JP2009114951A - Injector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain wear of a contact part and thereby prevent breakage of an piezoelectric element in an injector where an annular counter surface formed in a piezo-actuator and an annular counter surface formed in a body contact each other at a position on a storage hole side with respect to a sealing means for axially positioning the piezo-actuator. <P>SOLUTION: When a portion whereat counter surfaces 19, 413c contact each other is represented by a contact part (A). A fuel guiding path 413e is provided in the counter surfaces 19, 413c for guiding a fuel in a storage hole 17 to the contact part (A). Thereby, the contact part (A) is in a fluid lubricating state so that discharge of wear debris is promoted by the flow of the fuel guided to the contact part (A) for restraining wear of the contact part (A). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピエゾアクチュエータにてノズルの開閉作動を制御するインジェクタに関するものである。   The present invention relates to an injector that controls opening / closing operation of a nozzle by a piezo actuator.

従来の燃料噴射装置は、コモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。インジェクタは、噴孔をニードルにて開閉して開弁時に燃料を噴射するノズルや、ニードルにおける反噴孔側に作用する圧力を制御してノズルの開閉作動を制御するピエゾアクチュエータを備えている。   A conventional fuel injection device is configured to inject and supply high-pressure fuel stored in a common rail into a combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine via an injector. The injector includes a nozzle that opens and closes an injection hole with a needle and injects fuel when the valve is opened, and a piezo actuator that controls the opening and closing operation of the nozzle by controlling the pressure acting on the side of the needle opposite to the injection hole.

そして、特許文献１に示されたインジェクタは、ピエゾアクチュエータが収納される収納穴およびリード線を外部に取り出すためのリード線取り出し穴がボデーに形成され、ピエゾアクチュエータの一端側に配置されたシール手段により収納穴からリード線取り出し穴への燃料流出が防止されている。また、ピエゾアクチュエータに形成された環状の対向面とボデーに形成された環状の対向面とがシール手段よりも収納穴側の位置で当接してピエゾアクチュエータの軸方向の位置決めがなされている。
独国特許出願公開第１０１４０５２９号明細書 The injector shown in Patent Document 1 has a sealing means disposed on one end side of the piezo actuator, in which a housing hole for accommodating the piezo actuator and a lead wire extraction hole for taking out the lead wire are formed in the body. This prevents the fuel from flowing out from the storage hole to the lead wire extraction hole. In addition, the annular facing surface formed on the piezo actuator and the annular facing surface formed on the body abut at the position closer to the storage hole than the sealing means, thereby positioning the piezo actuator in the axial direction.
German Patent Application No. 10140529

しかしながら、特許文献１に示されたインジェクタは、両対向面内で実際に接触している部位、すなわち当接部が、ピエゾアクチュエータ駆動時の反力により微小変形し、当接部の摩耗が発生する。その際、当接部は環状に線接触した状態であるため燃料流れが遮断され、摩耗粉が当接部から排出されず、摩耗が促進される。摩耗が進んだ場合、ピエゾスタックに予荷重を付与しているバネのたわみが減少することにより、予荷重が減少し、最悪の場合ピエゾ素子に引張応力が発生し、ピエゾ素子が破損する虞がある。   However, in the injector shown in Patent Document 1, the part actually in contact with each other, that is, the contact part, is deformed slightly by the reaction force when the piezo actuator is driven, and wear of the contact part occurs. To do. At that time, since the contact portion is in a line contact state in an annular shape, the fuel flow is interrupted, and wear powder is not discharged from the contact portion, thereby promoting wear. When wear progresses, the deflection of the spring that preloads the piezo stack decreases, which reduces the preload, and in the worst case, tensile stress is generated in the piezo element, which may damage the piezo element. is there.

本発明は上記点に鑑みて、当接部の摩耗を抑制して、ピエゾ素子の破損を防止することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent wear of a contact portion and prevent damage to a piezo element.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ピエゾアクチュエータ（４）が収納されるとともに燃料が導入される収納穴（１７）およびリード線（４１１）を外部に取り出すためのリード線取り出し穴（１８）が形成された筒状のボデー（１）を備え、ピエゾアクチュエータ（４）の一端側に配置されたシール手段（４１４）により収納穴（１７）からリード線取り出し穴（１８）への燃料流出が防止され、ピエゾアクチュエータ（４）に形成された環状の対向面（４１３ｃ）とボデー（１）に形成された環状の対向面（１９）とがシール手段（４１４）よりも収納穴（１７）側の位置で当接してピエゾアクチュエータ（４）の軸方向の位置決めがなされるインジェクタにおいて、両対向面（１９、４１３ｃ）内で接触する部位を当接部（Ａ）としたとき、収納穴（１７）内の燃料を当接部（Ａ）に導く燃料案内通路（４１３ｅ）が対向面（１９、４１３ｃ）に設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the lead hole for taking out the housing hole (17) and the lead wire (411) into which the piezo actuator (4) is housed and fuel is introduced. A cylindrical body (1) in which a take-out hole (18) is formed is provided, and a lead wire take-out hole (18) from the storage hole (17) by a sealing means (414) arranged on one end side of the piezo actuator (4). Is prevented from flowing out, and the annular facing surface (413c) formed on the piezo actuator (4) and the annular facing surface (19) formed on the body (1) are accommodated more than the sealing means (414). In the injector in which the piezo actuator (4) is positioned in the axial direction by abutting at the position on the hole (17) side, the portions that are in contact with each other in the opposing surfaces (19, 413c) When the contact portion (A) is used, a fuel guide passage (413e) for guiding the fuel in the storage hole (17) to the contact portion (A) is provided on the opposing surface (19, 413c). .

