JP2002202028A - 燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁Info
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- JP2002202028A JP2002202028A JP2000399972A JP2000399972A JP2002202028A JP 2002202028 A JP2002202028 A JP 2002202028A JP 2000399972 A JP2000399972 A JP 2000399972A JP 2000399972 A JP2000399972 A JP 2000399972A JP 2002202028 A JP2002202028 A JP 2002202028A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料噴射弁のノズルニードルを駆動するアク
チュエータの軸がノズルニードルに対し偏心している構
成において、アクチュエータおよびアクチュエータの変
位を伝達する駆動力伝達系の作動を損なう外力の発生を
防止し、燃料噴射弁の作動の安定性を確保する。 【解決手段】 燃料噴射弁Vは、圧電アクチュエータ1
の変位を、大径ピストン2と、作動流体を充填した変位
拡大室3と、小径ピストン4を介して、ノズルニードル
7の背圧室71の圧力を増減する3方弁5に伝達する。
圧電アクチュエータ1の軸と、噴孔73を開閉するノズ
ルニードル7の軸は偏心しており、さらに、変位拡大室
3の上端側に大径ピストン2をアクチュエータ1と同軸
に配置する。変位拡大室3の下端側には小径ピストン4
を3方弁5およびノズルニードル7と同軸に配置する。
大小ピストン2、4を偏心させることで、小径ピストン
4の作動の安定性を保持し、高圧通路62の壁厚も確保
できる。
チュエータの軸がノズルニードルに対し偏心している構
成において、アクチュエータおよびアクチュエータの変
位を伝達する駆動力伝達系の作動を損なう外力の発生を
防止し、燃料噴射弁の作動の安定性を確保する。 【解決手段】 燃料噴射弁Vは、圧電アクチュエータ1
の変位を、大径ピストン2と、作動流体を充填した変位
拡大室3と、小径ピストン4を介して、ノズルニードル
7の背圧室71の圧力を増減する3方弁5に伝達する。
圧電アクチュエータ1の軸と、噴孔73を開閉するノズ
ルニードル7の軸は偏心しており、さらに、変位拡大室
3の上端側に大径ピストン2をアクチュエータ1と同軸
に配置する。変位拡大室3の下端側には小径ピストン4
を3方弁5およびノズルニードル7と同軸に配置する。
大小ピストン2、4を偏心させることで、小径ピストン
4の作動の安定性を保持し、高圧通路62の壁厚も確保
できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射弁に関する。
射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等に高圧燃料を噴射
する燃料噴射弁は、アクチュエータによってノズルニー
ドルを駆動することにより高圧通路に連通する噴孔を開
閉する構成となっている。かかる燃料噴射弁において、
最近の燃料噴射圧の高圧化に伴い、高圧通路のストレス
が増大しており、高圧通路外周に十分な強度を確保する
必要が生じている。この要求に答えるものとして、例え
ば、米国特許第5820033号、特開平11−351
098号公報等に開示されるように、アクチュエータの
軸を、燃料噴射弁全体の中心軸と一致するノズルニード
ルの軸から偏心させたものがある。このような構造で
は、アクチュエータの偏心によって、これら部材を収容
する本体ハウジングのアクチュエータ側方に、広いスペ
ースが生まれるので、ここに高圧通路を配置すれば、通
路壁を厚くして強度を高めることが可能である。
する燃料噴射弁は、アクチュエータによってノズルニー
ドルを駆動することにより高圧通路に連通する噴孔を開
閉する構成となっている。かかる燃料噴射弁において、
最近の燃料噴射圧の高圧化に伴い、高圧通路のストレス
が増大しており、高圧通路外周に十分な強度を確保する
必要が生じている。この要求に答えるものとして、例え
ば、米国特許第5820033号、特開平11−351
098号公報等に開示されるように、アクチュエータの
軸を、燃料噴射弁全体の中心軸と一致するノズルニード
ルの軸から偏心させたものがある。このような構造で
は、アクチュエータの偏心によって、これら部材を収容
する本体ハウジングのアクチュエータ側方に、広いスペ
ースが生まれるので、ここに高圧通路を配置すれば、通
路壁を厚くして強度を高めることが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、圧電素子または
磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータを用いるこ
とが検討されている。しかしながら、上記のようにアク
チュエータを偏心させて配置する構造の燃料噴射弁に適
用する場合には、以下のような問題がある。
磁歪素子を変位発生源とするアクチュエータを用いるこ
とが検討されている。しかしながら、上記のようにアク
チュエータを偏心させて配置する構造の燃料噴射弁に適
用する場合には、以下のような問題がある。
【0004】例えば、圧電または磁歪アクチュエータを
用いる場合、アクチュエータを大型化することなく必要
