment of the present invention, and the other configuration of this second embodiment is completely the same as that of the first embodiment. In this second embodiment, the accumulator nozzle l performs so-called pilot injection.

すなわち、主噴射の前に少量の噴射を行なって燃料噴射
量の急激な変化を押えて騒音の低下を図るものである。
That is, a small amount of injection is performed before the main injection to suppress sudden changes in the fuel injection amount and to reduce noise.

このバイロフト噴射を行なうため、第2実施例の電気回
路200は第1実施例の電気回路100にさらにサイリ
スタ201、コンデンサ202、およびトランジスタ2
03が追加される。サイリスタ201はピエゾアクチュ
エータ31の電荷の一部をコンデンサ202に対して放
出させる作用を果し、トランジスタ203はサイリスク
201の下流にあって、コンデンサ202の端子電圧を
調整する作用を果す。
In order to perform this viroft injection, the electric circuit 200 of the second embodiment further includes a thyristor 201, a capacitor 202, and a transistor 2 in addition to the electric circuit 100 of the first embodiment.
03 is added. The thyristor 201 functions to discharge a portion of the charge of the piezo actuator 31 to the capacitor 202, and the transistor 203 is located downstream of the thyristor 201 and functions to adjust the terminal voltage of the capacitor 202.

本実施例は上記電気回路200を有するので、次のよう
に作用する。
Since this embodiment has the electric circuit 200 described above, it operates as follows.

アキュームレータノズル1が噴射ポンプより燃料を供給
され、閉弁状態を維持しているとする。
It is assumed that the accumulator nozzle 1 is supplied with fuel from the injection pump and is maintained in a closed state.

ここで圧縮上死点前10°クランクアングルになると、
サイリスク201がON状態にされてピエゾアクチュエ
ータ31の電荷のご(一部、電圧降下にしてせいぜい数
10V分がコンデンサ202に放出される。この結果そ
の電圧降下量に比例したわずかのバイロフト噴射がなさ
れる。その後、圧縮上死点になってからサイリスタ10
3がONにされ、メイン噴射が行なわれる。メイン噴射
については第1実施例と同じである。その後、次のパイ
ロット噴射までに、トランジスタ203は帯電されてい
るコンデンサ202の電荷を放出する。この時トランジ
スタ203は、サイリスタ201がONになった時ピエ
ゾアクチュエータ31の電圧降下量が設定値となるよう
なコンデンサ202の端子電圧を得るように、コンデン
サ202の電荷を放出する。
Here, if the crank angle is 10 degrees before compression top dead center,
When the Cyrisk 201 is turned on, a part of the electric charge of the piezo actuator 31 (a voltage drop of several tens of volts at most) is released to the capacitor 202. As a result, a small amount of biloft injection is performed in proportion to the amount of voltage drop. Then, after reaching compression top dead center, thyristor 10
3 is turned ON and main injection is performed. The main injection is the same as in the first embodiment. Thereafter, the transistor 203 discharges the charged capacitor 202 until the next pilot injection. At this time, the transistor 203 discharges the charge of the capacitor 202 so as to obtain a terminal voltage of the capacitor 202 such that the amount of voltage drop of the piezo actuator 31 becomes a set value when the thyristor 201 is turned on.

発明の効果 以上のように本発明によれば、ニードル弁の閉弁圧を大
きくすることができるので、燃料噴射圧を充分高くする
ことができ、エンジン性能を向上させることが可能とな
る。また、パイロット噴射が可能になるので、燃料噴射
における騒音を低減させることができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the closing pressure of the needle valve can be increased, so the fuel injection pressure can be sufficiently increased, and engine performance can be improved. Further, since pilot injection becomes possible, noise during fuel injection can be reduced.