これによると、当接部（Ａ）に導かれる燃料により当接部（Ａ）は流体潤滑状態となることと、当接部（Ａ）に導かれる燃料の流れにより摩耗粉の排出が促進されることとが相俟って、当接部（Ａ）の摩耗が抑制される。   According to this, the fuel guided to the contact part (A) brings the contact part (A) into a fluid lubrication state, and the flow of fuel guided to the contact part (A) promotes the discharge of wear powder. In combination with this, wear of the contact portion (A) is suppressed.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のインジェクタにおいて、ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）およびボデー（１）の対向面（１９）は、一方が円錐面であり、他方が球面であることを特徴とする。これによると、ピエゾアクチュエータ（４）とボデー（１）の調芯が容易である。   According to a second aspect of the present invention, in the injector according to the first aspect, one of the opposed surface (413c) of the piezo actuator (4) and the opposed surface (19) of the body (1) is a conical surface. Is a spherical surface. According to this, alignment of the piezoelectric actuator (4) and the body (1) is easy.

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のインジェクタにおいて、燃料案内通路（４１３ｅ）は、溝であると共に、ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）のみに設けられていることを特徴とする。   According to a third aspect of the invention, in the injector according to the first or second aspect, the fuel guide passage (413e) is a groove and is provided only on the opposing surface (413c) of the piezo actuator (4). It is characterized by that.

これによると、ボデー（１）の対向面（１９）は穴の奥であるのに対し、ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）は外表面であるため、溝の加工が容易である。   According to this, since the opposing surface (19) of the body (1) is the back of the hole, the opposing surface (413c) of the piezo actuator (4) is the outer surface, so that the groove can be easily processed.

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、燃料案内通路（４１３ｅ）は、ピエゾアクチュエータ（４）の軸方向に見たときに、放射状の線に対して傾斜していることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the injector according to any one of the first to third aspects, the fuel guide passage (413e) is a radial line when viewed in the axial direction of the piezo actuator (4). It is characterized by being inclined with respect to.

これによると、燃料案内通路（４１３ｅ）を放射状にした場合よりも、当接部（Ａ）全周への燃料潤滑が行われやすい。   According to this, fuel lubrication to the entire circumference of the contact portion (A) is easier than when the fuel guide passage (413e) is made radial.

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、燃料案内通路（４１３ｅ）は、周方向に沿って複数個配置されていることを特徴とする。これによると、当接部（Ａ）全周への燃料潤滑が行われやすい。   According to a fifth aspect of the present invention, in the injector according to any one of the first to fourth aspects, a plurality of fuel guide passages (413e) are arranged along the circumferential direction. According to this, fuel lubrication to the entire circumference of the contact portion (A) is easy to be performed.

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のインジェクタにおいて、燃料案内通路（４１３ｅ）は、周方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする。これによると、当接部（Ａ）全周に均一に燃料潤滑を行うことができる。   According to a sixth aspect of the invention, in the injector of the fifth aspect, the fuel guide passages (413e) are arranged at equal intervals along the circumferential direction. According to this, fuel lubrication can be uniformly performed on the entire circumference of the contact portion (A).

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、収納穴（１７）内の燃料圧力が大気圧よりも高く制御され、ボデー（１）は、リーク燃料を燃料タンク（１００）に戻すための低圧燃料通路（１６）と、ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）よりも反リード線取り出し穴（１８）側の位置で収納穴（１７）と低圧燃料通路（１６）とを連通させる低圧連絡通路（１６ａ）とを備えるインジェクタであって、当接部（Ａ）と低圧連絡通路（１６ａ）との間の空間の容積をＶ１とし、当接部（Ａ）とシール手段（４１４）との間の空間の容積をＶ２とし、大気圧をＰ０とし、収納穴（１７）内の制御燃料圧力をＰｂとしたとき、Ｖ２＞（Ｐｂ／Ｐ０−１）Ｖ１であることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the injector according to any one of the first to sixth aspects, the fuel pressure in the storage hole (17) is controlled to be higher than the atmospheric pressure, and the body (1) A low-pressure fuel passage (16) for returning the fuel to the fuel tank (100), and a storage hole (17) at a position on the side opposite to the lead-out hole (18) from the opposing surface (413c) of the piezoelectric actuator (4). An injector comprising a low-pressure communication passage (16a) communicating with the low-pressure fuel passage (16), wherein the volume of the space between the contact portion (A) and the low-pressure communication passage (16a) is V1, and the contact V2> (Pb / P0− when the volume of the space between the part (A) and the sealing means (414) is V2, the atmospheric pressure is P0, and the control fuel pressure in the storage hole (17) is Pb. 1) It is V1.

ところで、収納穴（１７）よりもリード線取り出し穴（１８）が上になる状態でインジェクタが使用される場合、例えばガス欠により収納穴（１７）にエアが混入すると、当接部（Ａ）と低圧連絡通路（１６ａ）との間の空間および当接部（Ａ）とシール手段（４１４）との間の空間にエアが溜まる。しかし、Ｖ２＞（Ｐｂ／Ｐ０−１）Ｖ１とすることにより、収納穴（１７）内が制御燃料圧力Ｐｂまで上昇すると、エアが圧縮されて当接部（Ａ）よりも上まで液面が上昇し、当接部（Ａ）が潤滑される。   By the way, when the injector is used with the lead wire extraction hole (18) above the storage hole (17), for example, if air enters the storage hole (17) due to lack of gas, the contact portion (A) And air accumulates in the space between the low pressure communication passage (16a) and the space between the contact portion (A) and the sealing means (414). However, by setting V2> (Pb / P0-1) V1, when the inside of the storage hole (17) rises to the control fuel pressure Pb, the air is compressed and the liquid level reaches above the contact portion (A). Ascending, the contact portion (A) is lubricated.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係るインジェクタを備える燃料噴射装置の全体構成を模式的に示す図である。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a fuel injection device including an injector according to the first embodiment.

