JP3740796B2 - Engine fuel injection valve - Google Patents
Engine fuel injection valve Download PDFInfo
- Publication number
- JP3740796B2 JP3740796B2 JP17443797A JP17443797A JP3740796B2 JP 3740796 B2 JP3740796 B2 JP 3740796B2 JP 17443797 A JP17443797 A JP 17443797A JP 17443797 A JP17443797 A JP 17443797A JP 3740796 B2 JP3740796 B2 JP 3740796B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- needle valve
- fuel
- engine
- pressure chamber
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 157
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 68
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 68
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
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
[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
[0012]
The fuel injection valve for an engine according to
[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
[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
[0022]
In the invention according to
[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
[0025]
In the invention according to
[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
[0028]
A
[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
[0030]
The high-
[0031]
The
[0032]
A
[0033]
A
[0034]
Inside the
[0035]
A
[0036]
An
[0037]
An
[0038]
The
[0039]
Instead of the
A pulse signal corresponding to the fuel injection amount calculated by the
[0040]
The
[0041]
A pressurizing
[0042]
At the same time, a
[0043]
The
[0044]
Since the displacement direction of the
[0045]
Before the engine is started and in the initial driving of the fuel pumps 57 and 58, the
[0046]
The elastic restoring force of the pressurizing
[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
[0048]
The elastic restoring force of the pressurizing
[0049]
F 2 <A 2 × PH (2)
The length of the
[0050]
Each
[0051]
It is comprised as mentioned above, Next, an effect | action is demonstrated.
[0052]
FIG. 1 shows the state of the
[0053]
When the
[0054]
FIG. 2 shows a state before the start in which the pressure in the
[0055]
When the
[0056]
When the
[0057]
In this way, when the
[0058]
When the
[0059]
That is, the
[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
[0062]
The
[0063]
It is comprised as mentioned above, Next, an effect | action is demonstrated.
[0064]
FIG. 4 shows the state of the
[0065]
When the fuel pumps 57 and 58 are driven before the engine is started and the fuel pressure guided to the
[0066]
If the pressure in the
[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
Claims (7)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17443797A JP3740796B2 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Engine fuel injection valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17443797A JP3740796B2 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Engine fuel injection valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1122586A JPH1122586A (en) | 1999-01-26 |
JP3740796B2 true JP3740796B2 (en) | 2006-02-01 |
Family
ID=15978516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17443797A Expired - Fee Related JP3740796B2 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Engine fuel injection valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3740796B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4356268B2 (en) * | 2000-06-26 | 2009-11-04 | 株式会社デンソー | Fuel injection device |
JP4614189B2 (en) | 2008-05-12 | 2011-01-19 | 株式会社デンソー | Fuel injection device |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17443797A patent/JP3740796B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1122586A (en) | 1999-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0774067B1 (en) | Solenoid actuated miniservo spool valve | |
JPH08232796A (en) | Injection supply pattern control port check stop member of fuel injection nozzle | |
JP3692669B2 (en) | Piezoelectric fuel injection valve | |
JP3740796B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JP3709662B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JP4023804B2 (en) | Injector for internal combustion engine | |
JP3758312B2 (en) | Engine fuel injector | |
US20050034708A1 (en) | Control valve for fuel injector and method of use | |
JP3760572B2 (en) | Engine fuel injector | |
JP3814935B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
US10808661B2 (en) | Fuel injection device | |
JP3680461B2 (en) | Injection valve | |
JP3758318B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JP3817826B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JPH10274130A (en) | Accumulator fuel injection device | |
JP3444120B2 (en) | Fuel injection device | |
JPH10331742A (en) | Fuel injection valve of engine | |
JP3879175B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JP4208847B2 (en) | Fuel injection nozzle, fuel injection valve, and fuel injection device | |
JP3861368B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JP3823434B2 (en) | Engine fuel injection valve | |
JP3882240B2 (en) | Fuel injection valve | |
GB2366664A (en) | Control method for a piezoelectric fuel injector | |
JPH10339201A (en) | Fuel injection device | |
JP6919345B2 (en) | Fuel injection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051007 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051018 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051031 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091118 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |