JPH01187363A - 内燃機関用燃料噴射弁 - Google Patents

内燃機関用燃料噴射弁

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JPH01187363A
JPH01187363A JP63009644A JP964488A JPH01187363A JP H01187363 A JPH01187363 A JP H01187363A JP 63009644 A JP63009644 A JP 63009644A JP 964488 A JP964488 A JP 964488A JP H01187363 A JPH01187363 A JP H01187363A
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fuel
pressure
piston
pressure control
needle
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JP63009644A
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Masaki Mitsuyasu
正記 光安
Eiji Hashimoto
英次 橋本
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用燃料噴射弁ｔこ関する。
〔従来の技術〕
ニードルの一端部によりノズル孔を開閉制御すると共に
ニードルの他端部とピストン間に圧力制御室を形成し、
圧力制御室を絞り通路を介して高圧燃料源に連結し、ピ
ストンをピエゾ圧電素子により駆動せしめて圧力制御室
の容積を増大せしめたときにニードルがノズル孔を開口
し、圧力制御室の容積を減少せしめたときにニードルが
ノズル孔を閉鎖する燃料噴射弁が公知である（特開昭５
９−２０６６６８号公報参照）。
この燃料噴射弁では圧力制御室は高圧の燃料で満たされ
ており、ピエゾ圧電素子が収縮せしめられてピストンが
移動することにより圧力制御室内の燃料圧が一時的に低
下するとニードルが開弁じ、次いで圧力制御室内の燃料
圧は元の高圧まで回復する。一方、ピエゾ圧電素子が伸
長せしめられてピストンが移動することにより圧力制御
室内の燃料圧が一時的に増大するとニードルが開弁じ、
次いで圧力制御室内の燃料圧は元の高圧まで回復する。
従ってこの燃料噴射弁では圧力制御室は通常高圧の燃料
で満たされており、通常この高圧がピストンを介してピ
エゾ圧電素子に作用し続ける。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこのように圧力制御室内の燃料圧がピエゾ
圧電素子に加わるような構造を有する場合には圧力制御
室内に絞り通路を介して供給される燃料の圧力が変化す
るとそれに伴なってピエゾ圧電素子に加わる荷重が変化
してピエゾ圧電素子に駆動電圧を印加したときのピエゾ
圧電素子の伸び量が変化し、斯くしてニードルの正確な
開閉制御が困難になるという問題がある。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明によれば、ニードル
の一端部によりノズル孔を開閉制御すると共にニードル
の他端部とピストン間に圧力制御室を形成し、圧力制御
室を絞り通、路を介して高圧燃料源に連結し、ピストン
を圧電素子により駆動せしめて圧力制御室の容積を増大
せしめたときにニードルがノズル孔を開口し、圧力制御
室の容積を減少せしめたときにニードルがノズル孔を閉
鎖する燃料噴射弁において、圧力制御室と反対側のピス
トン背面上にピストンを圧力制御室に向けて押圧する高
圧燃料を導びいている。
〔実施例〕
第１図を参照すると、１は燃料噴射弁ハウジング、２は
ニードル孔、３はニードル孔２内に挿入されたニードル
、４はノズル孔、５はニードル３に形成された受圧面、
６はニードル受圧面５の周りに形成されたニードル加圧
室、７はシリンダ、８はシリンダ７内に摺動可能に挿入
されたピストン、９はピストン８を駆動するためのピエ
ゾ圧電素子を夫々示す。シリンダ７は小径シリンダ部７
ａと大径シリンダ部７ｂとを有し、ピストン８は小径シ
リンダ部りａ内に摺動可能に挿入された小径ピストン部
８ａと、大径シリンダ部７ｂ内に摺動可能に挿入された
大径ピストン部８ｂとを有する。小径シリンダ部７ａと
小径ピストン部８ａ間にはシールリングｌＯが挿入され
、大径シリンダ部７ｂと大径ピストン部８ｂ間にもシー
ルリング１１が挿入される。また、シリンダ７の段部と
