[go: up one dir, main page]

JP2018135821A - Fuel injection device - Google Patents

Fuel injection device Download PDF

Info

Publication number
JP2018135821A
JP2018135821A JP2017031368A JP2017031368A JP2018135821A JP 2018135821 A JP2018135821 A JP 2018135821A JP 2017031368 A JP2017031368 A JP 2017031368A JP 2017031368 A JP2017031368 A JP 2017031368A JP 2018135821 A JP2018135821 A JP 2018135821A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve body
control chamber
pressure control
fuel
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.)
Granted
Application number
JP2017031368A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6686931B2 (en
Inventor
祐樹 田名田
Yuki Tanada
祐樹 田名田
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017031368A priority Critical patent/JP6686931B2/en
Publication of JP2018135821A publication Critical patent/JP2018135821A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6686931B2 publication Critical patent/JP6686931B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】駆動部への負荷の増加を抑制しつつ、ノズルニードルの制御性を向上させることが可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】第一弁体110は、圧力制御室25に収容され、流出開口部28の閉弁および開弁を行う。第二弁体120は、圧力制御室25に収容され、流入開口部27の閉弁および開弁を行う。圧力制御室25は、第二弁体120の閉弁により、第一弁体110を収容する上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとに区分けされている。第二弁体120には、上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとを連通し、圧力差を生じさせる第一絞り部120bを有する連通通路120aが形成されている。第二弁体120は、第一弁体110の開弁による上圧力制御室部251aと流出通路24aとの連通により、下圧力制御室部251bに充填された燃料から受ける力によって流入開口部27を閉弁する燃料噴射装置。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device capable of improving controllability of a nozzle needle while suppressing an increase in a load on a drive unit. A first valve body 110 is housed in a pressure control chamber 25 to close and open an outflow opening 28. The second valve body 120 is housed in the pressure control chamber 25 and closes and opens the inflow opening 27. The pressure control chamber 25 is divided into an upper pressure control chamber portion 251a and a lower pressure control chamber portion 251b for accommodating the first valve body 110 by closing the valve of the second valve body 120. The second valve body 120 is formed with a communication passage 120a having a first throttle portion 120b that communicates the upper pressure control chamber portion 251a and the lower pressure control chamber portion 251b to generate a pressure difference. The second valve body 120 has an inflow opening 27 due to the force received from the fuel filled in the lower pressure control chamber portion 251b by communicating the upper pressure control chamber portion 251a and the outflow passage 24a by opening the valve of the first valve body 110. Fuel injection device that closes the valve. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、燃焼室へ向けて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device that injects fuel from an injection hole toward a combustion chamber.

従来、特許文献1のように、ハウジング部材に形成された噴孔から燃料を噴射するインジェクタが提案されている。このインジェクタは、制御室が区画された上記のハウジング部材に加えて、噴孔の開弁および閉弁を行うノズルニードル、およびピエゾアクチュエータを有する。ノズルニードルは、制御室に充填された燃料から受ける閉弁方向の燃料圧力の上昇および降下を行うことにより、ハウジン部材に対して相対変位する。   Conventionally, as in Patent Document 1, an injector that injects fuel from an injection hole formed in a housing member has been proposed. This injector has a nozzle needle that opens and closes the nozzle hole, and a piezo actuator in addition to the housing member in which the control chamber is defined. The nozzle needle is displaced relative to the housing member by increasing and decreasing the fuel pressure in the valve closing direction received from the fuel filled in the control chamber.

加えてハウジング部材には、制御室と連通する弁室が形成されている。弁室には、高圧燃料を制御室に流入させる通路と、制御室内の燃料を流出させる連通路とが繋げられている。   In addition, a valve chamber communicating with the control chamber is formed in the housing member. The valve chamber is connected to a passage through which high-pressure fuel flows into the control chamber and a communication passage through which fuel in the control chamber flows out.

さらに弁室に収容される弁体は、ピエゾアクチュエータから伝達される駆動力で作動し、弁室に臨む通路の開口を閉弁し、弁室に臨む連通路の開口を開弁する。すると、通路から制御室への高圧燃料の流入が停止し、制御室の燃料は連通路から流出する。これにより制御室の燃料圧力は降下しノズルニードルが開弁する。   Furthermore, the valve body accommodated in the valve chamber is operated by the driving force transmitted from the piezo actuator, closes the opening of the passage facing the valve chamber, and opens the opening of the communication passage facing the valve chamber. Then, the flow of high-pressure fuel from the passage into the control chamber stops, and the fuel in the control chamber flows out from the communication passage. As a result, the fuel pressure in the control chamber drops and the nozzle needle opens.

特開2006−46323号公報JP 2006-46323 A

上述のようにノズルニードルは、制御室の燃料圧力の変化に伴い弁ボデーに対して相対変位する。そのため、噴孔の閉弁方向へのノズルニードルの作動速度は、制御室の燃料圧力を上昇させる速度に依存する。よって、ノズルニードルの制御性を向上するためには、高圧燃料を制御室に流入させる通路の開口面積を大きくして高圧燃料の流入量を増やし、燃料圧力の上昇速度を向上する必要がある。   As described above, the nozzle needle is displaced relative to the valve body as the fuel pressure in the control chamber changes. Therefore, the operating speed of the nozzle needle in the nozzle closing direction depends on the speed at which the fuel pressure in the control chamber is increased. Therefore, in order to improve the controllability of the nozzle needle, it is necessary to increase the inflow amount of the high-pressure fuel by increasing the opening area of the passage through which the high-pressure fuel flows into the control chamber, thereby improving the fuel pressure rising speed.

