JP2002364483A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

Info

Publication number
JP2002364483A
JP2002364483A JP2001172154A JP2001172154A JP2002364483A JP 2002364483 A JP2002364483 A JP 2002364483A JP 2001172154 A JP2001172154 A JP 2001172154A JP 2001172154 A JP2001172154 A JP 2001172154A JP 2002364483 A JP2002364483 A JP 2002364483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
valve
opening
valve body
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001172154A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisaharu Takeuchi
久晴 竹内
Ryo Katsura
涼 桂
Yoshihisa Yamamoto
義久 山本
Toshio Kondo
利雄 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2001172154A priority Critical patent/JP2002364483A/ja
Priority to DE2002125209 priority patent/DE10225209A1/de
Publication of JP2002364483A publication Critical patent/JP2002364483A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045—Three-way valves
    • 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
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • 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
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • 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
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニードルに閉弁方向の燃料圧力を作用させる
２つの制御室を１つの制御弁で制御する構成において、
制御弁の弁体を中間位置に安定して保持し、ニードルの
リフトを段階的にかつ安定して制御する。 【解決手段】 ニードル１と協動する第１および第２ピ
ストン２１、２２と、第１および第２制御室５０、５１
を設ける。制御弁３の弁室３１に低圧開口部３３と、第
１および第２制御室５０、５１に連通する第１および第
２開口部５４ａ、５５ａを設けて、弁体５２の第１リフ
ト位置で低圧開口部３３と第１開口部５４ａを、第２リ
フト位置で低圧開口部３３と第１および第２開口部５４
ａ、５５ａを連通させる。可動部材７１は、弁体５２に
第１リフト位置で当接支持し、第２リフト位置まで一体
で移動した時に、第２開口部５５ａを開放するもので、
安定したリフトと精度よい燃料圧力の制御を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
燃料噴射システムに用いられて、段階的に燃料を噴射可
能な燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ディーゼル機関の燃料噴射シ
ステムでは、排気ガス中の有害物質（ＮＯｘ、ＨＣ、黒
煙等）の低減が大きな課題である。さらに高出力かつ低
燃費であることが要求されており、このため、エンジン
の運転条件に応じて噴射率を可変にできる燃料噴射装置
が必要となっている。このような燃料噴射弁としては、
例えば、噴孔を開閉するニードルに背圧を与える制御室
と、該制御室と低圧通路の連通を制御する制御弁を設
け、制御弁の開口面積を変化させて制御室の燃料圧力を
増減することにより、ニードルを段階的にリフトさせる
燃料噴射装置が知られている（例えば、米国特許第５６
９４９０３号等）。
【０００３】ところが、上記従来の燃料噴射装置では、
制御室の燃料圧力が、制御弁の開口面積や燃料性状、燃
料温度等によって変化するため、ニードルを安定して制
御することが難しい。これを改善するため、制御室の出
口部と入口部にそれぞれ制御弁を配設して、独立に開閉
制御する燃料噴射装置もあるが、制御弁を複数必要とす
るため大型化、高コストといった問題が生じる。
【０００４】そこで、ニードルと協動する第１および第
２ピストンの上面に燃料圧力を作用させる第１および第
２制御室を設けて、その燃料圧力を１つの制御弁で制御
するようにした燃料噴射装置が検討されている。例え
ば、制御弁の弁室に、第１の制御室に連通する第１開口
部と、第２の制御室に連通する第２開口部と、低圧燃料
通路に連通する低圧開口部を設けて、第２の制御室を高
圧燃料通路に連通させて、弁体が低圧開口部または第２