な変位量を得るために、アクチュエータと一体に変位す
る大径のピストン部材と、制御弁を駆動する小径のピス
トン部材の間に、作動油を充填した変位拡大室を配し、
大径のピストン部材の変位を、変位拡大室および小径の
ピストン部材にて増幅して伝達するようにしたものがあ
る。制御弁は、ノズルニードルの背圧と高圧側ないし低
圧側との連通を切換えて、ノズルニードルの昇降を制御
するものである。
用いる場合、アクチュエータを大型化することなく必要
な変位量を得るために、アクチュエータと一体に変位す
る大径のピストン部材と、制御弁を駆動する小径のピス
トン部材の間に、作動油を充填した変位拡大室を配し、
大径のピストン部材の変位を、変位拡大室および小径の
ピストン部材にて増幅して伝達するようにしたものがあ
る。制御弁は、ノズルニードルの背圧と高圧側ないし低
圧側との連通を切換えて、ノズルニードルの昇降を制御
するものである。
【0005】ここで、アクチュエータをノズルニードル
に対して偏心させるために、例えば、変位を拡大するた
めの大径のピストン部材、変位拡大室、小径のピストン
部材をアクチュエータと同軸に配置し、一方、制御弁の
弁体はノズルニードルと同軸となるように配置したとす
る。ところが、この構成では、制御弁の弁体を駆動する
小径のピストン部材が、弁体の軸と偏心して接触するこ
とになるため、弁体駆動時の反力によって小径のピスト
ン部材にモーメントが発生し、これによって小径のピス
トン部材が摺動壁面に対してこじれを起こす懸念があ
る。このような事態が発生した場合、制御弁の弁体を駆
動する駆動力伝達系の確実なる作動が得られず、燃料噴
射弁の安定なる作動を確保することが困難になる。
に対して偏心させるために、例えば、変位を拡大するた
めの大径のピストン部材、変位拡大室、小径のピストン
部材をアクチュエータと同軸に配置し、一方、制御弁の
弁体はノズルニードルと同軸となるように配置したとす
る。ところが、この構成では、制御弁の弁体を駆動する
小径のピストン部材が、弁体の軸と偏心して接触するこ
とになるため、弁体駆動時の反力によって小径のピスト
ン部材にモーメントが発生し、これによって小径のピス
トン部材が摺動壁面に対してこじれを起こす懸念があ
る。このような事態が発生した場合、制御弁の弁体を駆
動する駆動力伝達系の確実なる作動が得られず、燃料噴
射弁の安定なる作動を確保することが困難になる。
【0006】また、高圧化の進むエンジンの燃焼圧に耐
えるため、燃料噴射弁をエンジンにクランプさせる際の
クランプ力が大きくなっている。この時、圧電または磁
歪アクチュエータは曲げ強度が小さいため、そのクラン
プ方向を考えないと、アクチュエータ等に歪みが生じる
おそれがある。特に、アクチュエータの軸が偏心してい
るものは、クランプさせる時の作用力がどのようにアク
チュエータに作用するかを考慮する必要がある。これが
適切になされないと、クランプによる歪みがアクチュエ
ータ等に作用し、ひいては燃料噴射弁の安定なる作動が
損なわれるおそれがある。
えるため、燃料噴射弁をエンジンにクランプさせる際の
クランプ力が大きくなっている。この時、圧電または磁
歪アクチュエータは曲げ強度が小さいため、そのクラン
プ方向を考えないと、アクチュエータ等に歪みが生じる
おそれがある。特に、アクチュエータの軸が偏心してい
るものは、クランプさせる時の作用力がどのようにアク
チュエータに作用するかを考慮する必要がある。これが
適切になされないと、クランプによる歪みがアクチュエ
ータ等に作用し、ひいては燃料噴射弁の安定なる作動が
損なわれるおそれがある。
【0007】本発明は上記実情に鑑み、燃料噴射弁のノ
ズルニードルを駆動するアクチュエータの軸がノズルニ
ードルに対し偏心している構成において、アクチュエー
タおよびアクチュエータの変位を伝達する駆動力伝達系
の作動を損なう外力の発生を防止し、燃料噴射弁の作動
の安定性を確保することを目的とする。
ズルニードルを駆動するアクチュエータの軸がノズルニ
ードルに対し偏心している構成において、アクチュエー
タおよびアクチュエータの変位を伝達する駆動力伝達系
の作動を損なう外力の発生を防止し、燃料噴射弁の作動
の安定性を確保することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の燃料噴射弁
は、圧電あるいは磁歪アクチュエータと、該アクチュエ
ータによって駆動されて噴孔を開閉するノズルニードル
を有し、上記アクチュエータの軸と上記ノズルニードル
の軸は偏心している。また、上記アクチュエータの変位
を、大径の第1のピストン部材と、作動流体を充填した
変位拡大室と、小径の第2のピストン部材とを介して、
上記ノズルニードルの背圧室の圧力を増減する制御弁に
伝達する構成としており、かつ上記変位拡大室の一端側
に上記第1のピストン部材を上記アクチュエータと同軸
に配置するとともに、上記変位拡大室の他端側に上記第
2のピストン部材を上記制御弁と同軸にかつ上記第1の
ピストン部材に対し偏心させて配置したものである。
は、圧電あるいは磁歪アクチュエータと、該アクチュエ
ータによって駆動されて噴孔を開閉するノズルニードル
を有し、上記アクチュエータの軸と上記ノズルニードル
の軸は偏心している。また、上記アクチュエータの変位
を、大径の第1のピストン部材と、作動流体を充填した
変位拡大室と、小径の第2のピストン部材とを介して、
上記ノズルニードルの背圧室の圧力を増減する制御弁に
伝達する構成としており、かつ上記変位拡大室の一端側
