JPS61200374A - Fuel injection valve of internal-combustion engine - Google Patents
Fuel injection valve of internal-combustion engineInfo
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- JPS61200374A JPS61200374A JP4072085A JP4072085A JPS61200374A JP S61200374 A JPS61200374 A JP S61200374A JP 4072085 A JP4072085 A JP 4072085A JP 4072085 A JP4072085 A JP 4072085A JP S61200374 A JPS61200374 A JP S61200374A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関し、特にディーゼ
ルエンジン等の筒内へ高圧で燃料噴射する為の燃料噴射
弁に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine, and particularly to a fuel injection valve for injecting fuel at high pressure into a cylinder of a diesel engine or the like.
（従来の技術）
ディーゼルエンジン等の筒内へ高圧で燃料噴射する為の
燃料噴射弁は、噴射量、噴射時期が広範囲、高精度に電
子制御できることが望ましく、又降圧噴射の要求上発生
しやすいキ中ビテーションや２次噴射を防止する上で、
その内部に増圧機構を有することが望ましい。(Prior art) It is desirable for fuel injection valves to inject fuel at high pressure into the cylinders of diesel engines, etc., to be able to electronically control the injection amount and timing over a wide range and with high precision, and because of the requirement for pressure-down injection, this problem is likely to occur. In order to prevent mid-vitation and secondary injection,
It is desirable to have a pressure increasing mechanism inside.
（発明が解決しようとする問題点）
従来、増圧機構を有する燃料噴射弁は、広範囲、高精度
な電子制御が困難で、かつ又、体格が大型になるという
問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, fuel injection valves having a pressure increase mechanism have problems in that it is difficult to electronically control them over a wide range and with high precision, and they are also large in size.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、サーボピストンとノズルニードルにより増圧
機構を構成し、ノズルニードルの昇降を行わせる為の油
圧の高低への切替がスプールの移動によって行われ、前
記スプールの移動がピエゾスタックの伸縮によってポン
プ室に発生する高低の油圧によって行われるようにした
新規な発明である。(Means for Solving the Problems) The present invention comprises a pressure increasing mechanism using a servo piston and a nozzle needle, and switching between high and low hydraulic pressure for raising and lowering the nozzle needle is performed by moving a spool. This is a novel invention in which the spool is moved by high and low hydraulic pressure generated in the pump chamber by expansion and contraction of the piezo stack.
（作 用）
燃料噴射弁の体格を小型化し、完全電子制御を可能にす
る。(Function) Miniaturizes the size of the fuel injector and enables complete electronic control.
（実施例） 以下、本発明を図に示す実施例について説明する。(Example) DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described.
第１図は本発明になる内燃機関の燃料噴射弁の一実施例
の全体構成を示す縦断面図及び前記本発明になる燃料噴
射弁が適用されるディーゼルエンジン用燃料供給システ
ムの模式図で、本発明になる燃料噴射弁１は、一般にコ
モンレール噴射システムと呼ばれるディーゼルエンジン
用燃料供給システムに使用される。コモンレール噴射シ
ステムは第１図図示のように、高圧フィードポンプ２、
高圧レギュレータ３、高圧リザーバ４によって燃料噴射
弁１に２００ｋｇ／ｃｍ２の高圧燃料が供給される。こ
の高圧燃料は噴射弁１の制御に使用されると同時に噴射
そのものにも供される。噴射弁１の制御には１０ｋｇ／
ｃｍ２の低圧も使用され、この為の低圧リザーバ５、低
圧レギュレータ６が設けられている。高圧レギュレータ
３は高圧リザーバ４が２００ｋｇ／ｃｍ２を維持すべく
余分の燃料を燃料管７を経て低圧リザーバ５ヘリリーフ
される。低圧レギュレータ６は低圧リザーバ５が１０ｋ
ｇ／ｃｍ２を維持すべく余分の燃料を燃料タンク８ヘリ
リーフする。噴射弁１はディーゼルエンジンの気筒数だ
け取付けられている。４気筒デイーゼルなら４本、６気
筒ゲイーゼルなら６本である。しかしリザーバ４．５は
噴射弁１の本数によらず１ケのものを共通に使用する。FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing the overall configuration of an embodiment of a fuel injection valve for an internal combustion engine according to the present invention, and a schematic diagram of a fuel supply system for a diesel engine to which the fuel injection valve according to the present invention is applied. The fuel injection valve 1 according to the present invention is used in a diesel engine fuel supply system generally called a common rail injection system. As shown in Figure 1, the common rail injection system includes a high pressure feed pump 2,
High pressure fuel of 200 kg/cm2 is supplied to the fuel injection valve 1 by the high pressure regulator 3 and the high pressure reservoir 4. This high-pressure fuel is used to control the injection valve 1 and is also used for the injection itself. 10kg/ for controlling injection valve 1
A low pressure of cm2 is also used, and a low pressure reservoir 5 and a low pressure regulator 6 are provided for this purpose. In order to maintain the high pressure reservoir 4 at 200 kg/cm2, the high pressure regulator 3 releases excess fuel to the low pressure reservoir 5 through a fuel pipe 7. The low pressure regulator 6 has a low pressure reservoir 5 of 10k.