開口部を開閉する構成とする。弁体が低圧開口部を閉鎖
している時、第１および第２の制御室は高圧でありニー
ドルは閉弁している。弁体が低圧開口部を閉鎖している
時、第１および第２の制御室は高圧でありニードルは閉
弁している。
【０００５】弁体が第２開口部を閉鎖している時、第２
の制御室は高圧のままとなるが、低圧開口部および第１
開口部が開放されて、第１制御室は低圧となる。従っ
て、ニードルは第１ピストンが第２ピストンに当接する
までリフトする。一方、弁体を中間位置までリフトさせ
て低圧開口部と第２開口部の両方を開放すると、第１お
よび第２の制御室は低圧となり、ニードルは第１ピスト
ンが第２ピストンに当接した後、第２ピストンとともに
さらにリフトする。このようにして、ニードルを段階的
にリフトさせることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の燃料噴射装置において、制御弁の弁体を中間位置に
安定して保持することが容易でない。このため、ニード
ルのリフトが不安定となって、燃料噴射量のばらつきが
生じるおそれがあった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、ニードルに閉弁
方向の燃料圧力を作用させる２つの制御室を１つの制御
弁で制御する構成において、制御弁の弁体を中間位置に
安定して保持することが可能にすること、そして、ニー
ドルのリフトを段階的にかつ安定して制御することによ
り、燃料噴射量を精度よく制御可能な燃料噴射装置を得
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の燃料
噴射装置は、弁ボディ内を摺動することにより噴孔を開
閉するニードルと、上記ニードルと軸方向に協動する第
１ピストンおよび第２ピストンと、上記第１ピストンお
よび第２ピストンにそれぞれ上記ニードルの閉弁方向の
燃料圧力を作用させる第１制御室および第２制御室と、
弁体を収容する弁室に、上記第１制御室に連通する第１
開口部と、上記第２制御室に連通する第２開口部と、低
圧燃料通路に連通する低圧開口部を設けた制御弁とを備
えている。
【０００９】上記制御弁の弁体は、駆動手段によって段
階的にリフトされて、上記第１開口部および第２開口部
と、上記低圧開口部との連通状態を切り換えるもので、
上記第１制御室および第２制御室の燃料圧力を変化させ
て、上記ニードルを段階的にリフトさせる。さらに、上
記弁室内に設けた可動部材は、上記駆動手段によって上
記弁体がリフトする際に、上記弁体の第１リフト位置で
これに当接し、上記弁体が上記第１リフト位置より大き
い第２リフト位置に移動するまで上記弁体と一体に移動
する。
【００１０】上記構成において、上記駆動手段により上
記弁体を第１リフト位置までリフトさせると、上記可動
部材はこの位置で上記弁体に当接してこれを支持する。
上記駆動手段で上記弁体をさらに駆動すると、上記可動
部材は上記弁体とともに移動し、上記弁体は第２リフト
位置までリフトする。このように上記可動部材により、
上記弁体を第１リフト位置に安定して保持することがで
きるので、上記第１および第２制御室の燃料圧力の制御
性が向上し、ニードルのリフトを段階的にかつ安定して
制御して、所望の噴射率を実現することができる。
【００１１】好適には、請求項２のように、上記可動部
材が、上記弁体と一体に移動するのに伴って、上記第１
開口部または第２開口部と上記弁室の連通状態を切り換
える構成とする。これにより、上記弁体のリフトに従
い、上記第１または第２制御室と上記弁室を容易に連通
または遮断することができ、構成もコンパクトにでき
る。
【００１２】請求項３の発明では、上記第１制御室を、
上記ニードルと一体に昇降する上記第１ピストンと上記
第２ピストンの間に、上記第２制御室は、上記第２ピス
トンの上部に設ける。上記制御弁は、上記弁体が上記第
１リフト位置にある時に、上記第１開口部と上記低圧開
口部を連通させ、上記弁体が上記第２リフト位置にある
時に、上記第１開口部および第２開口部と上記低圧開口
部を連通させる。
【００１３】上記構成において、上記弁体を上記第１リ
フト位置までリフトすると、上記第１開口部が上記低圧
開口部と連通して、上記第１制御室の圧力が低下し、上
記第１ピストンが上記ニードルとともにリフト可能とな
る。上記弁体を上記第２リフト位置までリフトすると、
上記第１および第２開口部が上記低圧開口部と連通する
ため、上記第１および第２制御室の圧力が低下し、上記
第１および第２ピストンの両方がリフト可能となる。よ
って、上記ニードルを上記第１および第２ピストンと協
動させて段階的に可変リフトさせることができる。
【００１４】請求項４の発明では、請求項３の構成に加
えて、上記可動部材が、初期位置において上記第２開口
部と上記弁室の連通を遮断し、上記弁体と一体に移動す
るのに伴って上記第２開口部と上記弁室を連通させる構
成とする。
【００１５】この時、上記第１リフト位置までは、上記
可動部材が上記第２開口部と上記弁室の連通を遮断する
ので、第２制御室が低圧燃料通路に連通せず、圧力は低
下しない。上記弁体を第２リフト位置とすると、上記可
動部材の移動とともに上記第２開口部が開放されるの
で、第２制御室が低圧となって、第２ピストンをリフト
させることができる。よって、上記弁体のリフトに応じ
て第２制御室の圧力を容易に制御できる。
【００１６】請求項５の発明では、請求項４の構成にお
いて、上記可動部材が、上記弁室内を、上記弁体が収容
される第１室と高圧燃料通路に連通する第２室とに区画
している。上記可動部材には、上記第１室と第２室とを