に上記第1のピストン部材を上記アクチュエータと同軸
に配置するとともに、上記変位拡大室の他端側に上記第
2のピストン部材を上記制御弁と同軸にかつ上記第1の
ピストン部材に対し偏心させて配置したものである。
【0009】上記構成によれば、上記小径の第2のピス
トン部材を上記制御弁と同軸に配置したので、制御弁の
弁体の駆動時の反力によって上記第2のピストン部材に
モーメントが発生し、こじれを起こすのを防止できる。
上記アクチュエータと一体に駆動する上記第1のピスト
ン部材は上記アクチュエータと同軸とする。よって、上
記制御弁の弁体を駆動する駆動力伝達系が良好に作動
し、燃料噴射弁の作動安定性が確保できる。
トン部材を上記制御弁と同軸に配置したので、制御弁の
弁体の駆動時の反力によって上記第2のピストン部材に
モーメントが発生し、こじれを起こすのを防止できる。
上記アクチュエータと一体に駆動する上記第1のピスト
ン部材は上記アクチュエータと同軸とする。よって、上
記制御弁の弁体を駆動する駆動力伝達系が良好に作動
し、燃料噴射弁の作動安定性が確保できる。
【0010】請求項2の燃料噴射弁は、上記第1のピス
トン部材と上記第2のピストン部材の偏心量をe、上記
第1のピストン部材の直径をD、上記第2のピストン部
材の直径をdとした時に、2e>D−dの関係を満足す
るようにこれらの値を設定する。
トン部材と上記第2のピストン部材の偏心量をe、上記
第1のピストン部材の直径をD、上記第2のピストン部
材の直径をdとした時に、2e>D−dの関係を満足す
るようにこれらの値を設定する。
【0011】上記関係を満たす時、すなわち偏心量e
が、上記第1のピストン部材の直径Dと上記第2のピス
トン部材の直径dの差の1/2よりも大きいと、上記第
2のピストン部材の外周縁の一部が上記第1のピストン
部材の外周縁より外側に位置する。この時、上記第1の
ピストン部材のシリンダ壁が上記第1のピストン部材の
上方への移動を規制するストッパとして機能するので、
上記第2のピストン部材の振動等が抑制され、燃料噴射
の安定性がより向上する。
が、上記第1のピストン部材の直径Dと上記第2のピス
トン部材の直径dの差の1/2よりも大きいと、上記第
2のピストン部材の外周縁の一部が上記第1のピストン
部材の外周縁より外側に位置する。この時、上記第1の
ピストン部材のシリンダ壁が上記第1のピストン部材の
上方への移動を規制するストッパとして機能するので、
上記第2のピストン部材の振動等が抑制され、燃料噴射
の安定性がより向上する。
【0012】請求項3の燃料噴射弁は、圧電あるいは磁
歪アクチュエータと、該アクチュエータによって駆動さ
れて噴孔を開閉するノズルニードルを有し、上記アクチ
ュエータと上記ノズルニードルの中心軸が偏心している
同様の構成において、上記アクチュエータを収容する本
体ハウジングを、上記アクチュエータの軸および上記ノ
ズルニードルの軸に直交して両軸心を結ぶ直線に対して
線対称な位置にある2点にて、内燃機関にクランプした
ことを特徴とするものである。
歪アクチュエータと、該アクチュエータによって駆動さ
れて噴孔を開閉するノズルニードルを有し、上記アクチ
ュエータと上記ノズルニードルの中心軸が偏心している
同様の構成において、上記アクチュエータを収容する本
体ハウジングを、上記アクチュエータの軸および上記ノ
ズルニードルの軸に直交して両軸心を結ぶ直線に対して
線対称な位置にある2点にて、内燃機関にクランプした
ことを特徴とするものである。
【0013】上記構成のように、燃料噴射弁の本体ハウ
ジングをクランプすると、線対称の2点が作用点となる
ために、上記アクチュエータには曲げ力が働かない、と
いう効果を奏する。従って、上記アクチュエータ等に歪
みが生じるおそれがなく、燃料噴射弁の安定した作動を
確実に得ることができる。
ジングをクランプすると、線対称の2点が作用点となる
ために、上記アクチュエータには曲げ力が働かない、と
いう効果を奏する。従って、上記アクチュエータ等に歪
みが生じるおそれがなく、燃料噴射弁の安定した作動を
確実に得ることができる。
【0014】請求項4の燃料噴射弁は、上記アクチュエ
ータを収容する本体ハウジング内に、上記アクチュエー
タと略平行に延びて上記噴孔に燃料を供給する高圧通路
を設けるとともに、該高圧通路の軸心と、上記アクチュ
エータおよび上記ノズルニードルの両軸心とを略同一線
上に配置したものである。
ータを収容する本体ハウジング内に、上記アクチュエー
タと略平行に延びて上記噴孔に燃料を供給する高圧通路
を設けるとともに、該高圧通路の軸心と、上記アクチュ
エータおよび上記ノズルニードルの両軸心とを略同一線
上に配置したものである。
【0015】上記アクチュエータを上記ノズルニードル
に対し偏心させることで、本体ハウジング内にスペース
が形成されて、高圧通路の形成が容易になる。さらに、
上記高圧通路と上記アクチュエータおよび上記ノズルニ
ードルを、軸心が略同一線上に並ぶように配置すると、
上記高圧通路の外周壁を十分に取ることができ、外周の
強度を確保することができる。
に対し偏心させることで、本体ハウジング内にスペース
が形成されて、高圧通路の形成が容易になる。さらに、
上記高圧通路と上記アクチュエータおよび上記ノズルニ
ードルを、軸心が略同一線上に並ぶように配置すると、
上記高圧通路の外周壁を十分に取ることができ、外周の
強度を確保することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料噴射弁をディ
ーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用した
第1の実施の形態について説明する。図1(a)は本発
明の主要部断面図、図2は燃料噴射弁Vのエンジンヘッ
ドへの取付け構造を示すものである。図1(a)におい
て、燃料噴射弁Vは、圧電アクチュエータ1が収容され
る本体ハウジングH1を有し、その下端に、流路形成部
材H2、H3を介してノズルボディH4を配設し、リテ
ーナH5で油密に固定してなる。ハウジングH1内に
は、上下方向に燃料供給用の高圧通路62が形成され、
図2のようにハウジングH1上側部に突設した燃料導入
管63を介して、外部のコモンレール(図略)に連通し
ている。ハウジングH1上側部には、また、燃料導出管
65が突設され、燃料導出管65から流出する燃料は、
燃料タンク(図略)へ戻される。
ーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用した
第1の実施の形態について説明する。図1(a)は本発
明の主要部断面図、図2は燃料噴射弁Vのエンジンヘッ
ドへの取付け構造を示すものである。図1(a)におい
て、燃料噴射弁Vは、圧電アクチュエータ1が収容され
る本体ハウジングH1を有し、その下端に、流路形成部
材H2、H3を介してノズルボディH4を配設し、リテ
ーナH5で油密に固定してなる。ハウジングH1内に
は、上下方向に燃料供給用の高圧通路62が形成され、
図2のようにハウジングH1上側部に突設した燃料導入
管63を介して、外部のコモンレール(図略)に連通し
ている。ハウジングH1上側部には、また、燃料導出管
65が突設され、燃料導出管65から流出する燃料は、
燃料タンク(図略)へ戻される。
【0017】ハウジングH1は略円柱状で、図1(a)
のように、中心軸に対し偏心して縦穴61が設けられ、
該縦穴61内に、上記圧電アクチュエータ1が脱着可能
に挿通配設されている。縦穴61は、高圧通路62の側
方に平行に設けられ、縦穴61と圧電アクチュエータ1
の間に形成される隙間は、上記燃料導出管65に連通す
るドレーン通路64となっている。圧電アクチュエータ
1は、薄肉の金属管11内に収容されるピエゾスタック
12と、ピエゾスタック12と一体に上下動するロッド
部材13、ロッド部材13によって駆動されるプレート
状の変位伝達部材14を有し、ロッド部材13周りに
は、金属管11下端に連続するベローズ15が延出して
変位伝達部材14の外周に接続している。ベローズ15
は、駆動部材13の変位に追従して上下方向に伸縮する
ことにより変位伝達部14を変位可能となすとともに、
ピエゾスタック12への予荷重を与える。
のように、中心軸に対し偏心して縦穴61が設けられ、
該縦穴61内に、上記圧電アクチュエータ1が脱着可能
に挿通配設されている。縦穴61は、高圧通路62の側
方に平行に設けられ、縦穴61と圧電アクチュエータ1
の間に形成される隙間は、上記燃料導出管65に連通す
るドレーン通路64となっている。圧電アクチュエータ
1は、薄肉の金属管11内に収容されるピエゾスタック
12と、ピエゾスタック12と一体に上下動するロッド
部材13、ロッド部材13によって駆動されるプレート
状の変位伝達部材14を有し、ロッド部材13周りに
は、金属管11下端に連続するベローズ15が延出して
変位伝達部材14の外周に接続している。ベローズ15
は、駆動部材13の変位に追従して上下方向に伸縮する
ことにより変位伝達部14を変位可能となすとともに、
ピエゾスタック12への予荷重を与える。
【0018】ピエゾスタック12は、金属管11の上端
に固定されるコネクタ部16(図2参照)によって外部
の制御装置と電気的に接続され、また、外周に配設した
絶縁部材(図略)によって金属管11との間の絶縁を確
保している。圧電アクチュエータ1は、例えば、コネク
タ部16の外周に配したリテーニングナットを締め付け
ることによって縦穴61の上端に固定され、縦穴61の
上端開口部は、コネクタ部との間に介設されるリング状
のシム(図略)にてシールされる。また、このシムによ
り圧電アクチュエータ1の取付け高さの調整を行ってい
る。
に固定されるコネクタ部16(図2参照)によって外部
の制御装置と電気的に接続され、また、外周に配設した
絶縁部材(図略)によって金属管11との間の絶縁を確
保している。圧電アクチュエータ1は、例えば、コネク
タ部16の外周に配したリテーニングナットを締め付け
ることによって縦穴61の上端に固定され、縦穴61の
上端開口部は、コネクタ部との間に介設されるリング状
のシム(図略)にてシールされる。また、このシムによ
り圧電アクチュエータ1の取付け高さの調整を行ってい
る。
【0019】圧電アクチュエータ1の変位伝達部材14
の変位は、ロッド21を介して第1のピストン部材であ
る大径ピストン2に伝達される。大径ピストン2の下方
には、変位拡大室3、第2のピストン部材である小径ピ
ストン4が設けられ、小径ピストン4によって、制御弁
である3方弁5の弁体51を駆動するようになしてい
る。大径ピストン2は、ハウジングH1に縦穴61と同
軸的に連続して設けられたシリンダS内に、小径ピスト
ン4は、ハウジングH1の中心軸と同軸的に流路形成部
材H2に設けたシリンダ66内に、それぞれ摺動自在に
配設される。これらシリンダS、66は連続的に、かつ
偏心させて設けられ、その連結部に形成される空間に作
動流体としての燃料を充填することにより、変位拡大室
