JP4454195B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関のコモンレールシステムに用いられる燃料噴射弁に関し、詳しくはノズルニードルのリフト制御性を向上させた燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ディーゼル機関の燃料噴射システムとして、各気筒に共通のコモンレールに高圧燃料を蓄圧するコモンレールシステムが知られている。コモンレールシステムで用いられる燃料噴射弁は、例えば、噴孔を開閉するノズルニードルと、ノズルニードルに背圧を与える制御室と、制御室の圧力を増減するための制御弁を有し、機関の運転状態に応じた所定のタイミングで制御弁を駆動して、制御室の圧力を低下させることにより、ノズルニードルをリフトさせている。
【0003】
制御弁を駆動するアクチュエータとして、近年、応答性に優れる電歪アクチュエータが着目されており、電歪アクチュエータで発生する変位を、効率よく制御弁に伝達するために、電歪アクチュエータで直接駆動される大径ピストンの変位を油圧を介して拡大し、制御弁の弁体に当接する小径ピストンに伝える構成の燃料噴射弁が提案されている(例えば、米国特許第5779149号等)。この技術によれば、制御弁を効率よく駆動してノズルニードルのリフトを制御することができる。
【0004】
一方、近年、燃料噴射弁の噴射量制御をより精度よく行うために、ノズルニードルのリフト量を可変制御することが検討されている。そのための構成の一例として、ノズルニードルの上方に、第1アウトオリフィス、第2アウトオリフィスによって制御弁の弁室とそれぞれ連通する第1制御室と第2制御室を設け、これら第1制御室と第2制御室の間に、リフトロックピストンを摺動可能に設けた燃料噴射弁がある。リフトロックピストンは、ノズルニードルに対向する小径部を有し、第1、第2制御室は、第1インオリフィス、第2インオリフィスによりそれぞれ高圧通路と連通している。
【0005】
制御弁は、低圧通路に連通する弁室内に収容され、小径ピストンによって駆動されるボール弁状の弁体を有している。アクチュエータの非作動時には、弁室、第1、第2制御室は、いずれも高圧通路から供給される高圧燃料が満たされ、ノズルニードルは噴孔を閉鎖している。アクチュエータを作動させて弁体を下降させると、弁室と第1制御室が低圧となり、ノズルニードルがリフトして燃料が噴射される。
【0006】
この時、弁体のリフト量によって、ノズルニードルのリフト量が変化する。すなわち、弁体が全開すると、第2アウトオリフィスが閉鎖されて第2制御室が高圧のままとなり、リフトロックピストンは下方位置にあって、ノズルニードルの最大リフト量は小さくなる。一方、弁体を第2アウトオリフィスが閉鎖されない中間位置とすると、第2制御室も低圧となるためリフトロックピストンが上昇し、ノズルニードルの最大リフト量が大きくなり、燃料噴射量が増大する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成は、弁体のリフト量を全閉または全開の2位置で制御する際には有効に機能するが、弁体を中間位置に保持する場合に、アクチュエータの電圧制御幅が狭く、制御が難しいという問題があった。これは、弁体が下面に高圧燃料の圧力を受けているために、開弁に大きなエネルギーを必要とする一方で、開弁してから全開位置までリフトさせるのに必要なエネルギーは僅かであり、一度開弁すると容易に全開位置まで下降してしまうからである。中間位置に安定して保持するには、開弁から全開位置までのリフト量を大きくすればよいが、例えばリフト量を2倍に増加させると、駆動エネルギーも2倍に増加するため、アクチュエータの消費電力が増大するという問題が生じている。
【0008】
そこで、本発明は、小さな駆動エネルギーで、制御弁を全閉、中間リフト、全開の3位置制御に必要十分な弁リフト量を確保することができるようにし、弁体を中間位置に安定して保持できるとともに消費電力の小さな燃焼噴射弁を実現することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1の燃料噴射弁は、上記ノズルニードルに高圧燃料通路からの高圧の油圧を作用させる第1制御室と、上記ノズルニードルのリフト側に摺動自在に配設され、その位置に応じて上記ノズルニードルの最大リフト量を変化させるリフトロック部材と、上記リフトロック部材に上記高圧燃料通路からの高圧の油圧を作用させる第2制御室と、低圧通路を開閉して上記第1制御室および第2制御室の油圧を増減する制御弁とを備え、上記制御弁をアクチュエータで駆動することによりノズルニードルのリフトを制御する。上記制御弁は、上記低圧通路および上記第1、第2制御室への通路がそれぞれ開口する摺動穴と、該摺動穴内に摺動自在に収容されて上記低圧通路と上記第1、第2制御室との連通を制御する弁ピストンを有し、かつ上記摺動穴および上記弁ピストンを、上記弁ピストンに作用する上記高圧燃料通路からの高圧の油圧力がバランスする形状としてある。