Relieve excess fuel to fuel tank 8 to maintain g/cm2. As many injection valves 1 as there are cylinders of a diesel engine are installed. A 4-cylinder diesel has 4 cylinders, and a 6-cylinder diesel has 6 cylinders. However, one reservoir 4.5 is commonly used regardless of the number of injection valves 1.
これがコモンレールのいわれである。噴射弁１は略円柱
状であって軸方向の上からアクチュエータ部９、スプー
ル弁部１０、サーボピストン部１１、ノズル部１２の計
４ヶの機能部分を持っている。アクチュエータ部９は有
底のシリンダ１３、ピエゾスタック１４、ピストン１５
、アクチュエータ部９とスプール弁部１０とを仕切る為
のディスタンスピース１６より構成されている。ピエゾ
スタック１４は、直径１５ｍｍ、厚みＱ、５ｍｍの円盤
状のピエゾ素子を厚−！＋０．０１ｍｍの銅板を介在さ
せて円柱状に１００枚積層したものである。銅板を電極
としてピエゾ素子に電圧５００Ｖを印加すると１枚につ
き１μｍ厚みを増す。１００枚のピエゾスタックなら１
００μｍの伸長を得ることができる。又、このビニシス
クックの軸方向に５００ｋｇの荷重をかけると各々のピ
エゾ素子に５００■の電圧が発生ずるが、この電圧を放
出してやると、１枚の素子につき１μｍ、全体で１００
μｍの縮小を生じる。ピエゾスタック１４には各々のピ
エゾ素子か電気的に並列となるようにしてリード線１７
が設けられていて、リード線１７はグロメット１８を介
してシリンダ１３より外部に取り出され、後述する電気
回路１９を構成している。ピストン１５はピエゾスタッ
ク１４とともにシリンダ９内に収納されていて、ピエゾ
スタック１４の伸縮の力を受けてシリンダ９内を摺動す
る。シリンダ９、ピストン１５、ディスタンスピースＩ
６によりポンプ室２０を構成しており、ピエゾスタック
１４の伸縮によってポンプ室２０の油圧は増減する。こ
のポンプ室２０の油圧はスプール弁部１０に作用する。This is the reason for common rail. The injection valve 1 has a substantially cylindrical shape and has a total of four functional parts: an actuator part 9, a spool valve part 10, a servo piston part 11, and a nozzle part 12 from the top in the axial direction. The actuator section 9 includes a bottomed cylinder 13, a piezo stack 14, and a piston 15.
, a distance piece 16 for partitioning the actuator section 9 and the spool valve section 10. The piezo stack 14 includes a disk-shaped piezo element with a diameter of 15 mm and a thickness Q of 5 mm. 100 sheets were laminated in a cylindrical shape with +0.01 mm thick copper plates interposed therebetween. When a voltage of 500 V is applied to a piezo element using a copper plate as an electrode, the thickness increases by 1 μm per plate. 1 for a piezo stack of 100 pieces
00 μm extension can be obtained. Also, when a load of 500 kg is applied in the axial direction of this vinyl syscook, a voltage of 500 μm is generated in each piezo element, but when this voltage is released, it is 1 μm per piezo element, and the total voltage is 100 μm.
This results in a reduction of μm. Lead wires 17 are connected to the piezo stack 14 so that each piezo element is electrically connected in parallel.
A lead wire 17 is taken out from the cylinder 13 via a grommet 18, and constitutes an electric circuit 19, which will be described later. The piston 15 is housed in the cylinder 9 together with the piezo stack 14, and slides within the cylinder 9 under the force of expansion and contraction of the piezo stack 14. Cylinder 9, piston 15, distance piece I
6 constitutes a pump chamber 20, and the oil pressure in the pump chamber 20 increases or decreases as the piezo stack 14 expands and contracts. The oil pressure in the pump chamber 20 acts on the spool valve section 10.
スプール弁部１０はシリンダ２１、スプール２２、スプ
ール弁部１０とサーボピストン部１１とを仕切る為のデ
ィスタンスピース２３より構成されている。スプール２
２はシリンダ２１内を摺動し、シリンダ２１には半径方
向に高圧ポート２４、低圧ポート２５、軸方向にポンプ
室ポート２６、サーボピストンポート２７の計４ヶのポ
ートが設けである。高圧ポート２４には高圧リザーバ４
と、低圧ポート２５は低圧リザーバ５と導通している。The spool valve section 10 is composed of a cylinder 21, a spool 22, and a distance piece 23 for partitioning the spool valve section 10 and the servo piston section 11. Spool 2
2 slides inside the cylinder 21, and the cylinder 21 is provided with a total of four ports: a high pressure port 24, a low pressure port 25 in the radial direction, a pump chamber port 26, and a servo piston port 27 in the axial direction. The high pressure port 24 has a high pressure reservoir 4.
The low pressure port 25 is in communication with the low pressure reservoir 5.