インジェクタは、内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン。図示せず）のシリンダヘッドに装着され、蓄圧器（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するものである。   The injector is attached to a cylinder head of an internal combustion engine (more specifically, a diesel engine, not shown), and injects high-pressure fuel stored in a pressure accumulator (not shown) into the cylinder of the internal combustion engine. .

図１に示すように、インジェクタのボデー１は、金属製であり、蓄圧器からの高圧燃料が導入される燃料入口部１１と、インジェクタ内部の燃料を燃料タンク１００に向けて流出させる燃料出口部１２とを備えている。   As shown in FIG. 1, an injector body 1 is made of metal, a fuel inlet portion 11 into which high-pressure fuel from an accumulator is introduced, and a fuel outlet portion that allows fuel inside the injector to flow out toward a fuel tank 100. 12.

ボデー１の軸方向一端側に、開弁時に燃料を噴射するノズル２が配置されている。このノズル２は、ボデー１に摺動自在に保持されたニードル２１と、ニードル２１を閉弁向きに付勢するノズルスプリング２２と、ニードル２１のピストン部２１ａが挿入されたノズルシリンダ２３とを有している。   A nozzle 2 that injects fuel when the valve is opened is disposed on one end side of the body 1 in the axial direction. The nozzle 2 includes a needle 21 slidably held on the body 1, a nozzle spring 22 that urges the needle 21 in a valve closing direction, and a nozzle cylinder 23 in which a piston portion 21 a of the needle 21 is inserted. is doing.

ボデー１の軸方向一端には、高圧燃料通路１３を介して燃料入口部１１と連通する噴孔２４が形成され、この噴孔２４から高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴出させるようになっている。この噴孔２４の上流側にテーパ状の弁座２５が形成されており、ニードル２１に形成されたシート部２１ｂが弁座２５に接離することにより噴孔２４が開閉される。   At one end of the body 1 in the axial direction, an injection hole 24 communicating with the fuel inlet 11 through the high-pressure fuel passage 13 is formed, and high-pressure fuel is injected from the injection hole 24 into the cylinder of the internal combustion engine. Yes. A tapered valve seat 25 is formed on the upstream side of the injection hole 24, and the injection hole 24 is opened and closed when the seat portion 21 b formed on the needle 21 contacts and separates from the valve seat 25.

ピストン部２１ａは、ノズルシリンダ２３に摺動自在に且つ液密的に挿入されており、ピストン部２１ａとノズルシリンダ２３とにより、内部の燃料圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室２６が形成されている。そして、ニードル２１は、制御室２６内の燃料圧力により閉弁向きに付勢されるとともに、燃料入口部１１から高圧燃料通路１３を介して噴孔２４側に導かれる高圧燃料により開弁向きに付勢される。   The piston part 21a is slidably and liquid-tightly inserted into the nozzle cylinder 23. The piston part 21a and the nozzle cylinder 23 form a control chamber 26 in which the internal fuel pressure can be switched between high pressure and low pressure. ing. The needle 21 is urged in the valve closing direction by the fuel pressure in the control chamber 26 and is opened in the valve opening direction by the high pressure fuel guided from the fuel inlet 11 to the nozzle hole 24 side through the high pressure fuel passage 13. Be energized.

ボデー１の軸方向中間部には、制御室２６の圧力を制御する制御弁３が収納される弁室１４が形成されている。この弁室１４は、連絡通路１５を介して制御室２６と常時連通されている。弁室１４は、高圧燃料通路１３から分岐された高圧連絡通路１３ａが接続されている。また、弁室１４は、低圧燃料通路１６を介して燃料出口部１２に接続されている。   A valve chamber 14 in which the control valve 3 for controlling the pressure in the control chamber 26 is housed is formed in the intermediate portion in the axial direction of the body 1. The valve chamber 14 is always in communication with the control chamber 26 via the communication passage 15. The valve chamber 14 is connected to a high pressure communication passage 13 a branched from the high pressure fuel passage 13. Further, the valve chamber 14 is connected to the fuel outlet portion 12 through a low-pressure fuel passage 16.

制御弁３は、弁室１４と高圧連絡通路１３ａとの間および弁室１４と低圧燃料通路１６との間を開閉する弁体３１と、弁室１４と高圧連絡通路１３ａとの間が開かれるとともに弁室１４と低圧燃料通路１６との間が閉じられる向きに弁体３１を付勢するバルブスプリング３２とを有している。   The control valve 3 is opened between the valve chamber 14 and the high pressure communication passage 13a and between the valve chamber 14 and the high pressure communication passage 13a, and between the valve chamber 14 and the high pressure communication passage 13a. In addition, a valve spring 32 that biases the valve body 31 in a direction in which the space between the valve chamber 14 and the low-pressure fuel passage 16 is closed is provided.

ボデー１には、弁室１４よりも軸方向他端側に、制御弁３を駆動するアクチュエータ４が収納される円柱状の収納穴１７が形成されている。この収納穴１７は、低圧連絡通路１６ａを介して低圧燃料通路１６に接続されている。   The body 1 is formed with a cylindrical storage hole 17 on the other end side in the axial direction from the valve chamber 14 in which the actuator 4 that drives the control valve 3 is stored. The storage hole 17 is connected to the low pressure fuel passage 16 via the low pressure communication passage 16a.

アクチュエータ４は、ピエゾ素子が多数積層されて電荷の充放電により伸縮する円柱状のピエゾアクチュエータ４１と、ピエゾアクチュエータ４１の伸縮変位を制御弁３の弁体３１に伝達する伝達部とを備えている。   The actuator 4 includes a cylindrical piezo actuator 41 in which a large number of piezo elements are stacked and expands and contracts due to charge and discharge, and a transmission unit that transmits the expansion and contraction displacement of the piezo actuator 41 to the valve body 31 of the control valve 3. .

