JP5262764B2

JP5262764B2 - Injector

Info

Publication number: JP5262764B2
Application number: JP2009018101A
Authority: JP
Inventors: 賢二船井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010174736A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent injection fluid from being kept injected when a needle does not close. <P>SOLUTION: This injector includes a housing 20 having injection fluid passage parts 27, 34, 62, 212, 222, 233 in which injection fluid flows and an injection hole 28 injecting injection fluid flowing in the injection fluid passage parts formed thereon, the needle 30 opening and closing the injection hole 28, a drive part 40 driving the needle 30, and a shut off valve 95 shutting off supply of injection fluid to the injection hole 28 from the injection fluid passage parts when dynamic pressure of the injection fluid at the injection fluid passage parts become excessive. For example, the shut off valve 95 may be composed of a ball valve. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体を噴射するインジェクタに関し、特に噴射流体と異なる作動流体を用いて駆動力を伝達するインジェクタに好適である。 The present invention relates to an injector that ejects fluid, and is particularly suitable for an injector that transmits a driving force using a working fluid different from the ejected fluid.

従来、この種のインジェクタが特許文献１に記載されている。この従来技術では、ニードル（針弁）に対してばねの弾性力が閉弁方向に作用しており、ニードルを作動流体（作動油）の圧力によってばねの弾性力に抗して駆動することにより噴射流体の噴射を断続している。 Conventionally, this type of injector is described in Patent Document 1. In this prior art, the elastic force of the spring acts on the needle (needle valve) in the valve closing direction, and the needle is driven against the elastic force of the spring by the pressure of the working fluid (hydraulic oil). The jetting of the jetting fluid is intermittent.

実開昭６３−４３６５号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-4365

しかしながら、上記従来技術では、故障によって噴射流体が噴射されっ放しになってしまう虞がある。例えば、ばねが破損してニードルに弾性力を作用させることができなくなった場合には、ニードルを閉弁させることができなくなって開弁しっ放しになってしまうので、噴射流体が噴射されっ放しになってしまう。また、作動流体の圧力が過大になる等、ニードルの駆動機構に異常が発生した場合にも、ニードルが開弁しっ放しになって噴射流体が噴射されっ放しになってしまう虞がある。 However, in the above prior art, there is a possibility that the jet fluid may be left uninjected due to a failure. For example, if the spring breaks and the elastic force cannot be applied to the needle, the needle cannot be closed and the valve is left open, so that the jet fluid is injected. It will be free. In addition, even when an abnormality occurs in the needle drive mechanism, such as when the pressure of the working fluid becomes excessive, the needle may be left open and the jet fluid may be jetted out.

本発明は上記点に鑑みて、ニードルが閉弁しなくなった場合に噴射流体が噴射されっ放しになってしまうことを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to prevent the ejection fluid from being ejected when the needle is not closed.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、噴射流体を噴射する噴孔（２８）が形成されたハウジング（２０）と、
ハウジング（２０）に噴孔（２８）と接続するように形成され、噴射流体が噴孔（２８）へ向かって流れる噴射流体通路部（２７、３４、６２、２１２、２２２、２３３）と、
噴孔（２８）を開閉するニードル（３０）と、
ニードル（３０）を駆動する駆動部（４０）と、
噴射流体通路部に設けられ、噴射流体の供給を遮断する遮断弁（９５）とを備え、
遮断弁（９５）は、噴射流体通路部を流れる噴射流体の流れ方向に作用する動圧によって変位する弁体（９６）と、弁体（９６）が噴射流体の動圧の作用方向に変位して着座する弁座（９７）と、弁体（９６）に対して弁座（９７）から離れる方向に弾性力を作用させる弾性部材（９８）とを有しており、
遮断弁（９５）は、噴射流体通路部における噴射流体の動圧が上昇して噴射流体の動圧による力が弾性部材（９８）の弾性力を超えると、弁体（９６）が噴射流体の動圧の作用方向に変位して弁座（９７）に着座することにより噴射流体通路部から噴孔（２８）への噴射流体の供給を遮断することを特徴とする。 To achieve the above object, according to the invention of claim 1, a housing injection hole (28) is formed for ejecting a fluid jet (20),
An injection fluid passage portion (27, 34, 62, 212, 222, 233) formed in the housing (20) to be connected to the injection hole (28), and the injection fluid flows toward the injection hole (28) ;
A needle (30) for opening and closing the nozzle hole (28);
A drive unit (40) for driving the needle (30);
Provided to the injection fluid passage section, Bei example a shut-off valve for interrupting the supply of injection fluid (95),
The shut-off valve (95) is displaced by the dynamic pressure acting in the flow direction of the jet fluid flowing through the jet fluid passage, and the valve body (96) is displaced in the direction of the dynamic pressure of the jet fluid. A valve seat (97) to be seated and an elastic member (98) for applying an elastic force in a direction away from the valve seat (97) to the valve body (96),
When the dynamic pressure of the jet fluid in the jet fluid passage increases and the force due to the dynamic pressure of the jet fluid exceeds the elastic force of the elastic member (98), the shut-off valve (95) Displacement in the acting direction of the dynamic pressure and seating on the valve seat (97) cut off the supply of the injection fluid from the injection fluid passage portion to the injection hole (28).

これによると、噴射流体通路部における噴射流体の動圧が上昇して噴射流体の動圧による力が弾性部材（９８）の弾性力を超えると、遮断弁（９５）が噴射流体通路部から噴孔（２８）への噴射流体の供給を遮断するので、噴射流体通路部における噴射流体の動圧が過大になった場合、すなわちニードル（３０）が閉弁しなくなった場合に噴射流体が噴射されっ放しになってしまうことを防止できる。 According to this, when the dynamic pressure of the jet fluid in the jet fluid passage portion rises and the force due to the dynamic pressure of the jet fluid exceeds the elastic force of the elastic member (98), the shut-off valve (95) is jetted from the jet fluid passage portion. Since the supply of the injection fluid to the hole (28) is cut off, the injection fluid is injected when the dynamic pressure of the injection fluid in the injection fluid passage portion becomes excessive, that is, when the needle (30) does not close. It is possible to prevent being left unattended.

また、請求項１に記載の発明によれば、遮断弁（９５）は、噴射流体自身の動圧を利用して噴射流体通路部への噴射流体の流入を遮断することができるので、遮断弁（９５）の構成を簡素化できる。 In addition, according to the first aspect of the present invention, the shutoff valve (95) can shut off the inflow of the jet fluid into the jet fluid passage using the dynamic pressure of the jet fluid itself. The configuration (95) can be simplified.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のインジェクタにおいて、遮断弁（９５）が閉弁状態にあることを検出する検出手段（４４）を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the injector according to claim 1 is provided with a detecting means (44) for detecting that the shut-off valve (95) is in a closed state.

これによると、遮断弁（９５）が閉弁状態にあることを検出手段（４４）によって検出するので、インジェクタの故障を速やかに検出することができる。 According to this, since the detection means (44) detects that the shut-off valve (95) is in the closed state, the failure of the injector can be detected promptly.

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のインジェクタにおいて、駆動部（４０）からの駆動力をニードル（３０）に伝達する駆動力伝達部（５０）と、
ハウジング（２０）に形成され、噴射流体と異なる流体である作動流体が封入された作動流体封入部（２１１、２２１）と、
ハウジング（２０）内に配置され、噴射流体通路部と作動流体封入部との間を仕切る仕切部材（６０）と、
噴射流体通路部および作動流体封入部に接続され、噴射流体通路部における噴射流体の圧力と作動流体封入部における作動流体の圧力とを均衡させる圧力調整部（７０）とを備え、
駆動部（４０）は、駆動電圧が印可されることにより伸長する圧電素子（４１）を有し、
駆動力伝達部（５０）は、圧電素子（４１）の伸長による駆動力を、作動流体封入部から供給される作動流体を介してニードル（３０）に伝達するとともに、ニードル（３０）の変位量を圧電素子（４１）の伸長量に対して拡大させる変位拡大室（５４）を有し、
検出手段（４４）は、圧電素子（４１）の駆動電圧を監視することによって遮断弁（９５）が閉弁状態にあることを検出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the injector according to the second aspect , the driving force transmitting portion (50) that transmits the driving force from the driving portion (40) to the needle (30);
A working fluid enclosing part (211, 221) formed in the housing (20) and enclosing a working fluid that is a fluid different from the ejection fluid;
A partition member (60) disposed in the housing (20) and partitioning between the ejection fluid passage portion and the working fluid sealing portion;
A pressure adjusting unit (70) connected to the jetting fluid passage part and the working fluid enclosing part and balancing the pressure of the jetting fluid in the jetting fluid path part and the pressure of the working fluid in the working fluid containment part;
The drive unit (40) has a piezoelectric element (41) that expands when a drive voltage is applied,
The driving force transmission unit (50) transmits the driving force generated by the extension of the piezoelectric element (41) to the needle (30) via the working fluid supplied from the working fluid enclosure, and the amount of displacement of the needle (30). Has a displacement expansion chamber (54) that expands the expansion amount of the piezoelectric element (41).
The detecting means (44) is characterized by detecting that the shut-off valve (95) is in a closed state by monitoring the drive voltage of the piezoelectric element (41).

