JP3740796B2

JP3740796B2 - Engine fuel injection valve

Info

Publication number: JP3740796B2
Application number: JP17443797A
Authority: JP
Inventors: 隆福田; 孝之荒井; 雅彦勝; 俊治大木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JPH1122586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁歪アクチュエータを介して針弁前後の燃料圧力を変化させることにより針弁を作動させるエンジンの燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンに備えられる燃料噴射弁等に、印加電圧に応じて伸張するピエゾアクチュエータ（圧電素子）を備え、ピエゾアクチュエータを介して針弁（弁体）を開弁作動させるものがあった。針弁をピエゾアクチュエータにより駆動することにより、燃料噴射弁の高速応答性が高まり、最大噴射量と最小噴射量の比（ダイナミックレンジ）が拡大してエンジンの高出力化に対応できる。また、少量の燃料を安定して噴射できるので、エンジンの燃費低減要求に対応できる。
【０００３】
この種の燃料噴射弁として、針弁をその前後差圧に基づいて開弁させるようにしたものが知られている。針弁の前後には燃圧室と差圧室が画成されており、燃圧室には所定の圧力で燃料が導入され、差圧室は燃圧室とオリフィスにより連通されている。針弁背後側の差圧室にはピエゾアクチュエータが設けられており、このピエゾアクチュエータの伸縮により針弁の開閉作動が制御される。すなわち、ピエゾアクチュエータに電圧を印加して伸長させた状態で針弁前後の燃圧室と差圧室の圧力はオリフィスを介して均等化されている。このとき針弁はリターンスプリングの張力により閉弁保持している。この状態からピエゾアクチュエータの両端子を短絡させてピエゾアクチュエータを瞬時に収縮させると、針弁背後の差圧室の容積が拡大する。このとき、差圧室は針弁前方の燃圧室に対してオリフィスを介して連通しているので、一時的に差圧室の内圧が低下し針弁の前後に開弁方向の圧力差が発生する。これにより針弁はリターンスプリングに抗して開弁し、噴口が開いて燃料が噴射されることになる。（この種の燃料噴射弁の公知例としては、例えば特開平６−２８０７１１号公報を参照。）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のこのようなピエゾアクチュエータを用いた燃料噴射弁では、針弁がシート部に着座して噴口を閉じるときに、燃料室の圧力が瞬間的に上昇し、所定の噴射時期以外で燃料を噴射する二次噴射を起こす可能性があった。
【０００５】
また、エンジンの始動に際してエンジンが起動される前に電動式燃料ポンプが駆動され、燃圧室に導かれる燃料圧力が上昇する。このエンジンの起動前において、まず燃圧室に燃料が導かれ、次いでオリフィスを介して差圧室に燃料が流入するので、差圧室の圧力が上昇し終わるまでの間は、針弁の前後に圧力差が生じるため、針弁が所定の噴射時期以外でリターンスプリングに抗して開弁して燃料が噴射されてしまう初期燃料噴射を起こす可能性があった。
【０００６】
一方、針弁が開閉する応答性をさらに高めて、燃料噴射量の設定範囲を拡大したいという要求があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジンの燃料噴射弁において、初期燃料噴射を防止し、針弁の開閉応答性を高め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に記載のエンジンの燃料噴射弁は、印加される電圧または磁界に応じて収縮する電磁歪アクチュエータと、電磁歪アクチュエータに圧縮荷重を付与する与圧スプリングと、電磁歪アクチュエータの収縮に応じて差圧室を拡張するピストンと、加圧燃料が導かれる燃圧室と、燃圧室と差圧室を連通する絞り通路と、燃圧室と差圧室の圧力差に応じて変位する針弁と、針弁を閉弁方向に付勢するリターンスプリングと、針弁によって開閉され燃圧室の燃料を噴出する噴口とを備えるエンジンの燃料噴射弁において、前記ピストンと針弁の間に与圧スプリングの付勢力を針弁の閉弁方向に伝える伝達部材を介装するものとした。
【０００９】
請求項２に記載のエンジンの燃料噴射弁は、請求項１に記載の伝達部材としてピストンから針弁に向けて突出する突起を一体形成するものとした。
【００１０】
請求項３に記載のエンジンの燃料噴射弁は、請求項１または２に記載の発明において、前記針弁の閉弁初期に伝達部材が針弁に当接してピストンが針弁を直接的に駆動するものとした。
【００１１】
請求項４に記載のエンジンの燃料噴射弁は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、前記針弁に対する電磁歪アクチュエータの基端部の位置を調整する調整機構を備えるものとした。
【００１２】
請求項５に記載のエンジンの燃料噴射弁は、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、前記与圧スプリングの弾性復元力をエンジン起動前に針弁にかかる燃料圧力による荷重より大きく、かつエンジン起動後にピストンにかかる燃料圧力による荷重より小さく設定するものとした。
【００１３】
請求項６に記載のエンジンの燃料噴射弁は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明において、前記与圧スプリングを電磁歪アクチュエータの先端部とピストンの間に介装するものとした。
【００１４】
請求項７に記載のエンジンの燃料噴射弁は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明において、前記与圧スプリングを電磁歪アクチュエータの基端部と電磁歪アクチュエータを収装するケーシングの間に介装するものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明において、エンジン停止時に、電磁歪アクチュエータは収縮し、燃圧室と差圧室の圧力は共に低下しているが、針弁はリターンスプリングと与圧スプリングの双方によ弾性復元力によって閉弁している。
【００１６】
エンジンの起動前に低圧燃料ポンプおよび高圧燃料ポンプが駆動されて燃圧室に導かれる燃料圧力が上昇するときに、燃料が絞り通路を通って差圧室に流入し終わるまでの間は針弁の前後に圧力差が生じるが、針弁はリターンスプリングの弾性復元力によっても閉弁方向に付勢されとともに、与圧スプリングの弾性復元力によっても閉弁方向に付勢される。こうして針弁の閉弁方向に働く付勢力を高めることにより、針弁が所定の噴射時期以外で開弁して燃料が噴射されてしまう初期噴射を防止し、始動不良等を防止できる。
【００１７】
エンジン始動時および始動後における燃料噴射弁の開弁作動時に、電磁歪アクチュエータはエンジン回転に同期して印加される電圧が遮断短絡されることにより収縮する。電磁歪アクチュエータの収縮に伴ってピストンが移動することにより、差圧室はその容積が拡大してその圧力が低下する。燃圧室は絞り通路を介して圧力低下が遅れて伝わるので、差圧室と燃圧室に圧力差が直ちに発生する。この圧力差により針弁がリターンスプリングに抗して開弁し、燃圧室に導かれる高圧燃料が噴口を通ってエンジンの燃焼室に噴射される。
【００１８】
請求項２に記載の発明において、伝達部材としてピストンから針弁に向けて突出する突起を一体形成することにより、ピストンの動きを針弁に確実に伝えることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明において、燃料噴射弁の閉弁作動時に、電磁歪アクチュエータはエンジン回転に同期して電圧が印加されることにより伸長し、ピストンが移動し始めるのに伴って突起を介して針弁を直接閉弁方向に駆動する。これにより、針弁が閉弁する応答性を高められ、燃料噴射量の設定範囲が拡大してエンジンの高出力化に対応できる。