ピエゾアクチュエータ４１には、給電用の２本のリード線４１１が接合されている。そして、ボデー１の軸方向他端側には、このリード線４１１を外部に取り出すための円柱状のリード線取り出し穴１８が形成されている。   Two lead wires 411 for power feeding are joined to the piezoelectric actuator 41. A cylindrical lead wire extraction hole 18 for extracting the lead wire 411 to the outside is formed on the other end side in the axial direction of the body 1.

アクチュエータ４の伝達部は以下のように構成されている。アクチュエータシリンダ４２に第１ピストン４３および第２ピストン４４が摺動自在に且つ液密的に挿入されており、第１ピストン４３と第２ピストン４４との間には、燃料が充填された液室４５が形成されている。   The transmission part of the actuator 4 is configured as follows. A first piston 43 and a second piston 44 are slidably and liquid-tightly inserted into the actuator cylinder 42, and a liquid chamber filled with fuel is provided between the first piston 43 and the second piston 44. 45 is formed.

第１ピストン４３は、第１スプリング４６によりピエゾアクチュエータ４１側に向かって付勢されており、ピエゾアクチュエータ４１により直接駆動されるようになっている。そして、ピエゾアクチュエータ４１の伸長時には、第１ピストン４３により液室４５の圧力が高められるようになっている。   The first piston 43 is urged toward the piezo actuator 41 by a first spring 46 and is directly driven by the piezo actuator 41. When the piezoelectric actuator 41 is extended, the pressure of the liquid chamber 45 is increased by the first piston 43.

第２ピストン４４は、第２スプリング４７により制御弁３の弁体３１側に付勢されており、液室４５の圧力を受けて作動して弁体３１を駆動するようになっている。そして、第２ピストン４４は、ピエゾアクチュエータ４１の伸長時には、高圧化された液室４５の圧力を受けて作動して、弁室１４と高圧連絡通路１３ａとの間が閉じられるとともに弁室１４と低圧燃料通路１６との間が開かれる位置に弁体３１を駆動する。一方、ピエゾアクチュエータ４１の収縮時、すなわち液室４５の圧力が低いときには、第２ピストン４４は、第２スプリング４７に抗して制御弁３のバルブスプリング３２により第１ピストン４３側に押し戻される。   The second piston 44 is urged toward the valve body 31 side of the control valve 3 by the second spring 47 and is actuated by receiving the pressure of the liquid chamber 45 to drive the valve body 31. When the piezo actuator 41 is extended, the second piston 44 operates by receiving the pressure of the liquid chamber 45 that has been increased in pressure, and the space between the valve chamber 14 and the high-pressure communication passage 13a is closed and the valve chamber 14 The valve body 31 is driven to a position where the space between the low pressure fuel passage 16 is opened. On the other hand, when the piezoelectric actuator 41 contracts, that is, when the pressure in the liquid chamber 45 is low, the second piston 44 is pushed back toward the first piston 43 by the valve spring 32 of the control valve 3 against the second spring 47.

燃料タンク１００と燃料出口部１２とを接続するリターン経路１１０には、低圧燃料通路１６側の圧力を制御する背圧弁１２０が配置されている。因みに、蓄圧器内に蓄えられた高圧燃料の圧力が１００ＭＰａ以上であるのに対し、背圧弁１２０は低圧燃料通路１６側の圧力を１ＭＰａ程度に制御する。   A back pressure valve 120 that controls the pressure on the low pressure fuel passage 16 side is disposed in the return path 110 that connects the fuel tank 100 and the fuel outlet portion 12. Incidentally, while the pressure of the high pressure fuel stored in the pressure accumulator is 100 MPa or more, the back pressure valve 120 controls the pressure on the low pressure fuel passage 16 side to about 1 MPa.

ピエゾアクチュエータ４１には、ピエゾ駆動回路１３０を介して電力が供給されるようになっている。このピエゾ駆動回路１３０は、ピエゾアクチュエータ４１の伸び量を変化させるために、ピエゾアクチュエータ４１への印加電圧を制御可能になっている。また、ピエゾ駆動回路１３０は、ピエゾアクチュエータ４１への印加電圧およびピエゾアクチュエータ４１への通電タイミングが、電子制御回路（以下、ＥＣＵという）１４０により制御される。   Electric power is supplied to the piezo actuator 41 via the piezo drive circuit 130. The piezo drive circuit 130 can control the voltage applied to the piezo actuator 41 in order to change the extension amount of the piezo actuator 41. Further, in the piezo drive circuit 130, the applied voltage to the piezo actuator 41 and the energization timing to the piezo actuator 41 are controlled by an electronic control circuit (hereinafter referred to as ECU) 140.

ＥＣＵ１４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。そして、ＥＣＵ１４０には、吸入空気量、アクセルペダルの踏み込み量、内燃機関回転数、蓄圧器内の燃料圧等を検出する各種センサ（図示せず）から信号が入力される。   The ECU 140 includes a well-known microcomputer including a CPU, ROM, EEPROM, RAM, and the like (not shown), and performs arithmetic processing according to a program stored in the microcomputer. The ECU 140 receives signals from various sensors (not shown) that detect the intake air amount, the accelerator pedal depression amount, the internal combustion engine speed, the fuel pressure in the accumulator, and the like.

図２は図１のインジェクタの要部の正面断面図、図３（ａ）は図２の保持部材４１３単体を示す正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の平面図である。   2 is a front cross-sectional view of the main part of the injector of FIG. 1, FIG. 3 (a) is a front view showing the holding member 413 alone of FIG. 2, and FIG. 3 (b) is a plan view of FIG.