ポンプ室ポート２６はディスタンスピース１６に、サー
ボピストンポート２７はディスタンスピース２３に、軸
方向に貫通した孔として形成されている。シリンダ２１
の内周面には２木の環状の溝２８．２９が設けられてお
り、環状ａ２９は高圧ポート２４に、環状溝２８は低圧
ポート２５に、それぞれ導通している。スプール２２の
外周面中央部には１本の環状溝３０が設けられている。The pump chamber port 26 is formed in the distance piece 16, and the servo piston port 27 is formed in the distance piece 23 as a hole penetrating in the axial direction. cylinder 21
Two annular grooves 28 and 29 are provided on the inner circumferential surface of the annular groove 28, and the annular groove a29 communicates with the high pressure port 24, and the annular groove 28 communicates with the low pressure port 25, respectively. One annular groove 30 is provided in the center of the outer peripheral surface of the spool 22.
又、スプール２２の内部には軸方向の貫通孔３１と直径
方向の貫通孔３２が設げられており、両者は交差して導
通している。又直径方向の貫通孔３２は前記環状１３０
の中に開口している。又軸方向の貫通孔３１はポンプ室
２０側の端面の開口部に絞り３３を有している。スプー
ル２２の両端面は研磨されていて、同様に研磨されてい
るディスタンスピース１６．２３と密着することができ
る。なお、ポンプ室ポート２６であるディスタンスピー
ス１６の貫通孔内にはコイルスプリング３４が設けてあ
ってスプール２２を下方向に、ピストン１５を上方向に
付勢している。Further, an axial through hole 31 and a diametrical through hole 32 are provided inside the spool 22, and the two intersect and are electrically connected. Further, the diametrical through hole 32 is formed in the annular shape 130.
It opens inside. Further, the axial through hole 31 has a throttle 33 at the opening of the end face on the pump chamber 20 side. Both end faces of the spool 22 are polished so that they can come into close contact with the distance piece 16.23, which is also polished. A coil spring 34 is provided in the through hole of the distance piece 16, which is the pump chamber port 26, and urges the spool 22 downward and the piston 15 upward.
ノズル部１２はノズルボディ３５とノズルニードル３６
より構成されており、ノズルニードル３６はノズルボデ
ィ３５内にあって軸方向に可動である。ノズルボディ３
５はディーゼル用ホール型噴射ノズルとして公知のもの
であって、その内部にはノズルニードル３６が摺動する
為のシリンダ３７、シリンダ３７の一部を半径方向に拡
大して形成される油溜り３８、シリンダ３７の下端に設
けられた弁座３９、弁座３９の下のザック４０、サック
４０に設けられた噴口４１がある。ノズルニードル３６
は段付形状であって、油溜り３８を境にして上の部分の
直径が下の部分の直径よりも大きい。ノズルニードル３
６の下端は弁体３６′ となっており、弁座３９に着座
することによって噴口４１と油溜り３８の導通を遮断し
燃料噴射を停止することができる。ノズルニードル３６
の上端はサーボピストン４２と当接していて、サーボピ
ストン４２の力を受けて昇降し、弁座３９に対して着座
、リフトを行う。ザーポビストン４２の直径はノズルニ
ードル３６の大径部の３倍である。The nozzle part 12 includes a nozzle body 35 and a nozzle needle 36.
The nozzle needle 36 is located within the nozzle body 35 and is movable in the axial direction. Nozzle body 3
Reference numeral 5 designates a well-known diesel hole-type injection nozzle, which includes a cylinder 37 on which a nozzle needle 36 slides, and an oil reservoir 38 formed by enlarging a part of the cylinder 37 in the radial direction. , a valve seat 39 provided at the lower end of the cylinder 37, a sack 40 below the valve seat 39, and a spout 41 provided in the sack 40. Nozzle needle 36
has a stepped shape, and the diameter of the upper part of the oil reservoir 38 is larger than the diameter of the lower part. Nozzle needle 3
The lower end of the valve body 36' is a valve body 36', which when seated on the valve seat 39 can cut off electrical communication between the nozzle 41 and the oil reservoir 38 and stop fuel injection. Nozzle needle 36
The upper end is in contact with the servo piston 42, moves up and down under the force of the servo piston 42, and seats and lifts against the valve seat 39. The diameter of the zarpoviston 42 is three times the diameter of the large diameter portion of the nozzle needle 36.
サーボピストン部１１はこのサーボピストン４２とシリ
ンダ４３より構成され、サーボピストン４２はシリンダ
４３内に収納されて摺動自在であり、シリンダ４３内に
於てサーボピストン４２より上の空間はスプール弁部１
０のサーボピストン２７と導通しており、下の空間はシ
リンダ４３の壁内、ディスタンスピース２３及びシリン
ダ２１の壁内を経由する燃料通路４４を介してスプール
弁部１Ｏの低圧ポート２５と導通している。又、高圧ボ
ー ） ２４４：ｉシリンダ２１の壁内、ディスタンス
ピース２３、シリンダ４３の壁内及びノズルボディ３５
内を経由する燃料通路４５を介してノスル部１２の油溜
り３８と導通している。シリンダ２１、ディスタンスピ
ース２３、シリンダ４３、ノスルポディ３５は各々回転
方向の位置がすれないように図示せぬノックピンで位置
決めせられており、軸方向の固定には袋ナツト４６が用
いられている。The servo piston section 11 is composed of the servo piston 42 and a cylinder 43. The servo piston 42 is housed in the cylinder 43 and is slidable, and the space above the servo piston 42 in the cylinder 43 is a spool valve section. 1
The lower space is in communication with the low pressure port 25 of the spool valve part 1O through a fuel passage 44 passing through the wall of the cylinder 43, the distance piece 23, and the wall of the cylinder 21. ing. Also, high pressure bow) 244: i Inside the wall of the cylinder 21, distance piece 23, inside the wall of the cylinder 43, and nozzle body 35
It is connected to the oil reservoir 38 of the nozzle portion 12 via a fuel passage 45 passing through the nozzle portion 12 . The cylinder 21, the distance piece 23, the cylinder 43, and the nostril body 35 are each positioned with knock pins (not shown) so that their positions in the rotational direction do not slip, and a cap nut 46 is used for fixation in the axial direction.
