JPH0444842Y2

JPH0444842Y2 -

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Publication number: JPH0444842Y2
Application number: JP1985123506U
Authority: JP
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1992-10-22
Also published as: JPS6231767U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、特にデイーゼルエンジンの燃料供給
システムに設けられる燃料噴射弁に関するもので
ある。

〔従来の技術および問題点〕

この種の燃料噴射弁は、高圧燃料を所定時期に
所定量だけ噴射するためにアクチユエータとして
圧電素子を用いて電気的に開閉制御され、燃料噴
射のための噴口を開閉するニードル弁を、圧電素
子に電圧を印加することにより直接閉弁させ、電
圧を開放して開弁させるよう構成されている。と
ころが燃料圧が高い場合、圧電素子はこの燃料圧
に打勝つてニードル弁を閉じるべく大きな付勢力
を発揮する必要があり、構造を大型化せざるを得
ない。また圧電素子の駆動回路に異常が発生して
電圧印加が不可能になると、ニードル弁が開放し
て燃料噴射の状態になり、エンジンにとつてフエ
イルセイフではない。

本考案は、構造が小型であり、かつ圧電素子に
電圧を印加できない状態になつても誤つて燃料噴
射をすることがない燃料噴射弁を得ることを目的
とする。

なお圧電素子を利用した噴射弁として、特公昭
47−35245号公報には、非作動時ばねによりニー
ドル弁を閉じ、燃料噴射時、高圧燃料によりニー
ドル弁を開く構成が開示されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案による燃料噴射弁は、印加される電圧に
応じて伸縮する圧電素子を有するアクチユエータ
と、所定圧力の高圧燃料を保持するリザーバと常
時連通していることによつて上記リザーバから高
圧燃料を受け入れている燃料溜と、上記燃料溜に
連通することができる噴口と、上記噴口を開閉し
上記燃料溜の燃料を上記噴口から噴射させるため
に、上記燃料溜へ常時供給されている燃料の圧力
によつて開弁方向に付勢されているニードル弁
と、それとは反対に上記噴口を閉塞させるために
上記ニードル片を閉弁方向に付勢するスプリング
と、上記スプリングと共働して上記ニードル弁を
閉弁方向に付勢する圧力が作用する加圧室と、上
記アクチユエータの伸縮に応じて変位して低圧燃
料貯溜部と上記リザーバとを選択的に上記加圧室
に連通させる切換弁とを備えており、上記切換弁
は、ハウジングをその軸方向に貫通するボア内に
摺動可能に配置され、その上端面には上記アクチ
ユエータのポンプ室の圧力が導かれていると共
に、その下端面にはリターンスプリングが配置さ
れていて、上記アクチユエータに電圧が印加され
ない非通電時においては、上記リターンスプリン
グの押圧力により上記アクチユエータ側に変位し
て上記リザーバと上記加圧室とを連通させ、上記
加圧室の圧力を高めることにより上記ニードル弁
を閉弁させると共に、上記アクチユエータに電圧
が印加される通電時においては、上記ポンプ室の
圧力の上昇により上記リターンスプリングの押圧
力に抗して上記アクチユエータの反対側に変位し
て上記加圧室と上記低圧燃料貯溜部とを連通さ
せ、上記加圧室の圧力を低下させることにより上
記ニードル弁を開弁させるように構成されている
ことを特徴とする。

〔実施例〕

以下図示実施例により本考案を説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す。燃料タンク
１０内に貯溜された燃料は、燃料フイード用低圧
ポンプ１１、高圧ポンプ１２、および燃料の圧力
変動を抑制するリザーバ１３を介して燃料噴射弁
へ圧送され、後に詳述するようにニードル弁２１
を押上げて噴口２２から噴射される。ニードル弁
２１はアクチユエータ２３により制御されて、強
制的に閉弁され、あるいは開弁可能にされる。ア
クチユエータ２３は駆動回路１４が電極プラグ１
５を介して電圧を印加あるいは開放することによ
り制御される。マイクロコンピユータを備えた電
子制御部（ECU）１６は、エンジン１７から得
られる種々のデータに基いて駆動回路１４を制御
する。なお、高圧ポンプ１２はエンジン１７によ
り駆動される。

