JPH10288115A - エンジンの燃料噴射弁 - Google Patents
エンジンの燃料噴射弁Info
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- JPH10288115A JPH10288115A JP9102228A JP10222897A JPH10288115A JP H10288115 A JPH10288115 A JP H10288115A JP 9102228 A JP9102228 A JP 9102228A JP 10222897 A JP10222897 A JP 10222897A JP H10288115 A JPH10288115 A JP H10288115A
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Abstract
る。 【解決手段】 針弁2は噴口1a側の一端に弁体2aを
形成する一方、他端にピストン部2cを形成して、この
ピストン部2cの背面を差圧室8に臨ませるとともに、
針弁2の弁体2a側を取り囲む燃圧室3と、ピストン部
2cを挟んで差圧室8と対向する第2燃圧室5を独立し
て画成し、燃圧室3及び第2燃圧室5はそれぞれ燃料供
給回路40に接続される燃料入口6及び燃圧入口7を備
え、ピエゾアクチュエータ10の伸縮に応じて差圧室8
の圧力を加減圧するピストン11を設ける。
Description
磁歪素子等の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駆動するエンジンの燃
料噴射弁に関する。
燃料噴射弁には、印加電圧に応じて体積変化する圧電素
子や、磁界の変化に応じて体積変化する磁歪素子を備え
たアクチュエータによって針弁(弁体)を開弁作動させ
るものが知られており、針弁をこれらアクチュエータで
駆動することにより、燃料噴射弁の応答性を向上でき、
噴射可能範囲が拡大してエンジンの高出力化に対応でき
るとともに、少量の燃料を安定して噴射することが可能
となってエンジンの燃費低減を図ることができる。
特開平6−280711号公報に開示されるものが知ら
れており、アクチュエータとして圧電素子からなるピエ
ゾアクチュエータを用いるとともに、針弁の開閉をその
前後差圧に基づいて行うようにしたものである。
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。
により閉弁保持している。この状態からピエゾアクチュ
エータの両極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。
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て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。
ような従来の燃料噴射弁では、燃料噴射用の燃圧室の圧
力と差圧室の圧力差に基づいて針弁を駆動して、燃料を
噴射する構造となっていたため、燃料噴射時には針弁が
燃圧室から抜ける方向へ変位しながら、噴口を開いて燃
圧室内の燃料を噴射するが、このとき、燃圧室の圧力が
低下して差圧室との圧力差が減少することになり、圧力
差に基づく針弁の動作速度が低下して、所望の燃料噴射
量または噴射期間が得られない場合があった。
されたものであり、燃料噴射時の針弁の動作速度を確保
して燃料噴射弁の応答性を向上させることを目的とす
る。
が導かれる燃圧室と、燃圧室と差圧室の差圧に応じて変
位する針弁と、針弁によって開閉されて燃圧室の燃料を
噴射する噴口と、針弁を閉弁方向に付勢する弾性部材
と、圧電素子または磁歪素子から構成されたアクチュエ
ータと、アクチュエータの伸縮に応じて差圧室の圧力を
加減圧するピストンとを備えたエンジンの燃料噴射弁に
おいて、前記針弁は噴口側の一端に弁体を形成する一
方、他端にピストン部を形成して、このピストン部の背
面を前記差圧室に臨ませるとともに、前記燃圧室は針弁
の弁体側を取り囲む第1の燃圧室と、前記ピストン部を
挟んで差圧室と対向する第2の燃圧室に分割形成され、
前記第1及び第2の燃圧室はそれぞれ燃料供給回路に接
続される第1及び第2の入口を備える。
燃圧室と、燃圧室と差圧室の差圧に応じて変位する針弁