これによると、遮断弁（９５）が閉弁状態になって噴射流体通路部への噴射流体の流入を遮断すると、噴射流体通路部における噴射流体の圧力が低下する。すると、圧力調整部（７０）は、作動流体封入部における作動流体の圧力を低下させて、噴射流体通路部における噴射流体の圧力と作動流体封入部における作動流体の圧力とを均衡させる。 According to this, when the shutoff valve (95) is closed and the inflow of the jet fluid to the jet fluid passage portion is shut off, the pressure of the jet fluid in the jet fluid passage portion decreases. Then, the pressure adjusting unit (70) reduces the pressure of the working fluid in the working fluid enclosing unit to balance the pressure of the ejecting fluid in the ejecting fluid passage unit and the pressure of the working fluid in the working fluid enclosing unit.

その結果、圧電素子（４１）に作用する作動流体の圧力負荷が小さくなるので、圧電素子（４１）に駆動電圧を印可し始めてから駆動電圧が所定電圧値（Ｖ１）まで上昇するまでに要する時間（ΔＴ２）は、遮断弁（９５）が開弁状態にあるときの当該時間（ΔＴ１）と比較して短くなる（後述する図６を参照）。 As a result, since the pressure load of the working fluid acting on the piezoelectric element (41) is reduced, the time required from when the drive voltage starts to be applied to the piezoelectric element (41) until the drive voltage rises to the predetermined voltage value (V1). (ΔT2) is shorter than the time (ΔT1) when the shut-off valve (95) is in the open state (see FIG. 6 described later).

したがって、圧電素子（４１）の駆動電圧を監視するといった簡便な手段によって、遮断弁（９５）が閉弁状態にあることを検出することができる。 Therefore, it is possible to detect that the shutoff valve (95) is in a closed state by a simple means such as monitoring the drive voltage of the piezoelectric element (41).

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の一実施形態における燃料噴射システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel injection system according to an embodiment of the present invention. 図１のインジェクタの断面図である。It is sectional drawing of the injector of FIG. 図２のスペーサ近傍部位の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the spacer in FIG. 2. 図２のダイヤフラム近傍部位の拡大図である。It is an enlarged view of the diaphragm vicinity part of FIG. 図２の圧力調整部近傍部位の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion in the vicinity of a pressure adjustment unit in FIG. 一実施形態における圧電素子駆動電圧の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the piezoelectric element drive voltage in one Embodiment.

本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態は、本発明のインジェクタを車両の内燃機関用燃料噴射システムに適用したものである。図１に示すように、燃料噴射システム１００は、インジェクタ１０、燃料ボンベ１１、サージタンク１２、配管部１３および逆止弁部１４を備えている。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the injector of the present invention is applied to a fuel injection system for an internal combustion engine of a vehicle. As shown in FIG. 1, the fuel injection system 100 includes an injector 10, a fuel cylinder 11, a surge tank 12, a piping part 13, and a check valve part 14.

図示を省略しているが、インジェクタ１０は、車両の内燃機関（以下、エンジンと言う）の気筒数に応じて各気筒に備えられる。一般的には、例えばエンジンが４気筒である場合には、インジェクタ１０は合計４個備えられる。 Although not shown, the injector 10 is provided in each cylinder according to the number of cylinders of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) of the vehicle. Generally, for example, when the engine has four cylinders, a total of four injectors 10 are provided.

燃料ボンベ１１は、例えば水素やＣＮＧ（圧縮天然ガス）などの燃料となる噴射流体を気体状態で貯えている。配管部１３は、燃料ボンベ１１とインジェクタ１０との間を接続している。サージタンク１２は、配管部１３の途中に設けられている。 The fuel cylinder 11 stores, for example, an injection fluid serving as a fuel such as hydrogen or CNG (compressed natural gas) in a gaseous state. The piping part 13 connects between the fuel cylinder 11 and the injector 10. The surge tank 12 is provided in the middle of the piping part 13.

サージタンク１２は、燃料ボンベ１１から供給された噴射流体を、燃料ボンベ１１に貯えられている噴射流体よりも低圧で保持する。配管部１３の途中に容量の大きなサージタンク１２を設けることにより、インジェクタ１０へ供給される噴射流体の圧力変動が低減される。 The surge tank 12 holds the injection fluid supplied from the fuel cylinder 11 at a lower pressure than the injection fluid stored in the fuel cylinder 11. By providing the surge tank 12 having a large capacity in the middle of the piping part 13, the pressure fluctuation of the injection fluid supplied to the injector 10 is reduced.

サージタンク１２と配管部１３の燃料ボンベ１１側との間には、逆止弁部１４が設けられている。逆止弁部１４は、逆止弁通路１５および逆止弁１６を有している。逆止弁１６は、サージタンク１２の圧力が過大になると開弁する。これにより、サージタンク１２の圧力が過大になると、サージタンク１２から燃料ボンベ１１側へ噴射流体が戻される。 A check valve portion 14 is provided between the surge tank 12 and the fuel cylinder 11 side of the piping portion 13. The check valve portion 14 includes a check valve passage 15 and a check valve 16. The check valve 16 opens when the pressure in the surge tank 12 becomes excessive. Thereby, when the pressure of the surge tank 12 becomes excessive, the injected fluid is returned from the surge tank 12 to the fuel cylinder 11 side.

図２に示すように、インジェクタ１０は、ハウジング２０、ニードル３０、駆動部４０、駆動力伝達部５０、仕切部材としてのダイアフラム６０、および圧力調整部７０を備えている。 As shown in FIG. 2, the injector 10 includes a housing 20, a needle 30, a drive unit 40, a drive force transmission unit 50, a diaphragm 60 as a partition member, and a pressure adjustment unit 70.

ハウジング２０は、ボディ２１、スペーサ２２、パイプ２３およびノズルボディ２４を有している。ボディ２１は筒状に形成され、その中心部に駆動部４０および駆動力伝達部５０を収容する収容孔部２１１を有している。収容孔部２１１はボディ２１を軸方向に貫いている。 The housing 20 includes a body 21, a spacer 22, a pipe 23 and a nozzle body 24. The body 21 is formed in a cylindrical shape, and has an accommodation hole 211 that accommodates the drive unit 40 and the drive force transmission unit 50 at the center thereof. The accommodation hole 211 penetrates the body 21 in the axial direction.

ボディ２１は、収容孔部２１１の径方向外側に燃料供給部２５を有している。燃料供給部２５には、燃料である噴射流体が配管部１３を経由して供給される。ボディ２１は、収容孔部２１１を挟んで燃料供給部２５と反対側に圧力調整部７０を有している。 The body 21 has a fuel supply unit 25 on the radially outer side of the accommodation hole 211. The fuel supply unit 25 is supplied with an injection fluid, which is fuel, via the pipe unit 13. The body 21 includes a pressure adjusting unit 70 on the opposite side of the fuel supply unit 25 with the accommodation hole 211 therebetween.

ボディ２１は、噴射流体が流れる２つの噴射流体孔部２１２、２１３を収容孔部２１１の径方向外側に有している。一方の噴射流体孔部２１２は、主にボディ２１の軸方向に延びており、一端部が燃料供給部２５に接続している。他方の噴射流体孔部２１３は、主にボディ２１の軸方向に延びており、一端部が圧力調整部７０に接続している。 The body 21 has two ejection fluid hole portions 212 and 213 through which the ejection fluid flows, on the radially outer side of the accommodation hole portion 211. One jet fluid hole 212 extends mainly in the axial direction of the body 21, and one end thereof is connected to the fuel supply unit 25. The other jet fluid hole 213 extends mainly in the axial direction of the body 21, and one end thereof is connected to the pressure adjusting unit 70.

ボディ２１は、先端側すなわち軸方向において燃料供給部２５および圧力調整部７０と反対側がスペーサ２２に接している。スペーサ２２は、筒状に形成され、軸方向の一端部がボディ２１に接し、他端部がダイアフラム６０に接している。ダイアフラム６０は、膜板状に形成され、一方の面がスペーサ２２に接し、他方の面がパイプ２３に接している。 The body 21 is in contact with the spacer 22 on the tip side, that is, on the side opposite to the fuel supply unit 25 and the pressure adjustment unit 70 in the axial direction. The spacer 22 is formed in a cylindrical shape, and one end in the axial direction is in contact with the body 21 and the other end is in contact with the diaphragm 60. The diaphragm 60 is formed in a film plate shape, and one surface is in contact with the spacer 22 and the other surface is in contact with the pipe 23.

すなわち、スペーサ２２およびダイアフラム６０は、ボディ２１とパイプ２３との間に挟み込まれている。パイプ２３は、スペーサ２２と反対側の端部にノズルボディ２４を保持している。すなわち、ノズルボディ２４はパイプ２３の端部に固定されている。 That is, the spacer 22 and the diaphragm 60 are sandwiched between the body 21 and the pipe 23. The pipe 23 holds the nozzle body 24 at the end opposite to the spacer 22. That is, the nozzle body 24 is fixed to the end of the pipe 23.