しかしながら、通路の開口面積を大きくするほど、通路の高圧燃料と弁体との接触面積も大きくなる。そのため、弁体が通路を閉弁する特許文献1の構成では、通路の高圧燃料が弁体を開弁方向に押す力も大きくなる。したがって、通路の開口面積を大きくすると、ピエゾアクチュエータのような駆動部への負荷が増大する可能性がある。   However, the larger the opening area of the passage, the larger the contact area between the high-pressure fuel and the valve body in the passage. Therefore, in the configuration of Patent Document 1 in which the valve body closes the passage, the force with which the high-pressure fuel in the passage pushes the valve body in the valve opening direction also increases. Therefore, when the opening area of the passage is increased, there is a possibility that a load on a driving unit such as a piezo actuator increases.

そこで、本発明は上記事項を鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動部への負荷の増加を抑制しつつ、ノズルニードルの制御性を向上させることが可能な燃料噴射装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above matters, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device capable of improving the controllability of the nozzle needle while suppressing an increase in the load on the drive unit. That is.

ここに開示される態様は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。尚、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The embodiment disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. The reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. .

開示される態様の一つは、噴孔(23)から燃料を噴射する燃料噴射装置(10)であって、噴孔、燃料が充填された圧力制御室(25)、圧力制御室に高圧燃料を流入させる流入通路(21a)、および圧力制御室の燃料を流出させる流出通路(24a)が形成され、圧力制御室を区画する区画壁(25a)に流入通路の流入開口部(27)および流出通路の流出開口部(28)が開口している弁ボデー(20)と、圧力制御室の燃料から閉弁方向の力を受け、圧力制御室の燃料圧力の上昇および降下によって弁ボデーに対して相対変位することで、噴孔の開弁および閉弁を行うノズルニードル(50)と、圧力制御室に収容され、流出開口部の閉弁および開弁を行う第一弁体(110)と、第一弁体を駆動し、第一弁体の開弁によって圧力制御室と流出通路とを連通させ、第一弁体の閉弁によって圧力制御室と流出通路との連通を遮断する駆動部(30)と、駆動部に駆動される第一弁体の外周面(110f)に対し摺動可能に配置され、流入開口部の閉弁および開弁を行う第二弁体(120)と、を備え、圧力制御室は、第二弁体の閉弁により、第一弁体を収容する上圧力制御室部(251a)と、第二弁体を挟んで上圧力制御室部とは反対側に位置する下圧力制御室部(251b)と、に区分けされ、第二弁体には、上圧力制御室部と下圧力制御室部とを連通し、上圧力制御室部と下圧力制御室部との間に圧力差を生じさせる第一絞り部(120b)を有する連通通路(120a)が形成され、第二弁体は、第一弁体の開弁による上圧力制御室部と流出通路との連通により、下圧力制御室部に充填された燃料から受ける力によって流入開口部を閉弁する燃料噴射装置である。   One of the disclosed modes is a fuel injection device (10) for injecting fuel from an injection hole (23), the injection hole, a pressure control chamber (25) filled with fuel, and a high pressure fuel in the pressure control chamber. An inflow passage (21a) for letting in the fuel and an outflow passage (24a) for letting out the fuel in the pressure control chamber are formed. The valve body (20) in which the outflow opening (28) of the passage is opened, and the force in the valve closing direction is received from the fuel in the pressure control chamber, and the fuel pressure in the pressure control chamber increases and decreases with respect to the valve body. A nozzle needle (50) that opens and closes the nozzle hole by relative displacement, a first valve body (110) that is housed in the pressure control chamber and closes and opens the outflow opening, The first valve body is driven and the pressure is increased by opening the first valve body. A drive unit (30) for communicating the control chamber and the outflow passage and shutting off the communication between the pressure control chamber and the outflow passage by closing the first valve body, and an outer peripheral surface of the first valve body driven by the drive unit (110f) and a second valve body (120) that closes and opens the inflow opening, and the pressure control chamber is closed by the second valve body. It is divided into an upper pressure control chamber (251a) that accommodates one valve body, and a lower pressure control chamber (251b) that is located on the opposite side of the upper pressure control chamber across the second valve body. The two-valve body includes a first throttle portion (120b) that communicates the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion, and generates a pressure difference between the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion. A communication passage (120a) is formed, and the second valve body is formed by communication between the upper pressure control chamber and the outflow passage by opening the first valve body. A fuel injection device for closing the inlet opening by the force applied from fuel filled under pressure control chamber unit.

上記態様によれば、圧力制御室は、第二弁体により、上圧力制御室部と下圧力制御室部とに区分けされる。そして、駆動部により第一弁体が開弁し、上圧力制御室部と流出通路とが連通すると、上圧力制御室部の圧力は下がる。上圧力制御室部と下圧力制御室部とを連通する連通通路には第一絞り部が形成されている。そのため、上圧力制御室部の圧力が低下したとしても下圧力制御室部の圧力はすぐには下がらず、上圧力制御室部と下圧力制御室部との間に圧力差が生じる。つまり、上圧力制御室部よりも下圧力制御室部の燃料の方が高圧になる。これにより、第二弁体は、上圧力制御室部の燃料および流入通路の高圧燃料よりも、下圧力制御室部の燃料から大きな力を受ける。つまり、第二弁体は、駆動部により駆動されなくても、下圧力制御室部に充填された燃料から受ける力により流入開口部を閉弁し得る。   According to the above aspect, the pressure control chamber is divided into the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion by the second valve body. Then, when the first valve element is opened by the drive unit and the upper pressure control chamber and the outflow passage are communicated with each other, the pressure in the upper pressure control chamber is reduced. A first throttle portion is formed in a communication passage that connects the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion. For this reason, even if the pressure in the upper pressure control chamber portion decreases, the pressure in the lower pressure control chamber portion does not drop immediately, and a pressure difference is generated between the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion. That is, the fuel in the lower pressure control chamber is higher in pressure than the upper pressure control chamber. Accordingly, the second valve body receives a larger force from the fuel in the lower pressure control chamber than the fuel in the upper pressure control chamber and the high pressure fuel in the inflow passage. That is, even if the second valve body is not driven by the drive unit, the inflow opening can be closed by the force received from the fuel filled in the lower pressure control chamber.

