JP3814963B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃料噴射弁として、電歪素子を利用した高速応答性の高い燃料噴射弁が、従来特開平6−280711号公報等によって提案されている。
【0003】
これを図4、図5によって説明すると、噴射弁本体18の先端のハウンジグ3の内部には噴口1を開閉する針弁2が配置される。針弁2が開くと噴口1は主燃圧室20と接続して燃料を噴射するが、この主燃圧室20には燃料通路17を介して加圧燃料が導入される。
【0004】
針弁2の基端のピストン部2aはシリンダ状の差圧室6に挿入され、この差圧室6はピストン部2aの外周の間隙で構成されるオリフィス10を介して主燃圧室20と連通する。差圧室6には針弁2を閉弁方向に付勢するバネ22が介装される。
【0005】
さらに差圧室6の背面にはシリンダ状の容積の大きな主差圧室7が形成され、主差圧室7にはプランジャ14が摺動自由に挿入される。この主差圧室7と前記差圧室6とは隔壁8に設けた主通路8aを介して互いに連通する。プランジャ14の周囲にはシール性を保持するためにOリング13が嵌められる。
【0006】
主差圧室7はプランジャ14の移動によって容積が変化し、これにより主差圧室7及び差圧室6の圧力を変化させる。プランジャ14を移動させるための電歪素子としてプランジャ軸方向に多段に積層したピエゾ素子11が設けられる。
【0007】
燃料噴射弁が噴口1を閉じた状態において、燃料通路17からの加圧燃料が本体18の内部、つまり主燃圧室20、差圧室6、主差圧室7に充満している。
【0008】
この状態において、ピエゾ素子11への通電を遮断すると、ピエゾ素子11が瞬時に収縮し、これに追従して皿バネ12に押されてプランジャ14が後退する。これにより主差圧室7及びこれと連通する差圧室6の容積空間が拡大し、圧力が低下する。このとき針弁2のピストン部2aの周囲のオリフィス10を経由して主燃圧室20から差圧室6に燃料が流入するが、オリフィス10による絞り効果で、圧力の回復には所定の時間がかかる。
【0009】
このようにして差圧室6の圧力が主燃圧室20の圧力よりも低下すると、ピストン部2aの前後に作用する圧力差により、バネ22に抗して針弁2が即座に後退して噴口1を開き、主燃圧室20の加圧燃料を噴口1から噴射する。
【0010】
所定の噴射時間が経過によりピエゾ素子11に通電すると、ピエゾ素子11が瞬時に膨張し、バネ12に抗してプランジャ14が移動し、主差圧室7の容積空間を狭める。このため、即座に主差圧室7及び差圧室6の圧力が回復し、バネ22の付勢力により、針弁2は瞬時に閉弁し、燃料の噴射が終了する。
【0011】
したがって、燃料の噴射はピエゾ素子11への通電を停止すると始まり、通電を再開すると停止し、燃料噴射量は通電停止時間に比例することになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料噴射弁にあっては、図5にも示すように、針弁2が開くときに、差圧室6と主差圧室7との合計の容積空間が大きく、しかもOリング13が圧力変化を妨げる方向への変形(主として外周との摩擦により生じる変形)により、ピエゾ素子11の収縮と共にプランジャ14が移動したときの圧力変化に遅れが生じる。
【0013】
この結果、図3にもあるように、開弁時に針弁2の立ち上がりの応答性に遅れが生じ、またこのことは閉弁時にも立ち下がりの応答遅れとなって現れる。さらに、針弁2がフルリフトしたときのバウンシングも発生しやすく、これらは燃料噴射特性の応答性や安定性を低下させる原因となっていた。
【0014】
本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、噴口を開閉する針弁と、噴口へ燃料を圧送する主燃圧室と、針弁の背面側のピストン部が摺動自由に挿入される差圧室と、前記主燃圧室と差圧室とを連通するオリフィスと、前記差圧室の容積を電歪素子の伸縮に応じて変化させるプランジャとを備えた燃料噴射弁において、前記ピストン部の背面に形成した補助差圧室と、この補助差圧室に摺動自由に挿入される前記プランジャと一体に設けた補助プランジャと、補助差圧室を差圧室と連通するオリフィスとを備える。
【0016】
第2の発明は、前記プランジャの外周摺動面にはOリングが介装され、前記差圧室は補助差圧室よりも容積空間が大きく、前記各オリフィスはそれぞれピストン部並びに補助プランジャの摺動間隙として形成される。
【0017】
【発明の作用・効果】