【0010】
上記アクチュエータで上記制御弁を駆動して、上記弁ピストンが、上記低圧通路と上記第1制御室のみを連通させる位置とすると、上記第1制御室が低圧となり上記ノズルニードルに作用する油圧が低下する。この時、上記第2制御室への通路は閉鎖され、上記リフトロック部材に作用する油圧は変化しないので、上記リフトロック部材は初期位置にあり、上記ノズルニードルはハーフリフトする。上記弁ピストンが上記低圧通路と上記第1、第2制御室の両方を連通する位置とすると、上記第2制御室も低圧となって、上記リフトロック部材が移動し、上記ノズルニードルはフルリフトする。これにより、上記弁ピストンの位置に応じて上記ノズルニードルを可変リフトすることができる。
【0011】
しかも、上記弁ピストンに作用する油圧力がバランスするように、上記摺動穴および上記弁ピストンを形成したので、上記弁ピストンをリフトさせるために必要なエネルギーが小さくなる。よって、上記弁ピストンを中間位置に安定して保持するために、弁リフト量を増大する必要がなく、小さな消費電力でノズルニードルを可変リフト可能な燃料噴射弁を実現できる。
【0012】
具体的には、請求項2のように、上記摺動穴の中間部に上記第1制御室への通路を開口し、上記摺動穴の一端側に設けた上記低圧通路との間に第1シート部を、他端側に設けた上記第2制御室への通路との間に第2シート部を形成して、上記第1シート部と第2シート部および上記他端側の上記弁ピストンの摺動部の径を略同一とする。
【0013】
この時、上記弁ピストンのリフト量の増加に伴い、上記低圧通路と上記第1、第2制御室への通路を順次連通させて、上記ノズルニードルを可変リフトさせることができる。また、上記第1シート部と第2シート部、さらに上記第2制御室側の上記弁ピストンの摺動部径をほぼ同じにすることで、上記摺動穴内の油圧が上記弁ピストンに作用する力を打ち消すことができる。
【0014】
請求項3の構成では、上記摺動穴の上記ノズルニードル側半部に上記弁ピストンの一方の端部を摺動自在に挿通し、上記摺動穴の上記アクチュエータ側半部を拡径して上記低圧通路に連通する弁シリンダ室を形成して、該弁シリンダ室内に配置した筒状のシリンダ形成部材に上記弁ピストンの他方の端部を摺動自在に挿通するとともに、上記シリンダ形成部材と上記弁シリンダ室の頂面との間に、調芯機能を有する調芯部材を配設する。
【0015】
上記摺動穴を複数の部材で形成する場合、このように大径の上記弁シリンダ室とシリンダ形成部材を用いると、上記摺動穴の形成が容易になり、また、上記調芯部材を介設することで、上記弁ピストンと上記シリンダ形成部材の軸のずれ等を吸収することができる。
【0016】
好適には、請求項4のように、上記弁ピストンを上記シリンダ形成部材側に付勢するバネ部材を設ける。これにより、上記弁ピストンと上記シリンダ形成部材および上記調芯部材を密着させて良好な油密性能を確保することができる。また、上記弁ピストンを上記低圧通路を閉鎖する初期位置に速やかに復帰させることができる。
【0017】
この時、請求項5のように、上記バネ部材は、上記摺動穴の上記他端側の端部と上記弁ピストンの間に設けた低圧室に設置することができる。あるいは、上記弁シリンダ室内に設置してもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した第1の実施の形態を図面に従って説明する。図1は、本発明の燃料噴射弁の概略構成図で、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに好適に使用される。燃料噴射弁は、電歪アクチュエータ1と大径ピストン31を収容する第1ボディB1の下端面に接して小径ピストン33を収容する第2ボディB2を配設し、その下方に、制御弁5を構成する第3、第4ボディB3、B4を介して、第2制御室6が形成される第5ボディB5、第1制御室2が形成される第6ボディB6を配設してなる。
【0019】
第1ボディB1の側壁には、図略のコモンレールに連通する高圧燃料入口101が開口し、第1〜第6ボディB1〜B6内を上下方向に延びる高圧燃料通路102を経て、ノズルニードル21の中間部周りに設けた燃料溜まり12に高圧燃料が供給される。第1〜第3ボディB1〜B3内に形成される低圧燃料通路104は、第1ボディB1側壁の低圧燃料出口103を経て図略の燃料タンクに連通している。なお、第1〜第6ボディB1〜B6は、外周にリテーナ13を外挿して締結することにより互いに油密に固定される。