これらスペーサ２２、ダイアフラム６０、パイプ２３およびノズルボディ２４は、リテーニングナット２６によってボディ２１に固定されている。これにより、ボディ２１、スペーサ２２、パイプ２３およびノズルボディ２４は、一体のハウジング２０を構成している。 The spacer 22, the diaphragm 60, the pipe 23 and the nozzle body 24 are fixed to the body 21 by a retaining nut 26. As a result, the body 21, the spacer 22, the pipe 23 and the nozzle body 24 constitute an integral housing 20.

図３に示すように、スペーサ２２は、その中心部を軸方向に貫く孔部２２１を有している。孔部２２１は、ボディ２１の収容孔部２１１に接続している。また、スペーサ２２は、噴射流体が流れる２つの流体孔部２２２、２２３を孔部２２１の径方向外側に有している。 As shown in FIG. 3, the spacer 22 has a hole 221 that penetrates the center of the spacer 22 in the axial direction. The hole 221 is connected to the accommodation hole 211 of the body 21. Further, the spacer 22 has two fluid hole portions 222 and 223 through which the jet fluid flows, on the radially outer side of the hole portion 221.

一方の流体孔部２２２は、スペーサ２２を軸方向に貫いており、ボディ２１の噴射流体孔部２１２の他端部（燃料供給部２５と反対側の端部）に接続している。他方の流体孔部２２３は、スペーサ２２を軸方向に貫いており、ボディ２１の噴射流体孔部２１３の他端部（圧力調整部７０と反対側の端部）に接続している。 One fluid hole 222 penetrates the spacer 22 in the axial direction, and is connected to the other end of the injection fluid hole 212 of the body 21 (the end opposite to the fuel supply unit 25). The other fluid hole 223 penetrates the spacer 22 in the axial direction, and is connected to the other end (the end opposite to the pressure adjusting unit 70) of the jet fluid hole 213 of the body 21.

パイプ２３は、その中心部を軸方向に貫く小径孔部２３１および大径孔部２３２を有している。小径孔部２３１および大径孔部２３２は同軸上に設けられている。小径孔部２３１は、大径孔部２３２のスペーサ２２側の端部に接続している。 The pipe 23 has a small-diameter hole 231 and a large-diameter hole 232 that penetrate the central portion in the axial direction. The small diameter hole portion 231 and the large diameter hole portion 232 are provided coaxially. The small diameter hole 231 is connected to the end of the large diameter hole 232 on the spacer 22 side.

また、パイプ２３は、噴射流体が流れる２つの流体孔部２３３、２３４を小径孔部２３１の径方向外側に有している。一方の流体孔部２３３は、一端部がスペーサ２２の流体孔部２２２に接続し、他端部が大径孔部２３２に接続している。他方の流体孔部２３４は、一端部がスペーサ２２の流体孔部２２３に接続し、他端部が大径孔部２３２に接続している。 Further, the pipe 23 has two fluid hole portions 233 and 234 through which the jet fluid flows on the radially outer side of the small diameter hole portion 231. One fluid hole 233 has one end connected to the fluid hole 222 of the spacer 22 and the other end connected to the large-diameter hole 232. The other fluid hole 234 has one end connected to the fluid hole 223 of the spacer 22 and the other end connected to the large-diameter hole 232.

図２に示すようにノズルボディ２４は、その中心部を軸方向に貫くニードル孔２４１を有している。ニードル孔２４１の内径は、ニードル３０の外径よりもやや大きくなっている。 As shown in FIG. 2, the nozzle body 24 has a needle hole 241 that penetrates the center of the nozzle body 24 in the axial direction. The inner diameter of the needle hole 241 is slightly larger than the outer diameter of the needle 30.

ニードル孔２４１の内壁とニードル３０の外壁との間には、噴射流体が流れる噴射流体通路２７が形成されている。噴射流体通路２７は、パイプ２３側の端部がパイプ２３の大径孔部２３２に接続している。ノズルボディ２４は、先端すなわちニードル孔２４１の開口側の端部に噴孔２８を有している。また、ノズルボディ２４は、噴孔２８の径方向外側にシート部２９を有している。 A jet fluid passage 27 through which jet fluid flows is formed between the inner wall of the needle hole 241 and the outer wall of the needle 30. The jet fluid passage 27 has an end on the pipe 23 side connected to the large-diameter hole 232 of the pipe 23. The nozzle body 24 has a nozzle hole 28 at the tip, that is, the end of the needle hole 241 on the opening side. Further, the nozzle body 24 has a sheet portion 29 on the radially outer side of the nozzle hole 28.

ニードル３０は、全体として円柱状に形成され、噴孔２８側の先端部にシール部３１を有している。ニードル３０のシール部３１がノズルボディ２４のシート部２９に接してシール部３１がシート部２９に着座すると、ノズルボディ２４先端の噴孔２８が閉塞される。一方、ニードル３０のシール部３１がノズルボディ２４のシート部２９から離れてシール部３１がシート部２９から離座すると、ノズルボディ２４先端の噴孔２８が開放される。 The needle 30 is formed in a columnar shape as a whole, and has a seal portion 31 at the tip portion on the nozzle hole 28 side. When the seal portion 31 of the needle 30 is in contact with the seat portion 29 of the nozzle body 24 and the seal portion 31 is seated on the seat portion 29, the nozzle hole 28 at the tip of the nozzle body 24 is closed. On the other hand, when the seal portion 31 of the needle 30 is separated from the seat portion 29 of the nozzle body 24 and the seal portion 31 is separated from the seat portion 29, the nozzle hole 28 at the tip of the nozzle body 24 is opened.

図３に示すように、ニードル３０は、シール部３１と反対側の端部に小径部３２を有している。小径部３２は、スペーサ２２の孔部２２１内に位置している。小径部３２にはキャップ３３が溶接等によって固定されている。キャップ３３は小径部３２に圧入されている。 As shown in FIG. 3, the needle 30 has a small diameter portion 32 at the end opposite to the seal portion 31. The small diameter portion 32 is located in the hole 221 of the spacer 22. A cap 33 is fixed to the small diameter portion 32 by welding or the like. The cap 33 is press-fitted into the small diameter portion 32.

図２に示すように、ニードル３０とパイプ２３の大径孔部２３２との間には噴射流体室３４が形成されている。噴射流体室３４は、ニードル３０の外壁と、大径孔部２３２の内壁と、ノズルボディ２４のパイプ２３側の端面２４２とに囲まれて形成されている。 As shown in FIG. 2, a jet fluid chamber 34 is formed between the needle 30 and the large diameter hole 232 of the pipe 23. The ejection fluid chamber 34 is formed to be surrounded by the outer wall of the needle 30, the inner wall of the large-diameter hole 232, and the end surface 242 of the nozzle body 24 on the pipe 23 side.

噴射流体室３４は、スペーサ２２側の端部が２つの流体孔部２３３、２３４に接続している。噴射流体室３４は、流体孔部２３３、２３４と反対側の端部がノズルボディ２４内の噴射流体通路２７に接続している。 The ejection fluid chamber 34 is connected to the two fluid holes 233 and 234 at the end on the spacer 22 side. The jet fluid chamber 34 is connected to the jet fluid passage 27 in the nozzle body 24 at the end opposite to the fluid holes 233 and 234.

噴射流体室３４には弾性部材３５が収容されている。本例では、弾性部材３５として断面矩形状の角ばねを用いている。弾性部材３５の一端部はノズルボディ２４のパイプ２３側の端面２４２に接している。弾性部材３５の他端部はニードル３０に係止されている。 An elastic member 35 is accommodated in the ejection fluid chamber 34. In this example, a rectangular spring having a rectangular cross section is used as the elastic member 35. One end of the elastic member 35 is in contact with the end surface 242 of the nozzle body 24 on the pipe 23 side. The other end of the elastic member 35 is locked to the needle 30.

弾性部材３５は、ニードル３０に対して閉弁方向に弾性力を作用させている。すなわち弾性部材３５からニードル３０に作用する弾性力の方向は、ニードル３０のシール部３１がノズルボディ２４のシート部２９に着座する方向になっている。 The elastic member 35 applies an elastic force to the needle 30 in the valve closing direction. That is, the direction of the elastic force acting on the needle 30 from the elastic member 35 is a direction in which the seal portion 31 of the needle 30 is seated on the seat portion 29 of the nozzle body 24.

駆動部４０は、例えばピエゾ素子などが積層された圧電素子４１を有している。圧電素子４１は、配線部４２および端子部４３を介して制御装置４４に接続されている。圧電素子４１は、制御装置４４からの通電の断続によって伸縮する。より具体的には、圧電素子４１は、制御装置４４から駆動電圧が印可されていないときに全長が最短になり、制御装置４４から駆動電圧が印可されたときに伸長する。 The drive unit 40 includes a piezoelectric element 41 in which, for example, piezoelectric elements are stacked. The piezoelectric element 41 is connected to the control device 44 via the wiring part 42 and the terminal part 43. The piezoelectric element 41 expands and contracts due to intermittent energization from the control device 44. More specifically, the piezoelectric element 41 has the shortest overall length when the drive voltage is not applied from the control device 44 and expands when the drive voltage is applied from the control device 44.

駆動部４０の端子部４３は、ボディ２１のうち噴孔２８と反対側の端部に設けられている。制御装置４４としては、例えばＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）を用いることができる。ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶された各種処理を順に実行する。 The terminal portion 43 of the drive unit 40 is provided at the end of the body 21 opposite to the nozzle hole 28. As the control device 44, for example, an ECU (Electronic Control Unit) can be used. The ECU includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and sequentially executes various processes stored in the microcomputer.