3が形成される。変位拡大室3は、変位拡大室3は、圧
電アクチュエータ1の変位を油圧変換し、大小ピストン
2、4の径差によって拡大して、小径ピストン4に伝達
する。なお、大径ピストン2は、ロッド21周りに設け
たスプリング28によってアクチュエータ1側に付勢さ
れている。
の変位は、ロッド21を介して第1のピストン部材であ
る大径ピストン2に伝達される。大径ピストン2の下方
には、変位拡大室3、第2のピストン部材である小径ピ
ストン4が設けられ、小径ピストン4によって、制御弁
である3方弁5の弁体51を駆動するようになしてい
る。大径ピストン2は、ハウジングH1に縦穴61と同
軸的に連続して設けられたシリンダS内に、小径ピスト
ン4は、ハウジングH1の中心軸と同軸的に流路形成部
材H2に設けたシリンダ66内に、それぞれ摺動自在に
配設される。これらシリンダS、66は連続的に、かつ
偏心させて設けられ、その連結部に形成される空間に作
動流体としての燃料を充填することにより、変位拡大室
3が形成される。変位拡大室3は、変位拡大室3は、圧
電アクチュエータ1の変位を油圧変換し、大小ピストン
2、4の径差によって拡大して、小径ピストン4に伝達
する。なお、大径ピストン2は、ロッド21周りに設け
たスプリング28によってアクチュエータ1側に付勢さ
れている。
【0020】大径ピストン2の下端側には、逆止弁22
が設けられている。逆止弁22は、プレート状の弁体2
4と、弁体24を大径ピストン2側に付勢する皿ばね2
5と、これらを保持する逆止弁ホルダ26からなり、弁
体24は、大径ピストン2内に設けられドレーン通路6
4に連通する低圧通路23を開閉する。逆止弁ホルダ2
6は、中央に逆止弁ホルダ26内空間と変位拡大室3を
連通させる貫通穴27を有し、燃料リーク等により、変
位拡大室3内の圧力が低下した時に、弁体24を開弁さ
せて、低圧通路23から逆止弁ホルダ26内空間、貫通
穴27を介して変位拡大室3へ燃料を補充する。これに
より、変位拡大室3内の圧力低下による気泡の発生等を
防止することができる。
が設けられている。逆止弁22は、プレート状の弁体2
4と、弁体24を大径ピストン2側に付勢する皿ばね2
5と、これらを保持する逆止弁ホルダ26からなり、弁
体24は、大径ピストン2内に設けられドレーン通路6
4に連通する低圧通路23を開閉する。逆止弁ホルダ2
6は、中央に逆止弁ホルダ26内空間と変位拡大室3を
連通させる貫通穴27を有し、燃料リーク等により、変
位拡大室3内の圧力が低下した時に、弁体24を開弁さ
せて、低圧通路23から逆止弁ホルダ26内空間、貫通
穴27を介して変位拡大室3へ燃料を補充する。これに
より、変位拡大室3内の圧力低下による気泡の発生等を
防止することができる。
【0021】3方弁5の弁体51は小径ピストン4の軸
線上に位置し、小径ピストン4の円錐状の先端部に当接
している。3方弁5は、小径ピストン4によって駆動さ
れて、ノズルニードル7の背圧室71への連通路52
を、高圧通路62に連通する高圧通路53またはドレー
ン通路64に連通する低圧通路54に選択的に連通させ
ることにより、背圧室71の圧力を増減する。ノズルニ
ードル7は、ノズルボディH4の中心軸と同軸的に設け
られるシリンダ内に摺動自在に配置され、ノズルボディ
H4先端の噴孔73を開閉する。
線上に位置し、小径ピストン4の円錐状の先端部に当接
している。3方弁5は、小径ピストン4によって駆動さ
れて、ノズルニードル7の背圧室71への連通路52
を、高圧通路62に連通する高圧通路53またはドレー
ン通路64に連通する低圧通路54に選択的に連通させ
ることにより、背圧室71の圧力を増減する。ノズルニ
ードル7は、ノズルボディH4の中心軸と同軸的に設け
られるシリンダ内に摺動自在に配置され、ノズルボディ
H4先端の噴孔73を開閉する。
【0022】通路72は、3方弁5を介さずに高圧通路
62と背圧室71を連通させる高圧通路で、高圧通路6
2から高圧通路53へ至る通路の途中に、オリフィスを
介して連通している。この通路により、高圧通路62と
背圧室71が常時連通するため、噴射開始時は、背圧室
71の圧力低下を緩和し、ノズルニードル7を緩やかに
開弁させる。一方、噴射終了時は、圧力を直ちに上昇さ
せて、ノズルニードル7を迅速に閉弁させる効果があ
る。
62と背圧室71を連通させる高圧通路で、高圧通路6
2から高圧通路53へ至る通路の途中に、オリフィスを
介して連通している。この通路により、高圧通路62と
背圧室71が常時連通するため、噴射開始時は、背圧室
71の圧力低下を緩和し、ノズルニードル7を緩やかに
開弁させる。一方、噴射終了時は、圧力を直ちに上昇さ
せて、ノズルニードル7を迅速に閉弁させる効果があ
る。
【0023】ここで、好適には、図1(b)のように、
シリンダ66の外周縁の一部がシリンダSの外周縁より
も外側に位置するように、大径ピストン2と小径ピスト
ン4の偏心量e(すなわちシリンダS、66の偏心量)
を設定するのがよい。具体的には、大径ピストン2直径
をD、小径ピストン4直径をdとした時に、2e>D−
dの関係を満足するようにこれら値を設定すると、図1
(a)のように、小径ピストン4の上方にストッパ67
が形成される。このストッパ67は、小径ピストン4の
上方への移動を規制し、振動等を抑制するので燃料噴射
の安定性がより向上する。また、この時、シリンダS、
66の接続部の開口面積68が、シリンダ66の断面積
よりも小さいため、この開口部を燃料が流通することに