第1の発明によると、電歪素子への通電を制御し、電歪素子が収縮すると、プランジャが追従移動し、差圧室の圧力が低下する。同時に補助プランジャの移動により補助差圧室が拡大し、同じく圧力が低下する。補助差圧室は差圧室に比較して容積が小さく、圧力変化の応答性が高い。このため針弁のピストン部にかかる主燃圧室の燃料圧力により針弁が応答よくリフトし、噴口から加圧燃料を噴射する。また、電歪素子の逆方向への変形によりプランジャが移動したときにも、補助差圧室は直ちに容積が減少し、補助差圧室の圧力上昇の応答性が高まり、差圧室の上昇圧力と共にピストン部を押圧し、これらにより燃料噴射特性の応答性が向上する。
【0018】
また補助差圧室に摺動自由な補助プランジャはダンパとしても機能し、針弁の開閉弁時のバウンシングを抑制できるという効果もあり、燃料噴射の安定性も改善される。
【0019】
第2の発明では、プランジャ外周のシール用のOリングがプランジャの摺動に伴って変形しても、補助差圧室の圧力変化は応答よく行われ、燃料噴射特性の応答性が向上する。
【0020】
【実施の形態】
以下、本発明の最良の実施の形態を図にしたがって説明する。
【0021】
図1、図2において、針弁2のピストン部2aには、差圧室6に面する端面から同軸的に軸孔5aが設けられ、ここにプランジャ14から同軸的に突出させた補助プランジャ14aが挿入され、補助差圧室5を区画形成している。
【0022】
補助プランジャ14aは軸孔5aの内周とは所定の摺動間隙をもって摺動し、この摺動間隙によりオリフィス9を形成している。つまり、プランジャ14から突出した補助プランジャ14aは、連通路8を通して差圧室6側へと伸び出し、かつ先端部が補助差圧室5に挿入され、針弁2が噴口1を閉じた状態において、補助差圧室5に所定の容積空間を付与している。
【0023】
なお、連通路8と補助プランジャ14aの間隙は、オリフィス9,10に比較して大きくとってあり、差圧室6と主差圧室7とに圧力差を発生させる絞りとはならない。
【0024】
その他の構成、例えば、プランジャ14を移動させるピエゾ素子11、針弁2によって開閉される噴口1、針弁2の開弁時に噴口1と接続する主燃圧室20など、前記図4のものと実質的に同一であり、また、針弁2はバネ4によって閉弁方向に付勢される。なお、15はピエゾ素子11の他端を支持する素子固定板、16は栓体、19はピエゾ素子11への制御電流を導くリード線である。
【0025】
次に図3を参照しながら作用を説明する。
【0026】
図1の状態からピエゾ素子11への通電を断ち、ピエゾ素子11を収縮させると、プランジャ14が皿バネ12に押されて追従変位し、主差圧室7の容積空間を拡大し、この拡大空間にはオリフィス10を介して燃料が導入されるが、その絞り効果により、主差圧室7及びこれと連通する差圧室6の圧力が低下する。
【0027】
これと同時に補助プランジャ14aの移動により、補助差圧室5の容積空間が拡大し、この補助差圧室5の拡大空間にはオリフィス9を介して差圧室6から燃料が導かれるが、同じく絞り効果により、補助差圧室5の圧力が低下する。
【0028】
この場合、主差圧室7及びこれと連通する差圧室6は合計容積が大きく、かつプランジャ14の外周に嵌めたOリング13の摩擦による拡大容積を埋める方向への変形もあり、圧力変化の応答性が遅れがちとなるが、Oリングも無く、容積空間の小さい補助差圧室5では、補助プランジャ14aの移動による圧力の変化が急峻で、このため、針弁2のピストン部2aの軸方向の前後には、主としてこの補助差圧室5の急峻な圧力低下に伴って、応答性よく大きな差圧力が発生し、針弁2の開弁方向への立ち上がり速度が速められる。
【0029】
そして針弁2がフルリフトした直後に戻り方向に動き、バウンシングを生じようとするが、これに対しては、オリフィス9を介してのみ差圧室6と連通する補助差圧室5に挿入される補助プランジャ14aが、ダンパとしての機能を発揮し、ピストン部2aの挙動を安定させ、針弁2のバウンシングを抑制する。このため、開弁直後から針弁2は安定してフルリフト量を維持することができる。
【0030】
このようにして針弁2の開弁応答速度が向上する結果、噴口1から噴射される燃料噴霧の微粒化も良好となる。
【0031】
燃料噴射を終了させるためにピエゾ素子11への通電を再開すると、ピエゾ素子11の膨張によりプランジャ14が押され、主差圧室7、差圧室6の容積が圧縮され、同時に補助プランジャ14aにより補助差圧室5の容積も圧縮され、これら差圧室圧力の上昇により、針弁2は閉弁方向に駆動され、とくに補助差圧室5の圧力変化の応答性が高いことから、針弁2の立ち下がりの応答性も良く、かつ前記と同じくダンパ機能により、針弁2の閉弁時のバウンシングも抑制され、これらにより応答よく燃料噴射を停止させることができ、かつ噴射停止時の燃料切れも良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】要部の拡大図である。