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

第1図は本発明の第1実施例を示す断面図、第2図は第
1実施例の電気回路を示す回路図、第3図は制御油圧室
の圧力をピエゾアクチュエータの収縮量との関係を示す
グラフ、第4図は制御油圧室の圧力とピエゾアクチュエ
ータの電圧との関係を示すグラフ、第5図は第2実施例
の電気回路を示す回路図である。 ■・・・燃料噴射弁、  12・・・ニードル弁、13
・・・噴口、 31・・・ピエゾアクチュエータ、 34・・・制御油圧室、  40・・・大径ボア(蓄圧
室)42・・・逆止弁、    54 、55・・・通
路、100 、200・・・電気回路(制御手段)。
Fig. 1 is a sectional view showing the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing the electric circuit of the first embodiment, and Fig. 3 is the relationship between the pressure in the control hydraulic chamber and the amount of contraction of the piezo actuator. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressure in the control hydraulic chamber and the voltage of the piezo actuator, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the electric circuit of the second embodiment. ■...Fuel injection valve, 12...Needle valve, 13
... Spout, 31... Piezo actuator, 34... Control hydraulic chamber, 40... Large diameter bore (pressure accumulation chamber) 42... Check valve, 54, 55... Passage, 100, 200 ...Electric circuit (control means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、燃料を一時的に保持する制御油圧室および蓄圧室が
形成されるとともに、燃料供給源から間欠的に圧送され
てくる燃料をこれら制御油圧室および蓄圧室に導くため
の通路が形成され、かつ、該蓄圧室内の燃料を外部へ噴
射するための噴口が穿設されたハウジングと、このハウ
ジング内に収容されるとともに上記制御油圧室を区画形
成し、印加される電圧に応じて伸縮してこの制御油圧室
を拡縮するピエゾアクチュエータと、上記ハウジング内
に往復動自在に設けられるとともに上記制御油圧室およ
び蓄圧室内の圧力を受け、上記蓄圧室と噴口を連通もし
くは遮断するニードル弁と、上記通路、制御油圧室、お
よび蓄圧室を通常遮断し、上記通路および制御油圧室内
の圧力に応じて開放する逆止弁と、上記ピエゾアクチュ
エータの電圧を制御する手段とを備え、上記燃料供給源
から供給された燃料は、上記通路を通り、上記逆止弁を
介して制御油圧室および蓄圧室へ圧送され、上記制御油
圧室内の燃料圧が相対的に高い時、上記ニードル弁は上
記蓄圧室と噴口を遮断し、上記制御油圧室内の燃料圧が
相対的に低い時、上記ニードル弁は上記蓄圧室と噴口を
連通させてこの噴口から燃料を噴射することを特徴とす
る燃料噴射弁。
1. A control hydraulic chamber and a pressure accumulation chamber for temporarily holding fuel are formed, and a passage is formed for guiding fuel intermittently pumped from a fuel supply source to these control hydraulic pressure chamber and pressure accumulation chamber, and a housing provided with a nozzle for injecting the fuel in the pressure accumulation chamber to the outside; a piezo actuator that expands and contracts the control hydraulic chamber, a needle valve that is provided in the housing so as to be able to reciprocate and receive pressure in the control hydraulic chamber and the pressure accumulator chamber, and communicates or shuts off the pressure accumulator chamber and the nozzle, and the passageway. , a check valve that normally shuts off the control hydraulic chamber, and the pressure accumulation chamber, and opens depending on the pressure in the passage and the control hydraulic chamber, and means for controlling the voltage of the piezo actuator, the fuel being supplied from the fuel supply source. The fuel passes through the passage and is force-fed to the control hydraulic chamber and the pressure accumulation chamber via the check valve, and when the fuel pressure in the control hydraulic chamber is relatively high, the needle valve closes the pressure accumulation chamber and the nozzle. The fuel injection valve is characterized in that when the fuel pressure in the control hydraulic chamber is relatively low, the needle valve communicates the pressure accumulation chamber with the injection port and injects fuel from the injection port.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627969A (en) * 1985-07-02 1987-01-14 Toyota Motor Corp Fuel injection control device for internal-combustion engine
US5467757A (en) * 1993-08-20 1995-11-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Compression-ignition type engine and combustion method of same
WO1996038663A1 (en) * 1995-06-02 1996-12-05 Caterpillar Inc. Direct operated check injector
US5626115A (en) * 1995-03-10 1997-05-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Compression-ignition type engine
DE10246618B4 (en) * 2002-10-07 2008-09-18 L'orange Gmbh Fuel injector
JP2016537956A (en) * 2013-09-04 2016-12-01 株式会社堀場エステック Interlace lifting mechanism

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627969A (en) * 1985-07-02 1987-01-14 Toyota Motor Corp Fuel injection control device for internal-combustion engine
US5467757A (en) * 1993-08-20 1995-11-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Compression-ignition type engine and combustion method of same
US5626115A (en) * 1995-03-10 1997-05-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Compression-ignition type engine
WO1996038663A1 (en) * 1995-06-02 1996-12-05 Caterpillar Inc. Direct operated check injector
GB2304153A (en) * 1995-06-02 1997-03-12 Caterpillar Inc Direct operated check injector
US5845852A (en) * 1995-06-02 1998-12-08 Caterpillar Inc. Direct operated check injector
GB2304153B (en) * 1995-06-02 1999-05-05 Caterpillar Inc Direct operated check injector
DE10246618B4 (en) * 2002-10-07 2008-09-18 L'orange Gmbh Fuel injector
JP2016537956A (en) * 2013-09-04 2016-12-01 株式会社堀場エステック Interlace lifting mechanism
US10865903B2 (en) 2013-09-04 2020-12-15 Horiba Stec, Co., Ltd. Interlace lifting mechanism

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