と、針弁によって開閉されて燃圧室の燃料を噴射する噴
口と、針弁を閉弁方向に付勢する弾性部材と、圧電素子
または磁歪素子から構成されたアクチュエータと、アク
チュエータの伸縮に応じて差圧室の圧力を加減圧するピ
ストンとを備えたエンジンの燃料噴射弁において、前記
針弁は噴口側の一端に弁体を形成する一方、他端にピス
トン部を形成して、このピストン部の背面を前記差圧室
に臨ませるとともに、前記燃圧室は針弁の弁体側を取り
囲む第1の燃圧室と、前記ピストン部を挟んで差圧室と
対向する第2の燃圧室に分割形成され、前記第1及び第
2の燃圧室とそれぞれ連通するとともに、燃料供給回路
に接続されるダンパー室を画成し、前記ダンパー室の容
積を第1燃圧室の容積よりも大きく設定する。
の発明において、前記第1燃圧室と第2燃圧室は、絞り
通路を介して連通する。
いて、前記第1燃圧室は第1の連通路を介してダンパー
室と連通する一方、前記第2燃圧室は第2の連通路を介
してダンパー室と連通し、前記第2連通路の流路断面積
は第1連通路の流路断面積よりも大きく設定される。
動すると、ピストンは差圧室を縮小して内圧を上昇させ
るため、針弁のピストン部はこの差圧室の圧力の上昇と
弾性部材の付勢力によって、第2燃圧室に供給される燃
圧に抗して針弁を閉弁させる一方、アクチュエータを収
縮駆動すると、ピストンは差圧室を拡大して内圧を減少
させるため、針弁のピストン部はこの差圧室の圧力の減
少と第2燃圧室に供給される燃圧の差圧に応じて、弾性
部材の付勢力に抗して針弁を開弁させて第1燃圧室内の
燃料を噴口から噴射するが、ピストン部側の第2燃圧室
と弁体側の第1燃圧室を独立させ、これら第1及び第2
燃圧室へ燃料を供給する入口を、第1及び第2の入口に
独立させることで、開弁時に第1燃圧室の圧力が低下し
ても、差圧に基づいて針弁を駆動するための第2燃圧室
の圧力が低下するのを抑制することができ、高速で針弁
の駆動を行うことが可能となって、燃料噴射弁の応答性
を向上させることができる。
第1燃圧室から抜ける方向へ変位しながら噴口より燃料
を噴射するため、第1燃圧室の圧力が低下するが、第1
燃圧室と第2燃圧室との間にはダンパー室が介装され、
かつ、ダンパー室の容積を第1燃圧室の容積よりも大き
く設定したため、ダンパー室を介して燃圧の供給を受け
る第2燃圧室は、第1燃圧室の圧力低下による影響を緩
和することができ、針弁の開弁時に第1燃圧室の圧力が
低下しても、差圧に基づいて針弁を駆動する第2燃圧室
の圧力低下を抑制することができ、高速で針弁の駆動を
行うことが可能となり、燃料噴射弁の応答性を向上させ
ることができる。
圧室は、絞り通路を介して連通するため、針弁の開閉に
伴う圧力差の急変を遮断する一方、アクチュエータの非
作動時には、第1及び第2燃圧室の圧力を均一化して、
弾性部材による閉弁を確実に行うことができる。
燃圧室へ燃圧を導く第2連通路の流路断面積A2を、第
1燃圧室へ燃料を導く第1連通路の流路断面積A1より
も大きく設定したため、第1燃圧室の圧力低下が第2燃
圧室へ伝達されるのを抑制することができ、針弁の開弁
時に第1燃圧室の圧力が低下しても、差圧に基づいて針
弁を駆動する第2燃圧室の圧力低下を抑制することがで
き、高速で針弁の駆動を行うことが可能となり、燃料噴
射弁の応答性を向上させることができるのである。
火エンジンに配設される燃料噴射弁に適用した一実施形
態を添付図面に基づいて説明する。
の先端部には、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が設けられ、このノズルボディ1は先端
に開口した噴口1aから、燃料噴霧を燃焼室内へ向けて
噴射するように構成される。
弁体2aを形成する一方、他端にピストン部2cを形成
した針弁2が摺動可能に収装され、ノズルボディ1の内
部には針弁2の弁体2a側を取り囲むように第1燃圧室
としての燃圧室3が画成されて、噴口1aは針弁2によ
って開閉される。
シート部と接離する弁体2aを形成する一方、ケーシン
グ9の隔壁9a側の基端(図中右側)にはノズルボディ
1の内周を摺動するピストン部2cが形成され、弁体2
aとピストン部2cの間には棒状のロッド部2bが形成
される。
成されて、弁体2a側のロッド部2bを取り囲む燃圧室
