JPH0221473B2 - - Google Patents

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JPH0221473B2
JPH0221473B2 JP3377882A JP3377882A JPH0221473B2 JP H0221473 B2 JPH0221473 B2 JP H0221473B2 JP 3377882 A JP3377882 A JP 3377882A JP 3377882 A JP3377882 A JP 3377882A JP H0221473 B2 JPH0221473 B2 JP H0221473B2
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JP
Japan
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valve
piezo
injection
valve body
cylinder
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JP3377882A
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JPS58152986A (ja
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Toshihiko Ito
Yasuyuki Sakakibara
Tooru Yoshinaga
Masayuki Abe
Kazuhide Watanabe
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Priority to US06/470,540 priority patent/US4529164A/en
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Publication of JPH0221473B2 publication Critical patent/JPH0221473B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0007Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366Valves being actuated electrically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46Valves
    • F02M59/466Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F02M59/468Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means using piezoelectric operating means

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  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はピエゾ式弁装置に関し、詳しくは、例
えば燃料噴射システムにおける噴射パターンを制
御するための精密リリーフ弁として用いるのに好
適なピエゾ式弁装置に関するものである。
デイーゼルエンジンの燃料噴射システムにおい
て、あらゆる運転条件に応じて適切な噴射パター
ンを実現するための制御が望まれているが、この
ためには応答が速く、かつ開弁リフトの精密なリ
リーフ弁が不可欠である。応答を速くするにはピ
エゾ素子の電歪効果を利用することがすでに知ら
れているが、ピエゾ素子の電歪量は極めて小さい
ため、相対的に組付けの誤差やケーシングの過大
な熱歪の影響を受け、精密な開弁リフトを実現し
得ないという問題点がある。
本発明は、このようなピエゾ式弁装置の問題点
を解決するためになされたもので、ピエゾ素子の
伸長時に組付け時の寸法誤差やケーシング等の熱
歪の影響を免れしめ、燃料のリリーフ量を精密に
制御することができ、また燃料噴射パターンを任
意に制御することのできるピエゾ式弁装置を得る
ことを目的とするものである。
そして本発明は、その目的を達成するために、
ピエゾ素子を積層して棒状体を形成し、該棒状体
の一端に弁体を臨ませ、他端には油圧室を連接せ
しめ、ピエゾ素子への通電によつて弁体を駆動す
るとともに、その通電時に前記油圧室からの流出
量を制限して油圧室内の油を剛体として使用する
よう構成した点にその特徴を有するものである。
本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
1図は本発明の一実施例を示すものであつてピエ
ゾ式弁装置1のケーシングはシリンダ2とその上
端部のケーシング・アツパ3と、シリンダ2の下
端部のケーシング・ロワ4の3体よりなつてい
る。
シリンダ2内にはピストン・アツパ5とピスト
ン・ロワ6の二つのピストンが摺動自在に収納さ
れている。両ピストンとも外周部にOリング51
と61が設けてあり、両ピストン間に油が流入す
ることを防止している。両ピストン間には、円柱
状空間52が形成され、この空間52内には円盤
状のピエゾ素子がその電極とともに積層され円柱
状のピエゾ体7を形成している。ピエゾ体7に通
電するためのリード線71は両ピストンの間隙6
2及びシリンダ2に設けた孔21を介して外部に
取り出されている。孔21にはグロメツト22が
挿入してある。
シリンダ2の下端にはピストン5,6より小径
の孔23と、孔23よりやや大径のリング状矩形
溝24が設けてある。リング状の溝24はシリン
ダ2に設けた二つの通路25,26によつてそれ
ぞれポート27,28と導通している。シリンダ
2の下端はフランジ状であり、ケーシング・ロワ