駆動力伝達部５０は、第１ピストン５１および第２ピストン５２を有している。第１ピストン５１は、噴孔２８と反対側の端部が駆動部４０の圧電素子４１に接続している。これにより、第１ピストン５１は、圧電素子４１の伸縮にしたがって軸方向に往復移動する。 The driving force transmission unit 50 includes a first piston 51 and a second piston 52. The first piston 51 has an end opposite to the injection hole 28 connected to the piezoelectric element 41 of the drive unit 40. As a result, the first piston 51 reciprocates in the axial direction according to the expansion and contraction of the piezoelectric element 41.

第２ピストン５２は、第１ピストン５１側の端部が第１ピストン５１と空隙５４を介して対向している。図３に示すように、第２ピストン５２は、第１ピストン５１と反対側の端部がキャップ３３を介してニードル３０に接している。 The end of the second piston 52 on the first piston 51 side faces the first piston 51 with a gap 54 therebetween. As shown in FIG. 3, the second piston 52 is in contact with the needle 30 through the cap 33 at the end opposite to the first piston 51.

図２に示すように、第１ピストン５１および第２ピストン５２は、筒状のガイド部材５３に摺動可能に収容されている。ガイド部材５３は、例えば圧入などによりボディ２１の収容孔部２１１に固定されている。ガイド部材５３は、ボディ２１とともにハウジング２０を構成している。 As shown in FIG. 2, the first piston 51 and the second piston 52 are slidably accommodated in a cylindrical guide member 53. The guide member 53 is fixed to the accommodation hole 211 of the body 21 by, for example, press fitting. The guide member 53 constitutes the housing 20 together with the body 21.

第１ピストン５１と第２ピストン５２との間の空隙５４は、ガイド部材５３と第１ピストン５１と第２ピストン５２とに囲まれた空間であり、第２ピストン５２の変位量を第１ピストン５１の変位量に対して拡大する変位拡大室としての役割を果たす。 A gap 54 between the first piston 51 and the second piston 52 is a space surrounded by the guide member 53, the first piston 51, and the second piston 52, and the amount of displacement of the second piston 52 is determined by the first piston. It functions as a displacement expansion chamber that expands with respect to the amount of displacement of 51.

収容孔部２１１には作動流体が封止されている。作動流体は、噴射流体と種類の異なる流体であり、本例ではシリコンオイルなどの液体が用いられている。作動流体は、ボディ２１と圧電素子４１との間、およびガイド部材５３と第１、第２ピストン５１、５２との間を潤滑する。 A working fluid is sealed in the accommodation hole 211. The working fluid is a fluid different from the jet fluid, and in this example, a liquid such as silicon oil is used. The working fluid lubricates between the body 21 and the piezoelectric element 41 and between the guide member 53 and the first and second pistons 51 and 52.

また、作動流体は、ガイド部材５３と第１、第２ピストン５１、５２との摺動部分を経由して変位拡大室５４に流入する。これにより、圧電素子４１によって駆動された第１ピストン５１の駆動力は、変位拡大室５４に貯えられている作動流体を介して第２ピストン５２に伝達される。 Further, the working fluid flows into the displacement expansion chamber 54 via the sliding portion between the guide member 53 and the first and second pistons 51 and 52. Thereby, the driving force of the first piston 51 driven by the piezoelectric element 41 is transmitted to the second piston 52 via the working fluid stored in the displacement expansion chamber 54.

第２ピストン５２の断面積は第１ピストン５１の断面積よりも小さい。そのため、第１ピストン５１の変位が変位拡大室５４の作動流体を介して第２ピストン５２へ伝わることにより、第２ピストン５２の変位量は第１ピストン５１の変位量よりも大きくなる。 The sectional area of the second piston 52 is smaller than the sectional area of the first piston 51. Therefore, the displacement amount of the first piston 51 is transmitted to the second piston 52 via the working fluid in the displacement expansion chamber 54, so that the displacement amount of the second piston 52 becomes larger than the displacement amount of the first piston 51.

すなわち、第２ピストン５２の移動量は圧電素子４１の伸長量に対して拡大される。したがって、第２ピストン５２によって押されるニードル３０の移動量も圧電素子４１の伸長量に対して拡大される。 That is, the movement amount of the second piston 52 is increased with respect to the extension amount of the piezoelectric element 41. Therefore, the moving amount of the needle 30 pushed by the second piston 52 is also increased with respect to the extending amount of the piezoelectric element 41.

図３に示すように、スペーサ２２の孔部２２１の内径は、キャップ３３の外径よりもわずかに大きい。そのため、孔部２２１とキャップ３３との間には、ボディ２１の収容孔部２１１から作動流体が流入する。 As shown in FIG. 3, the inner diameter of the hole 221 of the spacer 22 is slightly larger than the outer diameter of the cap 33. Therefore, the working fluid flows from the accommodation hole 211 of the body 21 between the hole 221 and the cap 33.

第２ピストン５２とガイド部材５３との間には、例えばコイルばねなどの弾性部材５５が設けられている。弾性部材５５は、第２ピストン５２に対して、ガイド部材５３から遠ざかる方向すなわちニードル３０側へ押し付ける方向に弾性力を作用させる。 An elastic member 55 such as a coil spring is provided between the second piston 52 and the guide member 53. The elastic member 55 applies an elastic force to the second piston 52 in a direction away from the guide member 53, that is, a direction in which the elastic member 55 is pressed toward the needle 30.

図４に示すように、ダイアフラム６０はスペーサ２２とパイプ２３との間に挟み込まれている。ダイアフラム６０は、その中心部に孔部６１を有している。ニードル３０の小径部３２は孔部６１を貫いている。 As shown in FIG. 4, the diaphragm 60 is sandwiched between the spacer 22 and the pipe 23. The diaphragm 60 has a hole 61 at the center thereof. The small diameter portion 32 of the needle 30 passes through the hole 61.

ダイアフラム６０は、噴射流体が流れる２つの流体孔部６２、６３を孔部６１の径方向外側に有している。一方の流体孔部６２は、スペーサ２２の流体孔部２２２とパイプ２３の流体孔部２３３とを接続している。他方の流体孔部６３は、スペーサ２２の流体孔部２２３とパイプ２３の流体孔部２３４とを接続している。 The diaphragm 60 has two fluid hole portions 62 and 63 through which the jet fluid flows, on the radially outer side of the hole portion 61. One fluid hole 62 connects the fluid hole 222 of the spacer 22 and the fluid hole 233 of the pipe 23. The other fluid hole 63 connects the fluid hole 223 of the spacer 22 and the fluid hole 234 of the pipe 23.

図２および図５に示すように、圧力調整部７０はピストン部材７１を有している。ピストン部材７１は、ボディ２１に形成された収容室７２に軸方向に往復移動可能に収容されている。収容室７２は、その端部がプラグ７３によって密閉されている。 As shown in FIGS. 2 and 5, the pressure adjusting unit 70 has a piston member 71. The piston member 71 is accommodated in an accommodating chamber 72 formed in the body 21 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. The end of the storage chamber 72 is sealed with a plug 73.

収容室７２にピストン部材７１を収容することにより、収容室７２内の空間は、プラグ７３と反対側の噴射流体室７４と、プラグ７３側の作動流体室７５とに仕切られることとなる。 By accommodating the piston member 71 in the accommodation chamber 72, the space in the accommodation chamber 72 is partitioned into an ejection fluid chamber 74 on the side opposite to the plug 73 and a working fluid chamber 75 on the plug 73 side.

噴射流体室７４は、ボディ２１に形成された噴射流体孔部７６を介して噴射流体孔部２１３に接続している。これにより、噴射流体室７４に噴射流体が導入される。作動流体室７５は、ボディ２１に形成された作動流体孔部７７を介して収容孔部２１１に接続している。これにより、作動流体室７５に作動流体が導入される。 The ejection fluid chamber 74 is connected to the ejection fluid hole 213 through an ejection fluid hole 76 formed in the body 21. Thereby, the jet fluid is introduced into the jet fluid chamber 74. The working fluid chamber 75 is connected to the accommodation hole 211 via a working fluid hole 77 formed in the body 21. As a result, the working fluid is introduced into the working fluid chamber 75.

図５に示すように、ピストン部材７１は、噴射流体室７４側の端部に噴射流体受圧面７８を有し、作動流体室７５側の端部に作動流体受圧面７９を有している。図５の例では、噴射流体受圧面７８と作動流体受圧面７９は互いに同一の面積に設定されている。 As shown in FIG. 5, the piston member 71 has a jet fluid pressure receiving surface 78 at the end portion on the jet fluid chamber 74 side and a working fluid pressure receiving surface 79 at the end portion on the working fluid chamber 75 side. In the example of FIG. 5, the jet fluid pressure receiving surface 78 and the working fluid pressure receiving surface 79 are set to have the same area.