3と、弁体2a側に面したピストン部2cで画成された
第2燃圧室5が画成される。そして、針弁2のロッド部
2bは、この隔壁部1bを貫通するとともに、摺動自由
に支持されて、かつ、隔壁部1b内周とロッド部2b外
周との間には、間隙などで構成された絞り通路20が形
成されており、燃圧室3と第2燃圧室5は絞り通路20
を介して連通する。
ち、ケーシング9の隔壁9aと対向する側には、ピスト
ン部2cと隔壁9aとの間に差圧室8が画成され、この
差圧室8にはピストン部2cを介して針弁2を閉弁方向
へ付勢する弾性部材としてのリターンスプリング4が介
装される。そして、図1に示すように、針弁2が噴口1
aを閉鎖する閉弁状態では、ピストン部2cの端面と隔
壁9aとの間に所定の間隙が形成され、針弁2は軸方向
へ変位可能に支持される。
部2c外周との間には、間隙などで構成された絞り通路
21が形成され、第2燃圧室5と差圧室8は、この絞り
通路21を介して連通する。
側(図中右側)は、筒状に形成されており、内周には圧
電素子からなるピエゾアクチュエータ10が軸方向(図
中左右方向)へ伸縮自在に配設され、ケーシング9の開
口端(基端)には封止部材16が配設される。
T(チタン酸ジルコン酸鉛)系セラミック、PMN(ニ
オブ酸マグネシウム酸鉛)系セラミックなどからなる圧
電素子を円盤状に形成した部材を多数積層し、これら、
各圧電素子間及び両端には図示しない電極が介装され
て、図示しないコントローラからの印加電圧に応じてピ
エゾアクチュエータ10は、軸方向へ伸縮する。
10の先端には、ピストン11が固設され、このピスト
ン11と隔壁9aの間には圧力室13が画成され、この
圧力室13は隔壁9aに設けた貫通孔9bを介して差圧
室8と連通する。
は、ピエゾアクチュエータ10を収縮方向へ付勢する付
勢手段として、皿バネ状のリターンスプリング22が介
装される。なお、ピストン11の外周にはケーシング9
の内周に摺接するOリングが配設される。
チュエータ10の基端には板状のスペーサ14が固設さ
れ、このスペーサ14と封止部材16との間にはボール
15が介装される。このボール15は、ピエゾアクチュ
エータ10の軸線上に設けられて、封止部材16に対す
るピエゾアクチュエータ10の相対的な回動を許容し、
ピエゾアクチュエータ10に軸まわりのねじれが発生す
るのを防止する。
うに画成された燃圧室3への加圧燃料の供給は、ケーシ
ング9の側面に開口した燃料入口6(第1入口)と燃圧
室3とを連通する燃料供給通路17を介して行われ、燃
料入口6には加圧燃料を圧送する燃料供給回路40が接
続される。なお、燃料供給回路40には、燃圧の変動を
緩和するアキュームレータ41が介装される。
記燃料入口6とは別に、ケーシング9の側面に開口した
第2の入口としての燃圧入口7を介して行われ、この燃
圧入口7も上記と同様に、加圧燃料を圧送する燃料供給
回路40に接続される。
説明する。
弁の状態を示しており、図示しないコントローラから電
圧が印加されていないため、ピエゾアクチュエータ10
は収縮するとともに、リターンスプリング22に付勢さ
れて最収縮位置となる。
が最収縮位置にあるため、圧力室13の容積は最大とな
るが、燃圧供給回路40から加圧燃料が供給されていな
いため、ピストン部2cとノズルボディ1との間に形成
した絞り通路21を介して、第2燃圧室5と差圧室8及
び圧力室13の内圧は均一化され、リターンスプリング
4の付勢力によってピストン部2cは閉弁方向へ付勢さ
れて、針弁2の弁体2aをノズルボディ1のシート部に
押圧させて確実に閉弁し、エンジン停止中に噴口1aか
ら燃料が洩れるのを防止する。
チュエータ10へ所定の電圧を印加して閉弁状態保持し
てから、燃圧供給回路40より所定の圧力Pfの加圧燃
料が燃料入口6と燃圧入口7へそれぞれ供給される。
圧に応じて針弁2側へ伸長し、リターンスプリング22
の付勢力に抗して最伸長位置まで駆動され、ピエゾアク
チュエータ10の伸長に伴って、ピストン11は圧力室
13の容積を縮小する方向(隔壁9a側)へ移動し、圧
力室13の圧力は上昇し、同時に、圧力室13と連通す
る差圧室8の圧力も上昇するため、差圧室8に加わる圧
力とリターンスプリング4の付勢力によって針弁2は噴
口1a側に押圧されて、閉弁状態を維持できる。
料供給回路40から、燃料入口6と燃圧入口7へそれぞ