4のフランジ41とボルト締め結合されている。
その際外部とのシールのためにOリング42が設
けられている。ケーシング・ロワ4には、シリン
ダ2と同軸にシリンダ43が設けられており、シ
リンダ43内を摺動自在にピストン状の弁体8が
収納してある。シリンダ43の内径はリング状の
溝24の外径よりも大きく、また弁体8の外径と
の間には0.1〜1mmの十分なクリアランス81が
とつてある。ケーシング・ロワ4の下端にはポー
ト44と導通する小孔45が設けてある。
弁体8の上端面にはリング状矩形溝82が設け
られ、このリング状溝82の外径は孔23よりも
大きく、溝24の内径よりも小さい。またリング
状溝82の内径は孔23の内径よりも小さい。リ
ング状溝82は通路83によつて弁体8の下部と
導通している。また弁体8の上面外周には大きな
面取り84が設けてある。さらに弁体8の下部に
はコイルスプリング85があつて弁体8の上面を
シリンダ2の下面に押しつけている。
ピストン・ロワ6の下部には中心に棒状の突起
63があつて、この突起63は孔23を貫通して
弁体8の上面と接触している。突起63の外径は
孔23の内径よりも十分に小さく形成され、また
その先端は平面でなく凸状に丸みをおびている。
シリンダ2の上端はフランジ状となつていて、
ケーシング・アツパ3のフランジ31とボルトで
結合されている。この時外部とのシールのために
Oリング32が用いられている。
ケーシング・アツパ3とピストンアツパ5との
間には、コイルスプリング53があつて、ピスト
ン・アツパ5を軽く下に押圧している。ケーシン
グ・アツパ3にはチエツク弁9が設けてある。こ
のチエツク弁9は弁室91内を鋼球92が上下す
るものであり、弁室91は上に向つては絞り93
を介してポート33に導通している。弁室91は
下に向つてはリテーナ34を介してシリンダ2内
に導通している。このリテーナ34は円盤であつ
て、コイルスプリング53によつて弁室91に蓋
をするように押しつけられている。またこのリテ
ーナ34には小孔35が設けられ、この小孔35
は弁室91とわずかに偏心しており、鋼球92が
下に来てもこの小孔35が塞がれることはない。
しかし絞り93は鋼球92が上に来ることによつ
て塞がれる。鋼球92の径はシリンダ2の内径の
1/10以下であり、鋼球92と弁室91とのクリ
アランスは上下、横方向ともに0.5mmよりも小さ
い。
ピエゾ式弁装置1は高圧噴射ポンプ10と噴射
ノズル11とを結ぶ高圧燃料ライン12の途中に
設けられているが、その位置はできるだけノズル
11に近い方がよく、ノズル11と一体にするこ
とも可能である。
ピエゾ式弁装置1のポート27はノズル11
と、ポート28は高圧噴射ポンプ10にそれぞれ
連結される。
高圧噴射ポンプ10はデイーゼルエンジンによ
つて駆動されておりその圧縮上死点付近でパルス
状に燃料を供給するものであつて、公知の列型や
分配型いずれでもよいがタイマやガバナの機構は
不要である。
13はフイードポンプであり、エンジン駆動で
も電動式でも公知のものでよい。燃料タンク14
の軽油をピエゾ式弁装置1のポート44,33及
び高圧燃料噴射ポンプ10に供給する。フイード
ポンプ13の吐出圧は図示しないけれども定圧リ
リーフ弁等によつて一定圧に保持されることが好
ましい。
上記のような構成の実施例についてその作動状
態を説明する。
ピエゾ体7に通電していない時に、弁体8はス
プリング85によつてシリンダ2の下端面に押圧
されて密着している。この時の弁体8の開弁リフ
トは零である。スプリング53の力はピストンア
ツパ5、ピエゾ体7、ピストンロワ6、突起63
を経て弁体8の上面に及ぶが、スプリング53は
スプリング85よりも十分に弱いので弁体8を下
方に押し下げるに至らない。
この状態ではリング状溝24は弁体8に塞がれ
ているので、高圧噴射ポンプ10から供給される
燃料は全量が噴射ノズルへ供給される。
ピエゾ体7に通電すると、その印加電圧の大き
さに応じてピエゾ体7は軸方向に伸長する。この
伸長する力は上下方向に及ぶが、上に伸長しよう
とする時、ピストン・アツパ5の上部に形成され
ている油圧室内の燃料油を外部に排出する必要が
あるが、この瞬間鋼球92は絞り93を塞ぎ、ピ
ストン・アツパ5の上方向への移動を阻止する。
したがつてピストン・ロワ6が下向きに移動し、
その突起63が弁体8を下方に押し下げる。この
状態ではリング状溝24はその下部がわずかに開
放するため、リング状溝24内の高圧燃料は弁体
8の面取り84及び溝82を介してリークされ
る。このリーク量は弁体8の開弁リフトにより異
なり、弁体8の開弁リフトはピエゾ体への印加電
圧によつて異なるので、ピエゾ体への印加電圧に
よつて高圧噴射ポンプ10から噴射ノズル11へ
供給される燃料の圧力を制御することができる。
第2図によつてこの作動を説明する。
同図においてAは高圧噴射ポンプ10の送油量
パターンを示すもので、送油開始時期θ1はエンジ
ンの圧縮上死点よりも30゜クランクアングル早く、
全エンジン条件において最も早い要求噴射開始時
間より十分に早い時期が選ばれている。送油終了
時期θ2はエンジンの圧縮上死点よりも10゜クラン
クアングル遅く、全エンジン条件において最も遅
い要求噴射終了時期より十分に遅い時期が選ばれ
ている。
また単位角度当りの送油量も全エンジン条件に
おいて最も大量の要求送油量より十分に大きい値
が選ばれている。
同図のBはピエゾ体7への印加電圧パターンで
あつて、θ1からθ3までに第1の電圧V1が印加さ
れ、θ3からθ4までに第2の電圧V2が印加され、さ
らにθ4からθ5までに第3の電圧V3が印加される。
この時V3≧V1>V2である。またθ5はθ2よりも
やや遅くとつてある。
この時の弁体8の開弁リフトを同図Cに示す。
弁体8はピエゾ体7への印加電圧に応じてリフト
し、L3≧L1>L2となる。
この時の高圧燃料ライン12の圧力を同図Dに
示す。高圧噴射ポンプ10の送油開始に伴い、θ1