そのため、ノズルニードルの閉弁時における、応答性を向上させるべく、仮に、流入開口部の開口面積を大きくし、第二弁体が流入通路の高圧燃料から受ける力が増加したとしても、駆動部の負荷の増加が引き起こされ難い。   Therefore, in order to improve the responsiveness when the nozzle needle is closed, even if the opening area of the inflow opening is increased and the force received by the high pressure fuel in the inflow passage increases, the drive unit The increase in load is difficult to cause.

よって、駆動部への負荷の増加を抑制しつつ、圧力制御室への高圧燃料の流入量を増加させて、ノズルニードルの制御性を向上させることが可能な燃料噴射装置を提供することが可能である。   Therefore, it is possible to provide a fuel injection device capable of improving the controllability of the nozzle needle by increasing the amount of high-pressure fuel flowing into the pressure control chamber while suppressing an increase in the load on the drive unit. It is.

第一実施形態における燃料供給システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the fuel supply system in 1st embodiment. 第一実施形態における燃料噴射装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the fuel-injection apparatus in 1st embodiment. 図2のIII部の拡大図。The enlarged view of the III section of FIG. 図2のIV−IV線の断面図。Sectional drawing of the IV-IV line of FIG. 弁体およびノズルニードルの変位などの相関を示すタイムチャート。The time chart which shows correlation, such as a displacement of a valve body and a nozzle needle. 第二実施形態における拡大図。The enlarged view in 2nd embodiment. 第二実施形態における弁体およびノズルニードルの変位などの相関を示すタイムチャート。The time chart which shows correlation, such as a displacement of the valve body and nozzle needle in 2nd embodiment.

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.

(第一実施形態)
本発明の第一実施形態に関して、図1から図5を用いて説明する。図1に示す燃料供給システム1には、第一実施形態による燃料噴射装置10が用いられている。燃料供給システム1の燃料噴射装置10は、内燃機関であるディーゼルエンジン2の各燃焼室2bに、燃料タンク4に貯留された燃料を供給する。以下、ディーゼルエンジン2を単にエンジン2と表記する。燃料供給システム1はフィードポンプ5、高圧燃料ポンプ6、コモンレール3および制御装置7等を、燃料噴射装置10と共に備えている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fuel supply system 1 shown in FIG. 1 uses a fuel injection device 10 according to the first embodiment. The fuel injection device 10 of the fuel supply system 1 supplies the fuel stored in the fuel tank 4 to each combustion chamber 2b of the diesel engine 2 that is an internal combustion engine. Hereinafter, the diesel engine 2 is simply referred to as the engine 2. The fuel supply system 1 includes a feed pump 5, a high-pressure fuel pump 6, a common rail 3, a control device 7, and the like together with a fuel injection device 10.

フィードポンプ5は、高圧燃料ポンプ6に内蔵された電動式のポンプである。フィードポンプ5は、具体的には、トロコイド式のポンプである。フィードポンプ5は、燃料タンク4に貯留された燃料としての軽油を高圧燃料ポンプ6に圧送する。フィードポンプ5は、高圧燃料ポンプ6と別体であってもよい。   The feed pump 5 is an electric pump built in the high-pressure fuel pump 6. The feed pump 5 is specifically a trochoid pump. The feed pump 5 pumps light oil as fuel stored in the fuel tank 4 to the high-pressure fuel pump 6. The feed pump 5 may be a separate body from the high-pressure fuel pump 6.

高圧燃料ポンプ6は、エンジン2の出力軸によって駆動される例えばプランジャ式のポンプである。高圧燃料ポンプ6は、燃料配管6aによってコモンレール3と接続されている。高圧燃料ポンプ6は、フィードポンプ5により供給された燃料をさらに昇圧し、コモンレール3に供給する。   The high-pressure fuel pump 6 is, for example, a plunger type pump that is driven by the output shaft of the engine 2. The high-pressure fuel pump 6 is connected to the common rail 3 by a fuel pipe 6a. The high-pressure fuel pump 6 further boosts the fuel supplied from the feed pump 5 and supplies it to the common rail 3.

コモンレール3は、高圧燃料配管3bを介して各燃料噴射装置10と接続されている。コモンレール3は、高圧燃料ポンプ6から供給される高圧燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置10に高圧燃料を配分する。コモンレール3には、圧力センサ3aおよび減圧弁8が備えられている。圧力センサ3aはコモンレール3に蓄えられた燃料圧力を検出する。減圧弁8は、圧力センサ3aによる検出値が目標とする圧力よりも高い場合に、余剰になった燃料を燃料タンク4に繋がっている余剰燃料配管8aへ排出する。   The common rail 3 is connected to each fuel injection device 10 via a high-pressure fuel pipe 3b. The common rail 3 temporarily stores the high-pressure fuel supplied from the high-pressure fuel pump 6 and distributes the high-pressure fuel to each fuel injection device 10 while maintaining the pressure. The common rail 3 is provided with a pressure sensor 3 a and a pressure reducing valve 8. The pressure sensor 3 a detects the fuel pressure stored in the common rail 3. The pressure reducing valve 8 discharges the surplus fuel to the surplus fuel pipe 8 a connected to the fuel tank 4 when the detected value by the pressure sensor 3 a is higher than the target pressure.

制御装置7は、プロセッサ、RAMおよび書き換え可能な不揮発性のメモリ装置を含むマイクロコンピュータまたはマイクロコントローラを主体に構成された演算回路等により構成されている。制御装置7は、図1にて破線で示すように、各燃料噴射装置10と電気的に接続されている。制御装置7は、エンジン2の稼動状態に応じて各燃料噴射装置10の作動を制御する。   The control device 7 is configured by an arithmetic circuit mainly composed of a microcomputer or a microcontroller including a processor, a RAM, and a rewritable nonvolatile memory device. The control device 7 is electrically connected to each fuel injection device 10 as indicated by a broken line in FIG. The control device 7 controls the operation of each fuel injection device 10 according to the operating state of the engine 2.