【0020】
第1ボディB1内には、電歪アクチュエータ1の下端面に接して大径ピストン31が摺動自在に配設されている。大径ピストン31は、その下方の変位拡大室32内に配した皿バネ41によって上方に付勢され、印加電圧に応じて伸縮する電歪アクチュエータ1と一体に変位する。第1ボディB1と第2ボディB2の衝合部に形成される変位拡大室32は、電歪アクチュエータ1の変位を油圧変換し、第2ボディB2内を摺動する断面T字状の小径ピストン33に伝達するもので、この際、大小ピストン31、33の受圧面積比に応じて変位が拡大される。
【0021】
大径ピストン31の外周には、変位拡大室32からリークする燃料を低圧排出通路107を介して低圧燃料通路104へ排出するための低圧環状溝106が形成され、その上方にはシール用のOリング42が設けられる。また、小径ピストン33の下部外周には、低圧通路としてのアウトボリューム34が形成され、制御弁5から排出される燃料をアウトボリューム排出通路105を介して低圧燃料通路104に排出するようになしてある。
【0022】
ここで、変位拡大室32は、チェック弁7および中間圧通路72を介して、第4ボディB4下端部に設けられる中間圧室71に連通している。中間圧室71は、中間圧入口ピン73周囲のクリアランスによって高圧燃料通路102に至る高圧通路108に、中間圧出口ピン74周囲のクリアランスによって中間圧出口通路75および低圧燃料通路104に連通しており、中間圧入口ピン73、中間圧出口ピン74周囲のクリアランスを適切に設定することによって、所定の中間圧に制御されている。この中間圧は、変位拡大室32の設定圧に等しく、リーク等によって変位拡大室32の油圧が低下すると、チェック弁7が開弁して燃料を補充し、所定の中間圧に保持している。
【0023】
制御弁5は、第3、第4ボディB3、B4内に形成した摺動穴51と、該摺動穴51内に摺動自在に配設され、小径ピストン33によって駆動される弁ピストン52を有している。制御弁5は、摺動穴51の中間部周りに形成した溝51bに開口する第1アウトオリフィス26とこれに連続する第1アウトオリフィス通路25によって、第6ボディB6の上端部に形成される第1制御室2と連通している。第1制御室2は、ノズルニードル21に下向き(閉方向)の油圧力を付与しており、第1制御室2内には、ノズルニードル21を下方に付勢するスプリング22が配設されている。第1制御室2は、また、第5ボディB5に設けた第1インオリフィス通路23および第1インオリフィス24を介して高圧燃料通路102に連通している。また、溝51bには、第3インオリフィス通路110を介して高圧燃料通路102に連通する第3インオリフィス111が開口している。
【0024】
制御弁5は、一方、摺動穴51下部側面に開口する第2アウトオリフィス66とこれに連続する第2アウトオリフィス通路65によって、第5ボディB5の上端部に形成される第2制御室6と連通している。第2制御室6は、第5ボディB5に設けた第2インオリフィス通路63および第2インオリフィス64を介して高圧燃料通路102に連通しており、その下方に所定範囲で摺動可能に設けたリフトロック部材としてのリフトロックピストン61に下向きの油圧力を付与している。リフトロックピストン61は、第1制御室2と第2制御室6を区画するとともに、小径の下半部が第1制御室2内に突出してノズルニードル21上方に対向位置し、その最大リフト量を規制している。第2制御室6は、弁ピストン52の位置に応じて油圧が増減し、これに伴ってリフトロックピストン61が上下動してノズルニードル21の最大リフト量を変化させる。リフトロックピストン61の上方への移動は、第2制御室6の頂面(第3ボディB3の下端面)にて、下方への移動は第5ボディB5の中間部に設けた段差部にて規制される。
【0025】
図2に示すように、制御弁5の摺動穴51は、弁ピストン52の下端部が摺動自在に挿通される第4ボディB4側の下半部と、これより大径に形成した第3ボディB3側の上半部とからなる。大径の第3ボディB3側の上半部は、弁シリンダ室51aを形成し、この弁シリンダ室51a内に配設した、シリンダ形成部材としての筒状の弁シリンダ53内に、弁ピストン52の上端部が摺動自在に挿通されている。弁シリンダ53と弁シリンダ室51aの頂面となる第2ボディB2下面との間には、調芯部材となる調芯リング54が挟持されている。
【0026】