フィード通路４５には、油溜り３８から高圧ポート２４
への逆流を阻止する逆止弁４７が設けられている。第２
図は前記電気回路１９の電気回路図で、基本的には前述
のピエゾスタック１４、リード線１７の他にダイオード
５０、インダクタンス用のコイル５１、サイリスタＡ５
２、サイリスクＢ５３、コンデンサ５４で構成されてい
る。電気回路１９は、サイリスクＡ５２をオンすること
によってピエゾスタック１４の電荷がコイル５１を介し
てコンデンサ５４に移動し、サイリスタＢ５３をオンす
ることによってコンデンサ５４の電荷がコイル５１を介
してピエゾスタック１４に移動するという作動を行う。The feed passage 45 is connected from the oil reservoir 38 to the high pressure port 24.
A check valve 47 is provided to prevent backflow. Second
The figure is an electric circuit diagram of the electric circuit 19, which basically includes the piezo stack 14, the lead wire 17, a diode 50, an inductance coil 51, and a thyristor A5.
2. It is composed of a cyrisk B53 and a capacitor 54. In the electric circuit 19, by turning on the thyristor A52, the charge of the piezo stack 14 is transferred to the capacitor 54 via the coil 51, and by turning on the thyristor B53, the charge of the capacitor 54 is transferred to the piezo stack 14 via the coil 51. Performs the action of moving.
ダイオード５０は、その電荷の移動の際、ピエゾスタッ
ク１４に逆電圧が印加されないように、ピエゾスタック
１４に並列に設けである。両サイリスク５２．５３への
トリガ回路は特に工夫しなくとも容易に設計しうる汎用
のものなので説明を省略する。The diode 50 is provided in parallel to the piezo stack 14 so that no reverse voltage is applied to the piezo stack 14 during the movement of the charge. The trigger circuits for the two side risks 52 and 53 are general-purpose circuits that can be easily designed without any special efforts, so their explanation will be omitted.
次に、上記構成になる本発明内燃機関の燃料噴射弁の作
動について説明する。エンジンの始動に当っては、高圧
フィードポンプ２がエンジンのクランキングによって、
もしくは直流モータによって駆動され、燃料タンク８の
燃料を高圧リザーバ４に圧送する。高圧リザーバ４内の
燃料圧が２０Ｑｋｇ／ｃｍ２に達すると、高圧レギュレ
ータ３は余分の燃料を低圧リザーバ５内ヘリリーフする
。Next, the operation of the fuel injection valve of the internal combustion engine of the present invention having the above structure will be explained. When starting the engine, the high-pressure feed pump 2 is activated by cranking the engine.
Alternatively, it is driven by a DC motor to forcefully feed the fuel in the fuel tank 8 to the high pressure reservoir 4. When the fuel pressure in the high pressure reservoir 4 reaches 20Qkg/cm2, the high pressure regulator 3 releases the excess fuel into the low pressure reservoir 5.
低圧リザーバ５内の燃料圧が１０ｋｇ／ｃｍ２に達する
と、低圧レギューレータ６は余分の燃料を燃料タンク８
ヘリリーフする。この時スプール２２はコイルスプリン
グ３４の付勢力によってその下端面がディスタンスピー
ス２３に密着しており、その位置ではスプール２２の環
状４３０とシリンダの環状溝２９とが導通しており、高
圧リザーバ４の高圧燃料は、高圧ポート２４、シリンダ
の環状ａ２９、スプールの環状溝３０、スプールの直径
方向の貫通孔３２、スプールの軸方向の貫通孔３１、デ
ィスタンスピース２３の貫通孔２７を経由してシリンダ
４３内に入りサーボピストン４２の上面に作用する。こ
の結果ノズルニードル３・６はサーボピストン４２によ
って下方への押圧力を受けて弁座３９に強く着座し、油
溜り３８と噴口４１とは遮断されていて、油溜り３８と
高圧リザーバ４が導通しているとはいえ燃料噴射は決し
て行われない。又、スプール２２の軸方向の貫通孔３１
に達した高圧燃料は絞り３３を経てシリンダ２１内に入
ってスプール２２の上面に作用して、スプール２２の下
面がディスタンスピース２３と密着した状態を継続させ
る。この燃料圧はディスタンスピース１６の貫通孔２６
を経由してポンプ室２０にも至り、ピストン１５の下面
に作用してピエゾスタック１４に電荷を発生せしめるの
で、ピエゾスタック１４には高電圧が発生ずる。この状
態でエンジンのクランキングが行われ、適正な時期、例
えばエンジンの気筒の圧縮上死点前１０゜クランクアン
グルにサイリスクＡ５２にトリガをかけてこれをオンす
ると（第３図Ａ参照）、ピエゾスタック１４の電荷はコ
ンデンサ５４に移動し、それにつれてピエゾスタック１
４は急激に縮小しく第３図Ｃ）ポンプ室２０の圧力を低
下させる。When the fuel pressure in the low pressure reservoir 5 reaches 10 kg/cm2, the low pressure regulator 6 transfers the excess fuel to the fuel tank 8.
