JPH0519575Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の燃料噴射弁に関する。

〔従来の技術〕

特開昭48−4823号公報や特開昭60−1369号公報
に記載されているように、ソレノイドの代りに電
歪式アクチユエータを用いれば高速応答性で制御
性の高い燃料噴射弁を得ることができる。電歪式
アクチユエータは高速応答性を有する反面で変位
量が小さいので、上記両公報に示されるように圧
力室を設けて電歪式アクチユエータの変位を増幅
してニードルに伝えるようになつている。この圧
力室には燃料が充填されるようになつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

圧力室内の油量が低下すると、電歪式アクチユ
エータがニードルを閉弁させるように制御されて
いてもニードルが開弁してしまうという問題があ
り、従つて、洩れを見込んで圧力室に燃料が常時
充填されるようになつている訳である。しかしな
がら、圧力室に燃料を充填するようにした場合、
機関始動時には圧力室が空になつているとともに
供給燃料圧力が低いので、圧力室への燃料充填に
時間がかかり油圧室の圧力上昇が遅れ、閉弁制御
中であつても開弁するという異常噴射が発生す
る。これを防止するためには、燃料供給口から圧
力室に通じる通路の面積を大きくすれば始動時の
燃料充填速度を高めることができる。しかしなが
ら、圧力室は一般的には密封室であるのが望まし
くこの通路の面積を大きくすると、運転中に圧力
室の圧力変動が大きくなり、制御性が低下する。
従つて、始動時には急速な充填を行い、運転中に
は洩れの分だけの小量の充填を行うことが要求さ
れる。

〔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、燃料供給口及び噴
口を有する本体と、該本体に収容され前記噴口を
開閉するニードル弁と、内部に所定の圧力で燃料
を蓄圧するアキユームレータと、該アキユームレ
ータと前記噴口とを連通する第１の燃料通路と、
該第１の燃料通路の途中に設けられ前記ニードル
弁を開弁方向に付勢する油たまりと、前記ニード
ル弁を閉弁方向に付勢する圧力室と、該圧力室と
前記アキユームレータとを連通する第２の燃料通
路と、前記圧力室内の圧力を制御する電歪式アク
チユエータと、前記第２の燃料通路の途中に配置
され、前記アキユームレータの燃料圧力が所定圧
より低い時に該第２の燃料通路の面積を第１の所
定面積に切り換え前記アキユームレータの燃料圧
力が所定圧より高い時に該第２の燃料通路の面積
を前記第１の所定面積より小さい第２の所定面積
に切り換える燃料充填制御弁とを具備しているこ
とを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図から第３図において、燃料噴射弁の本体
は軸線方向に見て中央に位置するインジエクタ本
体１０と、先端側に位置するノズル本体１２と、
後端側に位置するシリンダ本体１４とからなり、
さらにシリンダ本体１４には電歪素子アクチユエ
ータ１６を収容したケース１８が取付けられる。
ノズル本体１２はロアデイスタンスピース２０を
介してインジエクタ本体１０に連結され、リテー
ニングナツト２２によつて締結される。シリンダ
本体１４はアツパデイスタンスピース２４を介し
てインジエクタ本体１０に連結され、シリンダ本
体の両側をはさむ配置のインジエクタ本体１０と
ケース１８をハウジング２６に締着することによ
つてこれらの間に一体化が達成される。

ノズル本体１２には燃料噴射のための噴口２８
が設けられ、噴口２８のまわりのシートに係合可
能なニードル３０が収容されている。ニードル３
０と同一軸線上に、プレツシヤピン３２及びプツ
シユロツド３４が配置され、これらはそれぞれに
端面間で当接可能である。さらに、圧縮ばね３６
がニードル３０の閉弁方向にプレツシヤピン３２
を付勢するように配置される。