【図3】開弁作動特性を従来と比較して示す特性図である。
【図4】従来例の概略断面図である。
【図5】同じく要部の拡大図である。
【符号の説明】
1 噴口
2 針弁
2a ピストン部
4 バネ
5 補助差圧室
6 差圧室
7 主差圧室
9 オリフィス
10 オリフィス
11 ピエゾ素子
12 皿バネ
13 Oリング
14 プランジャ
14a 補助プランジャ
20 主燃圧室
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃料噴射弁として、電歪素子を利用した高速応答性の高い燃料噴射弁が、従来特開平6−280711号公報等によって提案されている。
【0003】
これを図4、図5によって説明すると、噴射弁本体18の先端のハウンジグ3の内部には噴口1を開閉する針弁2が配置される。針弁2が開くと噴口1は主燃圧室20と接続して燃料を噴射するが、この主燃圧室20には燃料通路17を介して加圧燃料が導入される。
【0004】
針弁2の基端のピストン部2aはシリンダ状の差圧室6に挿入され、この差圧室6はピストン部2aの外周の間隙で構成されるオリフィス10を介して主燃圧室20と連通する。差圧室6には針弁2を閉弁方向に付勢するバネ22が介装される。
【0005】
さらに差圧室6の背面にはシリンダ状の容積の大きな主差圧室7が形成され、主差圧室7にはプランジャ14が摺動自由に挿入される。この主差圧室7と前記差圧室6とは隔壁8に設けた主通路8aを介して互いに連通する。プランジャ14の周囲にはシール性を保持するためにOリング13が嵌められる。
【0006】
主差圧室7はプランジャ14の移動によって容積が変化し、これにより主差圧室7及び差圧室6の圧力を変化させる。プランジャ14を移動させるための電歪素子としてプランジャ軸方向に多段に積層したピエゾ素子11が設けられる。
【0007】
燃料噴射弁が噴口1を閉じた状態において、燃料通路17からの加圧燃料が本体18の内部、つまり主燃圧室20、差圧室6、主差圧室7に充満している。
【0008】
この状態において、ピエゾ素子11への通電を遮断すると、ピエゾ素子11が瞬時に収縮し、これに追従して皿バネ12に押されてプランジャ14が後退する。これにより主差圧室7及びこれと連通する差圧室6の容積空間が拡大し、圧力が低下する。このとき針弁2のピストン部2aの周囲のオリフィス10を経由して主燃圧室20から差圧室6に燃料が流入するが、オリフィス10による絞り効果で、圧力の回復には所定の時間がかかる。
【0009】
このようにして差圧室6の圧力が主燃圧室20の圧力よりも低下すると、ピストン部2aの前後に作用する圧力差により、バネ22に抗して針弁2が即座に後退して噴口1を開き、主燃圧室20の加圧燃料を噴口1から噴射する。
【0010】
所定の噴射時間が経過によりピエゾ素子11に通電すると、ピエゾ素子11が瞬時に膨張し、バネ12に抗してプランジャ14が移動し、主差圧室7の容積空間を狭める。このため、即座に主差圧室7及び差圧室6の圧力が回復し、バネ22の付勢力により、針弁2は瞬時に閉弁し、燃料の噴射が終了する。
【0011】
したがって、燃料の噴射はピエゾ素子11への通電を停止すると始まり、通電を再開すると停止し、燃料噴射量は通電停止時間に比例することになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料噴射弁にあっては、図5にも示すように、針弁2が開くときに、差圧室6と主差圧室7との合計の容積空間が大きく、しかもOリング13が圧力変化を妨げる方向への変形(主として外周との摩擦により生じる変形)により、ピエゾ素子11の収縮と共にプランジャ14が移動したときの圧力変化に遅れが生じる。
【0013】
この結果、図3にもあるように、開弁時に針弁2の立ち上がりの応答性に遅れが生じ、またこのことは閉弁時にも立ち下がりの応答遅れとなって現れる。さらに、針弁2がフルリフトしたときのバウンシングも発生しやすく、これらは燃料噴射特性の応答性や安定性を低下させる原因となっていた。
【0014】