燃料噴射装置10は、燃焼室2bを形成するヘッド部材2aの挿入孔に挿入された状態で、ヘッド部材2aに取り付けられている。燃料噴射装置10は、高圧燃料配管3bを介して供給される燃料を噴孔23から燃焼室2bへ向けて直接的に噴射する。燃料噴射装置10は、噴孔23からの燃料の噴射を制御する弁構造を備えている。燃料噴射装置10は、高圧燃料配管3bを介して供給される高圧燃料の一部を、噴孔23の開閉に使用する。また、燃料噴射装置10に供給された燃料の一部は、戻り配管8bを通り余剰燃料配管8aから燃料タンク4へ戻される。   The fuel injection device 10 is attached to the head member 2a in a state of being inserted into the insertion hole of the head member 2a that forms the combustion chamber 2b. The fuel injection device 10 directly injects fuel supplied through the high-pressure fuel pipe 3b from the injection hole 23 toward the combustion chamber 2b. The fuel injection device 10 includes a valve structure that controls injection of fuel from the injection hole 23. The fuel injection device 10 uses part of the high-pressure fuel supplied via the high-pressure fuel pipe 3 b to open and close the injection hole 23. A part of the fuel supplied to the fuel injection device 10 is returned to the fuel tank 4 from the surplus fuel pipe 8a through the return pipe 8b.

次に燃料噴射装置10の詳細な構造に関して、図2から図4を用いて説明する。燃料噴射装置10は、図2のように弁ボデー20、ノズルニードル50、駆動部30および弁体100を含んで構成されている。   Next, the detailed structure of the fuel injection device 10 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the fuel injection device 10 includes a valve body 20, a nozzle needle 50, a drive unit 30, and a valve body 100.

弁ボデー20は、金属材料により形成された複数の部材を組み合わせることによって構成されている。弁ボデー20には、高圧通路21、低圧通路24、圧力制御室25、流入通路21a、流出通路24a、噴孔23およびニードル室22が形成されている。   The valve body 20 is configured by combining a plurality of members formed of a metal material. The valve body 20 includes a high pressure passage 21, a low pressure passage 24, a pressure control chamber 25, an inflow passage 21 a, an outflow passage 24 a, an injection hole 23, and a needle chamber 22.

高圧通路21は、図1に示す高圧燃料配管3bと接続されている。高圧通路21は、高圧燃料配管3bを通じてコモンレール3から供給される高圧燃料をニードル室22に供給する。低圧通路24は、燃料噴射装置10に供給された燃料を戻り配管8bに流出させる通路である。低圧通路24を流通する燃料は、高圧通路21を流通する燃料よりも低圧である。   The high-pressure passage 21 is connected to the high-pressure fuel pipe 3b shown in FIG. The high-pressure passage 21 supplies high-pressure fuel supplied from the common rail 3 to the needle chamber 22 through the high-pressure fuel pipe 3b. The low pressure passage 24 is a passage through which the fuel supplied to the fuel injection device 10 flows out to the return pipe 8b. The fuel flowing through the low pressure passage 24 is at a lower pressure than the fuel flowing through the high pressure passage 21.

圧力制御室25は、高圧燃料が充填されている。尚、圧力制御室25の詳細は後述する。流入通路21aは、高圧通路21から分岐する。流入通路21aは、高圧通路21を流通する高圧の燃料の一部を圧力制御室25へ流入させる。流出通路24aは、圧力制御室25の燃料を低圧通路24へ流出させる。   The pressure control chamber 25 is filled with high-pressure fuel. Details of the pressure control chamber 25 will be described later. The inflow passage 21 a branches off from the high pressure passage 21. The inflow passage 21 a allows a part of the high-pressure fuel flowing through the high-pressure passage 21 to flow into the pressure control chamber 25. The outflow passage 24 a allows the fuel in the pressure control chamber 25 to flow out to the low pressure passage 24.

噴孔23は、ヘッド部材2aへ挿入される弁ボデー20において、挿入方向の先端部に形成されている。噴孔23は、燃焼室2bに露出している。弁ボデー20の先端部は、円錐状または半球状に形成されている。噴孔23は、弁ボデー20の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。高圧燃料は、各噴孔23から燃焼室2bに向けて噴射される。高圧燃料は、噴孔23を通過することによって霧化され、空気と混合し易い状態となる。   The nozzle hole 23 is formed at the distal end in the insertion direction in the valve body 20 inserted into the head member 2a. The nozzle hole 23 is exposed to the combustion chamber 2b. The tip of the valve body 20 is formed in a conical or hemispherical shape. A plurality of nozzle holes 23 are provided radially from the inside to the outside of the valve body 20. The high-pressure fuel is injected from each nozzle hole 23 toward the combustion chamber 2b. The high-pressure fuel is atomized by passing through the nozzle hole 23, and is easily mixed with air.

ニードル室22は、円柱状に形成された空間である。ニードル室22には、ノズルニードル50が収容されている。ニードル室22は、高圧通路21と接続されている。ニードル室22には、高圧通路21を通じて供給される高圧燃料が充填されている。   The needle chamber 22 is a space formed in a cylindrical shape. A nozzle needle 50 is accommodated in the needle chamber 22. The needle chamber 22 is connected to the high pressure passage 21. The needle chamber 22 is filled with high-pressure fuel supplied through the high-pressure passage 21.