れ所定の燃圧Pfの燃料が供給され、燃料入口6から流
入した加圧燃料は燃圧供給通路17から弁体2a側の燃
圧室3へ流入して内圧を燃圧Pfに等しくすると、同時
に、燃圧入口7へ流入した加圧燃料は、針弁2のピスト
ン部2c側の第2燃圧室5へ流入して、第2燃圧室の内
圧を燃圧Pfに等しくする。このとき、ピエゾアクチュ
エータ10は伸長状態を保持しているため、差圧室8の
内圧とリターンスプリング4の付勢力によって、上記閉
弁状態を維持することができる。
噴射弁の開弁動作は、エンジン回転に同期してピエゾア
クチュエータ10への電圧の印加を遮断することで行わ
れる。
への電圧の印加を遮断すると、ピエゾアクチュエータ1
0は収縮するとともに、リターンスプリング22の付勢
力によって最収縮位置まで変位する。
て、ピストン11が圧力室13の容積を増大する方向
(封止部材16側)へ移動し、圧力室13の内圧は容積
の急増に伴って急減圧し、この急減圧に伴って加圧室と
連通した差圧室8の圧力も急減する。
には常時所定の燃圧Pfが加わっているため、針弁2の
ピストン部2cに加わる前後差圧は増大して、針弁2は
リターンスプリング4の付勢力に抗して開弁方向(隔壁
9a側)へ変位する。
燃料供給通路17を介して燃料入口6から供給された燃
圧室3内の加圧燃料は、図示しない燃焼室内に噴射され
る。
の圧力は低下するが、第2燃圧室5は燃料入口6とは独
立して形成された燃圧入口7を介して常時燃圧Pfが供
給され、また、この燃圧Pfを供給する燃料供給回路4
0には、燃圧Pfの変動を緩和するアキュームレータ4
1が介装されるため、燃料噴射によって燃圧室3の圧力
が一時的に低下しても、第2燃圧室5の圧力に影響を与
えることはない。
力差は、燃料の噴射によって変動することが抑制される
ため、ピストン部2cの前後差圧を維持して針弁2を所
定の速度で開弁位置まで駆動することができ、前記従来
例のように燃料噴射による燃圧室3の圧力低下による針
弁2の開弁速度の低下を防止でき、所定の燃料噴射量及
び燃料噴射期間を確保することが可能となって、燃料噴
射弁の応答性を向上させることができる。
ピエゾアクチュエータ10への電圧印加によって行わ
れ、上記したように、電圧の印加に応じてピエゾアクチ
ュエータ10を伸長させると、ピストン11が針弁2側
へ変位して圧力室13及び第2燃圧室5の圧力が急増
し、この圧力の急増とリターンスプリング4の付勢力に
よって、第2燃圧室5の燃圧Pfに抗してピストン部2
cは変位し、針弁2の閉弁を閉弁させて燃料噴射を終了
させるのである。
ン部2cの背面に、ピエゾアクチュエータ10の伸縮に
応じて圧力が変化する差圧室8を画成する一方、ピスト
ン部2cと弁体2aの間に隔壁部1bを設けて、ピスト
ン部2cとの間に第2燃圧室5を画成するとともに、弁
体2a側を取り囲む燃圧室3を独立させ、これら燃圧室
3及び第2燃圧室5へ燃料を供給する入口を、燃料入口
6と燃圧入口7に独立させることで、開弁時に燃圧室3
の圧力が低下しても、差圧に基づいて針弁2を駆動する
ための第2燃圧室5の圧力が低下するのを抑制すること
ができ、所定の速度で針弁2の駆動を行うことが可能と
なって、燃料噴射弁の応答性を向上させることができる
のである。
施形態の燃料入口6及び燃圧入口7を一つの燃料入口6
Aに統合する一方、燃圧室3と第2燃圧室5へ燃料を供
給するダンパー室18を設けたもので、針弁2、ピエゾ
アクチュエータ10等は前記第1、実施形態と同様であ
る。
Aは、ケーシング9の内周でノズルボディを取り囲むよ
うに画成されたダンパー室18と連通する。
圧供給通路19(第2連通路)を介して連通しており、
さらに、このダンパー室18からは燃圧室3へ燃料を導
く燃料供給通路17(第1連通路)が複数形成される。
室18の容積をV2とすると、これら容積の関係は、 V1<V2 に設定される。
圧室3へ燃料を導く燃料供給通路17の流路断面積をA
1、ダンパー室18からピストン部2cに面した第2燃
圧室5へ燃圧を導く燃圧供給通路19の流路断面積をA
2とすると、これら断面積の関係は、 A1<A2 に設定される。
開弁する場合は、ピエゾアクチュエータに加わる電圧を
遮断することで行われ、差圧室8の急減圧によってピス
トン部2cには隔壁9a側へ向かう前後差圧が発生し、