よるダンパ効果で振動抑止効果が向上する。
シリンダ66の外周縁の一部がシリンダSの外周縁より
も外側に位置するように、大径ピストン2と小径ピスト
ン4の偏心量e(すなわちシリンダS、66の偏心量)
を設定するのがよい。具体的には、大径ピストン2直径
をD、小径ピストン4直径をdとした時に、2e>D−
dの関係を満足するようにこれら値を設定すると、図1
(a)のように、小径ピストン4の上方にストッパ67
が形成される。このストッパ67は、小径ピストン4の
上方への移動を規制し、振動等を抑制するので燃料噴射
の安定性がより向上する。また、この時、シリンダS、
66の接続部の開口面積68が、シリンダ66の断面積
よりも小さいため、この開口部を燃料が流通することに
よるダンパ効果で振動抑止効果が向上する。
【0024】なお、本実施の形態では、逆止弁ホルダ2
6は、変位拡大室3内(シリンダSの下端部内)に遊嵌
されている。このようにすると、大径ピストン2に追従
して逆止弁ホルダ26が上昇しないので、小径ピストン
4の変位に伴い貫通穴27内を燃料が流通し、ダンパ部
として機能させることができる。
6は、変位拡大室3内(シリンダSの下端部内)に遊嵌
されている。このようにすると、大径ピストン2に追従
して逆止弁ホルダ26が上昇しないので、小径ピストン
4の変位に伴い貫通穴27内を燃料が流通し、ダンパ部
として機能させることができる。
【0025】上記構成において、圧電アクチュエータ1
が通電パルスの入力により伸長すると、その変位が大径
ピストン2に伝えられ、変位拡大室3の燃料圧力を利用
して変位を拡大して小径ピストン4に伝える。拡大され
た変位量で小径ピストン4が下降すると、弁体51が下
降して低圧流路54が開放され、背圧室71内の燃料が
3方弁5からドレーン通路64に流出する。これによ
り、背圧室71内の圧力が低下してノズルニードル7が
上昇し、燃料が噴射される。一方、通電を終了して、圧
電アクチュエータ1を収縮させると、大径ピストン2が
上昇するのに伴い、小径ピストン4が上昇する。次いで
弁体51が高圧通路53の燃料圧で上昇して、背圧室7
1に高圧通路62から高圧燃料が流入し、ノズルニード
ル7が下降して、燃料噴射を停止する。
が通電パルスの入力により伸長すると、その変位が大径
ピストン2に伝えられ、変位拡大室3の燃料圧力を利用
して変位を拡大して小径ピストン4に伝える。拡大され
た変位量で小径ピストン4が下降すると、弁体51が下
降して低圧流路54が開放され、背圧室71内の燃料が
3方弁5からドレーン通路64に流出する。これによ
り、背圧室71内の圧力が低下してノズルニードル7が
上昇し、燃料が噴射される。一方、通電を終了して、圧
電アクチュエータ1を収縮させると、大径ピストン2が
上昇するのに伴い、小径ピストン4が上昇する。次いで
弁体51が高圧通路53の燃料圧で上昇して、背圧室7
1に高圧通路62から高圧燃料が流入し、ノズルニード
ル7が下降して、燃料噴射を停止する。
【0026】上記構成では、ハウジングH1内に、圧電
アクチュエータ1をノズルニードル7に対し偏心させて
設けたので、圧電アクチュエータ1の側方に、高圧通路
62を形成するための十分な空間が確保できる。この
時、図3に示すように、高圧通路62を、ノズルニード
ル7の軸心を挟んで圧電アクチュエータ1と反対側にな
るように、さらに、高圧通路62の軸心と圧電アクチュ
エータ1の軸心(すなわち大径ピストン2の軸心)およ
びノズルニードル7の軸心(すなわち小径ピストン4の
軸心)が同一直線(共通中心線a)上に並ぶように配置
するとより好ましい。これにより、高圧通路62の外周
壁を十分に取ることができ、外周の強度を確保すること
ができる。
アクチュエータ1をノズルニードル7に対し偏心させて
設けたので、圧電アクチュエータ1の側方に、高圧通路
62を形成するための十分な空間が確保できる。この
時、図3に示すように、高圧通路62を、ノズルニード
ル7の軸心を挟んで圧電アクチュエータ1と反対側にな
るように、さらに、高圧通路62の軸心と圧電アクチュ
エータ1の軸心(すなわち大径ピストン2の軸心)およ
びノズルニードル7の軸心(すなわち小径ピストン4の
軸心)が同一直線(共通中心線a)上に並ぶように配置
するとより好ましい。これにより、高圧通路62の外周
壁を十分に取ることができ、外周の強度を確保すること
ができる。
【0027】また、本発明では、圧電アクチュエータ1
とロッド21および大径ピストン2を同軸に設け、小径
ピストン4を、3方弁5の弁体51およびノズルニード
ル7と同軸に設けたので、弁体51の駆動時の反力によ
って小径ピストン4にモーメントが発生し、こじれを起
こすのを防止できる。よって、弁体51を駆動する駆動
力伝達系が良好に作動し、燃料噴射弁Vの作動安定性が
確保できる。また、小径ピストン4をノズルニードル7
に対し偏心させず、ハウジングH1と別体の流路形成部
材H2に設けたので、加工の難しい偏心穴(縦穴61お
よびシリンダS)の形成が比較的容易になる。
とロッド21および大径ピストン2を同軸に設け、小径
ピストン4を、3方弁5の弁体51およびノズルニード
ル7と同軸に設けたので、弁体51の駆動時の反力によ
って小径ピストン4にモーメントが発生し、こじれを起
こすのを防止できる。よって、弁体51を駆動する駆動
力伝達系が良好に作動し、燃料噴射弁Vの作動安定性が
確保できる。また、小径ピストン4をノズルニードル7
に対し偏心させず、ハウジングH1と別体の流路形成部