Heli-reef. At this time, the lower end surface of the spool 22 is in close contact with the distance piece 23 due to the biasing force of the coil spring 34, and at that position, the annular shape 430 of the spool 22 and the annular groove 29 of the cylinder are electrically connected. High-pressure fuel is delivered to the cylinder 43 via the high-pressure port 24, the annular a29 of the cylinder, the annular groove 30 of the spool, the diametrical through hole 32 of the spool, the axial through hole 31 of the spool, and the through hole 27 of the distance piece 23. It enters inside and acts on the upper surface of the servo piston 42. As a result, the nozzle needles 3 and 6 are strongly seated on the valve seat 39 under downward pressure from the servo piston 42, and the oil reservoir 38 and the nozzle 41 are cut off, and the oil reservoir 38 and the high pressure reservoir 4 are electrically connected. However, fuel injection is never performed. Also, the through hole 31 in the axial direction of the spool 22
The high-pressure fuel that has reached this level enters the cylinder 21 through the throttle 33 and acts on the upper surface of the spool 22, so that the lower surface of the spool 22 continues to be in close contact with the distance piece 23. This fuel pressure is applied to the through hole 26 of the distance piece 16.
It also reaches the pump chamber 20 via the piston 15 and acts on the lower surface of the piston 15 to generate an electric charge in the piezo stack 14, so that a high voltage is generated in the piezo stack 14. In this state, the engine is cranked, and when Cyrisk A52 is turned on at an appropriate time, for example, at a crank angle of 10 degrees before compression top dead center of the engine cylinder (see Figure 3 A), the piezoelectric The charge in the stack 14 is transferred to the capacitor 54 and the charge in the piezo stack 1
4 rapidly shrinks and lowers the pressure in the pump chamber 20 (FIG. 3C).
よってスプール２２の下端面に作用する油圧力が上端面
に作用する油圧力に勝り、スプール２２は上昇してその
上端面がディスタンスピース１６に密着して停止する（
第３図Ｄ）。スプール２２の移動によってスプールの環
状溝３０は今度はシリンダの環状溝２８と導通し、サー
ボピストン４２の上端面に作用していた油圧を低圧ポー
ト２５より排出せしめノズルニードル３６をリフトせし
める（第３図Ｅ）。ノズルニードル３６がリフトするの
は、ノズルニードル３６に上向きに作用する油溜りの油
圧力がサーボピストン４２の下向きの力に勝ったからで
あり、ノズルニードル３６リフ１・に従って噴［」４１
から燃料噴射が開始される（第３図Ｇ）。噴射される燃
料は高圧リザーバ４から、高圧ポート２４、フィー１”
ｉｌｌ路４５、逆止弁４７、油溜り２８、リーソク４０
を経路してきたものであって、その噴射圧は２００ｋｇ
／ｃｍ２である（第３図Ｆ）。この燃料噴射中、ポンプ
室２０内の油圧も絞り３３を介して低圧ポート２５より
排出され、これに従ってビニシスクック１４も緩やかに
伸長するが（第３図Ｃ）、伸長の際、ダイオード５０を
介して接地側より電荷を補給する。燃料噴射を終了する
に当ってはまずサイリスクＢ５３にトリガをかげて、こ
れをオンすると（第３図Ｂ）、コンデンサ５４の電荷が
ピエゾスタック１４に移動し、それにつれてピエゾスタ
ック１４は急激に伸長しく第３図Ｃ）、ポンプ室２０の
油圧を上昇させる。よって、スプール２２の上端面に作
用する油圧力が下端面に作用する油圧力に勝り、スプー
ル２２は下降してその下端面がディスタンスピース２３
に密着して停止する（第３図Ｄ）。スプール２２の移動
によってスプールの環状溝３０は今度はシリンダの環状
溝２９と導通し、サーボピストン４２の上端面に高圧ポ
ート２４から流入する２００ｋｇ／ｃｍ”の油圧を作用
させてこれを押し下げる。よってノズルニードル３６も
又サーボピストン４２の力を受は降下することになる（
第３図Ｅ）が、ノズルニードル３６の降下によってノス
ルボディ３５内の燃料容積は圧縮を受けることになるが
、逆止弁４７の存在の為に高圧リザーバ４側への逆流は
できず、油溜り３８内の燃料は加圧され噴射圧は高圧と
なる（第３図Ｆ）。噴射圧は２００ｋｇ／ｃｍ２から上
昇し、最大で１８００ｋｇ／ｃｍ２に進達することも可
能である。この増圧比９倍はノズルニードル３６とサー
ボピストン４２の受圧面積の比に等しい。噴射圧の増加
に従って噴射率も一時は増加するが、ノズルニードル３
６のＨＩ下に従って噴口４１と油溜り３８とをつなく通
路が閉さされて行く為に噴射率も低下して行き、ノズル
ニードル３６が弁座３９に着座すると同時に噴射は終了
する（第３図Ｇ）。なおスプールの環状溝３０がリング
の環状溝２９と導通することによってポンプ室２０にも
高圧が流入し、ピエゾスタック１４は緩やかに縮小（第
３図Ｃ）すると共にその内部に電荷が発生して高電圧を
生じる。以上のサイリスクＡ５２のトリガオンに始まる
燃料噴射サイクルを繰返すことによってエンジンの始動
と運転を行うことができる。Therefore, the hydraulic pressure acting on the lower end surface of the spool 22 overcomes the hydraulic pressure acting on the upper end surface, and the spool 22 rises and stops when its upper end surface comes into close contact with the distance piece 16 (