ノズルニードル50は、金属材料により円柱形に形成されている。ノズルニードル50の噴孔23側の先端は円錐形を有している。ノズルニードル50は、ニードル室22の内部に円筒形に形成されたニードル壁51に摺動可能に保持されている。ノズルニードル50には、ニードル室22の高圧燃料から開弁方向の力が付与されている。ノズルニードル50には、ニードルスプリング52から閉弁方向の力が付与されている。ノズルニードル50が弁ボデー20に対して相対変位することにより、噴孔23は、開閉弁する。噴孔23が開弁状態となることで、ニードル室22に充填された高圧燃料が噴孔23から燃焼室2bへ向けて噴射される。   The nozzle needle 50 is formed in a cylindrical shape from a metal material. The tip of the nozzle needle 50 on the nozzle hole 23 side has a conical shape. The nozzle needle 50 is slidably held on a needle wall 51 formed in a cylindrical shape inside the needle chamber 22. A force in the valve opening direction is applied to the nozzle needle 50 from the high pressure fuel in the needle chamber 22. A force in the valve closing direction is applied to the nozzle needle 50 from the needle spring 52. The nozzle hole 50 opens and closes when the nozzle needle 50 is displaced relative to the valve body 20. When the nozzle hole 23 is opened, high-pressure fuel filled in the needle chamber 22 is injected from the nozzle hole 23 toward the combustion chamber 2b.

駆動部30は、ピエゾアクチュエータ31および伝達機構32等によって構成されている。ピエゾアクチュエータ31は、ピエゾ素子によって構成された層と薄い電極層とが交互に積まれた積層体を有している。ピエゾアクチュエータ31には、制御装置7から出力された入力駆動信号が入力される。ピエゾアクチュエータ31は、駆動信号に応じた電圧(以下、駆動電圧)に従ってピエゾ素子の特性である逆電圧効果により、ノズルニードル50の摺動方向に沿って伸長する。   The drive unit 30 includes a piezo actuator 31, a transmission mechanism 32, and the like. The piezo actuator 31 has a laminated body in which layers composed of piezo elements and thin electrode layers are alternately stacked. An input drive signal output from the control device 7 is input to the piezoelectric actuator 31. The piezo actuator 31 extends along the sliding direction of the nozzle needle 50 due to a reverse voltage effect that is a characteristic of the piezo element in accordance with a voltage corresponding to a drive signal (hereinafter, drive voltage).

伝達機構32は、ピエゾアクチュエータ31の伸長を弁体100に伝達する機構である。伝達機構32は、第一ピストン321および第二ピストン322を有している。第一ピストン321および第二ピストン322は円筒状に形成されている。第二ピストン322は第一ピストン321よりも小径である。第一ピストン321はピエゾアクチュエータ31と接している。第二ピストン322には、第二ピストンの軸方向に沿って噴孔方向に延びた突起部322aが形成されている。第一ピストン321および第二ピストン322の間には、油密室323が区画されている。油密室323には、実質的に油密の状態で燃料が充填されている。   The transmission mechanism 32 is a mechanism that transmits the extension of the piezo actuator 31 to the valve body 100. The transmission mechanism 32 has a first piston 321 and a second piston 322. The first piston 321 and the second piston 322 are formed in a cylindrical shape. The second piston 322 has a smaller diameter than the first piston 321. The first piston 321 is in contact with the piezo actuator 31. The second piston 322 is formed with a protrusion 322a extending in the injection hole direction along the axial direction of the second piston. An oil tight chamber 323 is defined between the first piston 321 and the second piston 322. The oil tight chamber 323 is filled with fuel in a substantially oil tight state.

駆動部30は、駆動信号によって伸長したピエゾアクチュエータ31により、第一ピストン321が押される。第一ピストン321の動きは、油密室323の燃料によって第二ピストン322に伝達される。第二ピストン322は第一ピストン321よりも小径なため、ピエゾアクチュエータ31の伸長による第一ピストン321の変位は、油密室323の燃料によって拡大されて第二ピストン322に伝達される。つまり、第二ピストン322の変位量は、第一ピストン321の変位量よりも大きくなる。   In the drive unit 30, the first piston 321 is pushed by the piezo actuator 31 extended by the drive signal. The movement of the first piston 321 is transmitted to the second piston 322 by the fuel in the oil tight chamber 323. Since the second piston 322 has a smaller diameter than the first piston 321, the displacement of the first piston 321 due to the extension of the piezoelectric actuator 31 is expanded by the fuel in the oil-tight chamber 323 and transmitted to the second piston 322. That is, the displacement amount of the second piston 322 is larger than the displacement amount of the first piston 321.

図2から図4に基づき、圧力制御室25の詳細をさらに説明する。圧力制御室25は、弁ボデー20の内部において、ノズルニードル50を挟んで噴孔23の反対側に設けられている。つまり、圧力制御室25は、駆動部30とニードル室22との間に形成されている。圧力制御室25は、図3のように、弁ボデー20に形成された区画壁25aによって区画されている。区画壁25aのうち、駆動部30の摺動方向と垂直で最も駆動部30に近い一面に着座壁面25bが形成されている。着座壁面25bには、流出通路24aの流出開口部28および流入通路21aの流入開口部27が開口している。図4のように、流出開口部28は円形であり、流入開口部27は、流出開口部28を囲うように円環状に形成されている。   The details of the pressure control chamber 25 will be further described with reference to FIGS. The pressure control chamber 25 is provided inside the valve body 20 on the opposite side of the nozzle hole 23 with the nozzle needle 50 interposed therebetween. That is, the pressure control chamber 25 is formed between the drive unit 30 and the needle chamber 22. As shown in FIG. 3, the pressure control chamber 25 is partitioned by a partition wall 25 a formed in the valve body 20. A seating wall surface 25 b is formed on one surface of the partition wall 25 a that is perpendicular to the sliding direction of the driving unit 30 and closest to the driving unit 30. In the seating wall surface 25b, an outflow opening 28 of the outflow passage 24a and an inflow opening 27 of the inflow passage 21a are opened. As shown in FIG. 4, the outflow opening 28 is circular, and the inflow opening 27 is formed in an annular shape so as to surround the outflow opening 28.