シリンダ本体１４にはピストン３８が嵌合され
る。ピストン３８は皿ばね４０によつて電歪式ア
クチユエータ１６に向かつて押圧され、電歪式ア
クチユエータ１６はその反対端がケース１８に当
接される。電歪式アクチユエータ１６は円板状の
素子を複数個積層して円柱体に形成したものであ
り、図示しない制御装置から500Vの電圧を印加
することによつてピストン３８の方向に所定の長
さ伸長してピストン３８を動かし、例えば−
200Vの印加によつて縮退して元の長さに戻り、
このときにピストン３８が皿ばね４０のばね力に
よつて電歪式アクチユエータに追従して戻され
る。ピストン３８の下端とアツパデイスタンスピ
ース２４との間にはシリンダボア径による空間が
あり、この空間がアツパデイスタンスピース２４
の中央を貫通して形成された小孔４２及びアツパ
デイスタンスピース２４とプツシユロツド３４と
の間のボア径による空間とともに圧力室を形成す
る（以後、４２を圧力室の符号とする）。プツシ
ユロツド３４の上端の受圧面積はピストン３８の
下端の受圧面積より小さく、且つ小孔４２の直径
が小さいので、電歪式アクチユエータ１６に追従
するピストン３８の小さな変位がより大きな変位
となつてプツシユロツド３４に伝えられ、それか
らさらにプレツシヤピン３２を介してニードル３
０に伝えられる。

インジエクタ本体１０には燃料供給口４４が設
けられ、燃料が所定の圧力で燃料を蓄圧するアキ
ユームレータ４６から供給される。アキユームレ
ータ４６は図示しない高圧ポンプから供給された
燃料を所定の高圧で蓄える。この燃料供給口４４
と噴口２８とを連結する第１の燃料通路４８が、
インジエクタ本体１０、ロアデイスタンスピース
２０及びノズル本体１２を通つて形成され、ノズ
ル本体１２の中間部においてニードル３０のテー
パー部を取囲む燃料たまり５０が形成される。さ
らに、燃料供給口４４と圧力室４２とを連結する
第２の燃料通路５２がインジエクタ本体１０を通
つて形成される。第２の燃料通路５２はアツパデ
イスタンスピース２４の下面に半径方向に形成し
た溝により圧力室４２に開口する。

第２の燃料通路５２の途中には燃料充填制御弁
５４が配置される。燃料充填制御弁５４は弁体５
６とばね５８とからなる。弁体５６は円柱形状を
していて対応して形成されたボア壁に摺動可能に
挿入され、その中心を中途まで延びるポート６０
と、このポート６０から直径方向に延びるポート
６２と、このポート６２の外側開口部を通る円周
溝６４とを有し、ポート６０は第２の燃料通路５
２の燃料供給口４４側に常時通じる。円周溝６４
は弁体５６を収めたボア壁に開口する第２の燃料
通路５２の圧力室４２側に通じることができる。
即ち、燃料の供給圧が弁体５６の盲側に配置され
たばね５８の設定圧よりも低いときにはばね５８
の付勢力によつて弁体５６の円周溝６４が第２の
燃料通路５２のボア壁開口部と一致してポート６
０，６２を通つて大量の燃料が圧力室４２に充填
されることができ、燃料の圧力がばね５８の設定
圧より大きくなるとばね５８を圧縮して弁体５６
を押し、それによつて円周溝６４とボア壁開口部
が一致しなくなるのでポート６０，６２を通る燃
料の流れはなくなり、圧力室４２への燃料は弁体
５６とそのボア壁との間のクリアランスを通る小
量のものだけになる。しかしながら、圧力室４２
の燃料の洩れが主にプツシユロツド３４とその摺
動ボア壁との間のクリアランスから生じることを
考慮すると、燃料供給圧が高くなつたときには弁
体５６とそのボア壁との間のクリアランスから燃
料を充填すれば十分であり、それによつて圧力室
４２と第１燃料通路４８とが分離され、圧力室４
２の圧力変動が小さくなる。さらに弁体５６を収
めたばね５８側の空間はリターン通路６６に連結
される。又、プツシユロツド３４とそのボア壁と
の間のクリアランスもリターン通路６８に連結さ
れる。

さらに、圧力室４２と燃料充填制御弁５４との
間に、逆止弁７０が配置される。この逆止弁７０
は第２の燃料通路５２を通る燃料の圧力室４２へ
向かう流れのみ許容するものである。この逆止弁
７０はできるだけ圧力室４２に近く配置されて圧
力室４２の圧縮作用時の容積を小さくし、圧力室
４２の圧力の変化を鋭敏にし、ニードル３０の閉
弁応答性を向上させるものである。