摺動穴51の下端部には、弁ピストン52下端の摺動部52aとの間に、低圧通路109により低圧燃料通路104に連通する低圧室55が形成されている。低圧室55内にはバネ部材たるスプリング43が配設されて、弁ピストン52を上方に付勢しており、弁ピストン52の大径とした中間部52bが、弁シリンダ53および調芯リング54を上方の第2ボディB2下面に押圧している。弁シリンダ53内は、上方のアウトボリューム34に連通するアウト通路56となっており、弁ピストン52の中間部52bは、上側部のテーパ面が、弁シリンダ53下端内周縁のエッジ部に当接して第1シート部531を形成している。弁ピストン52が下降すると、第1シート部531が開放されて、アウト通路56と弁シリンダ室51aが連通する。
【0027】
弁シリンダ53上面は、すり鉢状の円錐面をなし、調芯リング54の球面状の下面との間の調芯機能で角度のずれを吸収するとともに、調芯リング54の平面状の上面が第2ボディB2下面に水平方向に移動可能に当接して軸のずれを吸収する構成となっている。また、第1シート部531、弁シリンダ53上面と調芯リング54下面、調芯リング54上面と第2ボディB2下面との良好な油密性能を確保している。なお、弁シリンダ53に嵌合する弁ピストン52の摺動部には、外周縁部を一部切欠いて、アウト通路56への通路52dを形成してある。
【0028】
また、弁ピストン52は、中間部52bと下端摺動部との間を小径として、第4ボディB4側の摺動穴51との間にボディシート室57を形成している。ボディシート室57は、上端内周縁のエッジ部と、対向する弁ピストン52の中間部52b下側部のテーパ面との間で、第2シート部571を形成している。ボディシート室57には、第2アウトオリフィス66が開口して第2アウトオリフィス通路65を経て第2制御室6へ連通しており、弁ピストン52が下降して第2シート部571が閉鎖されると、ボディシート室57と弁シリンダ室51aの連通が遮断される。ここで、第1シート部531、第2シート部571の径は、いずれも、第4ボディB4側の摺動穴51に嵌合する弁ピストン52の下端摺動部の径と略同一としてある。また、弁シリンダ53の内径も摺動穴51径と略同一としてある。
【0029】
次に、本発明の燃料噴射弁の作動について図3(a)〜(c)を用いて説明する。図1において、アクチュエータ1が収縮し大径ピストン31および小径ピストン33が駆動されない初期状態には、図3(a)に示すように、弁ピストン52が上方の第1シート部531を閉鎖して、アウト通路56と弁シリンダ室51aの連通を遮断している。この時、第1制御室2には第1インオリフィス通路23および第1インオリフィス24を介して、第2制御室6には第2インオリフィス通路63および第2インオリフィス64を介して、また、弁シリンダ室51aには第3インオリフィス通路110および第3インオリフィス111を介して高圧燃料通路102から高圧燃料が流入しており、第1、第2制御室2、6と弁シリンダ室51aは高圧となっている。従って、ノズルニードル21は、第1制御室2の油圧力とスプリング22のバネ力で噴孔11を閉鎖し、第2制御室6の油圧力とスプリング62のバネ力でリフトロックピストン6は下降している。
【0030】
この初期状態から、電歪アクチュエータ1の駆動電圧を徐々に上げていくと、電歪アクチュエータ1が伸長して大径ピストン31が下降する。これに伴い、変位拡大室32の圧力が上昇し、小径ピストン33に上向きに作用するスプリング43のバネ力を越えると、小径ピストン33および弁ピストン52が下方に変位し始め、第1シート部531を開放する。電歪アクチュエータ1の駆動電圧がさらに上昇すると、弁ピストン52が下方に変位し始め、第2シート部571を閉鎖する。この時、図3(b)に示すように、アウト通路56と弁シリンダ室51aが連通し、第1アウトオリフィス26および第1アウトオリフィス通路25を介して弁シリンダ室51aと常時連通する第1制御室2が、低圧通路であるアウト通路56、アウトボリューム34に連通する。
【0031】
また、第2シート部571が閉鎖されるため、弁シリンダ室51aとボディシート室57の連通が遮断される。よって、第2アウトオリフィス66および第2アウトオリフィス通路65を介してボディシート室57と連通する第2制御室6の圧力は高いままであり、リフトロックピストン6は下方位置にあるために、ノズルニードル21はリフトロックピストン61に当接するハーフリフト位置で停止する。
【0032】
電歪アクチュエータ1の駆動電圧を調整して、図3(c)に示すように、弁ピストン52を、第1シート部531、第2シート部571の両方が開放される位置とすると、アウト通路56、アウトボリューム34と弁シリンダ室51a、ボディシート室57が連通し、第1、第2制御室2、6の圧力が低下する。第2制御室6が低圧となると、リフトロックピストン6はスプリング62のバネ力に抗して上昇し、第2制御室6頂面に当接する上方位置となる。このために、ノズルニードル21は、リフトロックピストン6に当接するまでさらに上昇して、フルリフトし、図3(b)のハーフリフト位置よりも多量の燃料が噴射される。
