KR101314991B1 - Piezo injector for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 피에조 인젝터에 관한 것으로서, 피에조 액츄에이터를 구비한 인젝터의 연료 분사시기 및 분사량을 시간지연 없이 신속하고 정확하게 분사할 수 있도록 분사니들의 작동구조를 단순화 한 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 차량용 피에조 인젝터는, 고압의 연료가 공급되고 분사되도록 연료공급로가 형성된 노즐바디와, 상기 노즐바디의 분사부에 분사공을 개폐하도록 설치되는 분사니들과, 엔진제어장치의 신호시 반응하여 상기 분사니들의 리프팅을 제어하도록 설치되는 피에조 액츄에이터를 포함하는 차량용 피에조 인젝터에 있어서, 상기 노즐바디내에 고압의 연료가 일정량 공급되도록 커먼레일과 연결되는 연료공급로의 일부에 형성되는 연료대기부와, 상기 노즐바디내의 연료공급로 외주면에 삽입 설치되는 피에조 액츄에이터의 하부에 위치하도록 실린더내에 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤에 의한 작동유의 가압방향이 연료대기부를 향해 전환되도록 형성되는 방향전환로와, 상기 방향전환로내에서 작동유에 의해 승강하게 설치되는 다수의 구동니들과, 상기 구동니들에 의하여 분사공을 개폐할 수 있도록 연료대기부와 분사부에 걸쳐 설치되는 돔형 헤드가 형성된 분사니들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezo injector for a vehicle, and aims to simplify the operation structure of the injection needle so that the fuel injection timing and the injection amount of the injector having the piezo actuator can be injected quickly and accurately without time delay.
A vehicle piezo injector for achieving the above object includes a nozzle body in which a fuel supply path is formed to supply and inject high pressure fuel, an injection needle installed to open and close injection holes in an injection part of the nozzle body, and an engine control apparatus. In a vehicle piezo injector including a piezo actuator installed to control the lifting of the injection needle in response to a signal, the fuel is formed in a portion of the fuel supply path connected to the common rail to supply a certain amount of high-pressure fuel in the nozzle body A piston provided in the cylinder so as to be positioned below the piezo actuator inserted into and installed on the outer periphery of the fuel supply passage in the nozzle body; and a direction change path formed such that the pressurization direction of the hydraulic oil by the piston is turned toward the fuel standby part. And installed by lifting oil in the redirection furnace , Including the injection needle and a dome-shaped head is formed, which is installed over the fuel-to-base and the injection assembly to open and close the injection port by driving a plurality of needles and the needle drive it is characterized in that formed.

Description

차량용 피에조 인젝터{PIEZO INJECTOR FOR VEHICLE}Piezo injector for vehicles {PIEZO INJECTOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 피에조 인젝터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 피에조 액츄에이터를 구비한 인젝터의 연료 분사시기 및 분사량을 시간지연 없이 신속하고 정확하게 분사할 수 있도록 분사니들의 작동구조를 단순화 한 차량용 피에조 인젝터에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle piezo injector, and more particularly, to a vehicle piezo injector which simplifies the operation structure of the injection needle so that the fuel injection timing and the injection amount of the injector having the piezo actuator can be injected quickly and accurately without time delay. It is about.

디젤 엔진에는 연소실에 연료를 분사하기 위한 인젝터가 설치되어 있다.The diesel engine is provided with an injector for injecting fuel into the combustion chamber.

인젝터는 승용/소형 디젤 엔진에 주로 사용되는 커먼레일(CRDI:Common Rail Direct Injection)방식과, 상용/대형 디젤 엔진에 주로 사용되는 EUI(Electronic Unit Injector)방식으로 구별된다.The injector is divided into Common Rail Direct Injection (CRDI) method, which is mainly used for passenger / small diesel engines, and EUI (Electronic Unit Injector) method, which is mainly used for commercial / large diesel engines.

커먼레일 방식을 이용한 연료분사시스템은, 고압펌프를 작동시켜 형성된 고압력으로 시스템에 필요한 연료를 커먼레일에 지속적으로 공급하게 된다.The fuel injection system using the common rail system continuously supplies the fuel to the common rail at a high pressure formed by operating a high pressure pump.

즉, 엔진제어장치(ECU)의 분사제어 신호에 따라 내부의 피에조 액츄에이터가 작동하면 인젝터는 커먼레일 내의 고압 연료를 연소실에 분사하게 된다.That is, when the internal piezo actuator operates according to the injection control signal of the engine control unit ECU, the injector injects the high pressure fuel in the common rail into the combustion chamber.

이러한 인젝터는 엔진제어장치의 전기적인 신호에 의해 분사니들이 분사공을 개폐하게 될 때 연료의 분사시기와 분사량을 제어하게 된다.Such an injector controls the injection timing and the injection amount of the fuel when the injection needle opens and closes the injection hole by an electrical signal of the engine controller.

이와 같이 구성된 커먼레일 방식의 연료분사시스템은 엔진제어장치에 의해 분사시기, 분사량, 분사횟수 및 분사압력의 제어가 가능하며, 특히 전분사와 후분사 등의 다중 분사가 가능하여 연소 최적화, 연소소음, 진동 저감 및 배기가스 제어를 용이하게 할 수 있다.The common rail type fuel injection system configured as described above can control the injection timing, injection amount, injection frequency and injection pressure by the engine control device, and in particular, multiple injections such as pre-injection and post-injection can be performed to optimize combustion, combustion noise, Vibration reduction and exhaust gas control can be made easy.

