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JP2005180299A - Fuel injection device - Google Patents

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JP2005180299A
JP2005180299A JP2003422019A JP2003422019A JP2005180299A JP 2005180299 A JP2005180299 A JP 2005180299A JP 2003422019 A JP2003422019 A JP 2003422019A JP 2003422019 A JP2003422019 A JP 2003422019A JP 2005180299 A JP2005180299 A JP 2005180299A
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JP
Japan
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transmission member
actuator
fuel injection
control valve
fuel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003422019A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Ishizaka
一義 石坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003422019A priority Critical patent/JP2005180299A/en
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Abstract

【課題】 構造が簡略化された燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】 インジェクタ300は、内部空間40iを有するインジェクタボデー40と、燃料の噴射口41を開閉する開閉バルブ6と、開閉バルブ6の動作を制御する制御バルブ5と、制御バルブ5に接続された伝達部材45と、伝達部材45に接続され、圧電素子2dを有するアクチュエータ1とを備える。制御バルブ5、伝達部材45およびアクチュエータ1は、内部空間40iでほぼ同軸上に設けられる。
伝達部材45と接触するアクチュエータ1の面は、軸に直交する方向の伝達部材45の振れを吸収するように伝達部材45を保持する。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device having a simplified structure.
An injector 300 is connected to an injector body 40 having an internal space 40i, an opening / closing valve 6 for opening / closing a fuel injection port 41, a control valve 5 for controlling the operation of the opening / closing valve 6, and a control valve 5. A transmission member 45, and an actuator 1 connected to the transmission member 45 and having a piezoelectric element 2d. The control valve 5, the transmission member 45, and the actuator 1 are provided substantially coaxially in the internal space 40i.
The surface of the actuator 1 that contacts the transmission member 45 holds the transmission member 45 so as to absorb the vibration of the transmission member 45 in the direction orthogonal to the axis.
[Selection] Figure 3

Description

この発明は燃料噴射装置に関し、特に圧電素子や磁歪素子を用いた燃料噴射装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel injection device, and more particularly to a fuel injection device using a piezoelectric element or a magnetostrictive element.

従来、アクチュエータとして圧電素子を用いた燃料噴射装置が、たとえば特開2002−13452号公報(特許文献1)に開示されている。
特開2002−13452号公報
Conventionally, a fuel injection device using a piezoelectric element as an actuator is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-13352 (Patent Document 1).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-13452

従来の燃料噴射装置では、圧電素子に圧縮荷重で作動しないとならないために、コイルスプリングなどを用いているが、大きなスペースを必要とし、小型化には不利となる。   In the conventional fuel injection device, a coil spring or the like is used because the piezoelectric element must be operated with a compressive load. However, a large space is required, which is disadvantageous for downsizing.

また、圧電素子の変位が小さいため、その変位を有効に取出すために変位拡張室構造などを用いないとならないため、複雑な構造を必要とし、変位伝達ロスも増大する。   Further, since the displacement of the piezoelectric element is small, a displacement expansion chamber structure or the like must be used in order to take out the displacement effectively, so that a complicated structure is required and displacement transmission loss increases.

また、その複雑さ故に、ピエゾユニットから制御バルブに変位伝達する上で、ロスが大きくなり、噴射制御装置としての精度をも悪化させている。   Further, due to its complexity, loss is increased in transmitting displacement from the piezo unit to the control valve, and accuracy as an injection control device is also deteriorated.

また、変位伝達室の燃料は作動時に漏れて流出するが、それを適時補充する機能を必要とする。しかしながら、気泡が混入すると容易に抜けず機能不良となる場合がある。   In addition, the fuel in the displacement transmission chamber leaks and flows out during operation, but requires a function to replenish it in a timely manner. However, when bubbles are mixed in, it may not be easily removed and a malfunction may occur.

圧電素子は脆性材料であり、圧縮荷重で作動しないと疲労寿命が著しく低下する。そのために予め荷重をかけて使用する必要がある。また、素子の熱膨張係数が、周囲を構成する材料に比べて著しく小さいため、コイルスプリングなどを用いないと常に安定した圧縮荷重を付与できない。   A piezoelectric element is a brittle material, and unless it is operated by a compressive load, the fatigue life is significantly reduced. For this purpose, it is necessary to apply a load in advance. In addition, since the thermal expansion coefficient of the element is remarkably smaller than that of the surrounding material, a stable compressive load cannot always be applied unless a coil spring or the like is used.