【００２０】
針弁の閉弁時に伝達部材が針弁から離れるため、針弁がシート部に着座するときの反力が伝達部材を介してピエゾアクチュエータに伝わることが回避される。この結果、耐衝撃性が弱いピエゾアクチュエータの耐久性が確保されるとともに、針弁とノズルボディのシート部間の摩耗が進むことを防止できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明において、調整機構を介して針弁に対する電磁歪アクチュエータの基端部の位置を調整することにより、針弁の開弁特性を容易に調整することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明において、与圧スプリングの弾性復元力をエンジン起動前に針弁が開弁しようとする力より大きく設定することにより、針弁が所定の噴射時期以外で開弁して燃料が噴射されてしまう初期噴射を防止できる。
【００２３】
与圧スプリングの弾性復元力をエンジン起動前にピストンにかかる燃料圧力より小さく設定することにより、エンジンの起動前に燃料ポンプが駆動されて燃圧室に導かれる燃料圧力が上昇するのに伴って、燃料が絞り通路を通って差圧室に流入し、ピストンが与圧スプリングを圧縮する。これにより、ピストンは電磁歪アクチュエータの伸縮に追従して針弁を開閉駆動する。
【００２４】
請求項６に記載の発明において、与圧スプリングは電磁歪アクチュエータの先端部とピストンの間に介装され、その弾性復元力によって針弁を閉弁方向に付勢し、針弁が所定の噴射時期以外で開弁する燃料の初期噴射を防止する。
【００２５】
請求項７に記載の発明において、前記与圧スプリングは電磁歪アクチュエータの基端部と電磁歪アクチュエータを収装するケーシングの間に介装され、その弾性復元力によって針弁を閉弁方向に付勢し、針弁が所定の噴射時期以外で開弁して燃料の初期噴射を防止する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を筒内噴射式火花点火エンジンに備えられる燃料噴射弁に適用した実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示すように、燃料噴射弁７はその先端に設けられるノズルボディ１を図示しないエンジンの燃焼室に臨ませる。ノズルボディ１はエンジンの燃焼室天井壁から燃焼室に臨み、ノズルボディ１の先端に開口した噴口１ｂから燃料噴霧をピストンの冠部に向けて噴出するようになっている。
【００２８】
ノズルボディ１の内部に針弁２が摺動可能に収装される。ノズルボディ１の内部には針弁２のまわりに燃圧室３が画成される。ノズルボディ１の先端に噴口１ｂが開口し、噴口１ｂは針弁２によって開閉される。
【００２９】
図３に示すように、フューエルタンク５９に貯溜された燃料は、電動モータ５４により駆動される低圧燃料ポンプ５８を介して吸い上げられ、高圧燃料ポンプ５７に圧送される。
【００３０】
高圧燃料ポンプ５７は、さらに加圧した燃料を蓄圧室５６へと送り、蓄圧室５６から各気筒の燃料噴射弁７に燃料を圧送する。燃料戻し通路５２にはプレッシャレギュレータ５５が設けられ、蓄圧室５６の余剰燃料をフューエルタンク５９へと戻すことで、燃料噴射弁７に導かれる燃料圧力を所定値に保つようになっている。高圧燃料ポンプ５７は、図示しない電動モータまたはエンジン５０により駆動される
高圧燃料ポンプ５７から圧送される燃料は、燃料入口通路６から燃圧室３に導入され、針弁２のリフトに伴って噴口１ｂから噴射される。
【００３１】
針弁２はその基端側にピストン部２ｃを有し、ピストン部２ｃの外周にノズルボディ１との間で絞り通路（オリフィス）５を画成する。そして、燃圧室３は後述する差圧室８に絞り通路５を介して連通する。
【００３２】
針弁２を閉弁方向に付勢するリターンスプリング４が設けられる。リターンスプリング４は針弁２のピストン部２ｃとケーシング９の間に圧縮された状態で介装され、針弁２と同軸上に配置される。
【００３３】
針弁２の基端側とケーシング９の間にはシム１７が介装され、シム１７によって針弁２の軸方向の移動が規制される。シム１７は円盤状に形成される。すなわち、シム１７の板厚によって針弁２の最大リフト量が決まる。
【００３４】
ケーシング９の内部には差圧室８を画成するピストン１１が摺動可能に介装される。ピストン１１の外周にはＯリング１２が介装される。Ｏリング１２がケーシング９の円筒状をした内壁面に摺接することにより、差圧室８の密封がはかれる。
【００３５】
ピストン１１を介して針弁２を開閉駆動するピエゾアクチュエータ１０が設けられる。ピエゾアクチュエータ１０は円盤状をした複数のピエゾ素子が、同じく円盤状をした内部電極を挟んで積層される。
【００３６】
ピエゾアクチュエータ１０の移動端には端板１５が結合される。端板１５はピストン１１に当接して、ピストン１１をピエゾアクチュエータ１０の伸縮動作に追従させるようになっている。
【００３７】
ピエゾアクチュエータ１０の固定端には端板１４が結合される。ケーシング９の開口端にはアジャストプレート２１，２２が取付けられる。端板１４はアジャストプレート２１に当接してピエゾアクチュエータ１０の基端を支持する。
【００３８】
ピエゾアクチュエータ１０は各ピエゾ素子に図示しない駆動用アンプから電圧が印加されることにより伸長する。このとき、差圧室８の圧力が高められて針弁２は閉弁する。ピエゾアクチュエータ１０は各ピエゾ素子に印加される電圧が遮断短絡されることにより収縮する。このとき、燃圧室３に対して差圧室８の圧力が低下し、針弁２はリターンスプリング４に抗して開弁方向に移動する。
【００３９】
なお、ピエゾアクチュエータ１０に代えて印加される磁界の強さに応じて伸縮する超磁歪素子からなる磁歪アクチュエータを用いてもよい。ここではピエゾアクチュエータと磁歪アクチュエータ等を総称して電磁歪アクチュエータとする。
コントローラ６０で演算された燃料噴射量に対応するパルス信号がつくられ、このパルス信号に応じた電圧が駆動用アンプを介してピエゾアクチュエータ１０に印加される。
【００４０】
コントローラ６０はエンジン５０の回転数、エンジン５０の吸入空気量を始めエンジン運転条件を検出する各種信号を入力し、これらのエンジン運転条件に応じて燃料噴射量を演算する。
【００４１】
ピエゾアクチュエータ１０の端板１５とピストン１１の間には皿バネ状をした与圧スプリング１８が介装される。ピエゾアクチュエータ１０は与圧スプリング１８によって圧縮荷重が付加されることにより、安定した作動性が確保される。
【００４２】
また、同時にこの与圧スプリング１８の付勢力（反力）を針弁２に伝える伝達部材として、ピストン１１から針弁２に向けて突出する突起１９が一体形成される。
【００４３】
突起１９はピストン１１から円柱状に突出し、ケーシング９およびリターンスプリング４を貫通して設けられ、その先端が針弁２に当接可能に対峙している。突起１９は針弁２およびピストン１１と同軸上に配置される。
【００４４】
燃料噴射弁７は、ピエゾアクチュエータ１０の変位方向と針弁２の変位方向が一致しているため、ピエゾアクチュエータ１０とピストン１１と針弁２およびリターンスプリング４が直列に並べられ、構造の簡素化がはかれる。
【００４５】
エンジン起動前であって燃料ポンプ５７，５８の駆動初期において、燃料ポンプ５７，５８の吐出圧により差圧室８の圧力が上昇する過程で、与圧スプリング１８の付勢力によりピストン１１が図１に示すように突起１９を針弁２に当接させた状態に保持される。これにより、針弁２は与圧スプリング１８とリターンスプリング４の付勢力により閉弁位置に保持され、燃料の初期噴射を防止することができる。
【００４６】