즉, 커먼레일형 인젝터(Commom Rail Type Injector)는 연료 분사 펌프와 분사 노즐이 일체화되어 있어서, 어큐뮬레이터(Accumulator )에 연결되어 있는 연료 분사 펌프와 커먼레일을 통해 공급되는 연료를 각 실린더의 연소실에 분사하게 된다.That is, the common rail type injector (Commom Rail Type Injector) is a fuel injection pump and an injection nozzle are integrated, injecting fuel supplied through the fuel injection pump and the common rail connected to the accumulator to the combustion chamber of each cylinder. Done.

그러나, 커먼레일방식 연료분사시스템은 2000bar 이상의 초고압 형성이 불리하고, 고압펌프의 구동에 따른 펌핑 토크(pumping torque)가 크며, 고압펌프 및 커먼레일 등이 고가임에 따라 수리비 부담이 크다는 단점이 있다.However, the common rail type fuel injection system is disadvantageous in that the formation of ultra high pressure of more than 2000 bar, the pumping torque (pumping torque) according to the driving of the high-pressure pump, high pressure pump and the common rail, etc. are expensive, the cost of repair is high. .

또한, 종래의 인젝터들은 연료의 공급을 제어하는 분사니들을 올리기 위한 리프트 유로와 리턴 유로가 함께 형성되어 있어 내부구조가 복잡하고 정비가 어려운 문제점이 있다. In addition, the conventional injectors are formed with a lift flow path and a return flow path for raising the injection needle for controlling the supply of fuel, which causes a complicated internal structure and difficult maintenance.

내부구조가 복잡한 인젝터는 설계 및 제조시 고비용이 발생하고 연료의 회수에 의한 유압차이를 이용하여 작동하기 때문에 엔진의 고속 회전 구간에서 정량의 연료를 정확히 분사하기 어려운 문제점이 있다.The injector having a complicated internal structure has a problem in that it is difficult to accurately inject a certain amount of fuel in a high speed rotation section of the engine because the injector has a high cost in designing and manufacturing and operates using a hydraulic difference caused by the recovery of fuel.

또한, 분사니들은 엔진제어장치의 신호시 일정시간 후에 비로소 이루어지기 때문에 작동이 지연되는 문제점이 있다.In addition, the injection needle has a problem that the operation is delayed because it is made only after a certain time when the signal of the engine control device.

등록특허 제10-0349836호Patent Registration No. 10-0349836 공개특허 제2007-0022420호Patent Publication No. 2007-0022420

본 발명의 목적은, 엔진제어장치의 신호에 신속하게 반응함으로써, 연료를 정확하게 분사할 수 있도록 하는데 있다.An object of the present invention is to be able to accurately inject fuel by quickly reacting to a signal of an engine control apparatus.

본 발명의 다른 목적은, 피에조 액츄에이터의 변위시에 연동하는 구동니들을 통해 분사니들을 간단히 리프팅시킬 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to make it possible to simply lift the injection needle through the driving needle which interlocks upon displacement of the piezo actuator.

본 발명의 또 다른 목적은, 엔진제어장치의 신호시 연료를 분사하는데 까지 걸리는 시간을 줄임으로써, 연료를 신속하게 분사할 수 있도록 하는데 있다.It is still another object of the present invention to reduce the time taken to inject fuel in response to a signal from an engine control device, so that fuel can be injected quickly.

본 발명의 또 다른 목적은, 분사니들의 리프팅 구조를 단순화함으로써, 인젝터의 제조비용을 절감할 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to simplify the lifting structure of the injection needle, thereby reducing the manufacturing cost of the injector.

본 발명의 또 다른 목적은, 피에조 액츄에이터의 변위에 대해 신속하게 반응하는 피스톤과 작동유를 사용함으로써, 구동니들의 리프팅 반응속도를 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.Still another object of the present invention is to improve the lifting reaction speed of the drive needle by using a piston and hydraulic fluid which reacts quickly to the displacement of the piezo actuator.

본 발명의 또 다른 목적은, 분사니들의 리프팅에 구동니들을 사용함으로써, 분사니들의 개폐동작과 연료의 분사량 제어를 신속하고 정확히 할 수 있도록 하는데 있다. Still another object of the present invention is to enable the opening and closing operation of the injection needle and the control of the injection amount of fuel by using the driving needle for lifting the injection needle.

이러한 목적을 달성하기 위한 차량용 피에조 인젝터는, 고압의 연료가 공급되고 분사되도록 연료공급로가 형성된 노즐바디와, 상기 노즐바디의 분사부에 분사공을 개폐하도록 설치되는 분사니들과, 엔진제어장치의 신호시 반응하여 상기 분사니들의 리프팅을 제어하도록 설치되는 피에조 액츄에이터를 포함하는 차량용 피에조 인젝터에 있어서,A vehicle piezo injector for achieving the above object includes a nozzle body in which a fuel supply path is formed to supply and inject high pressure fuel, an injection needle installed to open and close injection holes in an injection part of the nozzle body, and an engine control apparatus. In a piezo injector for a vehicle comprising a piezo actuator installed to respond to a signal to control the lifting of the injection needle,