Figure 3D). Due to the movement of the spool 22, the annular groove 30 of the spool is now brought into communication with the annular groove 28 of the cylinder, causing the hydraulic pressure acting on the upper end surface of the servo piston 42 to be discharged from the low pressure port 25, and lifting the nozzle needle 36 (the third Figure E). The nozzle needle 36 lifts because the hydraulic pressure of the oil reservoir acting upward on the nozzle needle 36 overcomes the downward force of the servo piston 42, and the nozzle needle 36 lifts according to the rift 1.
Fuel injection starts from (Fig. 3G). The fuel to be injected is from the high pressure reservoir 4, the high pressure port 24, and the feed 1"
ill road 45, check valve 47, oil sump 28, leak 40
The injection pressure was 200 kg.
/cm2 (Fig. 3F). During this fuel injection, the hydraulic pressure in the pump chamber 20 is also discharged from the low pressure port 25 via the throttle 33, and the vinyl syscook 14 also expands slowly (FIG. 3C). Charge is supplied from the ground side. To end fuel injection, first trigger Cyrisk B53 and turn it on (Fig. 3B), the charge in the capacitor 54 moves to the piezo stack 14, and the piezo stack 14 rapidly expands accordingly. 3C), the oil pressure in the pump chamber 20 is increased. Therefore, the hydraulic pressure acting on the upper end surface of the spool 22 overcomes the hydraulic pressure acting on the lower end surface, and the spool 22 descends and its lower end surface touches the distance piece 23.
It stops when it comes into close contact with (D in Figure 3). As the spool 22 moves, the annular groove 30 of the spool is now brought into communication with the annular groove 29 of the cylinder, and a hydraulic pressure of 200 kg/cm'' flowing from the high pressure port 24 acts on the upper end surface of the servo piston 42 to push it down. The nozzle needle 36 also receives the force of the servo piston 42 and falls (
As shown in Fig. 3E), the fuel volume in the nozzle body 35 is compressed by the descent of the nozzle needle 36, but due to the presence of the check valve 47, backflow to the high pressure reservoir 4 side is not possible, and the oil sump The fuel in 38 is pressurized and the injection pressure becomes high (Fig. 3F). The injection pressure increases from 200 kg/cm2 and can reach a maximum of 1800 kg/cm2. This pressure increase ratio of 9 times is equal to the ratio of the pressure receiving areas of the nozzle needle 36 and the servo piston 42. The injection rate temporarily increases as the injection pressure increases, but the nozzle needle 3
6, the passage connecting the nozzle 41 and the oil reservoir 38 is closed, so the injection rate also decreases, and the injection ends at the same time as the nozzle needle 36 seats on the valve seat 39 (3rd Figure G). By the way, the annular groove 30 of the spool is electrically connected to the annular groove 29 of the ring, so that high pressure flows into the pump chamber 20, and the piezo stack 14 gradually contracts (FIG. 3C) and an electric charge is generated inside it. Generates high voltage. The engine can be started and operated by repeating the fuel injection cycle that starts when the trigger of Cyrisk A52 is turned on.
（発明の効果）
本発明になる内燃機関の燃料噴射弁においては、以上の
構成、作動によって発揮される効果は次の通りである。(Effects of the Invention) In the fuel injection valve for an internal combustion engine according to the present invention, the effects achieved by the above configuration and operation are as follows.