連通し、上記弁体との当接によって連通が遮断される通
路を設けてある。
【００１７】上記構成では、上記第２室が高圧燃料通路
に連通するので、上記弁体が上記低圧開口部を閉鎖し、
上記第１開口部を開放した状態とすると、上記通路およ
び上記第１室を経由して、上記第１制御室へ高圧燃料を
供給することができる。上記弁体が第１リフト位置まで
リフトし、上記低圧開口部を開放すると、上記可動部材
に当接して上記通路を閉鎖するので、高圧燃料通路から
上記低圧開口部へ高圧燃料が流出することはない。
【００１８】あるいは、請求項６の発明のように、上記
可動部材が、上記弁室内を、上記弁体が収容される第１
室と低圧燃料通路に連通する第２室とに区画し、請求項
５の上記通路を設けない構成としてもよい。この場合
は、上記第１制御室が高圧燃料通路に連通することで、
上記第１制御室へ高圧燃料を供給することができる。
【００１９】また、請求項７の発明のように、上記可動
部材が、上記弁室内を、上記弁体が収容される第１室と
低圧燃料通路に連通する第２室とに区画してもよい。こ
の場合は、上記可動部材に、上記第１室と高圧燃料通路
とを連通し、上記弁体との当接によって連通が遮断され
る通路を設けることで、同様の効果が得られる。
【００２０】また、請求項８の発明のように、上記可動
部材が、上記弁室と高圧燃料通路とを連通し、上記弁体
との当接によって連通が遮断される通路を有するととも
に、上記可動部材が上記弁体と一体に移動するのに伴っ
て、上記第２開口部と上記第２制御室の間に設けた弁部
材を開弁する構成としてもよい。
【００２１】請求項９の発明では、上記各請求項の構成
において、上記第２制御室が高圧燃料通路に連通してい
るものとする。具体的には、上記第２制御室を常に高圧
燃料通路に連通させ、上記弁室に連通する上記第２開口
部を、上記弁体または上記可動部材で開閉する構成とす
るとよい。
【００２２】請求項１０の発明では、上記可動部材を上
記弁体方向に付勢するばね部材を設ける。上記ばね部材
の設定荷重を適切に調整することで、上記第１リフト位
置に上記弁体を確実に保持し、かつ第２リフト位置へ速
やかに移動させて、ニードルの可変制御を精度よく行う
ことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１〜図５を用いて説明する。ここでは、本発明をデ
ィーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに
適用しており、図１に、コモンレールから供給される高
圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する燃料噴射装置とし
てのインジェクタ１の概略構成を示す。図１において、
インジェクタ１は、第１ハウジング１０内に、第１ピス
トン２１および第２ピストン２２を摺動自在に配置し、
それぞれの上面に接して第１制御室５０および第２制御
室５１を設けており、これら第１、第２制御室５０、５
１の燃料圧力を制御して、その下方の弁ボディ１３内に
摺動自在に配置されるニードル２を可変リフトし、噴射
率を任意に設定可能な構成となっている。
【００２４】第１制御室５０および第２制御室５１の燃
料圧力は、第２ハウジング１１内に設けた制御弁３を、
圧電素子４によって開閉駆動することにより制御され
る。第２ハウジング１１は、第１ハウジング１０の上方
にプレート３９を挟んで配設され、弁ボディ１３は、チ
ップパッキン１４を挟んで第１ハウジング１０の下方に
設けられる。これら第１、第２ハウジング１０、１１、
プレート３９、チップパッキン１４、弁ボディ１３の外
周には、リテーニングナット１２が装着されて互いに油
密に締結される。以下に、各部の構成の詳細を示す。
【００２５】インジェクタ１内には、上下方向に高圧燃
料通路６０が延びており、その上端は第２ハウジング１
１の上部側壁に開口して図示しないコモンレールに連通
している。高圧燃料通路６０の下端は、プレート３９、
第１ハウジング１０、チップパッキン１４内を通過し
て、弁ボディ１３に設けた燃料溜まり１６に連通する。
燃料溜まり１６は、小径としたニードル２の中間部周り
に形成されて、ニードル２に上向き（開弁方向）の燃料
圧力を作用させており、ニードル２がリフトして、弁ボ
ディ１３の先端に形成される噴孔１３ａを開放すると、
コモンレールから燃料溜まり１６に供給される高圧燃料
が噴射される。
【００２６】ニードル２の上面には、チップパッキン１
４内に収容されるロッド２３が当接しており、第１ピス
トン２１周りに配設されたニードルスプリング１５がロ
ッド２３を介してニードル２を下向き（閉弁方向）に付
勢している。第１ピストン２１の下端面は、スプリング
押さえとなるロッド２３上端面に当接しており、第１ピ
ストン２１の上端面と第２ピストン２２の下端面の間に
第１制御室５０が形成されている。第２制御室５１は、
第２ピストン２２の上端面とプレート３０の下端面の間
に形成される。第１および第２制御室５０、５１は、第
１、第２ピストン２１、２２に下向き（ニードル２の閉
弁方向）の燃料圧力を作用させている。
【００２７】第２ハウジング１１内に収容される圧電素
子４は、公知の構成で、圧電体層と電極層を交互に積層
してなり、外部の制御装置からの信号により印加される
電圧の大きさに応じて軸方向に変位する。圧電素子４の
上端は第２ハウジング１１ににより位置規定されている
ので、圧電素子４の変位は、下端面に接する大径ピスト
ン４１に伝達されて下方に変位させる。大径ピストン４