상기 노즐바디내에 고압의 연료가 일정량 공급되도록 커먼레일과 연결되는 연료공급로의 일부에 형성되는 연료대기부와, A fuel standby portion formed in a part of a fuel supply path connected to the common rail to supply a predetermined amount of high-pressure fuel into the nozzle body;

상기 노즐바디내의 연료공급로 외주면에 삽입 설치되는 피에조 액츄에이터의 하부에 위치하도록 실린더내에 설치되는 피스톤과, A piston installed in the cylinder so as to be positioned below the piezo actuator inserted into the outer peripheral surface of the fuel supply passage in the nozzle body;

상기 피스톤에 의한 작동유의 가압방향이 연료대기부를 향해 전환되도록 형성되는 방향전환로와,And the direction change path is formed so that the pressure direction of the hydraulic oil by the piston is switched toward the fuel standby portion,

상기 방향전환로내에서 작동유에 의해 승강하게 설치되는 다수의 구동니들과,A plurality of driving needles which are installed to be lifted and lowered by the hydraulic oil in the redirection furnace,

상기 구동니들에 의하여 분사공을 개폐할 수 있도록 연료대기부와 분사부에 걸쳐 설치되는 돔형 헤드가 형성된 분사니들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a injection needle formed with a dome-shaped head is provided over the fuel standby portion and the injection portion to open and close the injection hole by the drive needle.

상기 연료대기부는, 커먼레일의 고압 연료가 유입되도록 연료공급로에 형성되는 유입구와, 상기 유입구의 단부에 점차적으로 직경이 확장 형성되는 경사유입구와, 상기 경사유입구의 단부 직경과 동일한 크기로 일정 길이 형성되고 유입구의 반대측에 연료 배출구가 형성되는 충진공간부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel standby portion has an inlet formed in the fuel supply path to allow the high-pressure fuel of the common rail to flow in, an inclined inlet formed to gradually expand in diameter at the end of the inlet, and the same length as the end diameter of the inclined inlet. It is characterized in that it comprises a filling space portion is formed and the fuel outlet is formed on the opposite side of the inlet.

상기 피에조 액츄에이터는, 엔진제어장치의 신호시 피스톤을 용이하게 작동시킬 수 있도록 링형으로 형성되고 연료공급로의 외주면에 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.The piezo actuator is characterized in that it is formed in a ring shape so that the piston can be easily operated in the signal of the engine control device is inserted into the outer peripheral surface of the fuel supply passage.

상기한 방향전환로는, 연료공급로의 외주면에 형성되는 실린더의 일측단에 일정 간격을 두고 경사지게 분기 형성되는 분기구멍과, 상기 분기구멍의 하단에서 연료대기부의 배출구 둘레에 수직으로 다수 형성되는 리프트구멍을 포함하는 것을 특징으로 한다.The direction change path includes a plurality of branch holes vertically branched at an interval of one side of the cylinder formed on the outer circumferential surface of the fuel supply path, and vertically formed around a discharge port of the fuel standby portion at the lower end of the branch hole. And a hole.

상기한 구동니들은, 분기구멍에 형성되는 작동유의 압력에 의하여 리프트구멍을 따라 승강하게 일정 직경과 길이를 한 핀형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.The drive needle is characterized in that it is formed in the form of a pin having a predetermined diameter and length to move up and down along the lift hole by the pressure of the hydraulic oil formed in the branch hole.

상기한 분사니들은, 분사부의 분사공을 개폐할 수 있도록 형성되는 개폐로드의 일측에 다수의 구동니들에 의해 리프트되어 연료대기부의 배출구를 개폐할 수 있도록 일정 크기의 돔형 헤드가 형성되는 것을 특징으로 한다.The injection needle is lifted by a plurality of drive needles on one side of the opening and closing rod formed to open and close the injection hole of the injection portion is characterized in that the domed head of a predetermined size to open and close the outlet of the fuel standby portion is formed do.

상기 분사니들은, 상기 피에조 액츄에이터의 변위에 의해 돔형 헤드를 통해 접촉된 분사니들을 상승시키도록 리프트구멍에 연동하게 설치되는 구동니들에 의해 리프트되는 것을 특징으로 한다.The injection needle is characterized in that it is lifted by a drive needle installed in conjunction with the lift hole to raise the injection needle in contact through the dome-shaped head by the displacement of the piezo actuator.

본 발명에 의하면, 엔진제어장치의 신호에 신속하게 반응함으로써, 연료를 분사니들이 신속 정확하게 분사할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, by reacting quickly to the signal of the engine control device, there is an effect that the injection needle can be injected quickly and accurately.

또한, 피에조 액츄에이터의 변위시에 연동하는 구동니들을 통해 분사니들을 리프팅시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, there is an effect that it is possible to lift the injection needle through the driving needle which interlocks at the time of displacement of the piezo actuator.

또한, 엔진제어장치의 신호시 연료를 분사하는데 까지 걸리는 시간을 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, there is an effect to reduce the time taken to inject fuel in the signal of the engine control device.

또한, 분사니들의 리프팅 구조를 단순화함으로써, 인젝터의 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, by simplifying the lifting structure of the injection needle, there is an effect that can reduce the manufacturing cost of the injector.

또한, 피에조 액츄에이터의 변위에 대해 반응하는 피스톤과 작동유를 통해 구동니들을 정확하게 리프팅 할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can accurately lift the drive needle through the piston and the hydraulic fluid in response to the displacement of the piezo actuator.