また圧電素子の変位は小さく、熱膨張係数が小さいために、圧電素子を固定する材料との熱膨張差を吸収するための変位拡大室構造なども採用する必要がある。   In addition, since the displacement of the piezoelectric element is small and the coefficient of thermal expansion is small, it is necessary to adopt a displacement expansion chamber structure for absorbing the difference in thermal expansion from the material for fixing the piezoelectric element.

さらには、圧電素子の変位が小さいために、圧電素子から制御バルブに駆動を伝達する要素間の同軸度、振れ、粗度などが大きいと変位伝達ロスが大きくなり、制御精度をも悪化させる。   Furthermore, since the displacement of the piezoelectric element is small, if the coaxiality, vibration, roughness, etc. between the elements that transmit the drive from the piezoelectric element to the control valve are large, the displacement transmission loss becomes large and the control accuracy is also deteriorated.

また、チェックバルブのシートが天側にあると、通路を通じて燃料が逃げ、燃料が補充されにくくなる。   Further, when the seat of the check valve is on the top side, the fuel escapes through the passage and it is difficult to replenish the fuel.

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、構造が簡略化された燃料噴射装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel injection device having a simplified structure.

この発明に従った燃料噴射装置は、内部空間と燃料の噴射口とを有するボデーと、燃料の噴射口を開閉する開閉バルブと、開閉バルブの動作を制御する制御バルブと、制御バルブに接続された伝達部材と、伝達部材に接続され、圧電素子または磁歪素子を有するアクチュエータとを備える。制御バルブ、伝達部材およびアクチュエータは、内部空間でほぼ同軸上に設けられている。   A fuel injection device according to the present invention is connected to a body having an internal space and a fuel injection port, an open / close valve that opens and closes the fuel injection port, a control valve that controls the operation of the open / close valve, and the control valve. A transmission member, and an actuator connected to the transmission member and having a piezoelectric element or a magnetostrictive element. The control valve, the transmission member, and the actuator are provided substantially coaxially in the internal space.

このように構成された燃料噴射装置では、制御バルブ、伝達部材およびアクチュエータが内部空間でほぼ同軸上に設けられるため、これらの配置を簡略化することができ、燃料噴射装置の構成を簡略化することができる。   In the fuel injection device configured as described above, the control valve, the transmission member, and the actuator are provided substantially coaxially in the internal space. Therefore, the arrangement thereof can be simplified, and the configuration of the fuel injection device is simplified. be able to.

好ましくは、伝達部材と接触するアクチュエータの面は、軸に直交する方向の伝達部材の振れを吸収するように伝達部材を保持する。この場合、アクチュエータと伝達部材との軸芯がずれたとしても、このずれを吸収することができ、無駄なく力を伝達でき、変位を確実に伝達することができる。   Preferably, the surface of the actuator that comes into contact with the transmission member holds the transmission member so as to absorb the deflection of the transmission member in the direction orthogonal to the axis. In this case, even if the shaft centers of the actuator and the transmission member are deviated, this deviation can be absorbed, the force can be transmitted without waste, and the displacement can be reliably transmitted.

また好ましくは、内部空間には、噴射口から噴射される高圧燃料と、高圧燃料よりも圧力が低い低圧燃料が満たされている。伝達部材は、アクチュエータ側に設けられたピストンと、制御バルブ側に設けられてピストンとの間に低圧燃料が充填される変位伝達室を形成するシリンダとを含む。シリンダには、変位伝達室に低圧燃料を流入させ、変位伝達室からの低圧燃料の流出を防止する逆止バルブが設けられている。   Preferably, the internal space is filled with high-pressure fuel injected from the injection port and low-pressure fuel having a pressure lower than that of the high-pressure fuel. The transmission member includes a piston provided on the actuator side and a cylinder provided on the control valve side and forming a displacement transmission chamber filled with low-pressure fuel between the piston. The cylinder is provided with a check valve that allows low pressure fuel to flow into the displacement transmission chamber and prevents the low pressure fuel from flowing out of the displacement transmission chamber.