本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、噴口を開閉する針弁と、噴口へ燃料を圧送する主燃圧室と、針弁の背面側のピストン部が摺動自由に挿入される差圧室と、前記主燃圧室と差圧室とを連通するオリフィスと、前記差圧室の容積を電歪素子の伸縮に応じて変化させるプランジャとを備えた燃料噴射弁において、前記ピストン部の背面に形成した補助差圧室と、この補助差圧室に摺動自由に挿入される前記プランジャと一体に設けた補助プランジャと、補助差圧室を差圧室と連通するオリフィスとを備える。
【0016】
第2の発明は、前記プランジャの外周摺動面にはOリングが介装され、前記差圧室は補助差圧室よりも容積空間が大きく、前記各オリフィスはそれぞれピストン部並びに補助プランジャの摺動間隙として形成される。
【0017】
【発明の作用・効果】
第1の発明によると、電歪素子への通電を制御し、電歪素子が収縮すると、プランジャが追従移動し、差圧室の圧力が低下する。同時に補助プランジャの移動により補助差圧室が拡大し、同じく圧力が低下する。補助差圧室は差圧室に比較して容積が小さく、圧力変化の応答性が高い。このため針弁のピストン部にかかる主燃圧室の燃料圧力により針弁が応答よくリフトし、噴口から加圧燃料を噴射する。また、電歪素子の逆方向への変形によりプランジャが移動したときにも、補助差圧室は直ちに容積が減少し、補助差圧室の圧力上昇の応答性が高まり、差圧室の上昇圧力と共にピストン部を押圧し、これらにより燃料噴射特性の応答性が向上する。
【0018】
また補助差圧室に摺動自由な補助プランジャはダンパとしても機能し、針弁の開閉弁時のバウンシングを抑制できるという効果もあり、燃料噴射の安定性も改善される。
【0019】
第2の発明では、プランジャ外周のシール用のOリングがプランジャの摺動に伴って変形しても、補助差圧室の圧力変化は応答よく行われ、燃料噴射特性の応答性が向上する。
【0020】
【実施の形態】
以下、本発明の最良の実施の形態を図にしたがって説明する。
【0021】
図1、図2において、針弁2のピストン部2aには、差圧室6に面する端面から同軸的に軸孔5aが設けられ、ここにプランジャ14から同軸的に突出させた補助プランジャ14aが挿入され、補助差圧室5を区画形成している。
【0022】
補助プランジャ14aは軸孔5aの内周とは所定の摺動間隙をもって摺動し、この摺動間隙によりオリフィス9を形成している。つまり、プランジャ14から突出した補助プランジャ14aは、連通路8を通して差圧室6側へと伸び出し、かつ先端部が補助差圧室5に挿入され、針弁2が噴口1を閉じた状態において、補助差圧室5に所定の容積空間を付与している。
【0023】
なお、連通路8と補助プランジャ14aの間隙は、オリフィス9,10に比較して大きくとってあり、差圧室6と主差圧室7とに圧力差を発生させる絞りとはならない。
【0024】
その他の構成、例えば、プランジャ14を移動させるピエゾ素子11、針弁2によって開閉される噴口1、針弁2の開弁時に噴口1と接続する主燃圧室20など、前記図4のものと実質的に同一であり、また、針弁2はバネ4によって閉弁方向に付勢される。なお、15はピエゾ素子11の他端を支持する素子固定板、16は栓体、19はピエゾ素子11への制御電流を導くリード線である。
【0025】
次に図3を参照しながら作用を説明する。
【0026】
図1の状態からピエゾ素子11への通電を断ち、ピエゾ素子11を収縮させると、プランジャ14が皿バネ12に押されて追従変位し、主差圧室7の容積空間を拡大し、この拡大空間にはオリフィス10を介して燃料が導入されるが、その絞り効果により、主差圧室7及びこれと連通する差圧室6の圧力が低下する。
【0027】
これと同時に補助プランジャ14aの移動により、補助差圧室5の容積空間が拡大し、この補助差圧室5の拡大空間にはオリフィス9を介して差圧室6から燃料が導かれるが、同じく絞り効果により、補助差圧室5の圧力が低下する。
【0028】
この場合、主差圧室7及びこれと連通する差圧室6は合計容積が大きく、かつプランジャ14の外周に嵌めたOリング13の摩擦による拡大容積を埋める方向への変形もあり、圧力変化の応答性が遅れがちとなるが、Oリングも無く、容積空間の小さい補助差圧室5では、補助プランジャ14aの移動による圧力の変化が急峻で、このため、針弁2のピストン部2aの軸方向の前後には、主としてこの補助差圧室5の急峻な圧力低下に伴って、応答性よく大きな差圧力が発生し、針弁2の開弁方向への立ち上がり速度が速められる。
【0029】
そして針弁2がフルリフトした直後に戻り方向に動き、バウンシングを生じようとするが、これに対しては、オリフィス9を介してのみ差圧室6と連通する補助差圧室5に挿入される補助プランジャ14aが、ダンパとしての機能を発揮し、ピストン部2aの挙動を安定させ、針弁2のバウンシングを抑制する。このため、開弁直後から針弁2は安定してフルリフト量を維持することができる。