針弁2を開弁させて噴口1aから燃圧室3内の燃料噴射
が開始される。
料は、一旦ダンパー室18に蓄えられた後に、燃料供給
通路17及び燃圧供給通路19へ分岐して燃圧室3及び
第2燃圧室5にそれぞれ供給される。
ら抜ける方向へ変位しながら噴口1aより燃料を噴射す
るため、上記したように燃圧室3の圧力が低下する。
室3の容積V1よりも大きく設定したため、ダンパー室
18を介して燃圧Pfの供給を受ける第2燃圧室5は、
燃圧室3の圧力低下による影響を緩和することができ、
さらに、ダンパー室18から第2燃圧室5へ燃圧を導く
燃圧供給通路19の流路断面積A2を、燃圧室3へ燃料
を導く燃料供給通路17の流路断面積A1よりも大きく
設定したため、燃圧室3の圧力低下が第2燃圧室5へ伝
達されるのを抑制することができ、針弁2の開弁時に燃
圧室3の圧力が低下しても、差圧に基づいて針弁2を駆
動する第2燃圧室5の圧力低下を抑制することができ、
所定の速度で針弁2の駆動を行うことが可能となって、
燃料噴射弁の応答性を向上させることができるのであ
る。
1を駆動するアクチュエータとして圧電素子からなるピ
エゾアクチュエータ10を採用した場合を示したが、図
示はしないが、磁界の強さに応じて伸縮する磁歪素子を
用いた磁歪アクチュエータまたは超磁歪アクチュエータ
を採用しても同様である。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】加圧燃料が導かれる燃圧室と、 燃圧室と差圧室の差圧に応じて変位する針弁と、 針弁によって開閉されて燃圧室の燃料を噴射する噴口
と、 針弁を閉弁方向に付勢する弾性部材と、 圧電素子または磁歪素子から構成されたアクチュエータ
と、 アクチュエータの伸縮に応じて差圧室の圧力を加減圧す
るピストンとを備えたエンジンの燃料噴射弁において、 前記針弁は噴口側の一端に弁体を形成する一方、他端に
ピストン部を形成して、このピストン部の背面を前記差
圧室に臨ませるとともに、前記燃圧室は針弁の弁体側を
取り囲む第1の燃圧室と、前記ピストン部を挟んで差圧
室と対向する第2の燃圧室に分割形成され、前記第1及
び第2の燃圧室はそれぞれ燃料供給回路に接続される第
1及び第2の入口を備えたことを特徴とするエンジンの
燃料噴射弁。 - 【請求項2】加圧燃料が導かれる燃圧室と、 燃圧室と差圧室の差圧に応じて変位する針弁と、 針弁によって開閉されて燃圧室の燃料を噴射する噴口
と、 針弁を閉弁方向に付勢する弾性部材と、 圧電素子または磁歪素子から構成されたアクチュエータ
と、 アクチュエータの伸縮に応じて差圧室の圧力を加減圧す
るピストンとを備えたエンジンの燃料噴射弁において、 前記針弁は噴口側の一端に弁体を形成する一方、他端に
ピストン部を形成して、このピストン部の背面を前記差
圧室に臨ませるとともに、前記燃圧室は針弁の弁体側を
取り囲む第1の燃圧室と、前記ピストン部を挟んで差圧
室と対向する第2の燃圧室に分割形成され、前記第1及
び第2の燃圧室とそれぞれ連通するとともに、燃料供給
回路に接続されるダンパー室を画成し、前記ダンパー室
の容積を第1燃圧室の容積よりも大きく設定したことを
特徴とするエンジンの燃料噴射弁。 - 【請求項3】前記第1燃圧室と第2燃圧室は、絞り通路
を介して連通したことを特徴とする請求項1または請求
項2に記載のエンジンの燃料噴射弁。 - 【請求項4】前記第1燃圧室は第1の連通路を介してダ
ンパー室と連通する一方、前記第2燃圧室は第2の連通
路を介してダンパー室と連通し、前記第2連通路の流路
断面積は第1連通路の流路断面積よりも大きく設定され
たことを特徴とする請求項2に記載のエンジンの燃料噴
射弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10222897A JP3879175B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | エンジンの燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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1997
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