この場合、逆止バルブが設けられているため、変位伝達室の圧力が上がり変位伝達室内のエアはピストンとシリンダの隙間から排出される。変位伝達室の圧力が下がると逆止バルブが作動し、低圧燃料が変位伝達室内に充填される。その結果、変位伝達室内のエアを排出し、かつ変位伝達室内を常に低圧燃料で満たすことができる。   In this case, since the check valve is provided, the pressure in the displacement transmission chamber rises and the air in the displacement transmission chamber is discharged from the gap between the piston and the cylinder. When the pressure in the displacement transmission chamber decreases, the check valve operates to fill the displacement transmission chamber with low-pressure fuel. As a result, the air in the displacement transmission chamber can be discharged and the displacement transmission chamber can always be filled with low-pressure fuel.

より好ましくは、制御バルブとシリンダとの接触面は球面である。この場合、ピストンとアクチュエータとの同軸度がずれて傾いたとしてもシリンダが制御バルブ上でさまざまな方向にぶれたとしてもこのぶれを吸収できる。その結果確実に変位を伝達することができる。   More preferably, the contact surface between the control valve and the cylinder is a spherical surface. In this case, even if the degree of coaxiality between the piston and the actuator is shifted and tilted, this shake can be absorbed even if the cylinder is shaken in various directions on the control valve. As a result, the displacement can be reliably transmitted.

また好ましくは、アクチュエータは、圧電素子または磁歪素子とほぼ同一の熱膨張係数であり圧電素子または磁歪素子を収納する筐体を有し、筐体により圧電素子には予め圧縮荷重が加えられている。この場合、筐体は圧電素子または磁歪素子と同程度の熱膨張係数であるため、材料の温度が変化しても常に安定して圧縮荷重が圧電素子または磁歪素子に加えられる。その結果、耐久性が確保される。また、従来のようなコイルスプリングを用いないため、小さなスペースで燃料噴射装置を構成することができる。   Preferably, the actuator has a housing having a thermal expansion coefficient substantially the same as that of the piezoelectric element or the magnetostrictive element, and the piezoelectric element is accommodated in advance by the casing. . In this case, since the casing has a thermal expansion coefficient comparable to that of the piezoelectric element or magnetostrictive element, a compressive load is always stably applied to the piezoelectric element or magnetostrictive element even if the temperature of the material changes. As a result, durability is ensured. In addition, since the conventional coil spring is not used, the fuel injection device can be configured in a small space.

この発明に従えば、構造が簡略化された燃料噴射装置を提供することができる。   According to the present invention, a fuel injection device with a simplified structure can be provided.

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った燃料噴射機構のブロック図である。図1を参照して、燃料噴射機構1000は、制御部としてのECU100、ECUからの信号を受取るEDU200、EDU200に接続された燃料噴射装置としてのインジェクタ300を有する。ECU100は、燃料噴射に関するマップデータを有する。ECUとEDUとは、充電スイッチおよび放電スイッチの制御用信号線で接続されている。EDU200には、シリンダ数に応じたインジェクタ300が複数本接続されている。
(Embodiment 1)
1 is a block diagram of a fuel injection mechanism according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a fuel injection mechanism 1000 includes an ECU 100 as a control unit, an EDU 200 that receives a signal from the ECU, and an injector 300 as a fuel injection device connected to the EDU 200. ECU 100 has map data related to fuel injection. The ECU and EDU are connected by control signal lines for the charge switch and the discharge switch. A plurality of injectors 300 corresponding to the number of cylinders are connected to the EDU 200.

図2は、図1中のEDU内の回路を示す回路図である。図2を参照して、EDU200内には、電源に接続されるDC−DCコイル201、DC−DCコイル201に接続されるDC−DCダイオード202、DC−DCコイル201と接地とを接続するDC−DCスイッチ203を有する。DC−DCダイオード202と接地との間にDC−DC電界コンデンサ205が設けられる。DC−DC電界コンデンサ205に接続されるように充電スイッチ206が設けられる。充電スイッチ206と接地との間に放電スイッチ208が設けられる。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit in the EDU in FIG. Referring to FIG. 2, in EDU 200, DC-DC coil 201 connected to a power source, DC-DC diode 202 connected to DC-DC coil 201, DC connecting DC-DC coil 201 and ground are connected. A DC switch 203; A DC-DC field capacitor 205 is provided between the DC-DC diode 202 and ground. A charge switch 206 is provided so as to be connected to the DC-DC electric field capacitor 205. A discharge switch 208 is provided between the charge switch 206 and ground.

各インジェクタ毎に、アクチュエータ1および気筒選択スイッチ321が設けられる。   An actuator 1 and a cylinder selection switch 321 are provided for each injector.