この図２、図３に示すように、ボデー１には、収納穴１７とリード線取り出し穴１８との境界部に、環状のボデー側対向面１９が形成されている。このボデー側対向面１９は、リード線取り出し穴１８側から収納穴１７側に向かって拡大する円錐面になっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the body 1 is formed with an annular body-side facing surface 19 at the boundary between the accommodation hole 17 and the lead wire take-out hole 18. The body-side facing surface 19 is a conical surface that expands from the lead wire take-out hole 18 side toward the storage hole 17 side.

ピエゾアクチュエータ４１は、ピエゾ素子が多数積層されたピエゾスタック４１２を備え、このピエゾスタック４１２の一端が、金属製で円筒状の保持部材４１３にて保持されている。なお、リード線４１１は、保持部材４１３の内部に形成された図示しない穴を通って、ピエゾスタック４１２からリード線取り出し穴１８に導かれている。また、リード線４１１と保持部材４１３との隙間は図示しないシール部材によってシールされている。   The piezo actuator 41 includes a piezo stack 412 in which a large number of piezo elements are stacked, and one end of the piezo stack 412 is held by a metal-made cylindrical holding member 413. The lead wire 411 is led from the piezo stack 412 to the lead wire take-out hole 18 through a hole (not shown) formed in the holding member 413. Further, the gap between the lead wire 411 and the holding member 413 is sealed by a seal member (not shown).


保持部材４１３は、収納穴１７内に配置される大径部４１３ａと、この大径部４１３ａよりも小径でリード線取り出し穴１８内に配置される小径部４１３ｂと、大径部４１３ａと小径部４１３ｂの境界部に形成された環状の保持部材側対向面４１３ｃとを備えている。この保持部材側対向面４１３ｃは、小径部４１３ｂ側から大径部４１３ａ側に向かって拡大する球面になっている。そして、保持部材側対向面４１３ｃがボデー側対向面１９に当接して、ピエゾアクチュエータ４１の軸方向の位置決めがなされている。両対向面１９、４１３ｃは一点鎖線で示す部位で環状に線接触しており、この線接触する部位を以下当接部Ａという。なお、保持部材側対向面４１３ｃを球面とし、ボデー側対向面１９を円錐面としているため、ピエゾアクチュエータ４１とボデー１の調芯が容易である。
The holding member 413 includes a large-diameter portion 413a disposed in the storage hole 17, a small-diameter portion 413b having a smaller diameter than the large-diameter portion 413a and disposed in the lead wire take-out hole 18, and a large-diameter portion 413a and a small-diameter portion. And an annular holding member side facing surface 413c formed at the boundary portion of 413b. The holding member side facing surface 413c is a spherical surface that expands from the small diameter portion 413b side toward the large diameter portion 413a side. The holding member side facing surface 413c is in contact with the body side facing surface 19 so that the piezo actuator 41 is positioned in the axial direction. The opposing surfaces 19 and 413c are in line contact with each other in a ring shape at a portion indicated by a one-dot chain line. Since the holding member side facing surface 413c is a spherical surface and the body side facing surface 19 is a conical surface, alignment of the piezo actuator 41 and the body 1 is easy.

小径部４１３ｂの外周面には、環状のＯリング溝４１３ｄが形成され、このＯリング溝４１３ｄにシール手段としてのＯリング４１４が配置されている。そして、このＯリング４１４により、収納穴１７からリード線取り出し穴１８への燃料流出が防止されている。   An annular O-ring groove 413d is formed on the outer peripheral surface of the small-diameter portion 413b, and an O-ring 414 as a sealing means is disposed in the O-ring groove 413d. The O-ring 414 prevents fuel from flowing from the storage hole 17 to the lead wire extraction hole 18.

保持部材側対向面４１３ｃには、収納穴１７内の燃料を当接部Ａに導く燃料案内通路４１３ｅが設けられている。この燃料案内通路４１３ｅは、溝であり、保持部材側対向面４１３ｃにおける大径部４１３ａ側の端部から小径部４１３ｂ側の端部まで連続しており、放射状に且つ周方向に沿って等間隔に配置されている。燃料案内通路４１３ｅは、両対向面１９、４１３ｃのうち保持部材側対向面４１３ｃのみに設けられ、切削加工、レーザ加工、放電加工等にて形成される。なお、ボデー側対向面１９は穴の奥であるのに対し、保持部材側対向面４１３ｃは外表面であるため、燃料案内通路４１３ｅをボデー側対向面１９に設ける場合よりも、燃料案内通路４１３ｅの加工が容易である。   A fuel guide passage 413e that guides the fuel in the storage hole 17 to the contact portion A is provided on the holding member side facing surface 413c. The fuel guide passage 413e is a groove that is continuous from the end on the holding member side facing surface 413c on the large diameter portion 413a side to the end on the small diameter portion 413b side, and is radially spaced at equal intervals along the circumferential direction. Is arranged. The fuel guide passage 413e is provided only on the holding member side facing surface 413c among the facing surfaces 19, 413c, and is formed by cutting, laser processing, electric discharge machining, or the like. Since the body-side facing surface 19 is at the back of the hole, the holding member-side facing surface 413c is an outer surface, and therefore, the fuel guide passage 413e is provided rather than the case where the fuel guide passage 413e is provided on the body-side facing surface 19. Is easy to process.

ここで、図２に天地方向を示すように、収納穴１７よりもリード線取り出し穴１８が上になる状態でインジェクタが使用される場合、例えばガス欠により収納穴１７にエアが混入すると、低圧連絡通路１６ａの上端からＯリング４１４までの空間にエアが溜まる。   Here, as shown in FIG. 2, when the injector is used in a state where the lead wire extraction hole 18 is above the storage hole 17, if air is mixed into the storage hole 17 due to lack of gas, for example, Air accumulates in the space from the upper end of the communication passage 16a to the O-ring 414.