アクチユエータ２３は、多数の圧電素子を積層
重合して成り、電圧を印加された時軸方向に伸長
し、電圧を開放された時収縮するようになつてい
る。アクチユエータ２３は上部ボデイ２４内に収
容される。アクチユエータの上端部はボデイ２４
の上部内壁に固定され、下端部にはピストン２５
が取付けられるとともにこのピストン２５とボデ
イ２４の内壁段部２７との間に皿ばね２６が介挿
される。ピストン２５の下面とボデイ２４の下部
内壁との間にはポンプ室２８が形成される。しか
して、アクチユエータ２３は、電圧を印加された
時、皿ばね２６に抗してピストン２５を下降さ
せ、ポンプ室２８を圧縮してこの室内を加圧す
る。逆に、電圧を開放された時、アクチユエータ
２３が収縮するので、ピストン２５は皿ばね２６
に付勢されて上昇し、ポンプ室２８は膨張して減
圧される。なお、上部ボデイ２４内には、低圧ポ
ンプ１１を介して燃料が導かれ、アクチユエータ
２３を冷却するようになつている。

上部ボデイ２４の下端に固定された下部ボデイ
３１内には、ハウジング３２、デイスク部材３３
が収容され、ピン３４を介して相互に一体的に連
結されたシリンダ部材３５、デイスタンスピース
３６およびノズルボデイ３７は、デイスク部材３
３の下方に配置される。これらのハウジング３
２、デイスク部材３３、シリンダ部材３５、デイ
スタンスピース３６およびノズルボデイ３７は、
下部ボデイ３１に螺着されるリテーニングナツト
３８により相互に固定される。下部ボデイ３１
は、高圧燃料をこのボデイ３１内に導くための入
口ポート４１と、余剰燃料をボデイ３１の外へ排
出するための出口ポート４２とを有し、入口ポー
ト４１はリザーバ１３に連結され、出口ポート４
２は燃料タンク１０に連通する。

ハウジング３２は上部ボデイ２４の下面に密着
して設けられ、ハウジング３２軸心部を貫通して
形成されたボア４３には切換弁４４が摺動自在に
収容される。リターンスプリング４５は、切換弁
４４とデイスク部材３３との間に設けられ、切換
弁４４を常時上方へ付勢する。ボア４３には第１
および第２環状溝４６，４７が形成され、第１環
状溝４６は入口ポート４１に連通し、第２環状溝
４７は切換弁４４内に穿設された通路４８および
ボア４３内を介して出口ポート４２に連通する。
切換弁４４は外周面の中央に小径部４４ａが形成
され、この小径部４４ａは、切換弁４４が上方位
置にある時第１環状溝４６に連通し、切換弁４４
が下方位置にある時第２環状溝４７に連通する。

上部ボデイ２４の下端壁部に形成された孔５１
には変位増巾ピストン５２が摺動自在に支持され
る。この変位増巾ピストン５２はポンプ室２８よ
りも小さい断面積を有し、したがつてピストン２
５の変位よりも大きく変位する。変位増巾ピスト
ン５２の下端部は切換弁４４の上端面に常時当接
するようになつている。しかしてアクチユエータ
２３を介してピストン２５が下降しポンプ室２８
が加圧されると、変位増巾ピストン５２が下降し
て切換弁４４をリターンスプリング４５に抗して
押下し、逆にアクチユエータ２３が収縮してピス
トン２５が上昇しポンプ室２８が減圧されると、
切換弁４４はリターンスプリング４５に付勢さ
れ、変位増巾ピストン５２を押上げて上昇する。