図3は、この発明に従ったインジェクタの断面図である。図4は、図3中のピストン3、変位伝達シリンダ4および制御バルブ5を拡大して示す断面図である。図3および図4を参照して、この発明の実施の形態1に従った燃料噴射装置としてのインジェクタ300は、内部空間40iを有するインジェクタボデー40と、燃料の噴射口41を開閉する開閉バルブ6と、開閉バルブ6の動作を制御する制御バルブ5と、制御バルブ5に接続された伝達部材45と、伝達部材45に接続され、圧電素子2dを有するアクチュエータ1とを備える。制御バルブ5、伝達部材45およびアクチュエータ1は、内部空間40i内で、ほぼ軸5c上で同軸に設けられる。   FIG. 3 is a cross-sectional view of an injector according to the present invention. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing the piston 3, the displacement transmission cylinder 4 and the control valve 5 in FIG. Referring to FIGS. 3 and 4, an injector 300 as a fuel injection device according to the first embodiment of the present invention includes an injector body 40 having an internal space 40 i and an on-off valve 6 that opens and closes a fuel injection port 41. A control valve 5 for controlling the operation of the on-off valve 6, a transmission member 45 connected to the control valve 5, and an actuator 1 connected to the transmission member 45 and having a piezoelectric element 2d. The control valve 5, the transmission member 45, and the actuator 1 are provided substantially coaxially on the shaft 5c in the internal space 40i.

伝達部材45と接触するアクチュエータ1の面2fは、軸5cに直交する方向の伝達部材45の振れを吸収するように伝達部材45を保持する。   The surface 2f of the actuator 1 that contacts the transmission member 45 holds the transmission member 45 so as to absorb the vibration of the transmission member 45 in the direction orthogonal to the shaft 5c.

内部空間40iには、噴射口41から噴射される高圧燃料9と、高圧燃料9よりも圧力が低い低圧燃料10とが満たされている。伝達部材45は、アクチュエータ1側に設けられたピストン3と、制御バルブ5側に設けられてピストン3との間に低圧燃料10が充填される変位伝達室8を形成する変位伝達シリンダ4とを含む。変位伝達シリンダ4には、変位伝達室8に低圧燃料を流入させ、変位伝達室8からの低圧燃料10の流出を防止する逆止弁としてのボールバルブ7が設けられている。制御バルブ5の球面5aと変位伝達シリンダ4の球面4fとが接触している。アクチュエータ1は圧電素子2dとほぼ同一の熱膨張係数を有する筐体2bを有し、筐体により圧電素子2dには圧縮荷重が加えられている。   The internal space 40 i is filled with the high-pressure fuel 9 injected from the injection port 41 and the low-pressure fuel 10 having a pressure lower than that of the high-pressure fuel 9. The transmission member 45 includes a piston 3 provided on the actuator 1 side and a displacement transmission cylinder 4 provided on the control valve 5 side and forming a displacement transmission chamber 8 filled with the low-pressure fuel 10 between the piston 3. Including. The displacement transmission cylinder 4 is provided with a ball valve 7 as a check valve that allows low pressure fuel to flow into the displacement transmission chamber 8 and prevents the low pressure fuel 10 from flowing out of the displacement transmission chamber 8. The spherical surface 5a of the control valve 5 and the spherical surface 4f of the displacement transmission cylinder 4 are in contact with each other. The actuator 1 has a housing 2b having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the piezoelectric element 2d, and a compressive load is applied to the piezoelectric element 2d by the housing.

アクチュエータ1は、低熱膨張係数の材料からなる筐体2bと、それを密閉する蓋2a,2cを有する。筐体2bは、蓋2a,2cに対して予荷重を与えるべく、圧電素子2dに圧縮荷重が与えられた状態で筐体2bと蓋2a,2cが溶接される。その結果、筐体2bは圧電素子2dと同程度の熱膨張係数であるため、材料温度が変化しても常に安定して予荷重が保たれ、圧電素子2dに圧縮荷重が与えられ、耐久性が確保される。また、荷重を与えるための従来のようなコイルスプリングを用いないため、小さなスペース内にアクチュエータ1を収納できる。   The actuator 1 includes a housing 2b made of a material having a low thermal expansion coefficient and lids 2a and 2c for sealing the housing 2b. The casing 2b is welded to the lid 2a and 2c in a state where a compressive load is applied to the piezoelectric element 2d so as to apply a preload to the lids 2a and 2c. As a result, since the casing 2b has a thermal expansion coefficient comparable to that of the piezoelectric element 2d, the preload is always stably maintained even when the material temperature changes, and a compressive load is applied to the piezoelectric element 2d, resulting in durability. Is secured. In addition, since a conventional coil spring for applying a load is not used, the actuator 1 can be stored in a small space.