次に作用について説明する。

前述したように、電歪式アクチユエータ１６に
500Vを印加すると電歪効果により軸方向の所定
の伸長が生じ、皿ばね４０のばね力に打ち勝つて
ピストン３８を押し下げ、圧力室４２の圧力を上
昇させる。圧力室４２の圧力が上昇するとプツシ
ユロツド３４及びプレツシヤピン３２を介してニ
ードル３０が押下げられてシートに密着する。こ
のときに、ニードル３０のテーパー部には燃料の
圧力による押上げ力が働いているが、その受圧面
積はプツシユロツド３４の上端の押下げ受圧面積
と等価になつており、圧力室４２の圧縮作用の分
だけ押下げ力の方が勝り、ニードル３０が閉弁で
きる。又、圧力室４２の圧力がプツシユロツド３
４とそのボア壁との間の洩れにより低下しても圧
力室４２の圧力は燃料供給圧よりも低下すること
はなく、ばね３６の押下げ力が働くためにニード
ル３０の閉弁を維持することができる。逆に電歪
式アクチユエータ１６に−200Vを印加すると、
電歪式アクチユエータ１６は縮み、ピストン３８
がこれに追従して後退して圧力室４２が負圧にな
り、ニードル３０はそのテーパー部に働く燃料の
押上げ力を受けて開弁する。

機関の始動開始時には燃料ポンプやアキユーム
レータ４６から供給される燃料の圧力が低く、燃
料充填制御弁５４の弁体５６はばね５８に押され
てポート６０及び６２を通る燃料の流れを許容す
る位置にあり、燃料が第２の燃料通路５２を通つ
て圧力室４２に至る時間と、第１の燃料通路４８
を通つて油だまり５０に至る時間とはほぼ等しく
なり、プツシユロツド３４の上端とニードル３０
のテーパー部には遅延なく相互に均衡した燃料の
圧力を受けることができるので、電歪式アクチユ
エータ１６の制御に従つて確実な燃料噴射を行う
ことができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、アキユ
ームレータの圧力低下時は第２の燃料通路面積が
大きくなるため電歪式アクチユエータの縮退時に
圧力室内に多量の燃料を充填することができ、圧
力室内圧力を速やかに高くでき電歪式アクチユエ
ータ伸長時にニードルを閉弁することができる。
またアキユームレータの圧力が充分高くなつた後
は、第２の燃料通路面積が小さくなるため電歪式
アクチユエータの縮退時に圧力室内の充填される
燃料量は抑制され、それにより圧力室内圧力が高
くなりすぎてニードル弁が閉じ放しになることが
防止できる。このように、圧力室への燃料充填が
確実に行われるようになり、信頼性の高い燃料の
噴射が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による燃料噴射弁の断面図、第
２図は第１図の部分拡大図、第３図は第２図の弁
体の拡大図である。 １０……インジエクタ本体、１２……ノズル本
体、１４……シリンダ本体、１６……電歪式アク
チユエータ、２８……噴口、３０……ニードル、
３４……プツシユロツド、３８……ピストン、４
２……圧力室、４４……燃料供給口、４８……第
１の燃料通路、５２……第２の燃料通路、５４…
…燃料充填制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料供給口及び噴口を有する本体と、該本体に
   収容され前記噴口を開閉するニードル弁と、内部
   に所定の圧力で燃料を蓄圧するアキユームレータ
   と、該アキユームレータと前記噴口とを連通する
   第１の燃料通路と、該第１の燃料通路の途中に設
   けられ前記ニードル弁を開弁方向に付勢する油た
   まりと、前記ニードル弁を閉弁方向に付勢する圧
   力室と、該圧力室と前記アキユームレータとを連
   通する第２の燃料通路と、前記圧力室内の圧力を
   制御する電歪式アクチユエータと、前記第２の燃
   料通路の途中に配置され、前記アキユームレータ
   の燃料圧力が所定圧より低い時に該第２の燃料通
   路の面積を第１の所定面積に切り換え前記アキユ
   ームレータの燃料圧力が所定圧より高い時に該第
   ２の燃料通路の面積を前記第１の所定面積より小
   さい第２の所定面積に切り換える燃料充填制御弁
   とを具備していることを特徴とする燃料噴射弁。