ピストン部材７１と収容室７２の内壁との間には、噴射流体室７４と作動流体室７５との間を密にシールするシール部材８１が設けられている。これにより、ピストン部材７１の移動を確保しつつ、噴射流体室７４と作動流体室７５との間の流体の流れが遮断されている。 A seal member 81 is provided between the piston member 71 and the inner wall of the storage chamber 72 to tightly seal between the ejection fluid chamber 74 and the working fluid chamber 75. Thereby, the flow of the fluid between the ejection fluid chamber 74 and the working fluid chamber 75 is interrupted while ensuring the movement of the piston member 71.

噴射流体室７４には、例えばコイルばねなどの弾性部材８２が収容されている。また、作動流体室７５にも、例えばコイルばねなどの弾性部材８３が収容されている。この２つの弾性部材８２、８３は、噴射流体および作動流体の圧力が加わっていないときに、ピストン部材７１を初期位置である収容室７２の中間部に位置させる。 The ejection fluid chamber 74 accommodates an elastic member 82 such as a coil spring. The working fluid chamber 75 also houses an elastic member 83 such as a coil spring. The two elastic members 82 and 83 position the piston member 71 at the intermediate portion of the storage chamber 72 that is the initial position when the pressures of the jet fluid and the working fluid are not applied.

ダイアフラム６０は、ハウジング２０内に配置され、噴射流体が流れる噴射流体通路部と、作動流体が封入された作動流体封入部との間を仕切る仕切り部材としての役割を果たす。 The diaphragm 60 is disposed in the housing 20 and serves as a partition member that partitions between an ejection fluid passage portion through which the ejection fluid flows and a working fluid enclosure portion in which the working fluid is encapsulated.

ここで、噴射流体通路部は、燃料供給部２５と噴孔２８との間に設けられる通路であり、本例では、ボディ２１の噴射流体孔部２１２、スペーサ２２の流体孔部２２２、ダイアフラム６０の流体孔部６２、パイプ２３の流体孔部２３３および噴射流体室３４、ならびにノズルボディ２４の噴射流体通路２７で構成されている。 Here, the injection fluid passage portion is a passage provided between the fuel supply portion 25 and the injection hole 28, and in this example, the injection fluid hole portion 212 of the body 21, the fluid hole portion 222 of the spacer 22, and the diaphragm 60. The fluid hole portion 62, the fluid hole portion 233 and the jet fluid chamber 34 of the pipe 23, and the jet fluid passage 27 of the nozzle body 24.

また、作動流体封入部は、変位拡大室５４に接続する空間であり、本例では、ボディ２１の収容孔部２１１、およびスペーサ２２の孔部２２１で構成されている。 The working fluid enclosure is a space connected to the displacement expansion chamber 54, and in this example, is composed of the accommodation hole 211 of the body 21 and the hole 221 of the spacer 22.

ダイアフラム６０は、より具体的には、スペーサ２２とパイプ２３との間に挟み込まれることにより、スペーサ２２の孔部２２１とパイプ２３の小径孔部２３１との間を仕切っている。 More specifically, the diaphragm 60 is sandwiched between the spacer 22 and the pipe 23 to partition the hole portion 221 of the spacer 22 and the small diameter hole portion 231 of the pipe 23.

図４に示すように、スペーサ２２とダイアフラム６０との間には、スペーサ２２の孔部２２１から作動流体が流入する作動流体室９１が形成されている。一方、パイプ２３とダイアフラム６０との間には、パイプ２３の小径孔部２３１から噴射流体が流入する噴射流体室９２が形成されている。 As shown in FIG. 4, a working fluid chamber 91 into which the working fluid flows from the hole 221 of the spacer 22 is formed between the spacer 22 and the diaphragm 60. On the other hand, a jet fluid chamber 92 into which jet fluid flows from the small diameter hole 231 of the pipe 23 is formed between the pipe 23 and the diaphragm 60.

これにより、ダイアフラム６０は、噴射流体室９２の噴射流体と作動流体室９１の作動流体とから力を受ける。噴射流体室９２に面するダイアフラム６０の面積と作動流体室９１に面するダイアフラム６０の面積は、互いに同一に設定されている。 Thereby, the diaphragm 60 receives force from the jet fluid in the jet fluid chamber 92 and the working fluid in the working fluid chamber 91. The area of the diaphragm 60 facing the ejection fluid chamber 92 and the area of the diaphragm 60 facing the working fluid chamber 91 are set to be the same.

ニードル３０の小径部３２の外周側においてキャップ３３とダイアフラム６０との間には、伸縮可能なパッキン９３が設けられている。パッキン９３は、軸方向の一端部がキャップ３３の下端部すなわち噴孔２８側の端部に密着し、軸方向の他端部がダイアフラム６０の上面すなわちキャップ３３側の面に密着している。これにより、パイプ２３の小径孔部２３１の噴射流体とスペーサ２２の孔部２２１の作動流体との混合は防止される。 A stretchable packing 93 is provided between the cap 33 and the diaphragm 60 on the outer peripheral side of the small diameter portion 32 of the needle 30. In the packing 93, one end in the axial direction is in close contact with the lower end of the cap 33, that is, the end on the injection hole 28 side, and the other end in the axial direction is in close contact with the upper surface of the diaphragm 60, that is, the surface on the cap 33 side. Thereby, mixing with the injection fluid of the small diameter hole part 231 of the pipe 23 and the working fluid of the hole part 221 of the spacer 22 is prevented.

図２に示すように、ボディ２１内において噴射流体通路部の入口部、すなわち噴射流体孔部２１２の燃料供給部２５側部位には、噴射流体通路部における噴射燃料の動圧が過大になったときに噴射流体通路部から噴孔２８への噴射燃料の供給を遮断する遮断弁９５が設けられている。 As shown in FIG. 2, the dynamic pressure of the injected fuel in the injection fluid passage portion is excessive at the inlet portion of the injection fluid passage portion in the body 21, that is, at the fuel supply portion 25 side portion of the injection fluid hole portion 212. A shut-off valve 95 is sometimes provided to shut off the supply of injected fuel from the injection fluid passage portion to the injection hole 28.

本例では、遮断弁９５としてボール弁を用いている。具体的には、遮断弁９５は、噴射流体の動圧の作用によって変位する球状の弁体９６と、噴射流体の動圧の作用方向に変位した弁体９６が着座する弁座９７と、弁体９６に対して弁座９７から離れる方向に弾性力を作用させる弾性部材９８とで構成されている。 In this example, a ball valve is used as the shutoff valve 95. Specifically, the shut-off valve 95 includes a spherical valve body 96 that is displaced by the action of the dynamic pressure of the jet fluid, a valve seat 97 on which the valve body 96 that is displaced in the direction of the action of the dynamic pressure of the jet fluid is seated, The elastic member 98 is configured to apply an elastic force to the body 96 in a direction away from the valve seat 97.

弁座９７は、ボディ２１に形成されており、弁体９６よりも噴射流体の動圧の作用方向側、すなわち燃料供給部２５と反対側に配置されている。弾性部材９８は、例えばコイルばね等が用いられる。なお、遮断弁９５としてニードル弁等を用いてもよい。 The valve seat 97 is formed in the body 21 and is disposed on the side of the valve body 96 in the direction of action of the dynamic pressure of the injected fluid, that is, on the side opposite to the fuel supply unit 25. As the elastic member 98, for example, a coil spring or the like is used. A needle valve or the like may be used as the shutoff valve 95.

次に、上記構成におけるインジェクタ１０の作動について簡単に説明する。駆動部４０に通電していないとき、駆動部４０の圧電素子４１の全長は最短となる。そのため、第１ピストン５１は圧電素子４１から力を受けない。 Next, the operation of the injector 10 having the above configuration will be briefly described. When the drive unit 40 is not energized, the total length of the piezoelectric element 41 of the drive unit 40 is the shortest. Therefore, the first piston 51 does not receive a force from the piezoelectric element 41.

これにより、変位拡大室５４を挟んで第１ピストン５１と対向する第２ピストン５２、および第２ピストン５２と接するニードル３０は、駆動部４０の圧電素子４１から力を受けない。その結果、ニードル３０は、弾性部材３５の弾性力によって第２ピストン５２側に押し上げられており、シール部３１がシート部２９に着座している。したがって、駆動部４０に通電していないときは、噴孔２８から噴射流体は噴射されない。 As a result, the second piston 52 facing the first piston 51 across the displacement expansion chamber 54 and the needle 30 in contact with the second piston 52 do not receive force from the piezoelectric element 41 of the drive unit 40. As a result, the needle 30 is pushed up to the second piston 52 side by the elastic force of the elastic member 35, and the seal portion 31 is seated on the seat portion 29. Therefore, when the drive unit 40 is not energized, the jet fluid is not jetted from the nozzle hole 28.

駆動部４０に通電すると、駆動部４０の圧電素子４１は全長が拡大する。そのため、圧電素子４１は、第１ピストン５１を変位拡大室５４側へ駆動する。第１ピストン５１が変位拡大室５４側へ変位することにより、第１ピストン５１の駆動力が変位拡大室５４の作動流体を介して第２ピストン５２に伝達される。 When the drive unit 40 is energized, the entire length of the piezoelectric element 41 of the drive unit 40 increases. Therefore, the piezoelectric element 41 drives the first piston 51 to the displacement expansion chamber 54 side. When the first piston 51 is displaced toward the displacement expansion chamber 54, the driving force of the first piston 51 is transmitted to the second piston 52 via the working fluid in the displacement expansion chamber 54.