■逆止弁４７により、閉弁の為のノズルニードル３６の
降下を増圧機構として用いることができる。この結果、
特に噴射終了に近い程高圧噴射がなされ、エンジンの熱
効率を高めることができる。又初期噴射率を相対的に低
くできることから、高圧噴射の欠点である騒音の問題が
発生しない。■ノズルニードル３６を昇降させる為の油
圧切替用スプール２２が、ピエゾスタック１４の伸縮に
よって生しるポンプ作用を受けて移動する為に構造が簡
単で完全電子制御が可能で応答が早い。■ノズルニード
ル３６を昇降させる為の高低の油圧がポンプ室２０にも
導入される為ピエゾスタック１４には高低の電圧が交代
で発生し、これを利用して外部のコンデンサ５４との間
で電荷の移動を行うことにより、ピエゾスタック１４を
伸縮させる為の高電圧電源を必要としない。■サーボピ
ストン４２とノズルニードル３６により増圧機構が構成
されているから、燃料噴射弁の体格を小型化できる。(2) With the check valve 47, the lowering of the nozzle needle 36 for closing the valve can be used as a pressure increasing mechanism. As a result,
In particular, the closer to the end of injection, the higher the pressure injection is performed, and the thermal efficiency of the engine can be increased. Furthermore, since the initial injection rate can be made relatively low, the problem of noise, which is a drawback of high-pressure injection, does not occur. (2) The hydraulic switching spool 22 for raising and lowering the nozzle needle 36 moves under the pump action produced by the expansion and contraction of the piezo stack 14, so the structure is simple, fully electronic control is possible, and the response is quick. ■Since high and low hydraulic pressure for raising and lowering the nozzle needle 36 is also introduced into the pump chamber 20, high and low voltages are generated alternately in the piezo stack 14, and this is used to generate electric charges between the piezo stack 14 and the external capacitor 54. By performing this movement, a high voltage power source for expanding and contracting the piezo stack 14 is not required. (2) Since the pressure increasing mechanism is constituted by the servo piston 42 and the nozzle needle 36, the size of the fuel injection valve can be reduced.
第１図は本発明になる内燃機関の燃料噴射弁の一実施例
の全体構成を示す縦断面図及び前記本発明になる燃料噴
射弁が適用されるディーゼルエンジン用燃料供給システ
ムの模式図、第２図は第１図図示の本発明燃料噴射弁に
おけるピエゾスタックに並列接続される電気回路図、第
３図は本発明になる燃料噴射弁の作動を説明するための
各部特性図である。
■・・・燃料噴射弁、２・・・高圧ポンプ、３・・・高
圧レギュレータ、４・・・高圧リザーバ、５・・・低圧
リザーバ、６・・・低圧レギュレータ、７・・・燃料管
、８・・・燃料タンク、１４・・・ピエゾスタック、１
７・・・リード線、１５・・・ピストン、１６・・・デ
ィスタンスピース、２０・・・ポンプ室、２１・・・シ
リンダ、２２・・・スプール、２３・・・ディスタンス
ピース、２４・・・高圧ポート、２５・・・低圧ポート
、２６・・・ポンプ室ポート、２７・・・サーボピスト
ンポート、２８，２９．３０・・・環状の溝、３１．３
２・・・貫通孔、３３・・・絞り、３４・・・スプリン
グ、３５・・・ノズルボディ、３６・・・ノズルニード
ル、３８・・・油溜り、３９・・・弁座、４０・・・サ
ック、４１・・・噴口、３６”・・・弁体、４２・・・
サーボピストン、４３・・・シリンダ、４７・・・逆止
弁、５０・・・ダイオード、５２・・・サイリスタＡ１
５３・・・サイリスタＢ１５４・・・コンデンサ、５１
・・・コイル。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of an embodiment of a fuel injection valve for an internal combustion engine according to the present invention, and a schematic diagram of a fuel supply system for a diesel engine to which the fuel injection valve according to the present invention is applied. FIG. 2 is an electric circuit diagram connected in parallel to the piezo stack in the fuel injection valve of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a characteristic diagram of each part for explaining the operation of the fuel injection valve of the present invention. ■... Fuel injection valve, 2... High pressure pump, 3... High pressure regulator, 4... High pressure reservoir, 5... Low pressure reservoir, 6... Low pressure regulator, 7... Fuel pipe, 8...Fuel tank, 14...Piezo stack, 1
7... Lead wire, 15... Piston, 16... Distance piece, 20... Pump chamber, 21... Cylinder, 22... Spool, 23... Distance piece, 24... High pressure port, 25... Low pressure port, 26... Pump chamber port, 27... Servo piston port, 28, 29. 30... Annular groove, 31.3
2...Through hole, 33...Aperture, 34...Spring, 35...Nozzle body, 36...Nozzle needle, 38...Oil reservoir, 39...Valve seat, 40...・Sack, 41... Nozzle, 36"... Valve body, 42...
Servo piston, 43... Cylinder, 47... Check valve, 50... Diode, 52... Thyristor A1
53... Thyristor B154... Capacitor, 51
···coil.