変位を伝達するピストン3を平面上で自由に保持するために、筐体2bにはガイド2gが設けられている。これにより、筐体2bとピストン3との軸芯がずれたとしても、ピストン3が収まる変位伝達シリンダ4の軸線と制御バルブ5の軸線を一致させることができ、変位を無駄なく伝達できる。   A guide 2g is provided in the housing 2b in order to freely hold the piston 3 for transmitting the displacement on a plane. As a result, even if the axes of the housing 2b and the piston 3 are displaced, the axis of the displacement transmission cylinder 4 in which the piston 3 is accommodated can coincide with the axis of the control valve 5, and the displacement can be transmitted without waste.

インジェクタボデー40と圧電素子2dとの間の熱膨張係数差を吸収するために、変位伝達シリンダ4とピストン3との間に変位伝達室8が設けられている。変位伝達室8に常に低圧燃料10を補充すべく、ボールバルブ7を下シート向きに構成する。その吸入通路4aをボールバルブ7の下方に設けることを特徴としている。ボールバルブ7を下向きに構成することで、変位伝達室8の低圧燃料10が抜けたとしても、アクチュエータ1が作動するとボールバルブ7がシートしているため、変位伝達室8の圧力が上がりピストン3と変位伝達シリンダ4の隙間よりエアが排出される。圧電素子2dが収縮した際に変位伝達室8の圧力は低下する。これによりボールバルブ7が上方に移動し、低圧燃料10が変位伝達室8に充填される。   In order to absorb the difference in coefficient of thermal expansion between the injector body 40 and the piezoelectric element 2d, a displacement transmission chamber 8 is provided between the displacement transmission cylinder 4 and the piston 3. In order to always replenish the displacement transmission chamber 8 with the low-pressure fuel 10, the ball valve 7 is configured to face the lower seat. The suction passage 4 a is provided below the ball valve 7. By configuring the ball valve 7 downward, the ball valve 7 is seated when the actuator 1 is operated even if the low pressure fuel 10 in the displacement transmission chamber 8 is removed. And air is discharged from the gap between the displacement transmission cylinders 4. When the piezoelectric element 2d contracts, the pressure in the displacement transmission chamber 8 decreases. As a result, the ball valve 7 moves upward, and the low pressure fuel 10 is filled in the displacement transmission chamber 8.

制御バルブ5に変位を伝達する面は球面5aであり、変位伝達シリンダ4にも球面4fの受け面を設ける。その結果、ピストン3と筐体2bの同軸度がずれて傾いたとしても、変位伝達シリンダ4から制御バルブ5に偏った荷重がかかることがなく、確実に変位を伝達できる。   The surface for transmitting the displacement to the control valve 5 is a spherical surface 5a, and the displacement transmitting cylinder 4 is also provided with a receiving surface for the spherical surface 4f. As a result, even if the coaxiality between the piston 3 and the housing 2b is shifted and inclined, a biased load is not applied from the displacement transmission cylinder 4 to the control valve 5, and the displacement can be transmitted reliably.

ピストン3と変位伝達シリンダ4との間にはばね11が設けられており、変位伝達シリンダ4をピストン3から遠ざかる方向へ付勢する。また、制御バルブ5の下面にはばね12が設けられており、ばね12が制御バルブ5をアクチュエータ1へ近づく方向へ付勢する。開閉バルブ6に接触するようにばね13が設けられており、ばね13は開閉バルブ6を噴射口41へ向かって付勢する。   A spring 11 is provided between the piston 3 and the displacement transmission cylinder 4 to urge the displacement transmission cylinder 4 in a direction away from the piston 3. Further, a spring 12 is provided on the lower surface of the control valve 5, and the spring 12 biases the control valve 5 toward the actuator 1. A spring 13 is provided so as to contact the opening / closing valve 6, and the spring 13 biases the opening / closing valve 6 toward the injection port 41.