このとき、変位拡大室５４に面する第１ピストン５１の断面積に比較して第２ピストン５２の断面積は小さいため、第２ピストン５２の変位量は第１ピストン５１の変位量に対して拡大される。第２ピストン５２が変位すると、ニードル３０の端部に設けられているキャップ３３は第２ピストン５２によってノズルボディ２４側に押し付けられる。 At this time, since the sectional area of the second piston 52 is smaller than the sectional area of the first piston 51 facing the displacement expansion chamber 54, the displacement amount of the second piston 52 is smaller than the displacement amount of the first piston 51. Enlarged. When the second piston 52 is displaced, the cap 33 provided at the end of the needle 30 is pressed against the nozzle body 24 by the second piston 52.

これにより、キャップ３３と一体のニードル３０は、弾性部材３５の弾性力に抗してノズルボディ２４側すなわち図２の下方側に変位する。このとき、ニードル３０と一体のキャップ３３の変位によって、キャップ３３とダイアフラム６０との間に挟み込まれているパッキン９３は圧縮される。 Thereby, the needle 30 integrated with the cap 33 is displaced toward the nozzle body 24 side, that is, the lower side in FIG. 2 against the elastic force of the elastic member 35. At this time, the packing 93 sandwiched between the cap 33 and the diaphragm 60 is compressed by the displacement of the cap 33 integral with the needle 30.

ニードル３０がノズルボディ２４側に変位することにより、ニードル３０のシール部３１はノズルボディ２４のシート部２９から離座する。したがって、駆動部４０に通電すると噴孔２８から噴射流体が噴射される。 When the needle 30 is displaced toward the nozzle body 24, the seal portion 31 of the needle 30 is separated from the seat portion 29 of the nozzle body 24. Therefore, when the drive unit 40 is energized, the jet fluid is jetted from the nozzle hole 28.

再び駆動部４０への通電を停止すると、圧電素子４１の全長は減少する。そのため、第１ピストン５１を変位拡大室５４側へ押し付ける力が消滅し、第１ピストン５１は変位拡大室５４の作動流体から圧電素子４１側へ力を受ける。 When energization to the drive unit 40 is stopped again, the total length of the piezoelectric element 41 decreases. Therefore, the force for pressing the first piston 51 toward the displacement expansion chamber 54 disappears, and the first piston 51 receives the force from the working fluid in the displacement expansion chamber 54 toward the piezoelectric element 41.

これにより、第１ピストン５１は、圧電素子４１の短縮とともに圧電素子４１側へ移動する。第１ピストン５１が圧電素子４１側へ移動することにより変位拡大室５４の作動流体の圧力も低下するため、第２ピストン５２およびニードル３０を押し付ける力も低下する。 As a result, the first piston 51 moves toward the piezoelectric element 41 as the piezoelectric element 41 is shortened. As the first piston 51 moves to the piezoelectric element 41 side, the pressure of the working fluid in the displacement expansion chamber 54 also decreases, so the force pressing the second piston 52 and the needle 30 also decreases.

そのため、ニードル３０および第２ピストン５２は、弾性部材３５の弾性力により再びボディ２１側すなわち図２の上方側に変位する。その結果、ニードル３０のシール部３１はノズルボディ２４のシート部２９に再び着座する。したがって、駆動部４０への通電を停止することにより、噴孔２８からの噴射流体の噴射が終了する。 Therefore, the needle 30 and the second piston 52 are displaced again toward the body 21 side, that is, the upper side in FIG. 2 due to the elastic force of the elastic member 35. As a result, the seal portion 31 of the needle 30 is seated again on the seat portion 29 of the nozzle body 24. Therefore, by stopping energization to the drive unit 40, the ejection of the ejection fluid from the nozzle hole 28 is completed.

以上のように、駆動部４０への通電を断続することにより、噴孔２８からの噴射流体の噴射も断続される。なお、噴孔２８からの噴射流体の噴射が断続される通常作動時においては、噴射流体通路部（噴射流体孔部２１２等）における噴射燃料の流速および動圧が過大にならないので、遮断弁９５は開弁している。 As described above, by intermittently energizing the drive unit 40, the ejection of the ejected fluid from the nozzle hole 28 is also intermittently performed. In the normal operation in which the injection of the injection fluid from the injection hole 28 is intermittently performed, the flow rate and dynamic pressure of the injected fuel in the injection fluid passage portion (the injection fluid hole portion 212 and the like) do not become excessive. Is open.

次に、圧力調整部７０の作動、およびこれによるダイアフラム６０の変形の低減について説明する。圧力調整部７０のピストン部材７１は、上述のように噴射流体通路部に接続する噴射流体室７４と作動流体封入部に接続する作動流体室７５との間に設けられている。ピストン部材７１は、収容室７２を形成するボディ２１の内側を軸方向に移動可能である。 Next, the operation of the pressure adjusting unit 70 and the reduction of the deformation of the diaphragm 60 due to this will be described. The piston member 71 of the pressure adjusting unit 70 is provided between the ejection fluid chamber 74 connected to the ejection fluid passage portion and the working fluid chamber 75 connected to the working fluid enclosure as described above. The piston member 71 is movable in the axial direction on the inner side of the body 21 forming the accommodation chamber 72.

そのため、噴射流体室７４における噴射流体の圧力または作動流体室７５における作動流体の圧力が変化すると、ピストン部材７１は収容室７２の内部を移動する。ピストン部材７１が移動することにより、噴射流体室７４の噴射流体の圧力と作動流体室７５の作動流体の圧力は均衡が図られる。例えば燃料である噴射流体の欠乏などにより噴射流体の圧力が低下すると、ピストン部材７１には噴射流体室７４側へ移動する力が加わる。 Therefore, when the pressure of the ejection fluid in the ejection fluid chamber 74 or the pressure of the working fluid in the working fluid chamber 75 changes, the piston member 71 moves inside the storage chamber 72. As the piston member 71 moves, the pressure of the jet fluid in the jet fluid chamber 74 and the pressure of the working fluid in the working fluid chamber 75 are balanced. For example, when the pressure of the injection fluid decreases due to lack of the injection fluid that is fuel, for example, a force that moves to the injection fluid chamber 74 is applied to the piston member 71.

ピストン部材７１は、噴射流体室７４に面する噴射流体受圧面７８と作動流体室７５に面する作動流体受圧面７９とが互いに同一の面積を有している。そのため、噴射流体室７４における噴射流体の圧力が低下すると、ピストン部材７１が噴射流体室７４の噴射流体から受ける力よりも作動流体室７５の作動流体から受ける力が大きくなる。これにより、ピストン部材７１が噴射流体室７４側へ移動し、噴射流体室７４の容積は減少する。 In the piston member 71, the jet fluid pressure receiving surface 78 facing the jet fluid chamber 74 and the working fluid pressure receiving surface 79 facing the working fluid chamber 75 have the same area. Therefore, when the pressure of the jet fluid in the jet fluid chamber 74 decreases, the force that the piston member 71 receives from the working fluid in the working fluid chamber 75 becomes larger than the force that the piston member 71 receives from the jet fluid in the jet fluid chamber 74. Thereby, the piston member 71 moves to the jet fluid chamber 74 side, and the volume of the jet fluid chamber 74 decreases.

噴射流体室７４の容積が減少することにより、密閉された作動流体封入部に封入されている作動流体の圧力は低下する。その結果、噴射流体室７４に接続する噴射流体通路部における噴射流体の圧力と、作動流体室７５に接続する作動流体封入部における作動流体の圧力とが同一に維持される。 As the volume of the ejection fluid chamber 74 decreases, the pressure of the working fluid enclosed in the sealed working fluid enclosure decreases. As a result, the pressure of the ejection fluid in the ejection fluid passage portion connected to the ejection fluid chamber 74 and the pressure of the working fluid in the working fluid sealing portion connected to the working fluid chamber 75 are maintained the same.

このように圧力調整部７０のピストン部材７１の移動によって噴射流体の圧力と作動流体の圧力との均衡が図られる。そのため、噴射流体室９２を形成するパイプ２３と作動流体室９１を形成するスペーサ２２との間に挟まれるダイアフラム６０では、噴射流体室９２に存在する噴射流体から受ける力と作動流体室９１に存在する作動流体から受ける力とが均衡する。これにより、噴射流体と作動流体との圧力差によるダイアフラム６０の変形、具体的にはスペーサ２２側またはパイプ２３側への変形が低減される。 Thus, the movement of the piston member 71 of the pressure adjusting unit 70 balances the pressure of the jet fluid and the pressure of the working fluid. Therefore, in the diaphragm 60 sandwiched between the pipe 23 forming the jet fluid chamber 92 and the spacer 22 forming the working fluid chamber 91, the force received from the jet fluid existing in the jet fluid chamber 92 is present in the working fluid chamber 91. The force received from the working fluid is balanced. Thereby, the deformation of the diaphragm 60 due to the pressure difference between the jet fluid and the working fluid, specifically, the deformation to the spacer 22 side or the pipe 23 side is reduced.