デイスク部材３３の中央に形成された孔内には
加圧ピストン６１が摺動自在に収容され、この孔
と加圧ピストン６１の上面とにより形成される加
圧室６２は、ハウジング３２に穿設された通路６
３を介してボア４３内に連通する。この通路６３
は第１および第２環状溝４６，４７の間において
ボア４３内に開口する。しかして通路６３は、切
換弁４４が上方位置にある時切換弁４４の小径部
４４ａを介して第１環状溝４６に連通し、切換弁
４４が下方位置にある時小径部４４ａを介して第
２環状溝４７に連通する。

シリンダ部材３５の軸心部に穿設された室６４
内にはプツシユロツド６５が収容され、このプツ
シユロツド６５はスプリング６６により常時下方
へ付勢される。プツシユロツド６５の上端部は、
デイスク部材３３の孔内に嵌入して加圧ピストン
６１に当接し、一方下端部は、スプリング６６に
付勢されてニードル弁２１の上端部に当接する。
ニードル弁２１はノズルボデイ３７の孔６７内に
摺動自在に支持され、その上端部はデイスタンス
ピース３６の中央孔６８を貫通してシリンダ部材
３５の室６４内に嵌入する。しかしてニードル弁
２１はスプリング６６の弾発力と加圧室６２内の
圧力とにより常時下方へ付勢され、非作動時、下
端位置にあつて噴口２２を閉塞する。

ノズルニードル２１の孔６７の中央部には燃料
溜７１が形成され、またニードル弁２１の燃料溜
７１より下方部分は小径に形成されて孔６７との
間に〓間７２が形成される。燃料通路７３は、ハ
ウジング３２、デイスク部材３３、シリンダ部材
３５、デイスタンスピース３６およびノズルボデ
イ３７を貫通して形成され、入口ポート４１と燃
料溜７１とを連通させ、燃料溜７１に常時高圧燃
料を導く。

本実施例装置の次のように作動して燃料噴射を
行なう。

アクチユエータ２３は、駆動回路１４により電
圧を印加されると伸長してピストン２５を押下
げ、ポンプ室２８の容積をS₁×X₁（S₁はピストン
２５の断面積、X₁はピストン２５の変位）だけ
減少させる。ポンプ室２８内には燃料油が保持さ
れており、ポンプ室２８の容積の減少分の油は孔
５１内に流入して変位増巾ピストン５２を押下げ
る。この時変位増巾ピストン５２は、その断面積
をS₂とするとS₁／S₂×X₁だけ変位する。

すなわち、切換弁４４はスプリング４５を圧縮
してS₁／S₂×X₁だけ下方へ変位し、この結果第２図に示すように切換弁４４は、第１環状溝４６を閉
塞するとともに第２環状溝４７を通路６３に連通
させる。しかして加圧室６２は通路６３、第２環
状溝４７、および出口ポート４２を介して燃料タ
ンク１０に連通し、加圧室６２内の圧力は低下す
る。ポンプ１１，１２により供給される高圧燃料
は、入口ポート４１から燃料通路７３を通つて燃
料溜７１へ導かれ、ニードル弁２１を上方へ付勢
しているが、加圧室６２内の圧力の低下ととも
に、この圧力とスプリング６６の弾発力に抗して
ニードル弁を上昇させる。すなわち、噴口２２は
開放され高圧燃料は噴口２２から吐出される。

以上の燃料噴射動作において、変位増巾ピスト
ン５２が切換弁４４を押下する力は、アクチユエ
ータ２３がピストン２５を下方へ変位させる力の
S₂／S₁倍になり、変位増巾ピストン５２の断面積
とポンプ室２８の断面積の比だけ減少する。しか
し、本実施例においては、アクチユエータ２３は
ニードル弁２１を直接閉塞させるのではなく、変
位増巾ピストン５２を介して切換弁４４をリター
ンスプリング４５に抗して変位させるだけでよい
ので、変位増巾ピストン５２を強く押下する必要
はない。