【0033】
ここで、制御弁5の弁ピストン52に働く油圧力のバランスについて説明する。上記構成では、第1シート部531、第2シート部571のシート径と、弁ピストン52の摺動部の径を概ね同じとなるようにしたので、弁ピストン52外周の弁シリンダ室51aの高圧の油圧が、弁ピストン52に作用する力、並びにボディシート室57の高圧の油圧が、弁ピストン52に作用する力をほぼゼロにすることができる。また、弁ピストン52上方のアウト通路56とアウトボリューム34の油圧、並びに弁ピストン52下方の低圧室55の油圧は、ほぼ大気圧に等しい低圧であるため、これら油圧が弁ピストン52に作用する力は無視できる。
【0034】
従って、電歪アクチュエータ1は、低圧室55内のスプリング43の設定荷重に抗して、弁ピストン52を変位させる仕事をするだけでよい。そして、スプリング43の設定荷重は、弁ピストン52の速やかな応答性の確保に十分な範囲で、油圧に無関係に小さく設定できるため、電歪アクチュエータ1に必要な駆動エネルギーを十分小さく抑えられる。よって、本発明によれば、上記弁ピストン52を中間位置に安定して保持するために、弁リフト量を増大する必要がなく、小さな消費電力でノズルニードルを可変リフトすることが可能である。
【0035】
図4は、本発明の第2実施の形態である。本実施の形態では、弁ピストン52を上方に付勢するスプリング43を、第1の実施の形態のように低圧室55に設置する代わりに、弁シリンダ室51a内に設置する。このため、弁ピストン52は、中間部52bの外周にフランジ部52eを設けており、このフランジ部52eの下面と弁シリンダ室51a底面との間にバネ部材たる板バネ44を配設する。このようにしても、同様の作用効果が得られる。
【0036】
また、上記第1の実施の形態では、小径ピストン33を収容する第2ボディB2と制御弁5上半部を構成する第3ボディB3を別体としたが、本実施の形態では、これらを一体のボディBにて形成する。さらに、制御弁5を構成するボディBと第4ボディB4の衝合部外周に環状溝を設け、リング状部材8を嵌着して一体化する。これにより、ボディ部材点数を削減できるとともに、ボディBと第4ボディB4の同軸度を高め、制御弁5の弁ピストン52の摺動性、部材間の密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の燃料噴射弁の全体断面図である。
【図2】第1の実施の形態の燃料噴射弁の要部拡大断面図である。
【図3】第1の実施の形態の作動を説明するための図で、(a)はノズルニードルの閉弁時、(b)はノズルニードルのハーフリフト時、(c)はノズルニードルのフルリフト時を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態の燃料噴射弁の全体断面図である。
【符号の説明】
B1〜B6 ボディ
1 電歪アクチュエータ(アクチュエータ)
11 噴孔
12 燃料溜まり
2 第1制御室
21 ノズルニードル
22 スプリング
23 第1インオリフィス通路
24 第1インオリフィス
25 第1アウトオリフィス通路
26 第1アウトオリフィス
31 大径ピストン
32 変位拡大室
33 小径ピストン
34 アウトボリューム(低圧通路)
43 スプリング(バネ部材)
5 制御弁
51 摺動穴
51a 弁シリンダ室
52 弁ピストン
53 弁シリンダ
531 第1シート部
54 調芯リング(調芯部材)
55 低圧室
56 アウト通路(低圧通路)
57 ボディシート室
571 第2シート部
6 第2制御室
61 リフトロックピストン(リフトロック部材)
62 スプリング
63 第2インオリフィス通路
64 第2インオリフィス
65 第2アウトオリフィス通路
66 第2アウトオリフィス
101 高圧燃料入口
102 高圧燃料通路
103 低圧燃料出口
104 低圧燃料通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve used in a common rail system of a diesel engine, and more particularly to a fuel injection valve with improved nozzle needle lift controllability.