１は、その下方の油圧室４２内に配した皿ばね４３によ
って上方に付勢され、圧電素子４の伸縮に追随するよう
に設定されている。油圧室４２は、大径ピストン４１と
小径ピストン４４の間に形成されて、大径ピストン４１
（断面積ＡＨ１）の変位を油圧変換し、小径ピストン４
４（断面積ＡＨ２）に拡大して伝達するもので、この際
の変位拡大率はＡＨ１／ＡＨ２となる。
【００２８】なお、小径ピストン４４の上方への移動量
は、ストッパ４５によって規制され、小径ピストン４４
下半部の小径部４７周りには、ばね４６が配設されて小
径ピストン４４を上方に付勢している。ばね４６が配設
されるスピル室４８は、第２ハウジング１１内を上下方
向に延びる低圧燃料通路６３の下端部に接続し、低圧燃
料通路６３の上端部は、第２ハウジング１１の上部側壁
に開口して図示しない燃料タンクに連通している。
【００２９】図２のように、制御弁３は、第２ハウジン
グ１１とプレート３９の衝合部に形成され、可動部材７
１により第１室である上部室３１ａと第２室である下部
室３１ｂに区画される弁室３１と、弁室３１の上部室３
１ａ内に収容され、小径ピストン４４によって駆動され
る半球状の弁体３２を有している。弁室３１の上部室３
１ａと下部室３１ｂは、可動部材７１の中央を貫通する
通路７３によって連通し、上部室３１ａは、側壁に開口
する第１開口部６４ａに接続する第１連通路６４を介し
て、第１制御室５０と常時連通している。また、第２制
御室５１に連通する第２連通路６５が、下部室３１ｂの
上部側壁に設けた第２開口部６５ａに接続している。下
部室３１ｂと、第２制御室５１は、それぞれオリフィス
通路６１、６６によって高圧燃料通路６０と連通してい
る。
【００３０】上部室３１ａの頂面中央には、弁体３２に
よって開閉される低圧開口部３３が開口し、低圧開口部
３３はスピル室４８を介して低圧燃料通路６３に連通し
ている。小径ピストン４４は小径部４７の先端が低圧開
口部３３を通って弁体３２に当接しており、圧電素子４
に通電されない図示の状態では、弁体３２は低圧開口部
３３を閉鎖している。
【００３１】可動部材７１は、Ｔ字断面形状で、上部室
３１ａより大径とした下部室３１ｂ内に嵌挿されてお
り、下部室３１ｂに配置したばね部材であるスプリング
７２により上方に付勢されて、上部室３１ａと下部室３
１ｂの接続部の段差面７４に当接している。また、この
状態では、可動部材７１の上部側面が、第２連通路６５
に至る第２開口部６５ａを閉鎖しており、第２制御室５
１と弁室３１の連通は遮断されている。
【００３２】従って、弁体３２が低圧開口部３３を閉鎖
する初期状態において、第１制御室５０は、オリフィス
通路６１から下部室３１ｂ、通路７３、上部室３１ａ、
第１開口部６４ａ、第１連通路６４を経て導入される高
圧燃料によって高圧となっている。また、第２制御室５
１も、第２開口部６５ａが閉鎖されているため、オリフ
ィス通路６１から導入される高圧燃料によって高圧とな
っている。ニードル２は、第１および第２ピストン２
１、２２を介して下向きに作用する第１および第２制御
室５０、５１の燃料圧力と、ニードルスプリング１５の
付勢力によって下降し（図１参照）、噴孔１３ａを閉鎖
している。
【００３３】圧電素子４に通電して伸長させると、小径
ピストン４４によって弁体３２が押し下げられ、低圧開
口部３３が開放されて、弁室３１内の燃料がスピル室４
８を経て低圧燃料通路６３に排出される。ここで、弁体
３２のリフト位置は、可動部材７１に当接して通路７３
を閉鎖する第１リフト（中間リフト）位置と、さらに可
動部材７１を押し下げて第２開口部６５ａを開放する第
２リフト（フルリフト）位置の２段階に制御される。
【００３４】弁体３２を第１リフト位置までリフトさせ
た時、図３に示すように、弁体３２のフラットな底面が
可動部材７１に当接し、通路７３を閉鎖する。これによ
り、上部室３１ａと下部室３１ｂの連通が遮断され、低
圧開口部３３は開放されるため、第１開口部６４ａ、第
１連通路６４を介して上部室３１ａに連通する第１制御
室５０が低圧となる。可動部材７１は図２と同じ初期位
置にあるため、第２連通路６５は閉鎖されたままであ
り、第２制御室５１は高圧となっている。従って、ニー
ドル２を閉弁方向に付勢する力の総和が、開弁方向に作
用する燃料溜まり１６の燃料圧力より低くなり、ニード
ル２が第１ピストン２１とともにリフトを開始し、第１
ピストン２１の上端面が第２ピストン２２の下端面に当
接するとリフトを停止する（第１リフトｈ１、図１参
照）。
【００３５】次に、圧電素子４の印加電圧を増加させる
と、弁体３２がスプリング７２に抗して可動ストッパ７
１を押し下げ、一体に下方へ移動する。弁体３２を第２
リフト位置までリフトさせた時、図４に示すように、第
２制御室５１へ至る第２開口部６５ａが開放される。こ
れにより、第２制御室５１が、第２連通路６５、上部室
３１ａを介して低圧開口部３３に連通して圧力が低下す
る。第１制御室５０は、図３と同様、第１開口部６４
ａ、第１連通路６４を介して上部室３１ａに連通してお
り、低圧となっている。従って、ニードル２は、第１ピ
ストン２１が第２ピストン２２に当接した後、第１ピス
トン２１が第２ピストン２２を押し上げるとに伴い、さ
らにリフトを続け、ニードル２の上端面が対向するチッ
プパッキン１４の下端面に当接すると停止する（第２リ
フトｈ２、図１参照）。
【００３６】次に、上記構成のインジェクタ１の作動
を、図５を用いて説明する。図示しないエンジン制御装
置が、エンジン運転条件に応じた燃料噴射率を算出する
と、これに基づいてニードル２のリフト量と圧電素子４
の駆動電圧が設定され、駆動電源から圧電素子４に電荷
が供給される。
【００３７】図５（Ａ）のように、ニードル２のリフト
量を第１リフトｈ１とする時には、圧電素子４の駆動電
圧をＶ１とし、小変位を与えるように圧電素子４を駆動
する。図１において、圧電素子４の伸びに従い、皿ばね
４３に抗して大径ピストン４１が下降し、油圧室４２内
の燃料を加圧する。油圧室４２の燃料圧力が上昇すると
小径ピストン４４がばね４６に抗して下降し、弁体３２
をリフトさせて、低圧開口部３３を開放する。図３のよ
うに、弁体３２は可動部材７１に当接する第１リフト位
置までリフトする（リフト量Ｈ１）。
【００３８】ここで、可動部材７１を上方に付勢するス
プリング７２のばね力は、圧電素子４の伸びにより弁体
３２に加わる力より大きく設定してあるため、可動部材
７１は初期位置にある。すなわち、弁体３２は可動部材
７１に支持されて第１リフト位置に停止する。弁室３３
には、低圧開口部３３と、第１制御室５０へ至る第１開
口部６４ａが開口し、第２制御室５１へ至る第２の開口
部６５ａは可動部材７１によって閉鎖されている。そし
て、第１制御室５０が弁室３３を介して低圧燃料通路６
３に連通するために、第１制御室５０の圧力（ＰＣ１）
が低下し、ニードル２に下向きに作用する力が上向きに
作用する力を下回ると、ニードル２がリフトを開始し
て、噴孔１３ａから燃料が噴射される。
【００３９】ニードル２はロッド２３を介して第１ピス
トン２１を押し上げ、一体にリフトするが、第２制御室
５１の圧力（ＰＣ２）は高圧のままであるため、ニード
ル２のリフト量がｈ１となると、第１ピストン２１が第
２ピストン２２に当接して、リフトが停止する。この
時、第２制御室５１の燃料圧力によってニードル２が受
ける噴孔閉塞方向の力は、ニードル２を押し上げる力よ
りも大きく、ニードル２は第１リフトｈ１以上にはリフ
トしない。
【００４０】図５（Ｂ）のように、ニードル２のリフト
量を第２リフトｈ２（＞ｈＶ１）とする時には、圧電素
子４の駆動電圧をＶ２（＞Ｖ１）とし、大変位を与える
ように圧電素子４を駆動する。圧電素子４の伸びに従
い、皿ばね４３に抗して大径ピストン４１が下降する
と、油圧室４２内の燃料が加圧されて燃料圧力を上昇さ
せる。この燃料圧力を受けて小径ピストン４４がばね４
６に抗して下降し、弁体３２をリフトさせる。これによ
り、上記図５（Ａ）と同様に、第１制御室５０の圧力
（ＰＣ１）が低下するのに従い、ニードル２が第１ピス
トン２１とともにリフトし、噴孔１３ａから燃料が噴射
される。
【００４１】弁体３２は、第１リフト位置（リフト量Ｈ
１）までリフトすると可動部材７１に当接して一旦停止
するが、圧電素子４の伸びにより弁体３２に加わる力が
スプリング７２のばね力を上回ると、スプリング７２の
ばね力に抗して可動部材７１とともに下降する。図４の
ように、この結果、弁体３２は、可動部材７１で閉鎖さ
れていた第２開口部５２１が開放される第２リフト位置
までリフトする（リフト量Ｈ２）。
【００４２】この時、弁室３３には、低圧開口部３３
と、第１開口部６４ａおよび第２の開口部６５ａが開口
している。つまり、第１制御室５０に加えて第２制御室
５１が弁室３３を介して低圧燃料通路６３に連通するた
めに、第２制御室５１の圧力（ＰＣ２）が低下して、第
２ピストン２２に下向きに作用する燃料圧力が小さくな
る。従って、ニードル２および第１ピストン２１が、第
２ピストン２２を押し上げてさらにリフトし、ニードル
２のリフト量がｈ２となると、ニードル２の上端面がチ
ップパッキン１４の下端面に当接して停止する。
【００４３】また、図５（Ｃ）のように、圧電素子４の
駆動電圧を、噴射中に切り換えることもできる。ここで
は、例えば、噴射初期には、圧電素子４の駆動電圧をＶ
１として、ニードル２を第１リフトｈ１までリフトさせ
た後、駆動電圧をＶ２に切り換えて、ニードル２をさら
に第２リフトｈ２までリフトさせている（ブーツ噴射
率）。このようにすることで、運転条件に応じて噴射率
を得ることができる。
【００４４】以上のように、圧電素子４の駆動電圧を制
御して弁体３２を段階的にリフトさせることで、高圧燃
料通路６０、低圧燃料通路６３と、第１制御室５０、第
２制御室５１との連通、遮断を切り換え、第１制御室５
０のみ、または第１制御室５０と第２制御室５１の両方
の燃料圧力を低下させて、ニードル２を段階的にリフト
させることができる。
【００４５】そして、弁室３３内に可動部材７１を設け
て、弁体３２に第１リフト位置で当接するようにしたの
で、弁体３２を常に一定の中間リフト位置に保持するこ
とができる。従って、１つの弁体３２で、２つの制御室
（第１制御室５０と第２制御室５１）の燃料圧力を安定
して制御することができ、所望の噴射率を実現して、燃
料噴射量のばらつき等を防止することができる。
【００４６】図６は、本発明の第２の実施の形態であ
る。本実施の形態では、制御弁３において、弁室３１の
上部室３１ａと下部室３１ｂを連通させる通路７３を設
けず、下部室３１ｂを高圧燃料通路６０に連通させる代
わりに、通路３４にて、低圧燃料通路６３に至るスピル
室４８に連通させる。また、第１制御室５０を高圧燃料
通路６０に連通させるオリフィス通路６７を設けてい
る。
【００４７】この構成でも、上記第１の実施の形態と同
様の効果が得られる。また、下部室３１ｂ内が低圧とな
り、弁体３２を第２リフト位置とする際に、弁体３２に
高圧燃料通路６０の燃料圧力が作用しないので、駆動電
圧を小さくできる利点がある。
【００４８】あるいは、図７に第３の実施の形態として
示すように、可動部材７１を円柱状の下半部が下部室３