与圧スプリング１８の弾性復元力は、エンジン起動前に燃料ポンプ５７，５８から燃圧室３に導かれる圧力で針弁２が開弁しようとする力より大きくなるように設定される。すなわち、針弁２のピストン部２ｃの受圧面積をＡ₁、ピストン１１の受圧面積をＡ₂、針弁２がノズルボディ１のシート部に着座する面積をＡ₃、与圧スプリング１８の弾性復元力をＦ₂、リターンスプリング４の弾性復元力をＦ₁、エンジンの起動前に燃料ポンプ５７，５８から送られる燃料圧力をＰＨとし、差圧室８の圧力がＰＨまで達しない場合には、次式の関係が成立する。
【００４７】
（Ａ₁−Ａ₃）×ＰＨ＜Ｆ₂＋Ｆ₁ …（１）
前記状態から時間が経過し、高圧燃料圧ＰＨが差圧室８に作用する場合、与圧スプリング１８の付勢力に抗してピストン１１が図２に示すように端板１５に当接し、突起１９が針弁２に当接しない状態に保持される。
【００４８】
与圧スプリング１８の弾性復元力は、エンジン起動前に差圧室８に燃料が所定圧で充満したときに、ピストン１１に作用する押圧力より小さくなるように設定される。すなわち、ピストン１１の受圧面積をＡ₂、高圧燃料圧力をＰＨとすると、次式の関係が成立する。
【００４９】
Ｆ₂＜Ａ₂×ＰＨ …（２）
突起１９の長さは、ピストン１１が端板１５に当接しているエンジン運転時、ピエゾアクチュエータ１０が伸長する針弁２の閉弁初期にのみ針弁２に当接して針弁２を閉弁方向に駆動するように設定される。すなわち、針弁２が開弁している状態では、ピエゾアクチュエータ１０が伸長すると突起１９が針弁２に当接する。一方、針弁２が閉弁している状態では、ピエゾアクチュエータ１０が伸長しても突起１９が針弁２に当接することがない。これにより、針弁２の閉弁応答性を高めるとともに、針弁２がノズルボディ１のシート部に着座するときに生じる衝撃がピエゾアクチュエータ１０に伝わることが回避され、ピエゾアクチュエータ１０の耐久性を維持することができる。
【００５０】
各アジャストプレート２１，２２はそれぞれケーシング９の内周に螺合して共締めされる。ケーシング９に対する各アジャストプレート２１，２２の螺合位置を変えることにより、針弁２に対する突起１９の位置を微調整することができる。
【００５１】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００５２】
図１はエンジン停止時における燃料噴射弁７の状態を示しており、ピエゾアクチュエータ１０は収縮し、燃圧室３と差圧室８の圧力は共に低下している。このとき針弁２はリターンスプリング４の弾性復元力によりノズルボディ１のシート部に押し付けられるとともに、与圧スプリング１８の弾性復元力が突起１９を介して伝えられ、与圧スプリング１８の弾性復元力によってもノズルボディ１のシート部に押し付けられている。こうして、針弁２がノズルボディ１のシート部に着座することにより、エンジン停止中に噴口１ｂから燃料が洩れることが防止される。
【００５３】
エンジン５０の始動に際してエンジン５０が起動される前に燃料ポンプ５７，５８が駆動されて燃圧室３に導かれる燃料圧力が上昇する。このとき、燃料が絞り通路５を通って差圧室８に流入し終わるまでの間は針弁２の前後に圧力差が生じる。しかし、針弁２がリターンスプリング４と与圧スプリング１８の弾性復元力を合わせた力によって針弁２がノズルボディ１のシート部に押し付けられることにより、所定の噴射時期以外で針弁２が開弁して燃料が噴射されてしまう初期噴射を防止できる。
【００５４】
図２は差圧室８の圧力が上昇した起動前の状態を示しており、ピエゾアクチュエータ１０は電圧が印加されて伸長しており、ピストン部２ｃの前後に生じる燃圧室３と差圧室８の圧力は絞り通路５を介して均等化されている。ピストン１１は差圧室８の圧力により与圧スプリング１８に抗して端板１５に当接する。つまり、燃料が所定圧で差圧室８に充満した状態では、与圧スプリング１８は圧縮され、ピストン１１が端板１５と完全に密着している。
【００５５】
エンジン始動時および始動後における燃料噴射弁７の開弁作動時に、ピエゾアクチュエータ１０はエンジン回転に同期して印加される電圧が遮断短絡されることにより収縮する。ピエゾアクチュエータ１０の収縮に伴ってピストン１１が移動することにより、差圧室８はその容積が拡大し、差圧室８には燃圧室３からの燃料が絞り通路５を通って供給される。このとき、燃圧室３は絞り通路５を介して圧力低下が遅れて伝わるので、差圧室８と燃圧室３に圧力差が直ちに発生する。この圧力差により針弁２がリターンスプリング４に抗して噴口１ｂを開き、燃圧室３に導かれる高圧燃料が噴口１ｂを通ってエンジン５０の燃焼室に噴射される。なお、差圧室８の圧力が低下したときでも、差圧室８は大気圧より高い圧力に維持されているため、与圧スプリング１８は圧縮されてピストン１１が端板１８との密着した状態を維持している。
【００５６】
燃料噴射弁７の閉弁作動時に、ピエゾアクチュエータ１０はエンジン回転に同期して電圧が印加されることにより伸長し、ピストン１１が移動し始めるのに伴って突起１９を介して針弁２が直接閉弁方向に駆動される。ピストン１１が移動することにより差圧室８の圧力が直ちに回復し、差圧室８と燃圧室３の圧力差およびリターンスプリング４の付勢力により針弁２が移動してノズルボディ１のシート部に着座する。針弁２がシート部に着座することにより、噴口１ｂが閉塞され、燃料の噴射が停止される。
【００５７】
このよう針弁２の閉弁初期にピストン１１が突起１９を介して針弁２が直接閉弁方向に駆動されることにより、針弁２が閉弁する応答性を高められる。この結果、燃料噴射量の設定範囲が拡大してエンジンの高出力化に対応できる。
【００５８】
針弁２がノズルボディ１のシート部に着座するときに、ピエゾアクチュエータ１０が伸長しても突起１９が針弁２に当接することがない。これにより、針弁２がノズルボディ１のシート部に着座するときの反力が突起１９を介してピエゾアクチュエータ１０に伝わることが回避される。この結果、耐衝撃性が弱いピエゾアクチュエータ１０でも十分な耐久性が確保されるとともに、針弁２とノズルボディ１のシート部間の摩耗が進むことを防止できる。
【００５９】
すなわち、突起１９が針弁２に当接して閉弁保持されるのは、差圧室８に燃料ポンプ５７，５８の吐出圧が作用していない時である。
【００６０】
次に、図４に示す実施形態について説明する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００６１】
与圧スプリング１８はピエゾアクチュエータ１０の基端側に連結された端板１４とアジャストプレート２１の間に介装される。
【００６２】
ピストン１１はピエゾアクチュエータ１０の先端側に連結される。この場合も、与圧スプリング１８の付勢力を針弁２に伝える伝達部材として、ピストン１１から針弁２に向けて突出する突起１９が一体形成される。
【００６３】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００６４】
図４はエンジン停止時における燃料噴射弁７の状態を示しており、ピエゾアクチュエータ１０は収縮し、燃圧室３と差圧室８の圧力は共に低下している。このとき針弁２はリターンスプリング４の弾性復元力によりノズルボディ１のシート部に押し付けられるとともに、与圧スプリング１８の弾性復元力が端板１４とピエゾアクチュエータ１０とピストン１１および突起１９を介して伝えられ、与圧スプリング１８の弾性復元力よってもノズルボディ１のシート部に押し付けられている。こうして、針弁２がノズルボディ１のシート部に着座することにより、エンジン停止中に噴口１ｂから燃料が洩れることが防止される。
【００６５】
エンジンの起動前に燃料ポンプ５７，５８が駆動されて燃圧室３に導かれる燃料圧力が上昇するときに、燃料が絞り通路５を通って差圧室８に流入し終わるまでの間は針弁２の前後に圧力差が生じる。しかし、針弁２がリターンスプリング４と与圧スプリング１８の弾性復元力を合わせた力によって針弁２がノズルボディ１のシート部に押し付けられることにより、所定の噴射時期以外で針弁２が開弁して燃料が噴射されてしまう初期噴射を防止できる。