次に、図3および図4で示すアクチュエータ1の動作について説明する。図5は噴射停止時の制御バルブを示す断面図である。図3から図5を参照して、噴射停止時には、アクチュエータ1には電圧が印加されない。これにより、アクチュエータ1は縮んだ状態となる。このときばね12により制御バルブ5はアクチュエータ1側へ押し付けられた状態となる。これにより、図5で示すように、高圧燃料9と低圧燃料10との間が塞がれる。その結果、高圧燃料9が低圧燃料10側へ移動することがない。燃圧室44ではばね13により開閉バルブ6が噴射口41側へ押されているため、噴射口41から高圧燃料9が噴出することがない。   Next, the operation of the actuator 1 shown in FIGS. 3 and 4 will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the control valve when the injection is stopped. 3 to 5, no voltage is applied to actuator 1 when injection is stopped. As a result, the actuator 1 is in a contracted state. At this time, the control valve 5 is pressed against the actuator 1 by the spring 12. Thereby, as shown in FIG. 5, the space between the high pressure fuel 9 and the low pressure fuel 10 is closed. As a result, the high pressure fuel 9 does not move to the low pressure fuel 10 side. In the fuel pressure chamber 44, since the opening / closing valve 6 is pushed toward the injection port 41 by the spring 13, the high-pressure fuel 9 is not ejected from the injection port 41.

図6は、燃料噴射時の制御バルブを示す断面図である。図6を参照して、噴射時には、アクチュエータ1にEDU200から電圧を加える。具体的には、EDU200内の充電スイッチ206をオンにする。これにより、DC−DC電界コンデンサ205内の電荷がアクチュエータ1を構成する圧電素子2dへ流れ込む。圧電素子2dは膨張する。アクチュエータ1に接続されたピストン3、変位伝達シリンダ4および制御バルブ5が噴射口41へ向かって移動する。これにより、図6で示すように制御バルブ5がリフトすると隙間が生じて、この隙間を矢印4jで示すように高圧燃料9が低圧燃料10側へ流れる。これにより高圧燃料9の圧力が低下して開閉バルブ6がばね13へ近づく方向へ移動する。このとき噴射口41が開いた噴射口41から高圧燃料9が噴射される。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a control valve during fuel injection. Referring to FIG. 6, a voltage is applied to actuator 1 from EDU 200 during injection. Specifically, the charging switch 206 in the EDU 200 is turned on. Thereby, the electric charge in the DC-DC electric field capacitor 205 flows into the piezoelectric element 2 d constituting the actuator 1. The piezoelectric element 2d expands. The piston 3, the displacement transmission cylinder 4 and the control valve 5 connected to the actuator 1 move toward the injection port 41. As a result, when the control valve 5 is lifted as shown in FIG. 6, a gap is formed, and the high-pressure fuel 9 flows to the low-pressure fuel 10 side through the gap as indicated by an arrow 4j. As a result, the pressure of the high-pressure fuel 9 decreases and the opening / closing valve 6 moves in a direction approaching the spring 13. At this time, the high-pressure fuel 9 is injected from the injection port 41 where the injection port 41 is opened.

以上のように構成された、この発明の実施の形態1に従ったインジェクタ300では、従来のインジェクタに比べて構造の簡略化および小型化が可能となる。   Injector 300 configured as described above according to the first embodiment of the present invention can be simplified in structure and reduced in size as compared with a conventional injector.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで説明した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、アクチュエータ1を構成する材料として、実施の形態では圧電素子を示したが、これに限られるものではなく、磁歪素子からアクチュエータを構成することができる。また、この発明は、コモンレールを用いたディーゼルエンジンのインジェクタとして適用することができる。また、ガソリンエンジンのインジェクタとしてこの発明を適用することも可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described herein can be variously modified. First, the piezoelectric element is shown as the material constituting the actuator 1 in the embodiment, but the present invention is not limited to this, and the actuator can be composed of a magnetostrictive element. Further, the present invention can be applied as an injector of a diesel engine using a common rail. The present invention can also be applied as an injector for a gasoline engine.

さらに、ピストン3を大径ピストンと小径ピストンの2つのピストンで構成し、大径ピストンと小径ピストンの間に流体を充填することも可能である。これにより、大径ピストンの変位を拡大して小径ピストンに伝えることも可能である。   Furthermore, the piston 3 can be composed of two pistons, a large diameter piston and a small diameter piston, and fluid can be filled between the large diameter piston and the small diameter piston. Thereby, the displacement of the large diameter piston can be enlarged and transmitted to the small diameter piston.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、自動車の燃料噴射装置の分野で使用することができる。   The present invention can be used in the field of automobile fuel injection devices.