ピストン８の段部間にはピストン８をピエゾ圧電素子９
に向けて押圧する皿ばね１２が挿入される。
一対のシールリング１０．１１間においてシリンダ７と
ピストン８間に形成される間隙１３は漏洩燃料排出通路
１４に連結される。
小径シリンダ部りａ内には小径ピストン部８ａによって
画定された圧力制御室１５が形成され、この圧力制御室
１５はニードル孔２内においてニードル３の頂部により
画定された圧力制御室１６に連通ずる。従ってニードル
３の頂部とピストン８間には圧力制御室１５　、１６が
形成されることになる。圧力制御室１６内にはニードル
３を常時ノズル孔４に向けて押圧する圧縮ばね１７が挿
入され、この圧力制御室１６はニードル３とニードル孔
２間に形成される環状の絞り通路１８を介してニードル
加圧室６に連結される。ニードル加圧室６は一方ではニ
ードル３周りに形成された環状の燃料通路１９を介して
ノズル孔４に連結され、他方では燃料通路２０を介して
燃料供給口２１に連結される。燃料供給口２１は高圧の
燃料を貯留したリザーバタンク２２に連結され、このリ
ザーバタンク２２内へは燃料ポンプ２３から吐出された
高圧の燃料が流量制御弁２４を介して供給される。
一方、大径ピストン８ｂ上には大径ピストン８ｂよりも
小径のスリーブ８ｃが一体形成され、スリーブ８Ｃとス
リーブ孔２５間にはシールリング２６が挿入される。ス
リーブ８ｃの周りには環状をなす高圧燃料室２７が形成
され、大径ピストン８ｂの背面２８はこの高圧燃料室２
７内に露呈する。高圧燃料室２７は燃料通路２９を介し
て燃料供給口２１に連結される。
リザーバタンク２２から燃料供給口２１に供給された高
圧の燃料は一方では燃料通路２０を介してニードル加圧
室６に供給され、他方では燃料通路２９を介して高圧燃
料室２７に供給される。ニードル加圧室６内に供給され
た高圧の燃料は絞り通路１８を介して圧力制御室１５　
、１に内に供給され、従って圧力制御室１５　、１６は
高圧の燃料によって満たされることになる。一方、高圧
燃料室２７も高圧の燃料に満たされ、従ってピエゾ圧電
素子９が伸縮動作しない状態では高圧燃料室２７および
圧力制御室１５　、１６は同一圧力となる。高圧燃料室
２７内の圧力は大径ピストン８ｂの背面２８に作用する
。大径ピストン８ｂの背面２８の面積は小径ピストン８
ａの断面積と等しいか、或いは小径ピストン８ａの断面
積よりも若干小さく形成されている。従って大径ピスト
ン８ｂの背面２８の面積が小径ピストン８ａの断面積と
等しい場合には燃料ポンプ２３からの供給燃料圧による
駆動力がピストン８に全く作用せず、従って燃料ポンプ
２３からの供給燃料圧がピエゾ圧電素子９に全く作用し
ない。一方、大径ピストン８ｂの背面２８の面積が小径
ピストン８ａの断面積よりも若干小さい場合には燃料ポ
ンプ２３からの供給燃料圧によってピストン８には上向
きの駆動力が作用するがこの駆動力は小さく、従ってピ
エゾ圧電素子９に作用する収縮荷重も小さい。
ピエゾ圧電素子９にチャージされた電荷がディスチャー
ジさセるとピエゾ圧電素子９は収縮し、ピストン８が皿
ばね１２のばね力に付勢されて上昇する。その結果圧力
制御室１５　、１６の容積が増大するために圧力制御室
１５　、１６内の燃料圧が低下する。圧力制御室１５　
、１６内の燃料圧が低下するとニードル受圧面５に加わ
る燃料圧によってニードル３が上昇し、ノズル孔４から
の燃料噴射が開始される。圧力制御室１５　、１６内の
燃料圧が低下してニードル３が上昇すると圧力制御室１
５　、１６の容積が減少し、更にニードル加圧室６内の
高圧の燃料が絞り通路１８を介して圧力制御室１５　、
１６内に徐々に供給される。その結果、圧力制御室１５
　、１６内の燃料圧は上昇していくが噴射期間中に亘っ
てニードル３の開弁状態を維持できる程度に圧縮ばね１
７のばね力および絞り通路１８の流路断面積が定められ
ており、従って燃料噴射が続行されることになる。次い
でピエゾ圧電素子９に電荷がチャージされるとピエゾ圧
電素子９が伸長するためにピストン８が下降する。その
結果、圧力制御室１５゜１６の容積が減少するために圧
力制御室１５　、１６内の燃料圧が上昇する。圧力制御
室１５　、１６内の燃料圧が上昇するとニードル３が下
降してノズル孔４を閉鎖し、燃料噴射が停止される。ニ
ードル３が下降すると圧力制御室１５　、１６の容積が
増大し、更に圧力制御室１５　、１６内の燃料が絞り通
路１８を介してニードル加圧室６内に返戻され、圧力制
御室１５゜１６内の燃料圧はニードル加圧室６内の燃料
圧に近づいていく。
上述の作動中において、圧力制御室１５側からピストン