【００６６】
エンジン起動前に、ピストン部２ｃの前後に生じる燃圧室３と差圧室８の圧力が絞り通路５を介して均等化されると、差圧室８の圧力によりピストン１１とピエゾアクチュエータ１０および端板１４は図中左方向に移動し、与圧スプリング１８に抗して端板１４をアジャストプレート２１に当接させる。これにより、ピエゾアクチュエータ１０の基端がアジャストプレート２１に支持され、針弁２を開閉駆動する用意ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示し、エンジンの起動前における燃料噴射弁の断面図。
【図２】同じく始動後における燃料噴射弁の断面図。
【図３】同じく燃料供給系のシステム図。
【図４】他の実施形態を示し、エンジンの起動前における燃料噴射弁の断面図。
【符号の説明】
１ノズルボディ
１ｂ噴口
２針弁
２ｃピストン部
３燃圧室
４リターンスプリング
５絞り通路
６燃料入口
７燃料噴射弁
８差圧室
９ケーシング
１０ピエゾアクチュエータ
１１ピストン
１８与圧スプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine fuel injection valve that operates a needle valve by changing the fuel pressure before and after the needle valve via an electromagnetic strain actuator.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Some fuel injection valves and the like provided in automobile engines include a piezo actuator (piezoelectric element) that expands according to an applied voltage, and a needle valve (valve element) is opened via the piezo actuator. By driving the needle valve with a piezo actuator, the high-speed response of the fuel injection valve is enhanced, and the ratio of the maximum injection amount to the minimum injection amount (dynamic range) can be expanded to cope with higher engine output. In addition, since a small amount of fuel can be stably injected, it is possible to meet the demand for reducing fuel consumption of the engine.
[0003]
As this type of fuel injection valve, there is known a valve in which a needle valve is opened based on a differential pressure across it. A fuel pressure chamber and a differential pressure chamber are defined before and after the needle valve. Fuel is introduced into the fuel pressure chamber at a predetermined pressure, and the differential pressure chamber communicates with the fuel pressure chamber through an orifice. A piezo actuator is provided in the differential pressure chamber behind the needle valve, and the opening and closing operation of the needle valve is controlled by the expansion and contraction of the piezo actuator. That is, the pressure in the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber before and after the needle valve is equalized through the orifice in a state where the piezoelectric actuator is extended by applying a voltage. At this time, the needle valve is held closed by the tension of the return spring. If both terminals of the piezo actuator are short-circuited from this state and the piezo actuator is instantaneously contracted, the volume of the differential pressure chamber behind the needle valve increases. At this time, since the differential pressure chamber communicates with the fuel pressure chamber in front of the needle valve via the orifice, the internal pressure of the differential pressure chamber temporarily decreases and a pressure difference in the valve opening direction is generated before and after the needle valve. To do. As a result, the needle valve is opened against the return spring, and the nozzle is opened to inject fuel. (For a known example of this type of fuel injection valve, see, for example, JP-A-6-280711.)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional fuel injection valve using such a piezo actuator, when the needle valve is seated on the seat portion and the injection port is closed, the pressure in the fuel chamber rises instantaneously, and the fuel is injected at a time other than the predetermined injection timing. There was a possibility of causing secondary injection.