この発明の実施の形態1に従った燃料噴射機構のブロック図である。It is a block diagram of the fuel-injection mechanism according to Embodiment 1 of this invention. 図1中のEDU内の回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit in EDU in FIG. この発明に従ったインジェクタの断面図である。It is sectional drawing of the injector according to this invention. 図3中のピストン3、変位伝達シリンダ4および制御バルブ5を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the piston 3, the displacement transmission cylinder 4, and the control valve 5 in FIG. 噴射停止時の制御バルブを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the control valve at the time of an injection stop. 燃料噴射時の制御バルブを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the control valve at the time of fuel injection.

符号の説明Explanation of symbols

1 アクチュエータ、2a,2c 蓋体、2b 筐体、2d 圧電素子、3 ピストン、4 変位伝達シリンダ、4f 球面、5 制御バルブ、5a 球面、6 開閉バルブ、9 高圧燃料、10 低圧燃料、40 ボデー、41 噴射口、300 インジェクタ。   1 Actuator, 2a, 2c Lid, 2b Housing, 2d Piezoelectric element, 3 Piston, 4 Displacement cylinder, 4f Spherical surface, 5 Control valve, 5a Spherical surface, 6 Open / close valve, 9 High pressure fuel, 10 Low pressure fuel, 40 Body, 41 injection port, 300 injector.

Claims (5)

内部空間を有する筐体と、
燃料の噴射口を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁の動作を制御する制御弁と、
前記制御弁に接続された伝達部材と、前記伝達部材に接続され、圧電素子または磁歪素子から構成されるアクチュエータとを備え、
前記制御弁、前記伝達部材および前記アクチュエータは、前記内部空間において、ほぼ同軸上に設けられる、燃料噴射装置。
A housing having an internal space;
An on-off valve that opens and closes the fuel injection port;
A control valve for controlling the operation of the on-off valve;
A transmission member connected to the control valve; and an actuator connected to the transmission member and composed of a piezoelectric element or a magnetostrictive element;
The fuel injection device, wherein the control valve, the transmission member, and the actuator are provided substantially coaxially in the internal space.
前記伝達部材と接触する前記アクチュエータの面は、前記軸に直交する方向の前記伝達部材の振れを吸収するように前記伝達部材を保持する、請求項1に記載の燃料噴射装置。   2. The fuel injection device according to claim 1, wherein a surface of the actuator that contacts the transmission member holds the transmission member so as to absorb a vibration of the transmission member in a direction orthogonal to the axis. 前記内部空間には、前記噴射口から噴射される高圧燃料と、前記高圧燃料よりも圧力が低い低圧燃料が満たされており、前記伝達部材は、前記アクチュエータ側に設けられたピストンと、前記制御弁側に設けられて前記ピストンとの間に低圧燃料が充填される変位伝達室を形成するシリンダとを含み、前記シリンダには、前記変位伝達室に前記低圧燃料を流入させ、前記変位伝達室から低圧燃料の流出を防止する逆止弁が設けられている、請求項1または2に記載の燃料噴射装置。   The internal space is filled with high-pressure fuel injected from the injection port and low-pressure fuel whose pressure is lower than that of the high-pressure fuel, and the transmission member includes a piston provided on the actuator side, and the control A cylinder that is provided on a valve side and forms a displacement transmission chamber filled with low-pressure fuel between the piston and the piston, and the cylinder transmits the low-pressure fuel into the displacement transmission chamber, and the displacement transmission chamber The fuel injection device according to claim 1, further comprising a check valve that prevents the low-pressure fuel from flowing out of the fuel. 前記制御弁と前記シリンダとの接触面は球面である、請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。   The fuel injection device according to any one of claims 1 to 3, wherein a contact surface between the control valve and the cylinder is a spherical surface. 前記アクチュエータは、圧電素子または磁歪素子とほぼ同一の熱膨張係数であり圧電素子または磁歪素子を収納する筐体を有し、前記筐体により圧電素子または磁歪素子には予め圧縮荷重が加えられている、請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。   The actuator has a casing having a thermal expansion coefficient substantially the same as that of a piezoelectric element or a magnetostrictive element, and the piezoelectric element or the magnetostrictive element is preliminarily applied to the piezoelectric element or the magnetostrictive element by the casing. The fuel injection device according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115054A (en) * 2007-11-09 2009-05-28 Denso Corp Fuel injection valve

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