圧力制御室25は、駆動部30から噴孔23方向に向かって、弁体収容空間251、付勢部材収容空間254および圧力作用空間252を含んでいる。さらに、圧力制御室25は、付勢部材収容空間254と圧力作用空間252との間に、圧力制御連通路253を有する。   The pressure control chamber 25 includes a valve body accommodating space 251, an urging member accommodating space 254, and a pressure acting space 252 from the drive unit 30 toward the nozzle hole 23. Further, the pressure control chamber 25 has a pressure control communication path 253 between the biasing member accommodation space 254 and the pressure action space 252.

弁体収容空間251は、円柱状の空間である。弁体収容空間251は、流入開口部27および流出開口部28それぞれの仮想の中心軸線と同軸配置されている。弁体収容空間251を区画する区画壁25aのうちの一面が着座壁面25bに該当する。弁体収容空間251には、弁体100が収容されている。付勢部材収容空間254は、弁体収容空間251よりも小径な円柱状の空間である。付勢部材収容空間254の高さは、弁体収容空間251の高さよりも低い。また、付勢部材収容空間254の容積は、弁体収容空間251の容積よりも小さい。付勢部材収容空間254は、弁体100を挟んで着座壁面25bとは反対側に形成されている。   The valve body accommodating space 251 is a cylindrical space. The valve body accommodating space 251 is coaxially arranged with the virtual center axis of each of the inflow opening 27 and the outflow opening 28. One side of the partition wall 25a that partitions the valve body accommodating space 251 corresponds to the seating wall surface 25b. The valve body 100 is housed in the valve body housing space 251. The biasing member accommodation space 254 is a cylindrical space having a smaller diameter than the valve body accommodation space 251. The height of the biasing member accommodation space 254 is lower than the height of the valve body accommodation space 251. The volume of the biasing member accommodation space 254 is smaller than the volume of the valve body accommodation space 251. The biasing member accommodating space 254 is formed on the opposite side to the seating wall surface 25b with the valve body 100 interposed therebetween.

付勢部材収容空間254は、弁体100の閉弁方向に付勢力を加える付勢部材130を収容する空間である。尚、付勢部材130についての詳細は後述する。   The urging member accommodating space 254 is a space that accommodates the urging member 130 that applies an urging force in the valve closing direction of the valve body 100. Details of the urging member 130 will be described later.

圧力作用空間252は、ニードル壁51およびノズルニードル50の端面により区画された円盤状の空間である。圧力作用空間252は、付勢部材収容空間254を挟んで弁体収容空間251の反対側に形成されている。圧力作用空間252の燃料は閉弁方向の力をノズルニードル50に付与している。そのため、圧力作用空間252の燃料圧力の変化に伴って、ノズルニードル50は弁ボデー20に対して相対的に変位する。具体的には、圧力作用空間252の燃料圧力が低くなると、ノズルニードル50に対して閉弁方向の力を付与する燃料圧力が低くなるため、ノズルニードル50は開弁方向に変位する。   The pressure acting space 252 is a disk-shaped space defined by the needle wall 51 and the end face of the nozzle needle 50. The pressure acting space 252 is formed on the opposite side of the valve body accommodating space 251 with the biasing member accommodating space 254 interposed therebetween. The fuel in the pressure acting space 252 applies a force in the valve closing direction to the nozzle needle 50. Therefore, the nozzle needle 50 is displaced relative to the valve body 20 as the fuel pressure in the pressure acting space 252 changes. Specifically, when the fuel pressure in the pressure acting space 252 decreases, the fuel pressure that applies a force in the valve closing direction to the nozzle needle 50 decreases, so that the nozzle needle 50 is displaced in the valve opening direction.

圧力制御連通路253は、付勢部材収容空間254と圧力作用空間252との間に形成された燃料通路である。圧力制御連通路253は、付勢部材収容空間254と圧力作用空間252とを連通させており、圧力作用空間252の燃料圧力を、弁体収容空間251および付勢部材収容空間254の燃料圧力に追従させる。   The pressure control communication passage 253 is a fuel passage formed between the biasing member accommodation space 254 and the pressure action space 252. The pressure control communication path 253 communicates the urging member accommodating space 254 and the pressure acting space 252, and changes the fuel pressure in the pressure acting space 252 to the fuel pressure in the valve element accommodating space 251 and the urging member accommodating space 254. Follow.

弁体100は、第一弁体110と第二弁体120とを有する。第一弁体110は、弁体収容空間251に収容され、流出開口部28の閉弁および開弁を行う。第二弁体120は、第一弁体110の外周面110fに対し摺動可能に配置され、流入開口部27の閉弁および開弁を行う。第二弁体120は、着座壁面25bに着座し流入開口部27を閉弁することにより、第一弁体110を収容する上圧力制御室部251aと、第二弁体120を収容する下圧力制御室部251bとに弁体収容空間251を区分けする。   The valve body 100 includes a first valve body 110 and a second valve body 120. The first valve body 110 is housed in the valve body housing space 251 and closes and opens the outflow opening 28. The second valve body 120 is slidably disposed with respect to the outer peripheral surface 110 f of the first valve body 110, and closes and opens the inflow opening 27. The second valve body 120 is seated on the seating wall surface 25 b and closes the inflow opening 27, whereby an upper pressure control chamber 251 a that houses the first valve body 110 and a lower pressure that houses the second valve body 120. The valve body accommodating space 251 is divided into the control chamber 251b.

上圧力制御室部251aは、弁体100と着座壁面25bとの間に形成される空間である。上圧力制御室部251aは、流出開口部28と流入開口部27との間に形成されており、流出開口部28を囲うように円環状に形成されている。上圧力制御室部251aは、流出開口部28と同軸となるに形成されている。   The upper pressure control chamber portion 251a is a space formed between the valve body 100 and the seating wall surface 25b. The upper pressure control chamber 251 a is formed between the outflow opening 28 and the inflow opening 27, and is formed in an annular shape so as to surround the outflow opening 28. The upper pressure control chamber 251 a is formed so as to be coaxial with the outflow opening 28.