[0005]
Further, when the engine is started, the electric fuel pump is driven before the engine is started, and the fuel pressure led to the fuel pressure chamber is increased. Before starting the engine, the fuel is first introduced into the fuel pressure chamber, and then the fuel flows into the differential pressure chamber via the orifice. Due to the pressure difference, there is a possibility that initial fuel injection will occur when the needle valve is opened against the return spring at a time other than the predetermined injection timing and fuel is injected.
[0006]
On the other hand, there has been a demand for further increasing the responsiveness of opening and closing the needle valve and expanding the setting range of the fuel injection amount.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent initial fuel injection in a fuel injection valve of an engine and improve the open / close response of a needle valve.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The engine fuel injection valve according to claim 1 is an electromagnetic strain actuator that contracts according to an applied voltage or magnetic field, a pressurizing spring that applies a compressive load to the electromagnetic strain actuator, and a contraction of the electromagnetic strain actuator. A piston that expands the differential pressure chamber, a fuel pressure chamber through which pressurized fuel is guided, a throttle passage that communicates the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber, and a needle valve that is displaced according to the pressure difference between the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber; An engine fuel injection valve comprising a return spring that urges the needle valve in a valve closing direction and an injection port that is opened and closed by the needle valve and ejects fuel in the fuel pressure chamber, wherein a pressurizing spring is provided between the piston and the needle valve. A transmission member for transmitting the urging force in the valve closing direction of the needle valve is interposed.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve for an engine in which a protrusion projecting from a piston toward a needle valve is integrally formed as the transmission member according to the first aspect.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve for an engine according to the first or second aspect, wherein the transmission member abuts on the needle valve in the initial stage of closing the needle valve, and the piston directly drives the needle valve. To do.
[0011]
A fuel injection valve for an engine according to claim 4 is provided with an adjusting mechanism for adjusting a position of a base end portion of an electromagnetic distortion actuator with respect to the needle valve in the invention according to any one of claims 1 to 3. It was.
[0012]
The fuel injection valve for an engine according to claim 5 is the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4, wherein an elastic restoring force of the pressurizing spring is applied by a fuel pressure applied to the needle valve before starting the engine. It was set to be larger and smaller than the load due to the fuel pressure applied to the piston after the engine was started.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve for an engine according to any one of the first to fifth aspects, wherein the pressurizing spring is interposed between a tip portion of a magnetostrictive actuator and a piston. did.
[0014]
A fuel injection valve for an engine according to claim 7 is the casing according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressurizing spring is accommodated in a base end portion of an electromagnetic strain actuator and an electromagnetic strain actuator. It was supposed to intervene between.
[0015]
Operation and effect of the invention
In the first aspect of the invention, when the engine is stopped, the electrostrictive actuator contracts and the pressures in the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber both decrease, but the needle valve is elasticized by both the return spring and the pressurizing spring. The valve is closed by restoring force.
[0016]
When the low-pressure fuel pump and high-pressure fuel pump are driven before the engine is started and the fuel pressure led to the fuel pressure chamber rises, the needle valve will remain on until the fuel finishes flowing into the differential pressure chamber through the throttle passage. Although a pressure difference occurs between the front and the back, the needle valve is biased in the valve closing direction also by the elastic restoring force of the return spring, and is also biased in the valve closing direction by the elastic restoring force of the pressurizing spring. By increasing the urging force acting in the valve closing direction of the needle valve in this way, it is possible to prevent initial injection in which the needle valve opens at a timing other than the predetermined injection timing and fuel is injected, and start-up failure or the like can be prevented.
[0017]
The electromagnetic distortion actuator contracts when the applied voltage is cut off and short-circuited in synchronism with the engine rotation at the time of starting the engine and opening the fuel injection valve after starting. When the piston moves as the electromagnetic strain actuator contracts, the volume of the differential pressure chamber increases and the pressure decreases. Since the pressure drop in the fuel pressure chamber is transmitted through the throttle passage with a delay, a pressure difference is immediately generated between the differential pressure chamber and the fuel pressure chamber. Due to this pressure difference, the needle valve opens against the return spring, and high-pressure fuel guided to the fuel pressure chamber is injected into the combustion chamber of the engine through the nozzle.
[0018]
In the second aspect of the present invention, the movement of the piston can be reliably transmitted to the needle valve by integrally forming the protrusion protruding from the piston toward the needle valve as the transmission member.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, when the fuel injection valve is closed, the electromagnetic strain actuator is extended by applying a voltage in synchronization with the engine rotation, and the piston is moved through the protrusion as the piston starts to move. To drive the needle valve directly in the closing direction. Thereby, the responsiveness at which the needle valve closes can be enhanced, and the setting range of the fuel injection amount can be expanded to cope with the high output of the engine.
[0020]
Since the transmission member is separated from the needle valve when the needle valve is closed, it is avoided that a reaction force when the needle valve is seated on the seat portion is transmitted to the piezo actuator via the transmission member. As a result, the durability of the piezoelectric actuator having low impact resistance can be ensured, and the wear between the needle valve and the seat portion of the nozzle body can be prevented from proceeding.
[0021]
In the invention according to claim 4, the valve opening characteristic of the needle valve can be easily adjusted by adjusting the position of the base end portion of the electromagnetic strain actuator with respect to the needle valve via the adjusting mechanism.
[0022]
In the invention according to claim 5, by setting the elastic restoring force of the pressurizing spring to be larger than the force of the needle valve to open before starting the engine, the needle valve opens at a timing other than the predetermined injection timing. The initial injection in which the fuel is injected can be prevented.
[0023]
By setting the elastic restoring force of the pressurizing spring to be smaller than the fuel pressure applied to the piston before starting the engine, as the fuel pressure driven to the fuel pressure chamber is increased by driving the fuel pump before starting the engine, Fuel flows into the differential pressure chamber through the throttle passage, and the piston compresses the pressurizing spring. As a result, the piston drives the needle valve to open and close following the expansion and contraction of the electromagnetic strain actuator.
[0024]
In the invention according to claim 6, the pressurizing spring is interposed between the tip portion of the electromagnetic strain actuator and the piston, and the needle valve is urged in the valve closing direction by its elastic restoring force. Prevents initial fuel injection that opens at other times.
[0025]
In the invention according to claim 7, the pressurizing spring is interposed between a base end portion of the electromagnetic strain actuator and a casing housing the electromagnetic strain actuator, and the needle valve is attached in the valve closing direction by the elastic restoring force. The needle valve is opened at a timing other than the predetermined injection timing to prevent initial fuel injection.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a fuel injection valve provided in an in-cylinder spark ignition engine will be described with reference to the accompanying drawings.
[0027]
As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 7 causes the nozzle body 1 provided at the tip thereof to face a combustion chamber of an engine (not shown). The nozzle body 1 faces the combustion chamber from the ceiling wall of the combustion chamber of the engine, and fuel spray is ejected from a nozzle 1b opened at the tip of the nozzle body 1 toward the crown of the piston.
[0028]
A needle valve 2 is slidably housed inside the nozzle body 1. A fuel pressure chamber 3 is defined around the needle valve 2 inside the nozzle body 1. A nozzle hole 1 b opens at the tip of the nozzle body 1, and the nozzle hole 1 b is opened and closed by a needle valve 2.
[0029]
As shown in FIG. 3, the fuel stored in the fuel tank 59 is sucked up via the low pressure fuel pump 58 driven by the electric motor 54 and is pumped to the high pressure fuel pump 57.
[0030]
The high-pressure fuel pump 57 sends further pressurized fuel to the pressure accumulating chamber 56 and pumps the fuel from the pressure accumulating chamber 56 to the fuel injection valve 7 of each cylinder. A pressure regulator 55 is provided in the fuel return passage 52, and the fuel pressure guided to the fuel injection valve 7 is maintained at a predetermined value by returning the surplus fuel in the pressure accumulating chamber 56 to the fuel tank 59. In the high-pressure fuel pump 57, fuel pumped from a high-pressure fuel pump 57 driven by an electric motor (not shown) or the engine 50 is introduced into the fuel pressure chamber 3 from the fuel inlet passage 6, and the nozzle 1 b is accompanied with the lift of the needle valve 2. Is injected from.
[0031]
The needle valve 2 has a piston portion 2c on the base end side, and defines a throttle passage (orifice) 5 between the outer periphery of the piston portion 2c and the nozzle body 1. The fuel pressure chamber 3 communicates with a differential pressure chamber 8 described later via a throttle passage 5.
[0032]
A return spring 4 that urges the needle valve 2 in the valve closing direction is provided. The return spring 4 is interposed between the piston portion 2 c of the needle valve 2 and the casing 9 in a compressed state, and is disposed coaxially with the needle valve 2.
[0033]
A shim 17 is interposed between the proximal end side of the needle valve 2 and the casing 9, and the movement of the needle valve 2 in the axial direction is restricted by the shim 17. The shim 17 is formed in a disk shape. That is, the maximum lift amount of the needle valve 2 is determined by the thickness of the shim 17.
[0034]
Inside the casing 9, a piston 11 defining a differential pressure chamber 8 is slidably interposed. An O-ring 12 is interposed on the outer periphery of the piston 11. When the O-ring 12 is in sliding contact with the cylindrical inner wall surface of the casing 9, the differential pressure chamber 8 is sealed.
[0035]
A piezo actuator 10 that opens and closes the needle valve 2 via a piston 11 is provided. In the piezo actuator 10, a plurality of disk-shaped piezo elements are stacked with an internal electrode that is also disk-shaped in between.
[0036]
An end plate 15 is coupled to the moving end of the piezo actuator 10. The end plate 15 is in contact with the piston 11 so that the piston 11 follows the expansion and contraction operation of the piezo actuator 10.
[0037]
An end plate 14 is coupled to the fixed end of the piezo actuator 10. Adjust plates 21 and 22 are attached to the opening end of the casing 9. The end plate 14 abuts on the adjustment plate 21 and supports the base end of the piezo actuator 10.
[0038]
The piezoelectric actuator 10 expands when a voltage is applied to each piezoelectric element from a driving amplifier (not shown). At this time, the pressure in the differential pressure chamber 8 is increased and the needle valve 2 is closed. The piezoelectric actuator 10 contracts when the voltage applied to each piezoelectric element is cut off and short-circuited. At this time, the pressure in the differential pressure chamber 8 decreases with respect to the fuel pressure chamber 3, and the needle valve 2 moves in the valve opening direction against the return spring 4.
[0039]
Instead of the piezo actuator 10, a magnetostrictive actuator composed of a giant magnetostrictive element that expands and contracts according to the strength of the applied magnetic field may be used. Here, the piezo actuator and the magnetostrictive actuator are collectively referred to as an electromagnetic strain actuator.
A pulse signal corresponding to the fuel injection amount calculated by the controller 60 is generated, and a voltage corresponding to the pulse signal is applied to the piezo actuator 10 via the driving amplifier.
[0040]
The controller 60 inputs various signals for detecting engine operating conditions such as the rotational speed of the engine 50 and the intake air amount of the engine 50, and calculates the fuel injection amount in accordance with these engine operating conditions.
[0041]
A pressurizing spring 18 having a disc spring shape is interposed between the end plate 15 of the piezoelectric actuator 10 and the piston 11. The piezo actuator 10 is provided with a compressive load by the pressurizing spring 18 to ensure stable operability.
[0042]
At the same time, a projection 19 that projects from the piston 11 toward the needle valve 2 is integrally formed as a transmission member that transmits the urging force (reaction force) of the pressurizing spring 18 to the needle valve 2.
[0043]
The protrusion 19 protrudes in a cylindrical shape from the piston 11 and is provided so as to penetrate the casing 9 and the return spring 4. The protrusion 19 is disposed coaxially with the needle valve 2 and the piston 11.
[0044]
Since the displacement direction of the piezo actuator 10 and the displacement direction of the needle valve 2 coincide with each other in the fuel injection valve 7, the piezo actuator 10, the piston 11, the needle valve 2 and the return spring 4 are arranged in series to simplify the structure. Is peeled off.
[0045]
Before the engine is started and in the initial driving of the fuel pumps 57 and 58, the piston 11 is moved by the biasing force of the pressurizing spring 18 in the process in which the pressure in the differential pressure chamber 8 is increased by the discharge pressure of the fuel pumps 57 and 58. As shown, the protrusion 19 is held in contact with the needle valve 2. As a result, the needle valve 2 is held in the closed position by the urging force of the pressurizing spring 18 and the return spring 4, and the initial fuel injection can be prevented.
[0046]
The elastic restoring force of the pressurizing spring 18 is set to be larger than the force with which the needle valve 2 attempts to open with the pressure introduced from the fuel pumps 57 and 58 to the fuel pressure chamber 3 before the engine is started. That is, the pressure receiving area of the piston portion 2 c of the needle valve 2 is A ₁ , the pressure receiving area of the piston 11 is A ₂ , the area where the needle valve 2 is seated on the seat portion of the nozzle body 1 is A ₃ , and the elastic recovery of the pressurizing spring 18 is performed. If the force is F ₂ , the elastic restoring force of the return spring 4 is F ₁ , the fuel pressure sent from the fuel pumps 57 and 58 before starting the engine is PH, and the pressure in the differential pressure chamber 8 does not reach PH, The following relationship is established.
[0047]
(A ₁ −A ₃ ) × PH <F ₂ + F ₁ (1)
When time elapses from the above state and the high pressure fuel pressure PH acts on the differential pressure chamber 8, the piston 11 abuts against the end plate 15 against the urging force of the pressurizing spring 18 as shown in FIG. 19 is held in a state of not contacting the needle valve 2.
[0048]
The elastic restoring force of the pressurizing spring 18 is set to be smaller than the pressing force acting on the piston 11 when the differential pressure chamber 8 is filled with a predetermined pressure before starting the engine. That is, when the pressure receiving area of the piston 11 is A ₂ and the high pressure fuel pressure is PH, the following relationship is established.
[0049]
F ₂ <A ₂ × PH (2)
The length of the protrusion 19 is such that when the engine is in operation with the piston 11 in contact with the end plate 15, the needle valve 2 is closed by contacting the needle valve 2 only at the initial closing time of the needle valve 2 in which the piezo actuator 10 extends. Set to drive in the direction. That is, in a state where the needle valve 2 is open, the protrusion 19 comes into contact with the needle valve 2 when the piezo actuator 10 is extended. On the other hand, when the needle valve 2 is closed, the protrusion 19 does not contact the needle valve 2 even when the piezo actuator 10 is extended. As a result, the valve closing response of the needle valve 2 is improved, and the impact generated when the needle valve 2 is seated on the seat portion of the nozzle body 1 is avoided from being transmitted to the piezo actuator 10, thereby improving the durability of the piezo actuator 10. Can be maintained.
[0050]
Each adjustment plate 21, 22 is screwed to the inner periphery of the casing 9 and fastened together. By changing the screwing position of each adjustment plate 21, 22 with respect to the casing 9, the position of the protrusion 19 with respect to the needle valve 2 can be finely adjusted.
[0051]
It is comprised as mentioned above, Next, an effect | action is demonstrated.
[0052]
FIG. 1 shows the state of the fuel injection valve 7 when the engine is stopped. The piezo actuator 10 contracts, and the pressures in the fuel pressure chamber 3 and the differential pressure chamber 8 both decrease. At this time, the needle valve 2 is pressed against the seat portion of the nozzle body 1 by the elastic restoring force of the return spring 4, and the elastic restoring force of the pressurizing spring 18 is transmitted through the protrusion 19, and the elastic restoring force of the pressurizing spring 18 is transmitted. Is also pressed against the sheet portion of the nozzle body 1. Thus, the needle valve 2 is seated on the seat portion of the nozzle body 1 to prevent fuel from leaking from the nozzle 1b while the engine is stopped.
[0053]
When the engine 50 is started, before the engine 50 is started, the fuel pumps 57 and 58 are driven, and the fuel pressure led to the fuel pressure chamber 3 increases. At this time, a pressure difference is generated between the front and rear of the needle valve 2 until the fuel finishes flowing into the differential pressure chamber 8 through the throttle passage 5. However, when the needle valve 2 is pressed against the seat portion of the nozzle body 1 by the force obtained by combining the elastic restoring forces of the return spring 4 and the pressurizing spring 18, the needle valve 2 opens at a timing other than the predetermined injection timing. It is possible to prevent initial injection in which fuel is injected.
[0054]
FIG. 2 shows a state before the start in which the pressure in the differential pressure chamber 8 is increased. The piezoelectric actuator 10 is extended by applying a voltage, and the fuel pressure chamber 3 and the differential pressure chamber 8 generated before and after the piston portion 2c. Is equalized through the throttle passage 5. The piston 11 abuts against the end plate 15 against the pressurizing spring 18 by the pressure in the differential pressure chamber 8. That is, in a state in which the fuel is filled in the differential pressure chamber 8 with a predetermined pressure, the pressurizing spring 18 is compressed and the piston 11 is in close contact with the end plate 15.
[0055]
When the fuel injection valve 7 is opened when the engine is started and after the engine is started, the piezo actuator 10 contracts by cutting off and short-circuiting the voltage applied in synchronization with the engine rotation. When the piston 11 moves as the piezo actuator 10 contracts, the volume of the differential pressure chamber 8 increases, and fuel from the fuel pressure chamber 3 is supplied to the differential pressure chamber 8 through the throttle passage 5. At this time, the pressure drop in the fuel pressure chamber 3 is transmitted through the throttle passage 5 with a delay, so that a pressure difference immediately occurs between the differential pressure chamber 8 and the fuel pressure chamber 3. Due to this pressure difference, the needle valve 2 opens the nozzle hole 1b against the return spring 4, and high-pressure fuel guided to the fuel pressure chamber 3 is injected into the combustion chamber of the engine 50 through the nozzle hole 1b. Even when the pressure in the differential pressure chamber 8 decreases, the differential pressure chamber 8 is maintained at a pressure higher than atmospheric pressure, so that the pressurizing spring 18 is compressed and the piston 11 is in close contact with the end plate 18. Is maintained.
[0056]
When the fuel injection valve 7 is closed, the piezo actuator 10 is extended by applying a voltage in synchronization with the engine rotation, and the needle valve 2 is directly moved through the protrusion 19 as the piston 11 starts moving. Driven in the valve closing direction. As the piston 11 moves, the pressure in the differential pressure chamber 8 immediately recovers, and the needle valve 2 moves due to the pressure difference between the differential pressure chamber 8 and the fuel pressure chamber 3 and the urging force of the return spring 4, and the seat portion of the nozzle body 1. Sit on. When the needle valve 2 is seated on the seat portion, the nozzle hole 1b is closed, and fuel injection is stopped.
[0057]
In this way, when the needle valve 2 is directly driven in the valve closing direction via the protrusion 19 at the initial stage of closing the needle valve 2, the responsiveness that the needle valve 2 is closed is enhanced. As a result, the setting range of the fuel injection amount can be expanded to cope with high engine output.
[0058]
When the needle valve 2 is seated on the seat portion of the nozzle body 1, the protrusion 19 does not contact the needle valve 2 even if the piezo actuator 10 is extended. Thereby, it is avoided that the reaction force when the needle valve 2 is seated on the seat portion of the nozzle body 1 is transmitted to the piezo actuator 10 via the protrusion 19. As a result, sufficient durability can be ensured even with the piezo actuator 10 having low impact resistance, and the wear between the needle valve 2 and the seat portion of the nozzle body 1 can be prevented.
[0059]
That is, the protrusion 19 abuts on the needle valve 2 and is held closed when the discharge pressure of the fuel pumps 57 and 58 is not acting on the differential pressure chamber 8.
[0060]
Next, the embodiment shown in FIG. 4 will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding part with FIG.
[0061]
The pressurizing spring 18 is interposed between the end plate 14 connected to the base end side of the piezo actuator 10 and the adjustment plate 21.
[0062]
The piston 11 is connected to the tip side of the piezo actuator 10. Also in this case, as a transmission member that transmits the urging force of the pressurizing spring 18 to the needle valve 2, a protrusion 19 that protrudes from the piston 11 toward the needle valve 2 is integrally formed.
[0063]
It is comprised as mentioned above, Next, an effect | action is demonstrated.
[0064]
FIG. 4 shows the state of the fuel injection valve 7 when the engine is stopped. The piezo actuator 10 contracts, and the pressures in the fuel pressure chamber 3 and the differential pressure chamber 8 both decrease. At this time, the needle valve 2 is pressed against the seat portion of the nozzle body 1 by the elastic restoring force of the return spring 4, and the elastic restoring force of the pressurizing spring 18 is passed through the end plate 14, the piezoelectric actuator 10, the piston 11 and the protrusion 19. It is transmitted and is pressed against the seat portion of the nozzle body 1 even by the elastic restoring force of the pressurizing spring 18. Thus, the needle valve 2 is seated on the seat portion of the nozzle body 1 to prevent fuel from leaking from the nozzle 1b while the engine is stopped.
[0065]
When the fuel pumps 57 and 58 are driven before the engine is started and the fuel pressure guided to the fuel pressure chamber 3 rises, the needle valve remains until the fuel has flown into the differential pressure chamber 8 through the throttle passage 5. A pressure difference occurs before and after 2. However, when the needle valve 2 is pressed against the seat portion of the nozzle body 1 by the force obtained by combining the elastic restoring forces of the return spring 4 and the pressurizing spring 18, the needle valve 2 opens at a timing other than the predetermined injection timing. It is possible to prevent initial injection in which fuel is injected.
[0066]
If the pressure in the fuel pressure chamber 3 and the differential pressure chamber 8 generated before and after the piston portion 2 c is equalized through the throttle passage 5 before the engine is started, the pressure in the differential pressure chamber 8 causes the piston 11, the piezoelectric actuator 10, and the end. The plate 14 moves to the left in the drawing, and the end plate 14 is brought into contact with the adjustment plate 21 against the pressurizing spring 18. Thereby, the base end of the piezo actuator 10 is supported by the adjustment plate 21, and the needle valve 2 can be prepared to open and close.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel injection valve before starting an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel injection valve after starting.
FIG. 3 is a system diagram of the same fuel supply system.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel injection valve before starting an engine according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle body 1b Injection hole 2 Needle valve 2c Piston part 3 Fuel pressure chamber 4 Return spring 5 Restriction passage 6 Fuel inlet 7 Fuel injection valve 8 Differential pressure chamber 9 Casing 10 Piezo actuator 11 Piston 18 Pressure spring

Claims

印加される電圧または磁界に応じて収縮する電磁歪アクチュエータと、
電磁歪アクチュエータに圧縮荷重を付与する与圧スプリングと、
電磁歪アクチュエータの収縮に応じて差圧室を拡張するピストンと、
加圧燃料が導かれる燃圧室と、
燃圧室と差圧室を連通する絞り通路と、
燃圧室と差圧室の圧力差に応じて変位する針弁と、
針弁を閉弁方向に付勢するリターンスプリングと、
針弁によって開閉され燃圧室の燃料を噴射する噴口と、
を備えるエンジンの燃料噴射弁において、
前記ピストンと針弁の間に与圧スプリングの付勢力を針弁の閉弁方向に伝える伝達部材を介装したことを特徴とするエンジンの燃料噴射弁。An electrostrictive actuator that contracts in response to an applied voltage or magnetic field;
A pressurizing spring that applies a compressive load to the electromagnetic strain actuator;
A piston that expands the differential pressure chamber according to the contraction of the electromagnetic strain actuator;
A fuel pressure chamber through which pressurized fuel is guided;
A throttle passage communicating the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber;
A needle valve that is displaced according to the pressure difference between the fuel pressure chamber and the differential pressure chamber;
A return spring that urges the needle valve in the closing direction;
A nozzle that is opened and closed by a needle valve to inject fuel in the fuel pressure chamber;
In a fuel injection valve of an engine comprising
A fuel injection valve for an engine, wherein a transmission member for transmitting an urging force of a pressurizing spring in a valve closing direction of the needle valve is interposed between the piston and the needle valve.

前記伝達部材としてピストンから針弁に向けて突出する突起を一体形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射弁。The engine fuel injection valve according to claim 1, wherein a projection projecting from the piston toward the needle valve is integrally formed as the transmission member.

前記針弁の閉弁初期に伝達部材が針弁に当接してピストンが針弁を直接的に駆動し、針弁の閉弁時に伝達部材が針弁から離れる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃料噴射弁。The transmission member is brought into contact with the needle valve at the initial stage of closing the needle valve, and the piston directly drives the needle valve, and the transmission member is separated from the needle valve when the needle valve is closed. Item 3. The fuel injection valve for an engine according to Item 1 or 2.

前記針弁に対する電磁歪アクチュエータの基端部の位置を調整する調整機構を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射弁。The engine fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3, further comprising an adjustment mechanism that adjusts a position of a proximal end portion of the electromagnetic strain actuator with respect to the needle valve.

前記与圧スプリングの弾性復元力をエンジン起動前に針弁にかかる燃料圧力による荷重より大きくかつエンジン起動後にピストンにかかる燃料圧力による荷重より小さく設定したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射弁。The elastic restoring force of the pressurizing spring is set to be larger than the load due to the fuel pressure applied to the needle valve before starting the engine and smaller than the load due to the fuel pressure applied to the piston after starting the engine. The fuel injection valve for an engine according to any one of the above.

前記与圧スプリングを電磁歪アクチュエータの先端部とピストンの間に介装したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射弁。The engine fuel injection valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressurizing spring is interposed between a tip portion of an electromagnetic strain actuator and a piston.

前記与圧スプリングを電磁歪アクチュエータの基端部と電磁歪アクチュエータを収装するケーシングの間に介装したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射弁。6. The fuel injection valve for an engine according to claim 1, wherein the pressurizing spring is interposed between a base end portion of the electromagnetic strain actuator and a casing housing the electromagnetic strain actuator. .