また、噴射流体または作動流体に生じる圧力の変化は、圧力調整部７０のピストン部材７１の移動によって低減される。そのため、例えば圧力脈動などによって噴射流体に圧力の変化が生じても、その変化はピストン部材７１の移動によって吸収される。その結果、噴射流体の圧力変化にともなうダイアフラム６０の振動は低減される。 Further, the change in pressure generated in the jet fluid or the working fluid is reduced by the movement of the piston member 71 of the pressure adjusting unit 70. Therefore, even if a change in pressure occurs in the jet fluid due to, for example, pressure pulsation, the change is absorbed by the movement of the piston member 71. As a result, the vibration of the diaphragm 60 due to the pressure change of the jet fluid is reduced.

このように、ダイアフラム６０の変形および振動を低減することにより、ダイアフラム６０の強度および耐久性を確保するためにダイアフラム６０の板厚を増加させる必要がない。換言すれば、ダイアフラム６０を薄くしても強度および耐久性を確保することができる。 Thus, by reducing the deformation and vibration of the diaphragm 60, it is not necessary to increase the plate thickness of the diaphragm 60 in order to ensure the strength and durability of the diaphragm 60. In other words, strength and durability can be secured even if the diaphragm 60 is thinned.

そのため、ニードル３０およびダイアフラム６０を駆動するために駆動部４０に要求される駆動力は低減される。その結果、駆動部４０の大型化および消費電力の増大が抑制される。 Therefore, the driving force required for the driving unit 40 to drive the needle 30 and the diaphragm 60 is reduced. As a result, an increase in the size of the drive unit 40 and an increase in power consumption are suppressed.

本例では、圧力調整部７０の噴射流体受圧面７８と作動流体受圧面７９とを互いに同一の面積としているため、圧力調整部７０は噴射流体と作動流体とを同一の圧力に調整する。そのため、ニードル３０が噴射流体側から受ける力と作動流体側から受ける力とが均衡する。 In this example, since the jet fluid pressure receiving surface 78 and the working fluid pressure receiving surface 79 of the pressure adjusting unit 70 have the same area, the pressure adjusting unit 70 adjusts the jet fluid and the working fluid to the same pressure. Therefore, the force received from the jet fluid side by the needle 30 and the force received from the working fluid side are balanced.

これにより、ニードル３０を駆動するための駆動部４０の駆動力、および弾性部材３５の弾性力がいずれも小さく設定される。したがって、駆動部４０および弾性部材３５の大型化を低減することができ、駆動時の応答性を高めることができる。 Thereby, both the driving force of the drive unit 40 for driving the needle 30 and the elastic force of the elastic member 35 are set small. Therefore, the enlargement of the drive unit 40 and the elastic member 35 can be reduced, and the responsiveness during driving can be improved.

また、スペーサ２２とパイプ２３との間にダイアフラム６０を挟み込むことにより、例えば水素などの気体の噴射流体とシリコンオイルなどの液体の作動流体との混合が防止される。これにより、作動流体に噴射流体の気泡が含まれることが防止される。したがって、気泡による作動流体の流動不良、および作動流体の流動不良にともなう駆動部および駆動力伝達部の動作不良を防止することができる。 Further, by sandwiching the diaphragm 60 between the spacer 22 and the pipe 23, for example, mixing of a gaseous injection fluid such as hydrogen and a liquid working fluid such as silicon oil is prevented. Thereby, it is prevented that the bubble of the injection fluid is contained in the working fluid. Accordingly, it is possible to prevent the malfunction of the working fluid due to the bubbles and the malfunction of the driving unit and the driving force transmission unit due to the malfunction of the working fluid.

次に、上記構成におけるインジェクタ１０の故障時の作動について説明する。万が一、弾性部材３５が破損した場合には、ニードル３０を弾性部材３５の弾性力によって第２ピストン５２側に押し上げてシール部３１をシート部２９に着座させることができなくなる。換言すれば、噴孔２８を閉塞することができなくなって噴孔２８が開きっ放しになってしまう。 Next, the operation at the time of failure of the injector 10 in the above configuration will be described. If the elastic member 35 is damaged, the needle 30 cannot be pushed up to the second piston 52 side by the elastic force of the elastic member 35 to seat the seal portion 31 on the seat portion 29. In other words, the nozzle hole 28 cannot be closed and the nozzle hole 28 is left open.

このため、噴孔２８から噴射流体が噴射されっ放しになってしまうのであるが、噴孔２８から噴射流体が噴射されっ放しになると噴射流体通路部（噴射流体孔部２１２等）における噴射燃料の流速および動圧が過大になるので、噴射燃料の過大な動圧によって遮断弁９５が速やかに閉弁される。 For this reason, the jet fluid is ejected from the nozzle hole 28. However, when the jet fluid is jetted from the nozzle hole 28, the injected fuel in the jet fluid passage section (jet fluid hole section 212, etc.). Therefore, the shutoff valve 95 is quickly closed by the excessive dynamic pressure of the injected fuel.

具体的には、遮断弁９５の弁体９６が噴射流体の過大な動圧を受けることで弾性部材９８の弾性力に抗して弁座９７に速やかに着座する。その結果、噴射流体通路部から噴孔２８への噴射燃料の供給が速やかに遮断され、噴孔２８からの噴射流体の噴射が速やかに停止される。したがって、インジェクタ１０の故障時に噴射流体が噴射されっ放しになることを防止できる。 Specifically, the valve body 96 of the shut-off valve 95 receives an excessive dynamic pressure of the injected fluid, so that the valve body 96 quickly seats against the elastic force of the elastic member 98. As a result, the supply of the injected fuel from the injection fluid passage portion to the nozzle hole 28 is quickly cut off, and the injection of the injection fluid from the nozzle hole 28 is quickly stopped. Therefore, it is possible to prevent the jet fluid from being jetted out when the injector 10 fails.

本例では、遮断弁９５としてボール弁を用いているので、噴射流体の動圧を利用して噴孔２８への噴射燃料の供給を遮断することができる。このため、遮断弁９５の構成を簡素化できる。 In this example, since the ball valve is used as the shutoff valve 95, the supply of the injected fuel to the nozzle hole 28 can be shut off using the dynamic pressure of the jet fluid. For this reason, the structure of the cutoff valve 95 can be simplified.

図６は、本実施形態における圧電素子４１に対する印可電圧（以下、圧電素子駆動電圧と言う。）の時間変化を示すグラフであり、実線が故障時すなわち遮断弁９５の閉弁時を示し、２点鎖線が正常時すなわち遮断弁９５の開弁時を示している。 FIG. 6 is a graph showing the change over time of the applied voltage (hereinafter referred to as the piezoelectric element drive voltage) with respect to the piezoelectric element 41 in the present embodiment. A dotted line indicates a normal state, that is, when the shut-off valve 95 is opened.

図６中、圧電素子駆動電圧の電圧値Ｖ１は、ニードル３０が噴孔２８を閉塞している時における圧電素子４１に対する印可電圧の値である。以下、この電圧値Ｖ１を閉弁電圧値と言う。 In FIG. 6, the voltage value V <b> 1 of the piezoelectric element driving voltage is a value of an applied voltage to the piezoelectric element 41 when the needle 30 closes the nozzle hole 28. Hereinafter, this voltage value V1 is referred to as a valve closing voltage value.

上記構成においては、圧電素子４１が伸長する際に作動流体の圧力負荷が作用する。換言すれば、駆動部４０に駆動電圧が印可されると、圧電素子４１は作動流体の圧力に抗して全長を拡大する。 In the above configuration, the pressure load of the working fluid acts when the piezoelectric element 41 extends. In other words, when a drive voltage is applied to the drive unit 40, the piezoelectric element 41 expands its entire length against the pressure of the working fluid.

したがって、駆動部４０に駆動電圧を印可し始めてから駆動電圧が所定電圧値Ｖ１まで上昇するまでにある程度の時間を要することとなる。駆動部４０に駆動電圧を印可し始めてから駆動電圧が所定電圧値Ｖ１まで上昇するまでに要する時間を以下、駆動電圧上昇時間と言う。 Therefore, it takes a certain amount of time from when the drive voltage starts to be applied to the drive unit 40 until the drive voltage rises to the predetermined voltage value V1. The time required from when the drive voltage starts to be applied to the drive unit 40 until the drive voltage rises to the predetermined voltage value V1 is hereinafter referred to as drive voltage rise time.

図６のΔＴ１は正常時における駆動電圧上昇時間を示している。駆動電圧上昇時間ΔＴ１は、圧電素子４１に作用する作動流体の圧力負荷が大きいほど長くなり、圧電素子４１に作用する作動流体の圧力負荷が大きいほど短くなる。 ΔT1 in FIG. 6 indicates the drive voltage rise time at the normal time. The drive voltage rise time ΔT1 becomes longer as the pressure load of the working fluid acting on the piezoelectric element 41 becomes larger, and becomes shorter as the pressure load of the working fluid acting on the piezoelectric element 41 becomes larger.

一方、図６のΔＴ２は故障時における駆動電圧上昇時間を示している。故障時における駆動電圧上昇時間ΔＴ２は正常時における駆動電圧上昇時間ΔＴ１と比較して大幅に短くなる。これは以下の理由による。 On the other hand, ΔT2 in FIG. 6 indicates the drive voltage rise time at the time of failure. The drive voltage rise time ΔT2 at the time of failure is significantly shorter than the drive voltage rise time ΔT1 at the normal time. This is due to the following reason.

故障時においては、遮断弁９５が閉弁されることによって噴射流体室７４における噴射流体の圧力は著しく低下する。すると、圧力調整部７０の作動によって作動流体室７５の作動流体の圧力も著しく低下する。その結果、故障時には、圧電素子４１に作用する作動流体の圧力負荷が著しく小さくなるので、駆動電圧上昇時間が正常時と比較して大幅に短くなるのである。 At the time of failure, the pressure of the jet fluid in the jet fluid chamber 74 is significantly reduced by closing the shut-off valve 95. Then, the pressure of the working fluid in the working fluid chamber 75 is significantly reduced by the operation of the pressure adjusting unit 70. As a result, at the time of failure, the pressure load of the working fluid acting on the piezoelectric element 41 is remarkably reduced, so that the drive voltage rise time is significantly shortened compared with the normal time.

したがって、制御装置４４が圧電素子駆動電圧をモニター（監視）することによって、遮断弁９５が閉弁状態にあることを検出することができる。例えば、制御装置４４は、駆動電圧上昇時間が予め設定された所定時間よりも短いときに遮断弁９５が閉弁状態にあると判定することができる。 Therefore, the control device 44 can detect that the shut-off valve 95 is in the closed state by monitoring (monitoring) the piezoelectric element driving voltage. For example, the control device 44 can determine that the shut-off valve 95 is in a closed state when the drive voltage rise time is shorter than a predetermined time set in advance.

このように、本実施形態では、制御装置４４は、遮断弁９５が閉弁状態にあることを検出する検出手段としての役割を果たす。このため、インジェクタ１０の故障を速やかに検出することができるので、ランプやブザーの作動等により運転者にインジェクタ１０の故障を知らせることが可能になるとともに、インジェクタ１０の故障時に必要最低限のエンジンの運転（リンプホーム運転）を行うことが可能になる。 Thus, in the present embodiment, the control device 44 serves as detection means for detecting that the shut-off valve 95 is in a closed state. For this reason, since the failure of the injector 10 can be detected promptly, it becomes possible to notify the driver of the failure of the injector 10 by the operation of a lamp or a buzzer, and the minimum engine required when the injector 10 fails. (Limp home operation) can be performed.

（他の実施形態）
なお、上記一実施形態では、遮断弁９５をボディ２１の内部に設けた構成になっているが、これに限定されることなく、遮断弁９５をボディ２１の外部に設けてもよい。 (Other embodiments)
In the above-described embodiment, the shut-off valve 95 is provided inside the body 21. However, the present invention is not limited to this, and the shut-off valve 95 may be provided outside the body 21.

また、上記一実施形態では、圧電素子駆動電圧をモニターすることによって遮断弁９５の作動を検出しているが、これに限定されることなく、例えば遮断弁９５の弁体９６の位置を検出することによって遮断弁９５の作動を検出してもよい。 In the above embodiment, the operation of the shut-off valve 95 is detected by monitoring the piezoelectric element driving voltage. However, the present invention is not limited to this, and for example, the position of the valve body 96 of the shut-off valve 95 is detected. Thus, the operation of the shut-off valve 95 may be detected.

また、上記一実施形態では、ハウジング２０をボディ２１、スペーサ２２、パイプ２３およびノズルボディ２４に分割し、スペーサ２２とパイプ２３との間にダイアフラム６０を挟み込む構成になっているが、これに限定されることなく、ハウジング２０の分割形態およびダイアフラム６０の位置等を任意に設定可能である。 In the above embodiment, the housing 20 is divided into the body 21, the spacer 22, the pipe 23 and the nozzle body 24, and the diaphragm 60 is sandwiched between the spacer 22 and the pipe 23. Without being performed, the division form of the housing 20 and the position of the diaphragm 60 can be arbitrarily set.

また、上記一実施形態では、ニードル３０を圧電素子４１によって駆動しているが、これに限定されることなく、例えばコイルなどによって電磁的にニードル３０を駆動してもよい。また、上記従来技術のように作動流体の圧力によってニードル３０を駆動してもよい。 Moreover, in the said one Embodiment, although the needle 30 is driven by the piezoelectric element 41, it is not limited to this, For example, you may drive the needle 30 electromagnetically by a coil etc. Further, the needle 30 may be driven by the pressure of the working fluid as in the conventional technique.

また、上記一実施形態では、弾性部材３５の弾性力によってニードル３０を閉弁方向に変位させているが、必ずしも弾性部材３５を用いる必要はなく、例えばコイルなどによって電磁的にニードル３０を閉弁方向に変位させてもよい。 In the above embodiment, the needle 30 is displaced in the valve closing direction by the elastic force of the elastic member 35. However, the elastic member 35 is not necessarily used. For example, the needle 30 is electromagnetically closed by a coil or the like. It may be displaced in the direction.

また、上記一実施形態では、圧力調整部７０のピストン部材７１をボディ２１の収容室７２に一体的に収容する構成になっているが、これに限定されることなく、圧力調整部７０をボディ２１と別体すなわちボディ２１の外部に設けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the piston member 71 of the pressure adjustment unit 70 is configured to be integrally accommodated in the accommodation chamber 72 of the body 21, but the pressure adjustment unit 70 is not limited to this. 21 may be provided separately from the body 21, that is, outside the body 21.

また、上記一実施形態では、噴射流体が気体であり、作動流体が液体であるが、噴射流体および作動流体は互いに異なる種類の流体であればよく、例えば噴射流体および作動流体が液体同士でもよい。 In the above embodiment, the jet fluid is a gas and the working fluid is a liquid. However, the jet fluid and the working fluid may be different types of fluids, for example, the jet fluid and the working fluid may be liquids. .

また、上記一実施形態では、本発明のインジェクタを車両の内燃機関用燃料噴射システムに適用した例を示したが、これに限定されることなく、本発明は流体を噴射する種々のインジェクタに適用可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the injector of the present invention is applied to a fuel injection system for an internal combustion engine of a vehicle has been shown. Is possible.

２０ハウジング
２８噴孔
３０ニードル
３４噴射流体室（噴射流体通路部）
４０駆動部
４１圧電素子
４４制御装置（検出手段）
５０駆動力伝達部
５４変位拡大室
６０ダイアフラム（仕切部材）
７０圧力調整部
９５遮断弁
２１１収容孔部（作動流体封入部）
２１２噴射流体孔部（噴射流体通路部） 20 Housing 28 Injection hole 30 Needle 34 Jet fluid chamber (jet fluid passage)
40 Drive Unit 41 Piezoelectric Element 44 Control Device (Detection Unit)
50 Driving force transmission part 54 Displacement expansion chamber 60 Diaphragm (partition member)
70 Pressure adjusting part 95 Shut-off valve 211 Housing hole part (working fluid sealing part)
212 Injecting fluid hole (injecting fluid passage)

Claims

A housing (20) in which an injection hole (28) for injecting an injection fluid is formed;
An injection fluid passage portion (27, 34, 62, 212, 222, 233 ) is formed in the housing (20) so as to be connected to the injection hole (28), and the injection fluid flows toward the injection hole (28). ) And
A needle (30) for opening and closing the nozzle hole (28);
A drive unit (40) for driving the needle (30);
Provided in the injection fluid passage section, Bei give a shut-off valve and (95) to cut off the supply of the fluid jet,
The shut-off valve (95) includes a valve body (96) that is displaced by a dynamic pressure that acts in the flow direction of the jet fluid that flows through the jet fluid passage portion, and the valve body (96) that has a dynamic pressure of the jet fluid. A valve seat (97) that is displaced in the acting direction and is seated; and an elastic member (98) that applies an elastic force to the valve body (96) in a direction away from the valve seat (97). ,
When the dynamic pressure of the jet fluid in the jet fluid passage increases and the force due to the dynamic pressure of the jet fluid exceeds the elastic force of the elastic member (98), the shut-off valve (95) 96) is displaced in the acting direction of the dynamic pressure of the jet fluid and is seated on the valve seat (97), thereby shutting off the supply of the jet fluid from the jet fluid passage portion to the nozzle hole (28). Injector characterized by.

The injector according to claim 1 , further comprising detection means (44) for detecting that the shut-off valve (95) is in a closed state.

A driving force transmission unit (50) for transmitting a driving force from the driving unit (40) to the needle (30);
A working fluid enclosing part (211, 221) formed in the housing (20) and enclosing a working fluid that is a fluid different from the ejection fluid;
A partition member (60) disposed in the housing (20) and partitioning between the jet fluid passage portion and the working fluid sealing portion;
A pressure adjusting unit (70) connected to the jet fluid passage part and the working fluid enclosing part and balancing the pressure of the jet fluid in the jet fluid passage part and the pressure of the working fluid in the working fluid enclosing part; Prepared,
The drive unit (40) has a piezoelectric element (41) that expands when a drive voltage is applied,
The driving force transmission unit (50) transmits the driving force generated by the extension of the piezoelectric element (41) to the needle (30) via the working fluid supplied from the working fluid sealing unit. A displacement expansion chamber (54) for expanding the displacement amount of (30) relative to the expansion amount of the piezoelectric element (41);
The injector according to claim 2 , wherein the detecting means (44) detects that the shut-off valve (95) is in a closed state by monitoring a driving voltage of the piezoelectric element (41). .