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a fuel injection system for a diesel engine, a common rail system for accumulating high-pressure fuel in a common rail common to each cylinder is known. The fuel injection valve used in the common rail system has, for example, a nozzle needle that opens and closes a nozzle hole, a control chamber that applies back pressure to the nozzle needle, and a control valve that increases and decreases the pressure in the control chamber, and operates the engine. The nozzle is lifted by driving the control valve at a predetermined timing according to the state to reduce the pressure in the control chamber.
[0003]
In recent years, electrostrictive actuators with excellent responsiveness have attracted attention as actuators that drive control valves, and are driven directly by electrostrictive actuators in order to efficiently transmit displacement generated by electrostrictive actuators to control valves. There has been proposed a fuel injection valve configured to expand the displacement of a large-diameter piston via hydraulic pressure and transmit the displacement to a small-diameter piston that is in contact with a valve body of a control valve (for example, US Pat. No. 5,777,149). According to this technique, the lift of the nozzle needle can be controlled by driving the control valve efficiently.
[0004]
On the other hand, in recent years, it has been studied to variably control the lift amount of the nozzle needle in order to more accurately control the injection amount of the fuel injection valve. As an example of the configuration for that purpose, a first control chamber and a second control chamber are provided above the nozzle needle and communicated with the valve chamber of the control valve by the first out orifice and the second out orifice, respectively. Between the second control chambers, there is a fuel injection valve provided with a slidable lift lock piston. The lift lock piston has a small diameter portion facing the nozzle needle, and the first and second control chambers communicate with the high pressure passage through the first in orifice and the second in orifice, respectively.
[0005]
The control valve is housed in a valve chamber communicating with the low-pressure passage, and has a ball valve-like valve body that is driven by a small-diameter piston. When the actuator is not in operation, the valve chamber, the first control chamber, and the second control chamber are all filled with high-pressure fuel supplied from the high-pressure passage, and the nozzle needle closes the nozzle hole. When the valve body is lowered by operating the actuator, the valve chamber and the first control chamber become low pressure, the nozzle needle is lifted, and fuel is injected.
[0006]
At this time, the lift amount of the nozzle needle changes depending on the lift amount of the valve body. That is, when the valve body is fully opened, the second out orifice is closed and the second control chamber remains at a high pressure, the lift lock piston is in the lower position, and the maximum lift amount of the nozzle needle is reduced. On the other hand, when the valve body is set at an intermediate position where the second out orifice is not closed, the second control chamber also has a low pressure, so that the lift lock piston rises, the maximum lift amount of the nozzle needle increases, and the fuel injection amount increases.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above configuration functions effectively when the lift amount of the valve body is controlled at the two positions of fully closed or fully open, but when the valve body is held at the intermediate position, the voltage control width of the actuator is narrow, There was a problem that control was difficult. This is because the valve body receives the pressure of high-pressure fuel on the lower surface, so that a large amount of energy is required to open the valve, while the energy required to lift the valve to the fully open position is small. This is because once the valve is opened, it is easily lowered to the fully open position. In order to stably hold the intermediate position, the lift amount from the valve opening to the fully open position may be increased. However, for example, if the lift amount is doubled, the drive energy is also doubled. There is a problem that power consumption increases.
[0008]
Therefore, the present invention can secure a valve lift amount necessary and sufficient for three-position control of a fully closed, intermediate lift, and fully open control valve with a small drive energy, and can stabilize the valve body at an intermediate position. An object of the present invention is to realize a combustion injection valve that can be held and consumes less power.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The fuel injection valve according to
[0010]
When the control valve is driven by the actuator and the valve piston is in a position where only the low pressure passage and the first control chamber communicate with each other, the first control chamber becomes low pressure and the hydraulic pressure acting on the nozzle needle decreases. To do. At this time, since the passage to the second control chamber is closed and the hydraulic pressure acting on the lift lock member does not change, the lift lock member is in the initial position, and the nozzle needle is half lifted. When the valve piston is in a position where both the low pressure passage and the first and second control chambers communicate with each other, the second control chamber also becomes low pressure, the lift lock member moves, and the nozzle needle fully lifts. . Thereby, the nozzle needle can be variably lifted according to the position of the valve piston.
[0011]
Moreover, since the slide hole and the valve piston are formed so that the hydraulic pressure acting on the valve piston is balanced, the energy required to lift the valve piston is reduced. Therefore, in order to stably hold the valve piston at the intermediate position, it is not necessary to increase the valve lift amount, and a fuel injection valve that can variably lift the nozzle needle with low power consumption can be realized.
[0012]
Specifically, as in the second aspect, a passage to the first control chamber is opened at an intermediate portion of the sliding hole, and a second passage is provided between the low pressure passage provided on one end side of the sliding hole. A second seat portion is formed between the one seat portion and the passage to the second control chamber provided on the other end side, and the first seat portion, the second seat portion, and the valve on the other end side are formed. The diameter of the sliding part of the piston is made substantially the same.
[0013]
At this time, as the lift amount of the valve piston increases, the nozzle needle can be variably lifted by sequentially communicating the low pressure passage and the passage to the first and second control chambers. Further, by making the diameters of the sliding portions of the first and second seat portions and the valve piston on the second control chamber side substantially the same, the hydraulic pressure in the sliding hole acts on the valve piston. The power can be countered.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, one end of the valve piston is slidably inserted into the nozzle needle side half of the sliding hole, and the actuator side half of the sliding hole is expanded in diameter. A valve cylinder chamber communicating with the low pressure passage is formed, and the other end of the valve piston is slidably inserted into a cylindrical cylinder forming member disposed in the valve cylinder chamber, and the cylinder forming member An alignment member having an alignment function is disposed between the top surface of the valve cylinder chamber.