１ｂ内を摺動する形状とし、可動部材７１内に形成され
る通路７３をＬ字形状とする。そして、上端を弁室３１
の上部室３１ａに、下端をオリフィス通路６１に直接接
続することもできる。弁室３１の下部室３１ｂは、通路
３４にて、低圧燃料通路６３に至るスピル室４８に連通
させる。
【００４９】図８は本発明の第４の実施の形態である。
本実施の形態では、弁室３１内を区画せず、Ｔ字断面の
可動部材７１を弁室３１の下半部内に、内周面と間隔を
有して配設する。可動部材７１の下端部はプレート３９
を貫通して、第２制御室５１上面に接して設けたプレー
ト状の弁部材７５に当接している。プレート３９には、
弁室３１の底面と第２制御室５１の上面の間には、プレ
ート３９を貫通して第２連通路６５が設けられ、弁部材
７５は、この第２連通路６５の第２制御室５１への開口
部６５ｂを閉鎖している。第２連通路６５の弁室３１へ
の開口部６５ａは常時開放されている。
【００５０】上記構成において、弁体３２がリフトする
と、第１リフト位置で可動部材７１に当接し、次いで、
可動部材７１を押し下げながら一体に下降する。この
時、可動部材７１の下端部が、弁部材７５を押し下げる
ために第２連通路６５の第２制御室側の開口部６５ｂが
開放され、弁室３１と第２制御室５１が連通する。この
ように構成しても、同様の効果が得られる。
【００５１】図９は本発明の第５の実施の形態である。
本実施の形態では、可動部材７１を略円柱形状とし、そ
の上端部を弁室３１内に配設するとともに、下端部を、
プレート３９および第２制御室５１を貫通して、第２ピ
ストン２２内に設けたシリンダに摺動自在に嵌挿してい
る。可動部材７１の下方にはスプリング７２を配したれ
るスプリング室７６が形成され、スプリング室７６は、
通路３４にて低圧燃料通路６３に連通している。可動部
材７１は、中間部外周に設けたフランジ７１ａが、プレ
ート３９下端面に当接して上方への変位を規制するとと
もに、弁室３１と第２制御室５１の間を開閉する弁部材
として機能する。また、フランジ７１ａ上方の一部は小
径部７１ｂとしてあって、プレート３９の内周面との間
に第２連通路６５を形成している。第１制御室５０はオ
リフィス通路６７により高圧燃料通路６０と連通してい
る。
【００５２】上記構成において、弁体３２がリフトする
と、第１リフト位置で可動部材７１に当接し、次いで、
可動部材７１を押し下げながら一体に下降する。この
時、可動部材７１のフランジ７１ａがプレート３９下端
面から離れ、小径部７１ｂとプレート３９の内周面の間
の第２連通路６５を介して、弁室３１と第２制御室５１
が連通する。このように構成しても、同様の効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の燃料噴射装置の全
体断面図である。
【図２】第１の実施の形態の燃料噴射装置の要部拡大断
面図である。
【図３】第１の実施の形態において、弁体が第１リフト
位置にある状態を示す燃料噴射装置の要部拡大断面図で
ある。
【図４】第１の実施の形態において、弁体が第２リフト
位置にある状態を示す燃料噴射装置の要部拡大断面図で
ある。
【図５】第１の実施の形態の燃料噴射装置の段階リフト
時の各部の挙動を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態の燃料噴射装置の全
体断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の燃料噴射装置の全
体断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の燃料噴射装置の全
体断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態の燃料噴射装置の全
体断面図である。
【符号の説明】
１ インジェクタ（燃料噴射装置） １３ａ 噴孔 １６ 燃料溜まり ２ ニードル ２１ 第１ピストン ２２ 第２ピストン ３ 制御弁 ３１ 弁室 ３１ａ 上部室（第１室） ３１ｂ 下部室（第２室） ３２ 弁体 ３３ 低圧開口部 ４１ 圧電素子（駆動手段） ４１ 大径ピストン ４２ 油圧室 ４４ 小径ピストン ５０ 第１制御室 ５１ 第２制御室 ６０ 高圧燃料通路 ６３ 低圧燃料通路 ６４ 第１連通路 ６４ａ 第１開口部 ６５ 第２連通路 ６５ａ 第２開口部 ７１ 可動部材 ７２ スプリング（ばね部材） ７３ 通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 義久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 近藤 利雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA51 CC06T CC08T CC14 CC67 CC68U CC70 CE13 CE27 CE34

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁ボディ内を摺動することにより噴孔を
    開閉するニードルと、 上記ニードルと軸方向に協動す
    る第１ピストンおよび第２ピストンと、 上記第１ピストンおよび第２ピストンにそれぞれ上記ニ
    ードルの閉弁方向の燃料圧力を作用させる第１制御室お
    よび第２制御室と、 弁体を収容する弁室に、上記第１制御室に連通する第１
    開口部と、上記第２制御室に連通する第２開口部と、低
    圧燃料通路に連通する低圧開口部を設けた制御弁とを備