材H2に設けたので、加工の難しい偏心穴(縦穴61お
よびシリンダS)の形成が比較的容易になる。
【0028】上記構成の燃料噴射弁Vのエンジンヘッド
9への取付けは、図2のように、クランプ8によってな
される。クランプ8は、図3のように、略矩形の金属板
の左半部を二股フォーク状に切り欠いてなり、これを、
燃料噴射弁VのハウジングH1外壁に平行に設けた一対
の切り欠き部17、18に図の右方から外挿して、ハウ
ジングH1を挟み込んでいる。また、クランプ8は、右
半部の中央に挿通したボルト81によってエンジンヘッ
ド9方向に押付け固定され、右端下方に突出する縦壁8
2底面がエンジンヘッド9上面に当接する(図2)。こ
の時、ボルト81は、上述した共通中心線a上に位置す
る。なお、図2中、91はエンジン燃焼室、92はエン
ジンヘッドの取付け穴と燃料噴射弁Vの間に配設される
ガスケットである。
9への取付けは、図2のように、クランプ8によってな
される。クランプ8は、図3のように、略矩形の金属板
の左半部を二股フォーク状に切り欠いてなり、これを、
燃料噴射弁VのハウジングH1外壁に平行に設けた一対
の切り欠き部17、18に図の右方から外挿して、ハウ
ジングH1を挟み込んでいる。また、クランプ8は、右
半部の中央に挿通したボルト81によってエンジンヘッ
ド9方向に押付け固定され、右端下方に突出する縦壁8
2底面がエンジンヘッド9上面に当接する(図2)。こ
の時、ボルト81は、上述した共通中心線a上に位置す
る。なお、図2中、91はエンジン燃焼室、92はエン
ジンヘッドの取付け穴と燃料噴射弁Vの間に配設される
ガスケットである。
【0029】クランプ8にはてこの原理が利用されてお
り、ボルト81が力点、切り欠き部17、18が作用点
であり、ボルト81に対して切り欠き部17、18の反
対側、図2の縦壁82に支点が設けられる。ここで、本
実施の形態では、燃料噴射弁Vの切り欠き部17、18
を、大径ピストン2、小径ピストン4、高圧通路62の
軸に直交して両軸心を結ぶ直線(共通中心線a)に対し
て線対称な2箇所に設ける。このようにすると、線対称
の2点が作用点となるために、アクチュエータ1には曲
げ力が作用しない。従って、曲げ強度が小さい圧電アク
チュエータ1を用いた場合でも、歪み等が生じるおそれ
がなく、燃料噴射弁Vを安定して作動させることができ
る。
り、ボルト81が力点、切り欠き部17、18が作用点
であり、ボルト81に対して切り欠き部17、18の反
対側、図2の縦壁82に支点が設けられる。ここで、本
実施の形態では、燃料噴射弁Vの切り欠き部17、18
を、大径ピストン2、小径ピストン4、高圧通路62の
軸に直交して両軸心を結ぶ直線(共通中心線a)に対し
て線対称な2箇所に設ける。このようにすると、線対称
の2点が作用点となるために、アクチュエータ1には曲
げ力が作用しない。従って、曲げ強度が小さい圧電アク
チュエータ1を用いた場合でも、歪み等が生じるおそれ
がなく、燃料噴射弁Vを安定して作動させることができ
る。
【0030】上記実施の形態では、圧電アクチュエータ
を用いたが、これに限るものではなく、同様に通電によ
り変位を発生する磁歪素子を用いた磁歪アクチュエータ
を用いてもよい。また、制御弁として3方弁を用いる必
要はなく、他の方式でノズルニードルを開閉させる構成
でもよい。
を用いたが、これに限るものではなく、同様に通電によ
り変位を発生する磁歪素子を用いた磁歪アクチュエータ
を用いてもよい。また、制御弁として3方弁を用いる必
要はなく、他の方式でノズルニードルを開閉させる構成
でもよい。
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態における燃
料噴射弁の主要部断面図、(b)はその要部拡大図であ
る。
料噴射弁の主要部断面図、(b)はその要部拡大図であ
る。
【図2】第1の実施の形態の燃料噴射弁のエンジンヘッ
ドへの取付け構造を示す概略図である。
ドへの取付け構造を示す概略図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
V 燃料噴射弁 H1 ハウジング 1 圧電アクチュエータ 17、18 切り欠き部 2 大径ピストン(第1のピストン部材) 3 変位拡大室 4 小径ピストン(第2のピストン部材) 5 3方弁(制御弁) 51 弁体 61 縦穴 62 高圧通路 64 ドレーン通路 7 ノズルニードル 71 背圧室 73 噴孔 8 クランプ 9 エンジンヘッド(内燃機関)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD07 BA46 BA51 BA65 CC01 CC06T CC06U CC08T CC08U CC14 CD30 CE12 CE16 CE27 CE34 CE35
Claims (4)
- 【請求項1】 圧電あるいは磁歪アクチュエータと、該
アクチュエータによって駆動されて噴孔を開閉するノズ
ルニードルを有し、上記アクチュエータの軸と上記ノズ
ルニードルの軸が偏心している内燃機関の燃料噴射弁に
おいて、上記アクチュエータの変位を、大径の第1のピ
ストン部材と、作動流体を充填した変位拡大室と、小径
の第2のピストン部材とを介して、上記ノズルニードル
の背圧室の圧力を増減する制御弁に伝達する構成とし、
上記変位拡大室の一端側に上記第1のピストン部材を上
記アクチュエータと同軸に配置するとともに、上記変位
拡大室の他端側に上記第2のピストン部材を上記制御弁