[0015]
When the sliding hole is formed of a plurality of members, the use of the large-diameter valve cylinder chamber and the cylinder forming member facilitates the formation of the sliding hole, and allows the centering member to be interposed. By providing, the deviation | shift etc. of the axis | shaft of the said valve piston and the said cylinder formation member can be absorbed.
[0016]
Preferably, a spring member for urging the valve piston toward the cylinder forming member is provided. Thereby, the said valve piston, the said cylinder formation member, and the said alignment member can be stuck, and favorable oil-tight performance can be ensured. Further, the valve piston can be quickly returned to the initial position for closing the low pressure passage.
[0017]
At this time, as in
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel injection valve of the present invention, and is suitably used, for example, in a common rail injection system of a diesel engine. The fuel injection valve is provided with a second body B2 that accommodates the
[0019]
A high-
[0020]
In the first body B1, a large-
[0021]
A low-pressure
[0022]
Here, the
[0023]
The
[0024]
On the other hand, the
[0025]
As shown in FIG. 2, the sliding
[0026]
A
[0027]
The upper surface of the
[0028]
Further, the
[0029]
Next, the operation of the fuel injection valve of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, in the initial state where the
[0030]
When the drive voltage of the
[0031]
Further, since the
[0032]
When the drive voltage of the
[0033]
Here, the balance of the oil pressure acting on the
[0034]
Therefore, the
[0035]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
[0036]
In the first embodiment, the second body B2 that accommodates the small-
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the fuel injection valve according to the first embodiment.
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the first embodiment, in which FIG. 3A is when the nozzle needle is closed, FIG. 3B is when the nozzle needle is half lifted, and FIG. 3C is the nozzle needle full lift. It is a figure which shows time.
FIG. 4 is an overall cross-sectional view of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
B1-
11
43 Spring (spring member)
5
55
57
62
Claims (5)
上記ノズルニードルのリフト側に摺動自在に配設され、その位置に応じて上記ノズルニードルの最大リフト量を変化させるリフトロック部材と、
上記リフトロック部材に上記高圧燃料通路からの高圧の油圧を作用させる第2制御室と、
低圧通路を開閉して上記第1制御室および第2制御室の油圧を増減する制御弁とを備え、上記制御弁をアクチュエータで駆動することによりノズルニードルのリフトを制御する燃料噴射弁において、
上記制御弁が、上記低圧通路および上記第1、第2制御室への通路がそれぞれ開口する摺動穴と、該摺動穴内に摺動自在に収容されて上記低圧通路と上記第1、第2制御室との連通を制御する弁ピストンを有し、かつ上記摺動穴および上記弁ピストンを、上記弁ピストンに作用する上記高圧燃料通路からの高圧の油圧力がバランスする形状としたことを特徴とする燃料噴射弁。A first control chamber in which high pressure hydraulic pressure from the high pressure fuel passage is applied to the nozzle needle;
A lift lock member that is slidably disposed on the lift side of the nozzle needle and changes the maximum lift amount of the nozzle needle according to the position;
A second control chamber in which high pressure hydraulic pressure from the high pressure fuel passage is applied to the lift lock member;
A fuel injection valve comprising: a control valve that opens and closes a low-pressure passage to increase or decrease the hydraulic pressure of the first control chamber and the second control chamber;
The control valve is slidably accommodated in the sliding hole in which the low-pressure passage and the passage to the first and second control chambers are respectively opened, and is slidably accommodated in the sliding hole. (2) A valve piston for controlling communication with the control chamber is provided, and the sliding hole and the valve piston are shaped to balance the high pressure oil pressure from the high pressure fuel passage acting on the valve piston. A fuel injection valve.
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