    え、 上記制御弁の弁体を駆動手段によって段階的にリフトさ
    せることにより、上記第１開口部および第２開口部と、
    上記低圧開口部との連通状態を切り換え、上記第１制御
    室および第２制御室の燃料圧力を変化させて、上記ニー
    ドルを段階的にリフトさせる燃料噴射装置において、 上記弁室内に、上記駆動手段によって上記弁体がリフト
    する際に、上記弁体の第１リフト位置で上記弁体に当接
    し、上記第１リフト位置より大きい第２リフト位置まで
    上記弁体と一体に移動する可動部材を設けたことを特徴
    とする燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 上記可動部材が、上記弁体と一体に移動
    するのに伴って、上記第１開口部または第２開口部と上
    記弁室の連通状態を切り換えるものである請求項１記載
    の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 上記第１制御室は、上記ニードルと一体
    に昇降する上記第１ピストンと上記第２ピストンの間
    に、上記第２制御室は、上記第２ピストンの上部に設け
    られており、上記制御弁は、上記弁体が上記第１リフト
    位置にある時に、上記第１開口部と上記低圧開口部を連
    通させ、上記弁体が上記第２リフト位置にある時に、上
    記第１開口部および第２開口部と上記低圧開口部を連通
    させるものである請求項１または２記載の燃料噴射装
    置。
  4. 【請求項４】 上記可動部材が、初期位置において上記
    第２開口部と上記弁室の連通を遮断し、上記弁体と一体
    に移動するのに伴って上記第２開口部と上記弁室を連通
    させるものである請求項３記載の燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 上記可動部材が、上記弁室内を、上記弁
    体が収容される第１室と高圧燃料通路に連通する第２室
    とに区画しており、上記可動部材に、上記第１室と第２
    室とを連通し、上記弁体との当接によって連通が遮断さ
    れる通路を設けた請求項４記載の燃料噴射装置。
  6. 【請求項６】 上記可動部材が、上記弁室内を、上記弁
    体が収容される第１室と低圧燃料通路に連通する第２室
    とに区画しており、上記第１制御室が高圧燃料通路に連
    通している請求項４記載の燃料噴射装置。
  7. 【請求項７】 上記可動部材が、上記弁室内を、上記弁
    体が収容される第１室と低圧燃料通路に連通する第２室
    とに区画しており、上記可動部材に、上記第１室と高圧
    燃料通路とを連通し、上記弁体との当接によって連通が
    遮断される通路を設けた請求項４記載の燃料噴射装置。
  8. 【請求項８】 上記可動部材が、上記弁室と高圧燃料通
    路とを連通し、上記弁体との当接によって連通が遮断さ
    れる通路を有するとともに、上記可動部材が上記弁体と
    一体に移動するのに伴って、上記第２開口部と上記第２
    制御室の間に設けた弁部材を開弁する請求項４記載の燃
    料噴射装置。
  9. 【請求項９】 上記第２制御室が高圧燃料通路に連通し
    ている請求項４ないし８のいずれか記載の燃料噴射装
    置。
  10. 【請求項１０】 上記可動部材を上記弁体方向に付勢す
    るばね部材を設けた請求項１ないし９のいずれか記載の
    燃料噴射装置。
JP2001172154A 2001-06-07 2001-06-07 燃料噴射装置 Pending JP2002364483A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001172154A JP2002364483A (ja) 2001-06-07 2001-06-07 燃料噴射装置
DE2002125209 DE10225209A1 (de) 2001-06-07 2002-06-06 Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum stufenweisen Ändern der Kraftstoffeinspritzrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001172154A JP2002364483A (ja) 2001-06-07 2001-06-07 燃料噴射装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002364483A true JP2002364483A (ja) 2002-12-18

Family

ID=19013822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001172154A Pending JP2002364483A (ja) 2001-06-07 2001-06-07 燃料噴射装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2002364483A (ja)
DE (1) DE10225209A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012202251A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Denso Corp インジェクタ