下圧力制御室部251bは、第二弁体120を挟んで上圧力制御室部251aとは反対側に位置する。下圧力制御室部251bに充填された燃料は、閉弁方向の力を第一弁体110に付与している。   The lower pressure control chamber 251b is located on the opposite side of the upper pressure control chamber 251a with the second valve body 120 interposed therebetween. The fuel filled in the lower pressure control chamber portion 251b applies a force in the valve closing direction to the first valve body 110.

弁体100には、付勢部材130によって閉弁方向の付勢力が加えられている。付勢部材130は、第二弁体120に対して下圧力制御室部251b側となる付勢部材収容空間254に収容されている。付勢部材130は、第一付勢部材130aと第二付勢部材130bとを有する。第一付勢部材130aおよび第二付勢部材130bは共に、圧力制御室25のうちで上圧力制御室部251a以外の空間に収容されている。   A biasing force in a valve closing direction is applied to the valve body 100 by a biasing member 130. The urging member 130 is accommodated in the urging member accommodation space 254 on the lower pressure control chamber 251b side with respect to the second valve body 120. The urging member 130 includes a first urging member 130a and a second urging member 130b. Both the first urging member 130 a and the second urging member 130 b are accommodated in a space other than the upper pressure control chamber portion 251 a in the pressure control chamber 25.

第一付勢部材130aは、線状の金属材料を円筒状に巻くことで形成されている。第一付勢部材130aは付勢部材収容空間254の仮想の中心軸線と同軸配置されるように付勢部材収容空間254に収容されている。第一付勢部材130aは、閉弁方向の力を第一弁体110に付与している。   The first urging member 130a is formed by winding a linear metal material into a cylindrical shape. The first urging member 130 a is accommodated in the urging member accommodation space 254 so as to be coaxial with the virtual central axis of the urging member accommodation space 254. The first urging member 130 a applies a force in the valve closing direction to the first valve body 110.

第二付勢部材130bは、線状の金属材料を円筒状に巻くことで形成される。第二付勢部材130bの直径は、第一付勢部材130aの直径よりも大きく、第一付勢部材130aを円筒状の内部に収容することが可能な大きさに形成されている。第二付勢部材130bは、付勢部材収容空間254の仮想の中心軸線と同軸配置されるように付勢部材収容空間254に収容されている。第二付勢部材130bは、閉弁方向の力を第二弁体120に付与している。   The second urging member 130b is formed by winding a linear metal material into a cylindrical shape. The diameter of the second urging member 130b is larger than the diameter of the first urging member 130a, and is formed in a size that allows the first urging member 130a to be accommodated inside the cylindrical shape. The second urging member 130 b is accommodated in the urging member accommodation space 254 so as to be coaxial with the virtual central axis of the urging member accommodation space 254. The second urging member 130 b applies a force in the valve closing direction to the second valve body 120.

第一弁体110は、駆動部30からの駆動力により変位し、着座壁面25bに離着座する。第一弁体110の開弁により圧力制御室25と流出通路24aとが連通状態になる。第一弁体110の閉弁により圧力制御室25と流出通路24aとの連通が遮断状態になる。第一弁体110は、閉弁部材111と嵌合部材112とを有している。   The first valve body 110 is displaced by the driving force from the driving unit 30 and is seated and separated on the seating wall surface 25b. By opening the first valve body 110, the pressure control chamber 25 and the outflow passage 24a are in communication with each other. By closing the first valve body 110, the communication between the pressure control chamber 25 and the outflow passage 24a is cut off. The first valve body 110 includes a valve closing member 111 and a fitting member 112.

閉弁部材111は、例えば金属材料により形成されている。閉弁部材111は、閉弁部111aおよび球面部111bを有している。閉弁部111aは、円形の平面形状に形成されている。閉弁部111aの直径は、流出開口部28の直径よりも大きい。閉弁部111aは、着座壁面25bに着座することで流出開口部28を閉弁する。球面部111bは、略球面状に形成されている。球面部111bは、嵌合部材112の軸方向の端部と接触している。   The valve closing member 111 is made of, for example, a metal material. The valve closing member 111 has a valve closing portion 111a and a spherical portion 111b. The valve closing portion 111a is formed in a circular planar shape. The diameter of the valve closing portion 111 a is larger than the diameter of the outflow opening portion 28. The valve closing portion 111a closes the outflow opening 28 by being seated on the seating wall surface 25b. The spherical portion 111b is formed in a substantially spherical shape. The spherical surface portion 111b is in contact with the end portion of the fitting member 112 in the axial direction.

嵌合部材112は、例えば金属材料により円柱状に形成されている。嵌合部材112は嵌合部112aを有する。嵌合部112aは、上圧力制御室部251aおよび下圧力制御室部251bの間の液密状態を維持しつつ第二弁体120に摺動可能に嵌合している。嵌合部材112は、第一付勢部材130aからの付勢力および弁体収容空間251の燃料から受ける閉弁方向の力を閉弁部材111に伝達する。   The fitting member 112 is formed in a cylindrical shape from, for example, a metal material. The fitting member 112 has a fitting portion 112a. The fitting portion 112a is slidably fitted to the second valve body 120 while maintaining a liquid-tight state between the upper pressure control chamber portion 251a and the lower pressure control chamber portion 251b. The fitting member 112 transmits the urging force from the first urging member 130 a and the force in the valve closing direction received from the fuel in the valve body accommodating space 251 to the valve closing member 111.