このエアが溜まる空間のうち当接部Ａと低圧連絡通路１６の上端との間の空間の容積をＶ１とし、エアが溜まる空間のうち当接部ＡとＯリング４１４との間の空間の容積をＶ２とし、大気圧をＰ０とし、背圧弁１２０によって制御される収納穴１７内の制御燃料圧力をＰｂとしたとき、Ｖ２＞（Ｐｂ／Ｐ０−１）Ｖ１となるように、容積Ｖ１、Ｖ２を設定している。   The volume of the space between the contact portion A and the upper end of the low-pressure communication passage 16 in the space in which the air accumulates is V1, and the volume of the space between the contact portion A and the O-ring 414 in the space in which the air accumulates. Is set to V2, the atmospheric pressure is set to P0, and the control fuel pressure in the storage hole 17 controlled by the back pressure valve 120 is set to Pb, the volumes V1, V2 so that V2> (Pb / P0-1) V1. Is set.

次に、上記燃料噴射装置の作動を説明する。まず、ピエゾアクチュエータ４１に通電されると、ピエゾアクチュエータ４１が伸長して第１ピストン４３が駆動され、第１ピストン４３により液室４５の圧力が高められる。高圧化された液室４５の圧力により第２ピストン４４が制御弁３の弁体３１側に向かって駆動される。そして、第２ピストン４４にて弁体３１が駆動されることにより、弁室１４と高圧連絡通路１３ａとの間が閉じられるとともに、弁室１４と低圧燃料通路１６との間が開かれる。   Next, the operation of the fuel injection device will be described. First, when the piezo actuator 41 is energized, the piezo actuator 41 extends to drive the first piston 43, and the pressure of the liquid chamber 45 is increased by the first piston 43. The second piston 44 is driven toward the valve body 31 side of the control valve 3 by the pressure of the liquid chamber 45 that has been increased in pressure. When the valve body 31 is driven by the second piston 44, the valve chamber 14 and the high-pressure communication passage 13a are closed, and the valve chamber 14 and the low-pressure fuel passage 16 are opened.

これにより、制御室２６の圧力が低下してニードル２１を閉弁向きに付勢する力が小さくなるため、ニードル２１が開弁向きに移動し、シート部２１ｂが弁座２５から離れて噴孔２４が開かれ、噴孔２４から内燃機関の気筒内に燃料が噴射される。   As a result, the pressure in the control chamber 26 decreases and the force for urging the needle 21 in the valve closing direction is reduced, so that the needle 21 moves in the valve opening direction, and the seat portion 21b moves away from the valve seat 25 and the injection hole. 24 is opened, and fuel is injected from the nozzle hole 24 into the cylinder of the internal combustion engine.

その後、ピエゾアクチュエータ４１への通電が停止されると、ピエゾアクチュエータ４１が縮むため第１ピストン４３は第１スプリング４６によりピエゾアクチュエータ４１側に戻される。また、バルブスプリング３２により、弁体３１および第２ピストン４４が第１ピストン４３側に戻される。   Thereafter, when the energization to the piezo actuator 41 is stopped, the piezo actuator 41 contracts, so that the first piston 43 is returned to the piezo actuator 41 side by the first spring 46. Further, the valve body 31 and the second piston 44 are returned to the first piston 43 side by the valve spring 32.

これにより、弁室１４と高圧連絡通路１３ａとの間が開かれるとともに、弁室１４と低圧燃料通路１６との間が閉じられる。したがって、蓄圧器からの高圧燃料が、高圧燃料通路１３、高圧連絡通路１３ａ、弁室１４、および連絡通路１５を介して制御室２６に導入される。   Thereby, the space between the valve chamber 14 and the high-pressure communication passage 13a is opened, and the space between the valve chamber 14 and the low-pressure fuel passage 16 is closed. Therefore, the high pressure fuel from the pressure accumulator is introduced into the control chamber 26 via the high pressure fuel passage 13, the high pressure communication passage 13 a, the valve chamber 14, and the communication passage 15.

これにより、制御室２６の圧力が上昇してニードル２１を閉弁向きに付勢する力が大きくなるため、ニードル２１が閉弁向きに移動し、シート部２１ｂが弁座２５に着座して噴孔２４が閉じられ、燃料噴射が終了する。   As a result, the pressure in the control chamber 26 rises and the force for urging the needle 21 in the valve closing direction increases, so that the needle 21 moves in the valve closing direction, and the seat portion 21b is seated on the valve seat 25 and sprayed. The hole 24 is closed and the fuel injection is finished.

上記の作動中、収納穴１７内の燃料が燃料案内通路４１３ｅにより当接部Ａに導かれるため、当接部Ａは流体潤滑状態となる。また、当接部Ａに導かれる燃料の流れにより、摩耗粉が当接部Ａから他の部位へ排出される。したがって、当接部Ａは流体潤滑状態となることと、摩耗粉の排出が促進されることとが相俟って、当接部Ａの摩耗が抑制される。   During the above operation, the fuel in the storage hole 17 is guided to the contact portion A by the fuel guide passage 413e, so that the contact portion A is in a fluid lubrication state. Further, the abrasion powder is discharged from the contact portion A to other parts by the flow of fuel guided to the contact portion A. Therefore, the contact portion A is brought into a fluid lubrication state and the discharge of wear powder is promoted, so that the wear of the contact portion A is suppressed.