【0030】
このようにして針弁2の開弁応答速度が向上する結果、噴口1から噴射される燃料噴霧の微粒化も良好となる。
【0031】
燃料噴射を終了させるためにピエゾ素子11への通電を再開すると、ピエゾ素子11の膨張によりプランジャ14が押され、主差圧室7、差圧室6の容積が圧縮され、同時に補助プランジャ14aにより補助差圧室5の容積も圧縮され、これら差圧室圧力の上昇により、針弁2は閉弁方向に駆動され、とくに補助差圧室5の圧力変化の応答性が高いことから、針弁2の立ち下がりの応答性も良く、かつ前記と同じくダンパ機能により、針弁2の閉弁時のバウンシングも抑制され、これらにより応答よく燃料噴射を停止させることができ、かつ噴射停止時の燃料切れも良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】要部の拡大図である。
【図3】開弁作動特性を従来と比較して示す特性図である。
【図4】従来例の概略断面図である。
【図5】同じく要部の拡大図である。
【符号の説明】
1 噴口
2 針弁
2a ピストン部
4 バネ
5 補助差圧室
6 差圧室
7 主差圧室
9 オリフィス
10 オリフィス
11 ピエゾ素子
12 皿バネ
13 Oリング
14 プランジャ
14a 補助プランジャ
20 主燃圧室
Claims (2)
- 噴口を開閉する針弁と、噴口へ燃料を圧送する主燃圧室と、針弁の背面側のピストン部が摺動自由に挿入される差圧室と、前記主燃圧室と差圧室とを連通するオリフィスと、前記差圧室の容積を電歪素子の伸縮に応じて変化させるプランジャとを備えた燃料噴射弁において、前記ピストン部の背面に形成した補助差圧室と、この補助差圧室に摺動自由に挿入される前記プランジャと一体に設けた補助プランジャと、補助差圧室を差圧室と連通するオリフィスとを備えることを特徴とする燃料噴射弁。
- 前記プランジャの外周摺動面にはOリングが介装され、前記差圧室は補助差圧室よりも容積空間が大きく、前記各オリフィスはそれぞれピストン部並びに補助プランジャの摺動間隙として形成される請求項1に記載の燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21325397A JP3814963B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21325397A JP3814963B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 燃料噴射弁 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1162766A JPH1162766A (ja) | 1999-03-05 |
JP3814963B2 true JP3814963B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=16636045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP21325397A Expired - Fee Related JP3814963B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 燃料噴射弁 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3814963B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2406193C (en) * | 2000-04-17 | 2010-12-07 | Toshikazu Hamamoto | Non-aqueous electrolytic solution and lithium secondary battery |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21325397A patent/JP3814963B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH1162766A (ja) | 1999-03-05 |
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