上記とは逆にアクチユエータ２３への電圧印加
を遮断すると、アクチユエータ２３は収縮して元
の長さに戻り、ピストン２５は皿ばね２７に押さ
れて上昇し、ポンプ室２８の容積を拡大する。し
たがつて変位増巾ピストン５２および切換弁４４
は、ポンプ室２８に発生する負圧とリターンスプ
リング４５の弾発力とにより上昇して元の位置に
復帰する。この結果、第１図に示すように、切換
弁４４は第２環状溝４７を閉塞するとともに第１
環状溝４６と通路６３を連通させる。入口ポート
４１に供給される高圧燃料は、第１環状溝４６お
よび通路６３を通つて加圧室６２へ導かれ、加圧
ピストン６１は下方へ付勢される。この付勢力は
プツシユロツド６５を介してニードル弁２１へ伝
達され、ニードル弁２１は加圧ピストン６１によ
る付勢力をスプリング６６の弾発力により噴口２
２を閉じて燃料噴射を終了する。

なお切換弁４４は、入口ポート４１および出口
ポート４２を選択的に通路６３すなわち加圧室６
２に導くものであれば、他のいかなる構造のもの
であつてもよい。また、変位増巾ピストン５２を
省略し、切換弁４４をアクチユエータ２３により
直接駆動するようにしてもよい。

〔考案の効果〕

本考案においては、圧電素子を有するアクチユ
エータが直接にニードル弁を駆動するのではな
く、高圧ポンプから供給される燃料の高い圧力
を、応答性の高い圧電素子によつて制御して、開
弁及び閉弁のいずれの場合にもニードル弁を駆動
するために利用することができるようにしたの
で、圧電素子を直接ニードル弁の駆動に使用する
従来例に比して、アクチユエータが出力の小さい
小型のもので済み、また、開弁、閉弁のいずれか
一方をスプリングの力によつて行つている従来例
に比して、制御に対する応答性が開弁、閉弁の双
方共良くなり、それによつて燃料噴射弁の噴射時
期及び噴射量を正確に制御することが可能にな
る。また、アクチユエータへ電圧を印加しない時
には、ニードル弁を確実に閉弁させて決して燃料
を放出することがないという、フエイルセイフの
機能も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図は実施例の作動状態を示し、構造を簡略化して
示す断面図である。１０……燃料タンク（低圧燃料貯溜部）、１２
……高圧ポンプ（圧力源）、２１……ニードル弁、
２２……噴口、２３……アクチユエータ、４４…
…切換弁、６２……加圧室。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

印加される電圧に応じて伸縮する圧電素子を有
するアクチユエータと、所定圧力の高圧燃料を保
持するリザーバと常時連通していることによつて
上記リザーバから高圧燃料を受け入れている燃料
溜と、上記燃料溜に連通することができる噴口
と、上記噴口を開閉し上記燃料溜の燃料を上記噴
口から噴射させるために、上記燃料溜へ常時供給
されている燃料の圧力によつて開弁方向に付勢さ
れているニードル弁と、それとは反対に上記噴口
を閉塞させるために上記ニードル片を閉弁方向に
付勢するスプリングと、上記スプリングと共働し
て上記ニードル弁を閉弁方向に付勢する圧力が作
用する加圧室と、上記アクチユエータの伸縮に応
じて変位して低圧燃料貯溜部と上記リザーバとを
選択的に上記加圧室に連通させる切換弁とを備え
ており、上記切換弁は、ハウジングをその軸方向
に貫通するボア内に摺動可能に配置され、その上
端面には上記アクチユエータのポンプ室の圧力が
導かれていると共に、その下端面にはリターンス
プリングが配置されていて、上記アクチユエータ
に電圧が印加されない非通電時においては、上記
リターンスプリングの押圧力により上記アクチユ
エータ側に変位して上記リザーバと上記加圧室と
を連通させ、上記加圧室の圧力を高めることによ
り上記ニードル弁を閉弁させると共に、上記アク
チユエータに電圧が印加される通電時において
は、上記ポンプ室の圧力の上昇により上記リター
ンスプリングの押圧力に抗して上記アクチユエー
タの反対側に変位して上記加圧室と上記低圧燃料
貯溜部とを連通させ、上記加圧室の圧力を低下さ
せることにより上記ニードル弁を開弁させるよう
に構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。