また、燃料案内通路４１３ｅを周方向に沿って複数個配置しているため、当接部Ａ全周への燃料潤滑が行われやすく、さらに、燃料案内通路４１３ｅを周方向に沿って等間隔に配置しているため、当接部Ａ全周に均一に燃料潤滑を行うことができる。   In addition, since a plurality of fuel guide passages 413e are arranged along the circumferential direction, fuel lubrication to the entire circumference of the contact portion A is easy, and furthermore, the fuel guide passages 413e are equally spaced along the circumferential direction. Due to the arrangement, fuel lubrication can be uniformly performed on the entire circumference of the contact portion A.

また、収納穴１７よりもリード線取り出し穴１８が上になる状態でインジェクタが使用される場合、例えばガス欠により収納穴１７にエアが混入すると、低圧連絡通路１６ａの上端からリング４１４までの空間にエアが溜まる。しかし、Ｖ２＞（Ｐｂ／Ｐ０−１）Ｖ１としているため、燃料補充後に収納穴１７内が制御燃料圧力Ｐｂまで上昇すると、低圧連絡通路１６ａの上端からＯリング４１４までの空間に溜まっていたエアが圧縮されて当接部Ａよりも上まで液面が上昇し、当接部Ａが確実に潤滑される。   Further, when the injector is used in a state in which the lead wire extraction hole 18 is above the storage hole 17, for example, if air enters the storage hole 17 due to lack of gas, the space from the upper end of the low-pressure communication passage 16a to the ring 414 Air accumulates in the air. However, since V2> (Pb / P0-1) V1, the air accumulated in the space from the upper end of the low-pressure communication passage 16a to the O-ring 414 when the inside of the storage hole 17 rises to the control fuel pressure Pb after refueling. Is compressed and the liquid level rises above the contact portion A, and the contact portion A is reliably lubricated.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４（ａ）は第２実施形態に係るインジェクタにおける保持部材４１３単体を示す正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4A is a front view showing a holding member 413 alone in the injector according to the second embodiment, and FIG. 4B is a plan view of FIG. The same or equivalent parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第１実施形態に係るインジェクタにおける燃料案内通路４１３ｅは放射状に配置したが、本実施形態の燃料案内通路４１３ｅは、図４に示すように、ピエゾアクチュエータの軸方向に見たときに、放射状の線に対して傾斜している。この場合、燃料が燃料案内通路４１３ｅを流通する際に燃料は周方向に回転しつつ移動するため、燃料案内通路４１３ｅを放射状にした場合よりも当接部Ａ全周への燃料潤滑が行われやすい。   Although the fuel guide passages 413e in the injector according to the first embodiment are arranged radially, the fuel guide passages 413e of this embodiment are arranged in a radial line when viewed in the axial direction of the piezo actuator as shown in FIG. It is inclined with respect to. In this case, when the fuel flows through the fuel guide passage 413e, the fuel moves while rotating in the circumferential direction. Therefore, fuel lubrication to the entire circumference of the contact portion A is performed more than when the fuel guide passage 413e is made radial. Cheap.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、燃料案内通路４１３ｅを保持部材側対向面４１３ｃのみに設けたが、燃料案内通路４１３ｅは、ボデー側対向面１９のみに設けてもよいし、保持部材側対向面４１３ｃおよびボデー側対向面１９の両方に設けてもよい。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the fuel guide passage 413e is provided only on the holding member side facing surface 413c. However, the fuel guide passage 413e may be provided only on the body side facing surface 19, or the holding member side facing surface 413c and the body. It may be provided on both side facing surfaces 19.

また、上記各実施形態では、ボデー側対向面１９を円錐面とし、保持部材側対向面４１３ｃを球面にしたが、ボデー側対向面１９を球面とし、保持部材側対向面４１３ｃを円錐面にしてもよいし、さらには、ボデー側対向面１９および保持部材側対向面４１３ｃをともに円錐面にしてもよい。また、球面以外の曲面にしてもよい。さらに、ボデー側対向面１９および保持部材側対向面４１３ｃをともに、ピエゾアクチュエータの軸線に対して垂直な平面にしてもよい。   In each of the above embodiments, the body side facing surface 19 is a conical surface and the holding member side facing surface 413c is a spherical surface. However, the body side facing surface 19 is a spherical surface and the holding member side facing surface 413c is a conical surface. Alternatively, both the body side facing surface 19 and the holding member side facing surface 413c may be conical surfaces. Further, it may be a curved surface other than a spherical surface. Furthermore, both the body side facing surface 19 and the holding member side facing surface 413c may be flat surfaces perpendicular to the axis of the piezo actuator.

また、燃料案内通路４１３ｅは、網目状に配置してもよい。この場合、燃料案内通路４１３ｅは、プレス加工ないしは切削加工にて形成することができる。   The fuel guide passage 413e may be arranged in a mesh shape. In this case, the fuel guide passage 413e can be formed by pressing or cutting.

本発明の第１実施形態に係るインジェクタを備える燃料噴射装置の全体構成を模式的に示す図である。It is a figure showing typically the whole fuel injection device composition provided with the injector concerning a 1st embodiment of the present invention. 図２は図１のインジェクタの要部の正面断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of a main part of the injector of FIG. （ａ）は図２の保持部材４１３単体を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。(A) is a front view which shows the holding member 413 single-piece | unit of FIG. 2, (b) is a top view of (a). （ａ）は本発明の第２実施形態に係るインジェクタにおける保持部材４１３単体を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。(A) is a front view which shows the holding member 413 single-piece | unit in the injector which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (b) is a top view of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１…ボデー、２…ノズル、４…ピエゾアクチュエータ、１７…収納穴、１８…リード線取り出し穴、１９…対向面、４１１…リード線、４１３ｃ…対向面、４１３ｅ…燃料案内通路、４１４…Ｏリング（シール手段）、Ａ…当接部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Body, 2 ... Nozzle, 4 ... Piezo actuator, 17 ... Storage hole, 18 ... Lead wire taking-out hole, 19 ... Opposing surface, 411 ... Lead wire, 413c ... Opposing surface, 413e ... Fuel guide passage, 414 ... O-ring (Sealing means), A: contact portion.