또한, 구동니들에 의한 리프팅을 통해 분사니들의 개폐동작과 연료의 분사가 정확히 이루어지도록 하는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the opening and closing operation of the injection needle and the injection of the fuel is made precisely through the lifting by the drive needle.

또한, 피에조 액츄에이터의 변위에 따라 신속하게 반응하는 구동니들을 이용하여 분사니들의 리프팅 시간을 제어함으로써, 연료의 분사량을 용이하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, by controlling the lifting time of the injection needle using a drive needle that reacts quickly according to the displacement of the piezo actuator, there is an effect that it is easy to adjust the injection amount of the fuel.

또한, 종래의 인젝터에 형성되던 리프트 유로와 리턴유로 같은 복잡한 유압회로를 생략할 수 있어 인젝터의 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, since a complicated hydraulic circuit such as a lift passage and a return passage formed in the conventional injector can be omitted, the manufacturing cost of the injector can be reduced.

또한, 피에조 액츄에이터의 변위시 피스톤과 작동유에 의하여 구동니들이 신속히 반응하도록 함으로써, 분사니들의 리프트 응답성 향상시키고 연료의 분사량을 신속하고 정확하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, by allowing the driving needle to react quickly by the piston and the hydraulic fluid during displacement of the piezo actuator, it is possible to improve the lift response of the injection needle and to adjust the injection amount of the fuel quickly and accurately.

도 1은, 본 발명에 따른 피에조 인젝터를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는, 도 1에 나타낸 피에조 인젝터를 도시한 측단면도.
도 3은, 도 1의 A에 나타낸 구동니들 및 분사니들을 분해 도시한 도면.
도 4는, 도 1에 나타낸 피에조 액츄에이터의 변위에 따른 피스톤의 작동을 도시한 도면.
도 5는, 도 1에 나타낸 방향전환로에서 구동니들의 작동을 도시한 도면. 1 shows schematically a piezo injector according to the invention;
FIG. 2 is a side cross-sectional view of the piezo injector shown in FIG. 1. FIG.
3 is an exploded view of the driving needle and the injection needle shown in FIG.
4 is a view showing the operation of the piston according to the displacement of the piezo actuator shown in FIG.
5 is a view showing the operation of the drive needle in the turning path shown in FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 차량용 피에조 인젝터(2)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 고압의 연료가 공급되고 분사되도록 연료공급로(4)가 형성된 노즐바디(6)와, 상기 노즐바디(6)의 분사부(8)에 분사공(10)을 개폐하도록 설치되는 분사니들(12)과, 엔진제어장치(14)의 신호시 반응하여 상기 분사니들(12)의 리프팅을 제어하도록 설치되는 피에조 액츄에이터(16)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle piezo injector 2 according to the present invention includes a nozzle body 6 in which a fuel supply path 4 is formed to supply and inject high-pressure fuel, and the nozzle body ( The injection needle 12 installed to open and close the injection hole 10 in the injection unit 8 of 6) reacts with a signal of the engine controller 14 to control the lifting of the injection needle 12. Piezo actuator 16 is included.

상기한 노즐바디(6)에는 고압의 연료가 일정량 공급되도록 커먼레일(18)과 연결되는 내부의 연료공급로(4) 일부에 연료대기부(20)가 형성된다.The fuel standby portion 20 is formed in a part of the fuel supply passage 4 connected to the common rail 18 so that the high pressure fuel is supplied to the nozzle body 6.

연료대기부(20)는, 도 2 및 도4에 도시한 바와 같이, 다커먼레일(18)의 고압 연료가 유입되도록 연료공급로(4)에 유입구(22)가 형성된다. 유입구(22)는 일정 직경의 관에 의하여 커먼레일(18)과 연결된다. 2 and 4, the inlet port 22 is formed in the fuel supply path 4 so that the high pressure fuel of the common rail 18 flows in the fuel standby unit 20. The inlet 22 is connected to the common rail 18 by a tube of a constant diameter.

상기 유입구(22)의 단부에는 점차적으로 직경이 확장되는 경사유입구(23)가 형성된다. 경사유입구(23)는, 고압 연료가 유입구(22)를 통해 신속하게 유입되도록 한다. At the end of the inlet 22 is formed an inclined inlet 23 is gradually expanded in diameter. The inclined inlet 23 allows the high pressure fuel to flow quickly through the inlet 22.

또한, 연료대기부(20)에는, 상기 경사유입구(23)의 단부 직경과 동일한 크기로 일정 길이 형성되면서 유입구(22)의 반대측에 연료가 배출되는 배출구(24)를 구비하고 고압 연료가 분사전 대기하도록 충진공간부(26)가 형성되어 있다.In addition, the fuel standby portion 20 is provided with a discharge port 24 on which the fuel is discharged on the opposite side of the inlet port 22 while having a predetermined length having the same size as the end diameter of the inclined inlet port 23 and the high-pressure fuel before injection. The filling space 26 is formed to wait.

상기 노즐바디(6)에는, 연료공급로(4) 외주면에 피에조 액츄에이터(16)가 삽입 설치된다. 피에조 액츄에이터(16)는, 피스톤(28)을 용이하게 작동시킬 수 있도록 링형으로 형성되어 연료공급로(4)의 외주면에 삽입 설치된다. A piezo actuator 16 is inserted into the nozzle body 6 in the outer peripheral surface of the fuel supply passage 4. The piezo actuator 16 is formed in a ring shape so as to easily operate the piston 28 and is inserted into the outer circumferential surface of the fuel supply passage 4.