Claims (1)
降を行い、前記ノズルニードル（３６）の昇降によって
ノズルボディ（３５）に設けた油溜り（３８）と噴口（
４１）との導通と遮断を行うようにした燃料噴射弁に於
て、前記ノズルニードル（３６）の降下によって前記ノ
ズルボディ（３５）内の燃料を圧縮すると共に油溜り（
８）と高圧ポート（２４）との間の燃料通路（４１）に
逆止弁（４７）を設けたことを特徴とする内燃機関の燃
料噴射弁、 ２．油圧の作用によってノズルニードル（３６）の昇
降を行い、前記ノズルニードル（３６）の昇降によって
ノズルボディ（３５）に設けた油溜り（３８）と噴口（
４１）との導通と遮断を行うようにした燃料噴射弁に於
て、前記ノズルニードル（３６）の降下によって前記ノ
ズルボディ（３５）内の燃料を圧縮すると共に油溜り（
３８）と高圧ポート（２４）との間の燃料通路（４１）
に逆止弁（４７）を設け、前記ノズルニードル（３６）
の昇降を行わせる為の油圧の高低の切替をスプール（２
２）の移動による油圧系路の切替により行うと共に、前
記スプール（２２）の移動がピエゾスタック（１４）の
伸縮によってポンプ室（２０）に発生する油圧によって
行われることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁、 ３．油圧の作用によってノズルニードル（３６）の昇
降を行い、前記ノズルニードル（３６）の昇降によって
ノズルボディ（３５）に設けた油溜り（３８）と噴口（
４１）との導通と遮断を行うようにした燃料噴射弁に於
て、前記ノズルニードル（３６）の降下によって前記ノ
ズルボディ（３５）内に燃料を圧縮すると共に油溜り（
３８）と高圧ポート（２４）との間の燃料通路（４１）
に逆止弁（４７）を設け、前記ノズルニードル（３６）
の昇降を行わせる為の油圧の高低の切替をスプール（２
２）の移動による油圧系路の切替により行うと共に、前
記スプール（２２）の移動がピエゾスタック（１４）の
伸縮によってポンプ室（２０）に発生する高低の油圧に
よって行われ、前記ノズルニードル（３６）の昇降を行
わせる為の油圧が絞り（３３）を介してポンプ室（２０
）にも導入され、前記ピエゾスタック（１４）の伸縮が
コンデンサ（５４）との電荷の移動によってなされ、サ
ーボピストン（４２）と前記ノズルニードル（３６）に
より増圧機構が構成されていることを特徴とする内燃機
関の燃料噴射弁。[Claims] l. The nozzle needle (36) is raised and lowered by the action of hydraulic pressure, and the oil reservoir (38) provided in the nozzle body (35) and the spout (
41), the lowering of the nozzle needle (36) compresses the fuel in the nozzle body (35) and also causes an oil sump (
2. A fuel injection valve for an internal combustion engine, characterized in that a check valve (47) is provided in a fuel passage (41) between the fuel passage (41) and the high pressure port (24); The nozzle needle (36) is raised and lowered by the action of hydraulic pressure, and the oil reservoir (38) provided in the nozzle body (35) and the spout (
41), the lowering of the nozzle needle (36) compresses the fuel in the nozzle body (35) and also causes an oil sump (
38) and the high pressure port (24)
A check valve (47) is provided in the nozzle needle (36).
The spool (2
2), the movement of the spool (22) is effected by hydraulic pressure generated in the pump chamber (20) by expansion and contraction of the piezo stack (14). fuel injection valve, 3. The nozzle needle (36) is raised and lowered by the action of hydraulic pressure, and the oil reservoir (38) provided in the nozzle body (35) and the spout (
41), the lowering of the nozzle needle (36) compresses the fuel into the nozzle body (35) and also causes an oil sump (
38) and the high pressure port (24)
A check valve (47) is provided in the nozzle needle (36).
The spool (2
2), the spool (22) is moved by high and low hydraulic pressure generated in the pump chamber (20) by the expansion and contraction of the piezo stack (14), and the nozzle needle (36 ) is supplied to the pump chamber (20) via the throttle (33).
), the expansion and contraction of the piezo stack (14) is achieved by the transfer of charge with the capacitor (54), and the servo piston (42) and the nozzle needle (36) constitute a pressure increasing mechanism. Features of fuel injection valves for internal combustion engines.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040720A JPH0670413B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Fuel injection valve for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040720A JPH0670413B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Fuel injection valve for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61200374A true JPS61200374A (en) | 1986-09-04 |
| JPH0670413B2 JPH0670413B2 (en) | 1994-09-07 |
Family
ID=12588432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60040720A Expired - Fee Related JPH0670413B2 (en) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | Fuel injection valve for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670413B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231767U (en) * | 1985-08-13 | 1987-02-25 | ||
| EP0431272A2 (en) * | 1989-11-03 | 1991-06-12 | MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft | Method and device to inject fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine |
| USRE35540E (en) * | 1990-01-26 | 1997-06-24 | Ccl Industries, Inc. | Product bag for dispensing and method for producing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61126367A (en) * | 1984-11-24 | 1986-06-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fuel injection device |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60040720A patent/JPH0670413B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61126367A (en) * | 1984-11-24 | 1986-06-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fuel injection device |
Cited By (4)
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| JPS6231767U (en) * | 1985-08-13 | 1987-02-25 | ||
| JPH0444842Y2 (en) * | 1985-08-13 | 1992-10-22 | ||
| EP0431272A2 (en) * | 1989-11-03 | 1991-06-12 | MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft | Method and device to inject fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine |
| USRE35540E (en) * | 1990-01-26 | 1997-06-24 | Ccl Industries, Inc. | Product bag for dispensing and method for producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0670413B2 (en) | 1994-09-07 |
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