と同軸にかつ上記第1のピストン部材に対し偏心させて
配置したことを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項2】 上記第1のピストン部材と上記第2のピ
ストン部材の偏心量をe、上記第1のピストン部材の直
径をD、上記第2のピストン部材の直径をdとした時
に、2e>D−dの関係を満足するようにこれらの値を
設定する請求項1記載の燃料噴射弁。 - 【請求項3】 圧電あるいは磁歪アクチュエータと、該
アクチュエータによって駆動されて噴孔を開閉するノズ
ルニードルを有し、上記アクチュエータの軸と上記ノズ
ルニードルの軸が偏心している内燃機関の燃料噴射弁に
おいて、上記アクチュエータを収容する本体ハウジング
が、上記アクチュエータの軸および上記ノズルニードル
の軸に直交して両軸心を結ぶ直線に対して線対称な位置
にある2点にて、内燃機関にクランプされることを特徴
とする燃料噴射弁。 - 【請求項4】 上記アクチュエータを収容する本体ハウ
ジングに、上記噴孔に燃料を供給する高圧通路を設け
て、該高圧通路の軸心と、上記アクチュエータの軸心お
よび上記ノズルニードルの軸心とを、略同一線上に配置
した請求項1ないし3のいずれか記載の燃料噴射弁。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000399972A JP2002202028A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 燃料噴射弁 |
FR0112768A FR2815085B1 (fr) | 2000-10-05 | 2001-10-04 | Structure perfectionnee d'injecteur de carburant destinee a eviter l'injection d'une quantite excessive de carburant |
US09/969,659 US6729554B2 (en) | 2000-10-05 | 2001-10-04 | Structure of fuel injector for avoiding injection of excess quantity of fuel |
DE10149052A DE10149052A1 (de) | 2000-10-05 | 2001-10-05 | Verbesserte Struktur einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Vermeiden des Einspritzens einer übermässigen Kraftstoffmenge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000399972A JP2002202028A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 燃料噴射弁 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002202028A true JP2002202028A (ja) | 2002-07-19 |
Family
ID=18864643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000399972A Pending JP2002202028A (ja) | 2000-10-05 | 2000-12-28 | 燃料噴射弁 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002202028A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009114972A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Denso Corp | 燃料噴射弁 |
US7635093B2 (en) | 2003-03-12 | 2009-12-22 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
JP2010242571A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Denso Corp | 燃料噴射装置 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000399972A patent/JP2002202028A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7635093B2 (en) | 2003-03-12 | 2009-12-22 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
JP2009114972A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Denso Corp | 燃料噴射弁 |
JP2010242571A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Denso Corp | 燃料噴射装置 |
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