피에조 액츄에이터(16)는, 피에조 세라믹 소자의 압전효과를 이용한 것으로, 고압의 전위차에 의하여 변형되도록 한 것이다. 즉, 엔진제어장치(14)의 신호에 따라 피에조 액츄에이터(16)를 형성하는 다층 압전체의 변위량을 달리하게 되면 분사니들(12)에 의한 개폐를 조절할 수 있게 됨으로써 연료의 분사량도 조정할 수 있게 된다.The piezo actuator 16 utilizes the piezoelectric effect of the piezo ceramic element, and is to be deformed by a high voltage potential difference. That is, when the displacement amount of the multilayer piezoelectric body forming the piezo actuator 16 is changed according to the signal of the engine control device 14, the opening and closing by the injection needle 12 can be adjusted, thereby adjusting the injection amount of fuel.

이러한 피에조 액츄에이터(16)는, 커먼레일 시스템에 설치하여 사용시 엔진제어장치(14)의 신호시 응답성이 매우 높아 디젤엔진의 성능이 향상되고 배출가스의 저감 효율도 향상시킨다. Such a piezo actuator 16 is installed in a common rail system, and when used, the response of the engine control device 14 is very high, thereby improving the performance of the diesel engine and improving the efficiency of reducing the exhaust gas.

피에조 인젝터(2)의 피에조 액츄에이터(16) 하부에는 피스톤(28)이 연결 설치된다. The piston 28 is connected to the lower portion of the piezo actuator 16 of the piezo injector 2.

상기한 피스톤(28)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 피에조 액츄에이터(16)의 변위시 연동하여 실린더(30)를 이동할 수 있도록 실린더(30)내에 설치된다. As shown in FIG. 4, the piston 28 is provided in the cylinder 30 so that the cylinder 30 can move in conjunction with the displacement of the piezo actuator 16.

피스톤(28)은, 피에조 액츄에이터(16)의 변위시 실린더(30)내를 이동함으로써 충진된 작동유(32)를 가압하게 된다. The piston 28 pressurizes the filled hydraulic oil 32 by moving in the cylinder 30 when the piezo actuator 16 is displaced.

또한, 피에조 인젝터(2)에는, 상기 피스톤(28)의 가압에 의한 작동유(32)의 작용 방향이 연료대기부(20)를 향하도록 하는 방향전환로(34)가 형성되어 있다.In addition, the piezo injector 2 is provided with a direction changing path 34 such that the direction of action of the hydraulic oil 32 by the pressure of the piston 28 is directed toward the fuel standby portion 20.

상기한 방향전환로(34)는, 연료공급로(4)의 외주면에 형성되는 실린더(30)의 일측 단부에 일정 간격을 두고 경사지게 분기되는 분기구멍(34a)이 형성된다. The diverter path 34 is formed with a branch hole 34a branched at an interval at a predetermined interval at one end of the cylinder 30 formed on the outer circumferential surface of the fuel supply path 4.

분기구멍(34a)은 피스톤(28)의 작동으로 압력이 형성된 작동유(32)가 실린더(30)내에서 일측으로 이동하도록 하는 구멍이다. The branch hole 34a is a hole for allowing the hydraulic oil 32 formed by the operation of the piston 28 to move to one side in the cylinder 30.

상기 분기구멍(34a)의 하단에는 연료대기부(20)의 배출구(24) 둘레에 형성되는 리프트구멍(34b)이 연결된다. 리프트구멍(34b)은 일정 간격을 두고 수직으로 다수 형성된다.The lower end of the branch hole 34a is connected to a lift hole 34b formed around the outlet 24 of the fuel standby portion 20. A plurality of lift holes 34b are formed vertically at regular intervals.

피에조 인젝터(2)에는, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 방향전환로(34)내에서 작동유(32)에 의해 승강하게 다수의 구동니들(36)이 설치된다.As shown in Figs. 3 and 5, the piezo injector 2 is provided with a plurality of driving needles 36 to be elevated by the hydraulic oil 32 in the redirection path 34.

상기한 구동니들(36)은, 분기구멍(34a)에 형성되는 작동유(32)의 압력에 의하여 리프트구멍(34b)을 따라 승강하게 일정 직경과 길이를 한 핀형태로 형성된다.The drive needle 36 is formed in the form of a pin having a predetermined diameter and length to move up and down along the lift hole 34b by the pressure of the hydraulic oil 32 formed in the branch hole 34a.

구동니들(36)은 피에조 액츄에이터(16)의 변위시마다 리프트구멍(34b)내에서 반복적으로 상하 이동하게 된다. 구동니들(36)은 리프트구멍(34b)내에서 상승시 분사니들(12)을 밀어 올린다. The drive needle 36 is repeatedly moved up and down in the lift hole 34b whenever the piezo actuator 16 is displaced. The drive needle 36 pushes up the injection needle 12 when raised in the lift hole 34b.

피에조 인젝터(2)에는, 상기 구동니들(36)에 의하여 분사공(10)을 개폐할 수 있도록 연료대기부(20)와 분사부(8)에 걸쳐 돔형 헤드(12a)가 형성된 분사니들(12)이 설치된다. In the piezo injector 2, the injection needle 12 having the domed head 12a formed over the fuel standby portion 20 and the injection portion 8 so as to open and close the injection hole 10 by the driving needle 36. ) Is installed.