より圧力は上昇し始めるが、弁体8の開弁リフト
L1があるために圧力はP1で頭打ちになる。この
P1は噴射ノズル11の開弁圧P2より小さくとつ
てあるのでまだ噴射開始には至らない。θ3で弁体
8の開弁リフトがL2と小さくなることによつて
圧力は急上昇し、噴射ノズルから噴射を行なう。
その後θ4で弁体8のリフトが最大のL3になること
によつて圧力は急激に低下し噴射ノズル11から
の噴射は停止する。
この時の噴射ノズル11からの噴射量を同図E
に示す。θ6で噴射を開始し、θ7で噴射を終了して
いる。θ6はθ3よりわずかに遅く、θ7はθ4よりわず
かに遅い。このようにして、θ3によつて噴射開始
時期が、θ4によつて噴射終了時期が、V1によつ
て噴射開始の遅れ時間が、V2によつて噴射圧力
が任意に制御できる。
なお、上記の実施例の他に実施可能な実施例又
は使用例を挙げると次のとおりである。
(1) 上記実施例においては、油圧室からの油の流
出を抑えるための手段としてチエツク弁9を用
いているが、このチエツク弁9は鋼球92が重
力に逆らつて上昇した時に閉弁するように構成
してあるので、緩やかに流出する油は自由とな
つている。このチエツク弁9の代りに単なる絞
りのみを設けても一応効果を発揮できる。しか
し第2図のθ1からθ5迄の時間が大きい場合には
やはりチエツク弁を用いた方がよい。
(2) 前項で述べたように、チエツク弁の鋼球92
は重力に逆らつて動いた時に閉弁する。しかし
この場合にはチエツク弁9の方向が問題となる
ので、重力の代りにスプリングを用いてもよ
い。
(3) 上記実施例では、本発明にかかるピエゾ式弁
装置をデイーゼルエンジンの燃料噴射パターン
の制御用として用いた例について説明したが、
当然のことながら、いかなる流体の圧力制御に
も用いることが可能である。
以上説明したように、本発明は、ピエゾ体の通
電時の伸長力を利用して一方の端で弁体を駆動さ
せるとともに、他方の端は油圧で支持するように
しかつこの油圧室の油の流出量を極めて小さな値
に制限しているので、ピエゾ体の伸長時にこの油
を剛体として作用させることができ、したがつて
通常技術のように油の代りに金属等で支持した時
に問題になる組付け時の寸法精度やまたケーシン
グの熱歪等の影響を回避できるというピエゾ式弁
装置として特有の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のピエゾ式弁装置の一実施例の
要部を断面で示すシステム図、第2図は同上実施
例の作動を説明するための作動波形図である。 1……ピエゾ式弁装置、2……シリンダ、3…
…ケーシング・アツパ、4……ケーシング・ロ
ワ、5……ピストン・アツパ、6……ピストン・
ロワ、7……ピエゾ体、8……弁体、9……チエ
ツク弁、10……高圧噴射ポンプ、11……噴射
ノズル、13……フイードポンプ、24,82…
…リング状溝、27,28,33,44……ポー
ト、34……リテーナ、53,85……スプリン
グ、84……面取り、91……弁室、92……鋼
球、93……絞り。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ピエゾ素子を積層して棒状体を形成し、該棒
    状体の一端に弁体を臨ませ、他端には油圧室を連
    接せしめ、ピエゾ素子への通電によつて弁体を駆
    動するとともに、その通電時に前記油圧室からの
    油の流出量を制限するよう構成したことを特徴と
    するピエゾ式弁装置。
JP3377882A 1982-03-05 1982-03-05 ピエゾ式弁装置 Granted JPS58152986A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3377882A JPS58152986A (ja) 1982-03-05 1982-03-05 ピエゾ式弁装置
US06/470,540 US4529164A (en) 1982-03-05 1983-02-28 Piezo-type valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3377882A JPS58152986A (ja) 1982-03-05 1982-03-05 ピエゾ式弁装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58152986A JPS58152986A (ja) 1983-09-10
JPH0221473B2 true JPH0221473B2 (ja) 1990-05-15

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ID=12395905

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JP3377882A Granted JPS58152986A (ja) 1982-03-05 1982-03-05 ピエゾ式弁装置

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61127982A (ja) * 1984-11-26 1986-06-16 Rion Co Ltd 圧電開閉弁及びその駆動方法
JPS61127983A (ja) * 1984-11-27 1986-06-16 Esutetsuku:Kk 流体制御用バルブ
JPH0612146B2 (ja) * 1987-10-14 1994-02-16 日立金属株式会社 ノーマルクローズ型流量制御バルブ
JP2009287620A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Ihi Aerospace Engineering Co Ltd バルブ装置

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