Claims (7)

電荷の充放電により伸縮する円柱状のピエゾアクチュエータ（４）と、
前記ピエゾアクチュエータ（４）に接合された給電用のリード線（４１１）と、
前記ピエゾアクチュエータ（４）への通電状態に応じて開弁または閉弁して開弁時に燃料を噴射するノズル（２）と、
前記ピエゾアクチュエータ（４）が収納されるとともに燃料が導入される収納穴（１７）および前記リード線（４１１）を外部に取り出すためのリード線取り出し穴（１８）が形成された筒状のボデー（１）とを備え、
前記ピエゾアクチュエータ（４）の一端側に配置されたシール手段（４１４）により前記収納穴（１７）から前記リード線取り出し穴（１８）への燃料流出が防止され、
前記ピエゾアクチュエータ（４）に形成された環状の対向面（４１３ｃ）と前記ボデー（１）に形成された環状の対向面（１９）とが前記シール手段（４１４）よりも前記収納穴（１７）側の位置で当接して前記ピエゾアクチュエータ（４）の軸方向の位置決めがなされるインジェクタにおいて、
前記両対向面（１９、４１３ｃ）内で接触する部位を当接部（Ａ）としたとき、前記収納穴（１７）内の燃料を前記当接部（Ａ）に導く燃料案内通路（４１３ｅ）が前記対向面（１９、４１３ｃ）に設けられていることを特徴とするインジェクタ。 A cylindrical piezo actuator (4) that expands and contracts by charge and discharge of electric charge;
A power supply lead wire (411) joined to the piezoelectric actuator (4);
A nozzle (2) that opens or closes according to the energization state of the piezo actuator (4) and injects fuel when the valve is opened;
A tubular body (17) in which the piezoelectric actuator (4) is stored and a storage hole (17) for introducing fuel and a lead wire extraction hole (18) for extracting the lead wire (411) to the outside are formed. 1)
The seal means (414) disposed on one end side of the piezo actuator (4) prevents fuel from flowing out from the storage hole (17) into the lead wire take-out hole (18),
An annular facing surface (413c) formed on the piezo actuator (4) and an annular facing surface (19) formed on the body (1) are formed in the housing hole (17) more than the sealing means (414). In the injector in which the piezoelectric actuator (4) is positioned in the axial direction by contacting at a position on the side,
A fuel guide passage (413e) that guides the fuel in the storage hole (17) to the contact portion (A) when the contact portion in the opposing surfaces (19, 413c) is the contact portion (A). Is provided on the facing surface (19, 413c). 前記ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）および前記ボデー（１）の対向面（１９）は、一方が円錐面であり、他方が球面であることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。 The injector according to claim 1, wherein one of the opposing surface (413c) of the piezoelectric actuator (4) and the opposing surface (19) of the body (1) is a conical surface and the other is a spherical surface. . 前記燃料案内通路（４１３ｅ）は、溝であると共に、前記ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）のみに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクタ。 The injector according to claim 1 or 2, wherein the fuel guide passage (413e) is a groove and is provided only on a facing surface (413c) of the piezo actuator (4). 前記燃料案内通路（４１３ｅ）は、前記ピエゾアクチュエータ（４）の軸方向に見たときに、放射状の線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のインジェクタ。 The fuel guide passage (413e) is inclined with respect to a radial line when viewed in the axial direction of the piezo actuator (4). The described injector. 前記燃料案内通路（４１３ｅ）は、周方向に沿って複数個配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のインジェクタ。 The injector according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the fuel guide passages (413e) are arranged along a circumferential direction. 前記燃料案内通路（４１３ｅ）は、周方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のインジェクタ。 The injector according to claim 5, wherein the fuel guide passages (413e) are arranged at equal intervals along a circumferential direction. 前記収納穴（１７）内の燃料圧力が大気圧よりも高く制御され、
前記ボデー（１）は、リーク燃料を燃料タンク（１００）に戻すための低圧燃料通路（１６）と、前記ピエゾアクチュエータ（４）の対向面（４１３ｃ）よりも反リード線取り出し穴（１８）側の位置で前記収納穴（１７）と前記低圧燃料通路（１６）とを連通させる低圧連絡通路（１６ａ）とを備えるインジェクタであって、
前記当接部（Ａ）と前記低圧連絡通路（１６ａ）との間の空間の容積をＶ１とし、
前記当接部（Ａ）と前記シール手段（４１４）との間の空間の容積をＶ２とし、
大気圧をＰ０とし、
前記収納穴（１７）内の制御燃料圧力をＰｂとしたとき、
Ｖ２＞（Ｐｂ／Ｐ０−１）Ｖ１であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のインジェクタ。 The fuel pressure in the storage hole (17) is controlled to be higher than atmospheric pressure;
The body (1) has a low pressure fuel passage (16) for returning leaked fuel to the fuel tank (100), and a side opposite to the lead wire extraction hole (18) from the opposing surface (413c) of the piezoelectric actuator (4). An injector comprising a low-pressure communication passage (16a) communicating the storage hole (17) and the low-pressure fuel passage (16) at a position of
The volume of the space between the contact part (A) and the low-pressure communication passage (16a) is V1,
The volume of the space between the contact part (A) and the sealing means (414) is V2,
The atmospheric pressure is P0,
When the control fuel pressure in the storage hole (17) is Pb,
The injector according to any one of claims 1 to 6, wherein V2> (Pb / P0-1) V1.
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