상기한 분사니들(12)은, 연료대기부(20)의 배출구(24)를 개폐할 수 있도록 일정 크기의 돔형 헤드(12a)가 형성된다. 돔형 헤드(12a)는 배출구(24)를 개폐할 수 있고 다수의 구동니들(36)에 의해 리프트 가능한 크기로 형성된다.The injection needle 12 has a domed head 12a having a predetermined size so as to open and close the outlet 24 of the fuel standby portion 20. The domed head 12a can open and close the outlet 24 and is formed in a size that can be lifted by the plurality of drive needles 36.

돔형 헤드(12a)에는 분사부(8)의 분사공(10)을 개폐할 수 있도록 일정 길이와 직경을 한 개폐로드(12b)가 형성되어 있다.The dome head 12a is formed with an opening and closing rod 12b having a predetermined length and diameter to open and close the injection hole 10 of the injection section 8.

이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 도 5를 참고하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention made as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 피에조 인젝터(2)는 작동 초기시 분사니들(12)의 돔형 헤드(12a)에 의해 충진공간부(26)의 배출구(24)가 차단되어 있다.First, the piezo injector 2 is blocked at the discharge port 24 of the filling space 26 by the domed head 12a of the injection needle 12 at the initial operation.

즉, 충진공간부(26)내의 고압의 연료가 돔형 헤드(12a)를 가압하고 있어 분사부(8)의 분사공(10)를 통한 연료의 분사는 이루어지지 않는다.That is, the high pressure fuel in the filling space 26 pressurizes the dome head 12a, so that fuel injection through the injection hole 10 of the injection section 8 is not performed.

이때, 연료 분사를 위한 엔진제어장치(14)의 신호시 피에조 인젝터(2)에 다층구조로 설치된 피에조 액츄에이터(16)는 예를 들어 변위(h)가 h1에서 h2 상태로 증대된다.At this time, the piezo actuator 16 installed in a multi-layer structure on the piezo injector 2 when the engine control device 14 for fuel injection is signaled, for example, the displacement h increases from h1 to h2.

피에조 액츄에이터(16)의 변위가 증대되면 연결된 피스톤(28)은 화살표로 표시된 하부 방향을 향해 실린더(30)의 작동유(32)를 가압하게 된다. When the displacement of the piezo actuator 16 is increased, the connected piston 28 presses the hydraulic oil 32 of the cylinder 30 toward the lower direction indicated by the arrow.

피스톤(28)의 압력을 받은 작동유(32)는, 실린더(30)의 일측에 형성된 방향전환로(34)의 분기구멍(34a)에 집중된다.  The hydraulic oil 32 under the pressure of the piston 28 is concentrated in the branch hole 34a of the direction change path 34 formed in one side of the cylinder 30.

분기구멍(34a)에 집중된 작동유의 압력은 충진공간부(26)에 형성된 압력보다 크기 때문에 리프트구멍(34b)의 구동니들(36)을 밀어 올리게 된다.Since the pressure of the hydraulic oil concentrated in the branch hole 34a is greater than the pressure formed in the filling space 26, the driving needle 36 of the lift hole 34b is pushed up.

리프트구멍(34b)을 통해 상승한 구동니들(36)은, 연료대기부(20)의 배출구(24)를 막고 있는 분사니들(12)의 돔형 헤드(12a)를 밀게 된다.The driving needle 36 raised through the lift hole 34b pushes the domed head 12a of the injection needle 12 blocking the discharge port 24 of the fuel standby portion 20.

상기 돔형 헤드(12a)의 상승으로 배출구(24)가 개방되면, 연료 대기부()의 고압 연료는 배출구(24)를 이동한 후 분사부(8)의 분사공(10)을 통해 연소실에 분사된다.When the discharge port 24 is opened due to the rise of the dome head 12a, the high pressure fuel of the fuel waiting part moves through the discharge port 24 and is injected into the combustion chamber through the injection hole 10 of the injection part 8. do.

상기한 바와 같이, 엔진제어장치(14)의 신호부터 분사니들(12)의 리프트 후 분사공(10)을 통한 연료의 분사까지 신속하고 정확하게 이루어진다. 즉, 분사 지령후 시간을 지연하는 유압회로와 같은 복잡한 전달 경로가 없어 분사니들을 신속하게 작동시키기 때문에 분사시기 및 분사량을 정확하게 조절할 수 있다.As described above, the signal from the engine control device 14 to the injection of the fuel through the injection hole 10 after the lift of the injection needle 12 is made quickly and accurately. That is, since there is no complicated delivery path such as a hydraulic circuit that delays time after the injection command, the injection needle can be operated quickly so that the injection timing and the injection amount can be precisely controlled.

또한, 피에조 액츄에이터(16)에 인가되는 엔진제어장치(14)의 신호가 없으면 분사니들(12)은 연료공급로(4)의 충진공간부(26)에 공급되는 고압의 연료에 의하여 분사부(8)의 배출구(24)를 돔형 헤드(12a)가 막게 된다.In addition, when there is no signal from the engine control device 14 applied to the piezo actuator 16, the injection needle 12 is injected by the high-pressure fuel supplied to the filling space 26 of the fuel supply path (4). The outlet 24 of 8) is blocked by the domed head 12a.