CN106321307A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 罗伯特·博世有限公司 燃油喷射器及其控制阀
JP2018135822A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP2019148194A (ja) * 2018-02-26 2019-09-05 株式会社Ｓｏｋｅｎ 燃料噴射装置
US11002235B2 (en) 2017-07-12 2021-05-11 Denso Corporation Fuel injection device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3891866B2 (ja) * 2002-03-18 2007-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁
DE10348923A1 (de) * 2003-10-18 2005-05-19 Robert Bosch Gmbh Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE102009027709A1 (de) * 2009-07-15 2011-01-20 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil
JP2011132849A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Hitachi Automotive Systems Ltd 燃料噴射弁の制御方法
JP6172189B2 (ja) * 2015-03-23 2017-08-02 マツダ株式会社 直噴エンジンの燃料噴射制御装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012202251A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Denso Corp インジェクタ
CN106321307A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 罗伯特·博世有限公司 燃油喷射器及其控制阀
JP2018135822A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社デンソー 燃料噴射装置
WO2018154955A1 (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社デンソー 燃料噴射装置
US11002235B2 (en) 2017-07-12 2021-05-11 Denso Corporation Fuel injection device
JP2019148194A (ja) * 2018-02-26 2019-09-05 株式会社Ｓｏｋｅｎ 燃料噴射装置
JP6993900B2 (ja) 2018-02-26 2022-01-14 株式会社Soken 燃料噴射装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE10225209A1 (de) 2003-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001355534A (ja) 燃料噴射弁
JP2001501272A (ja) 内燃機関のための燃料噴射装置
JPS6365167A (ja) ユニツトインジエクタ
JPS62107265A (ja) 電歪式油圧制御弁
JPS62206238A (ja) 燃料噴射ポンプのパイロツト噴射装置
JP6296948B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2002364483A (ja) 燃料噴射装置
US20020050535A1 (en) Valve actuating device and fuel injector using same
JP2001041125A (ja) ピエゾインジェクタ
JPH11229994A (ja) 燃料噴射装置
JP2006233853A (ja) インジェクタ
JP2004519613A (ja) 燃料噴射装置
JP4273153B2 (ja) 複数の部分より成る、直接噴射式の噴射弁部材を備えた燃料インジェクタ
JP4306144B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6376988B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2002257002A (ja) 油圧制御弁および燃料噴射弁
JP2002147309A (ja) 増圧手段を備えた圧力制御式のインジェクタ
JP2016050561A (ja) 燃料噴射弁
JP3838288B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2002322958A (ja) 燃料噴射弁
JP6284860B2 (ja) 燃料噴射弁
JP4214962B2 (ja) 駆動力伝達装置およびインジェクタ
JP6993900B2 (ja) 燃料噴射装置
JP3719049B2 (ja) インジェクタ
JPH1122584A (ja) 燃料噴射装置