８に作用する燃料ポンプ２３からの供給燃料圧は、高圧
燃料室２７側からピストン８に作用する供給燃料圧によ
りほぼ相殺されている。従ってピエゾ圧電素子９は燃料
ポンプ２３からの供給燃料圧が変化しても実質的に何ら
影響を受けず、従ってピエゾ圧電素子９の伸び量も変化
することがないから正確な燃料噴射制御が可能となる。
また、ピエゾ圧電素子９に燃料ポンプ２３からの供給燃
料圧が作用せず、或いは燃料ポンプ２３からの供給燃料
圧が作用しても極めて小さな圧力であるからピエゾ圧電
素子９を伸長させるのに必要なエネルギは小さくすみ、
従ってピエゾ圧電素子９を小型化できると共に消費電力
を低減することができる。なお、ピエゾ圧電素子９が収
縮したときにはピストン８が皿ばね１２のばね力に付勢
されて上昇せしめられるがこのとき高圧燃料室２７内の
燃料圧が上昇してピストン８の上昇を阻害することのな
いように高圧燃料室２７の容積を成る程度大きくするか
、或いは燃料通路２９の断面積を大きくする必要がある
。
第２図に別の実施例を示す。なお、この実施例において
第１図と同様の構成要素は同一の符号で示す、この実施
例ではピストン８にピエゾ圧電素子９よりも小径のロッ
ド３０が固着され、ピストン８はこのロッド３０を介し
てピエゾ圧電素子９に連結される。ロッド３０とロッド
孔３１間にはシールリング２６が挿入され、ロッド３０
とハウジング１間に皿ばね１２が挿入される。この実施
例ではロッド３０の径を小さくすることができるので大
径ピストン８ｂの背面２８の面積を十分に確保すること
ができる。しかしながらこの実施例でも大径ピストン８
ｂの背面２８の面積は小径ピストン８ａの断面積と等し
いか、或いは小径ピストン８ａの断面積よりも小さく形
成される。
第３図に更に別の実施例を示す。なお、この実施例にお
いて第２図と同様の構成要素は同一の符号で示す。この
実施例ではシリンダ７が全長に亘って一様断面の円筒状
に形成され、ピストン８も全長に亘って一様断面の円筒
状に形成される。シリンダ７とピストン８の間には環状
の絞り通路３２が形成され、高圧燃料室２７は絞り通路
３２を介して圧力制御室１５に連通せしめられる。ニー
ドル加圧室６内の高圧の燃料は絞り通路１８を介して圧
力制御室１５　、１６に供給され、圧力制御室１５内の
高圧の燃料は絞り通路３２を介して高圧燃料室２７に供
給される。従ってこの実施例でも高圧燃料室２７と圧力
制御室１５．１６内の燃料圧が等しくなる。この実施例
は第１図および第２図に示す実施例に比べて構造が簡単
であるという利点があるがピストン８の背面２８の面積
をピストン８の断面積と等しくすることはできない。し
かしながらロッド３０の径を小さくすることによってピ
ストン８の背面２８の面積をピストン８の断面積にかな
り近づけることができるのでピエゾ圧電素子９に作用す
る荷重をかなり小さくすることができる。
〔発明の効果〕
燃料圧がピエゾ圧電素子に加わらないので、或いは加わ
ったとしても極めて小さいのでピエゾ圧電素子の耐久性
を向上することができ、しかも燃料圧の変化がピエゾ圧
電素子の伸び量に影響を与えないので正確な燃料噴射を
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は燃料噴射弁の側面断面図、第２図は別の実施例
の側面断面図、第３図は更に別の実施例の側面断面図で
ある。 ３・・・ニードル、　　　　４・・・ノズル孔、８・・
・ピストン、　　　　９・・・ピエゾ圧電素子、１５　
、１６・・・圧力制御室、１８・・・絞り通路、２７・
・・高圧燃料室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ニードルの一端部によりノズル孔を開閉制御すると共に
    ニードルの他端部とピストン間に圧力制御室を形成し、
    該圧力制御室を絞り通路を介して高圧燃料源に連結し、
    該ピストンを圧電素子により駆動せしめて圧力制御室の
    容積を増大せしめたときにニードルがノズル孔を開口し
    、圧力制御室の容積を減少せしめたときにニードルがノ
    ズル孔を閉鎖する燃料噴射弁において、圧力制御室と反
    対側のピストン背面上にピストン圧力制御室に向けて押
    圧する高圧燃料を導びいた内燃機関用燃料噴射弁。
JP63009644A 1988-01-21 1988-01-21 内燃機関用燃料噴射弁 Pending JPH01187363A (ja)

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