이때 돔형 헤드(12a)를 상승시켰던 구동니들(36)은 피에조 액츄에이터(16)의 변위가 소멸됨에 따라 작동유(32)의 압력이 소멸된 상태에서 고압 연료의 공급으로 하강하는 돔형 헤드(12a)에 의해 눌리게 된다.At this time, the driving needle 36 which raised the dome head 12a is moved to the dome head 12a which is lowered by the supply of high pressure fuel in a state where the pressure of the hydraulic oil 32 is extinguished as the displacement of the piezo actuator 16 disappears. Is pressed by.

돔형 헤드(12a)에 의해 눌린 구동니들(36)은 방향전환로(34)의 리프트구멍(34b)을 하강한 후 멈추게 된다. The driving needle 36 pressed by the domed head 12a is stopped after descending the lift hole 34b of the direction change path 34.

상기한 피에조 인젝터(2)는, 엔진제어장치(14)의 신호시 피에조 액츄에이터(16)의 작동으로 연동하는 구동니들(36)의 상승시 분사니들(12)이 리프트하여 연료를 분사하게 되고 이후 다시 분사니들(12) 및 구동니들(36)이 역순으로 복귀하고 변형되었던 피에조 액츄에이터(16)가 복원되면 작동을 반복적으로 수행하게 된다.When the piezo injector 2 is raised, the injection needle 12 lifts and injects fuel when the driving needle 36 is driven in response to the operation of the piezo actuator 16 upon the signal of the engine control device 14. When the injection needle 12 and the driving needle 36 are returned in the reverse order and the piezo actuator 16 which has been deformed is restored, the operation is repeatedly performed.

즉, 피에조 액츄에이터(16)를 변위시키는 엔진제어장치(14)의 신호가 끊기면 연료대기부(20)에 충진되는 연료의 고압력을 받은 분사니들(12)은 배출구(24)와 분사공(10)을 막게 되고 이때 돔형 헤드(12a)에 접촉되는 구동니들(36)도 압력이 약화된 작동유(32) 및 피스톤(28)의 영향을 받지 않고 하강하게 된다.That is, when the signal of the engine controller 14 displacing the piezo actuator 16 is cut off, the injection needle 12 subjected to the high pressure of the fuel filled in the fuel standby portion 20 is discharge port 24 and the injection hole 10. At this time, the driving needle 36 in contact with the domed head 12a is also lowered without being affected by the pressure-reduced hydraulic oil 32 and the piston 28.

본 발명은 종래의 리프트 유로나 리턴 유로 같은 복잡한 유압회로를 인젝터 내에 형성하지 않고서도 피에조 액츄에이터의 변위에 반응하는 피스톤, 작동유 및 구동니들을 설치함으로써, 시간지연 없이 신속하게 연료의 분사량을 조절하면서 분사할 수 있도록 한 것이다.According to the present invention, the piston, the hydraulic oil and the driving needle respond to the displacement of the piezo actuator without the formation of a complicated hydraulic circuit such as a lift channel or a return channel in the injector, thereby controlling the injection amount of the fuel rapidly without time delay. It is to be done.

4: 연료공급로 6: 노즐바디
8: 분사부 10: 분사공
12: 분사니들 12a: 돔형 헤드
12b: 개폐로드 14: 엔진제어장치
16: 피에조 액츄에이터 18: 커먼레일
20: 연료대기부 22: 유입구
23: 경사유입구 24: 배출구
26: 충진공간부 28: 피스톤
30: 실린더 32: 작동유
34: 방향전환로 34a: 분기구멍
34b: 리프트구멍 36: 구동니들4: fuel path 6: nozzle body
8: injection part 10: injection hole
12: injection needle 12a: domed head
12b: opening and closing rod 14: engine control device
16: Piezo Actuator 18: Common Rail
20: fuel standby portion 22: inlet
23: inclined inlet 24: outlet
26: filling space portion 28: piston
30: cylinder 32: working oil
34: turn direction 34a: branch hole
34b: lift hole 36: drive needle

Claims (7)

고압의 연료가 공급되고 분사되도록 연료공급로(4)가 형성된 노즐바디(6)와, 상기 노즐바디(6)의 분사부(8)에 분사공(10)을 개폐하도록 설치되는 분사니들(12)과, 엔진제어장치(14)의 신호시 반응하여 상기 분사니들(12)의 리프팅을 제어하도록 설치되는 피에조 액츄에이터(16)를 포함하는 차량용 피에조 인젝터에 있어서,
상기 노즐바디(6)내에 고압의 연료가 일정량 공급되도록 커먼레일(18)과 연결되는 연료공급로(4)의 일부에 형성되는 연료대기부(20)와,
상기 노즐바디(6)내의 연료공급로(4) 외주면에 삽입 설치되는 피에조 액츄에이터(16)의 하부에 위치하도록 실린더(30)내에 설치되는 피스톤(28)과,
상기 피스톤(28)에 의한 작동유(32)의 가압방향이 연료대기부(20)를 향해 전환되도록 형성되는 방향전환로(34)와,
상기 방향전환로(34)내에서 작동유(32)에 의해 승강하게 설치되는 다수의 구동니들(36)과,
상기 구동니들(36)에 의하여 분사공(10)을 개폐할 수 있도록 연료대기부(20)와 분사부에 걸쳐 설치되는 돔형 헤드(12a)가 형성된 분사니들(12)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.A nozzle body 6 in which a fuel supply path 4 is formed to supply and inject high pressure fuel, and an injection needle 12 installed to open and close the injection hole 10 in the injection unit 8 of the nozzle body 6. In the piezoelectric injector for a vehicle including a piezo actuator (16) which is installed to react to the signal of the engine control device 14 to control the lifting of the injection needle (12),
A fuel standby unit 20 formed in a part of the fuel supply path 4 connected to the common rail 18 so that a predetermined amount of high pressure fuel is supplied into the nozzle body 6;
A piston (28) installed in the cylinder (30) so as to be located below the piezo actuator (16) inserted into the outer peripheral surface of the fuel supply path (4) in the nozzle body (6);
The direction change path 34 is formed so that the pressure direction of the hydraulic oil 32 by the piston 28 is switched toward the fuel standby portion 20,
A plurality of driving needles 36 which are installed to be elevated by the operating oil 32 in the redirection path 34,
It characterized in that it comprises a injection needle (12) formed with a dome-shaped head (12a) is provided over the fuel standby portion 20 and the injection portion to open and close the injection hole 10 by the drive needle (36) Car piezo injector. 제 1 항에 있어서,
상기 연료대기부(20)는,
커먼레일(18)의 고압 연료가 유입되도록 연료공급로(4)에 형성되는 유입구(22)와, 상기 유입구(22)의 단부에 점차적으로 직경이 확장 형성되는 경사유입구(23)와, 상기 경사유입구(23)의 단부 직경과 동일한 크기로 일정 길이 형성되고 유입구(22)의 반대측에 연료 배출구(24)가 형성되는 충진공간부(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.The method of claim 1,
The fuel standby unit 20,
An inlet port 22 formed in the fuel supply path 4 so that the high-pressure fuel of the common rail 18 flows in, a ramp inlet port 23 gradually expanding in diameter at an end of the inlet port 22, and the inclined port A piezo injector for a vehicle, characterized in that it comprises a filling space (26) having a predetermined length and the same size as the end diameter of the inlet (23) and the fuel outlet (24) is formed on the opposite side of the inlet (22). 제 1 항에 있어서,
상기 피에조 액츄에이터(16)는,
엔진제어장치(14)의 신호시 피스톤(28)을 용이하게 작동시킬 수 있도록 링형으로 형성되고 연료공급로(4)의 외주면에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.The method of claim 1,
The piezo actuator 16,
A piezo injector for a vehicle, characterized in that it is formed in a ring shape so as to easily operate a piston (28) when a signal of an engine control device (14) is inserted into an outer circumferential surface of a fuel supply path (4). 제 1 항에 있어서,
상기 방향전환로(34)는,
연료공급로(4)의 외주면에 형성되는 실린더(30)의 일측단에 일정 간격을 두고 경사지게 분기 형성되는 분기구멍(34a)과, 상기 분기구멍(34a)의 하단에서 연료대기부(20)의 배출구(24) 둘레에 수직으로 다수 형성되는 리프트구멍(34b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.The method of claim 1,
The direction change path 34,
The branch hole 34a which is formed to be inclined at a predetermined interval at one end of the cylinder 30 formed on the outer circumferential surface of the fuel supply path 4 and the fuel standby portion 20 at the lower end of the branch hole 34a. Piezo injector for a vehicle, characterized in that it comprises a plurality of lift holes (34b) formed vertically around the outlet (24). 제 1 항에 있어서,
상기 구동니들(36)은,
분기구멍(34a)에 형성되는 작동유(32)의 압력에 의하여 리프트구멍(34b)을 따라 승강하게 일정 직경과 길이를 한 핀형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.The method of claim 1,
The drive needle 36,
A piezoelectric injector for a vehicle, characterized in that it is formed in the form of a pin having a predetermined diameter and length to rise and fall along a lift hole (34b) by the pressure of the working oil (32) formed in the branch hole (34a). 제 1 항에 있어서,
상기 분사니들(12)은,
분사부의 분사공(10)을 개폐할 수 있도록 형성되는 개폐로드(12b)의 일측에 다수의 구동니들(36)에 의해 리프트되어 연료대기부(20)의 배출구(24)를 개폐할 수 있도록 일정 크기의 돔형 헤드(12a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.The method of claim 1,
The injection needle 12,
It is lifted by a plurality of drive needles 36 on one side of the opening and closing rod 12b which is formed to open and close the injection hole 10 of the injection unit, and is fixed to open and close the outlet 24 of the fuel standby unit 20. A piezo injector for a vehicle, characterized in that a domed head 12a of size is formed. 제 1 항에 있어서,
상기 분사니들(12)은,
상기 피에조 액츄에이터(16)의 변위에 의해 돔형 헤드(12a)를 통해 접촉된 분사니들(12)을 상승시키도록 리프트구멍(34b)에 연동하게 설치되는 구동니들(36)에 의해 리프트되는 것을 특징으로 하는 차량용 피에조 인젝터.
The method of claim 1,
The injection needle 12,
Lifted by a drive needle 36 installed in conjunction with the lift hole 34b to raise the injection needle 12 contacted through the dome-shaped head 12a by the displacement of the piezo actuator 16. Car piezo injector.
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