第二弁体120は、金属材料により円筒状に形成されている。第二弁体120は、弁体収容空間251に収容されている。第二弁体120は、流入開口部27および流出開口部28の各中心軸線と同軸配置されている。また、第二弁体120は、弁体収容空間251の中心軸線と同軸配置されている。第二弁体120の外周壁と、弁体収容空間251の内周壁との間には、円筒状の隙間120eが形成されている。隙間120eは、流入開口部27から下圧力制御室部251bへ向けて流れる高圧燃料の流路となる。   The second valve body 120 is formed in a cylindrical shape from a metal material. The second valve body 120 is housed in the valve body housing space 251. The second valve body 120 is arranged coaxially with the central axes of the inflow opening 27 and the outflow opening 28. Further, the second valve body 120 is arranged coaxially with the central axis of the valve body accommodating space 251. A cylindrical gap 120e is formed between the outer peripheral wall of the second valve body 120 and the inner peripheral wall of the valve body accommodating space 251. The gap 120e serves as a flow path for high-pressure fuel that flows from the inflow opening 27 toward the lower pressure control chamber 251b.

第二弁体120には、第二着座面120d、嵌合穴120cおよび連通通路120aが形成されている。第二着座面120dは、着座壁面25bと平行な平面として形成されている。第二着座面120dが着座壁面25bに着座することにより、第二弁体120は、流入開口部27を閉弁する。   The second valve body 120 is formed with a second seating surface 120d, a fitting hole 120c, and a communication passage 120a. The second seating surface 120d is formed as a plane parallel to the seating wall surface 25b. The second valve body 120 closes the inflow opening 27 by the second seating surface 120d seated on the seating wall surface 25b.

嵌合穴120cは、第二弁体120の径方向の中央に形成された円柱状の貫通孔である。嵌合穴120cは、第二弁体120の中心軸線と同軸となるように延伸している。嵌合穴120cは、第二弁体120を軸方向に貫通している。嵌合穴120cの直径は、嵌合穴120cに球面部111bが収容可能な大きさで形成されている。   The fitting hole 120c is a columnar through hole formed in the center of the second valve body 120 in the radial direction. The fitting hole 120c extends so as to be coaxial with the central axis of the second valve body 120. The fitting hole 120c penetrates the second valve body 120 in the axial direction. The diameter of the fitting hole 120c is formed such that the spherical portion 111b can be accommodated in the fitting hole 120c.

嵌合穴120cには、嵌合部112aが摺動可能に嵌合している。嵌合穴120cへの嵌合部112aの嵌合により、上述した上圧力制御室部251aおよび下圧力制御室部251bの間の液密状態が維持されている。嵌合穴120cの両端部のうちで、第二着座面120dと連続する一方の端部の内径は、他の部分よりも拡大されており球面部111bを収容可能な大きさで形成されている。   The fitting portion 112a is slidably fitted into the fitting hole 120c. By fitting the fitting portion 112a into the fitting hole 120c, the liquid-tight state between the upper pressure control chamber portion 251a and the lower pressure control chamber portion 251b described above is maintained. Of the both ends of the fitting hole 120c, the inner diameter of one end continuous with the second seating surface 120d is larger than the other part, and is formed in a size that can accommodate the spherical portion 111b. .

連通通路120aは、第二弁体120の軸方向に貫通している。連通通路120aは、円柱状の貫通孔である。連通通路120aは、上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとを連通しする。連通通路120aには、第一絞り部120bが形成されている。第一絞り部120bは、連通通路120aのうち中央よりも駆動部30側に近い位置に形成されている。第一絞り部120bは、円柱状の貫通孔であり、その直径は連通通路120aより小さい。第一絞り部120bは、上圧力制御室部251aおよび下圧力制御室部251bの間の燃料の流通量を規制することにより、上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとの間に圧力差を生じさせる。   The communication passage 120 a penetrates the second valve body 120 in the axial direction. The communication passage 120a is a cylindrical through hole. The communication passage 120a communicates the upper pressure control chamber 251a and the lower pressure control chamber 251b. A first throttle portion 120b is formed in the communication passage 120a. The first throttle part 120b is formed at a position closer to the drive part 30 side than the center in the communication passage 120a. The first throttle portion 120b is a cylindrical through hole, and its diameter is smaller than the communication passage 120a. The first throttle unit 120b regulates the amount of fuel flow between the upper pressure control chamber unit 251a and the lower pressure control chamber unit 251b, so that the first throttle unit 120b is interposed between the upper pressure control chamber unit 251a and the lower pressure control chamber unit 251b. Create a pressure differential.

第二弁体120は、第一弁体110の外周面110fに対し摺動可能に配置されている。第二弁体120が変位する場合であっても第一弁体110は変位しない。第二弁体120は、下圧力制御室部251bの燃料および第二付勢部材130bから閉弁方向の力を受ける。また、第二弁体120は、流入開口部27の高圧燃料から開弁方向の力を受ける。第二弁体120は、第二弁体120に形成された第二着座面120dが着座壁面25bに着座することにより、流入開口部27を閉弁する。   The second valve body 120 is slidably disposed with respect to the outer peripheral surface 110 f of the first valve body 110. Even if the second valve body 120 is displaced, the first valve body 110 is not displaced. The second valve body 120 receives force in the valve closing direction from the fuel in the lower pressure control chamber 251b and the second urging member 130b. The second valve body 120 receives force in the valve opening direction from the high-pressure fuel in the inflow opening 27. The second valve body 120 closes the inflow opening 27 when a second seating surface 120d formed on the second valve body 120 is seated on the seating wall surface 25b.

次に燃料噴射装置10の作動について図3および図5を用いて説明する。   Next, the operation of the fuel injection device 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 5.

時刻t1でピエゾアクチュエータ31への通電が開始される前では、第一弁体110は、下圧力制御室部251bの燃料圧力および第一付勢部材130aから受ける閉弁力により、着座壁面25bに着座している。つまり、第一弁体110は、流出開口部28と上圧力制御室部251aとの連通を遮断している。第二弁体120は、下圧力制御室部251bの燃料圧力および第二付勢部材130bから受ける閉弁力により、着座壁面25bに着座している。第二弁体120は、圧力制御室25を上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとに区分けしている。   Before energization of the piezo actuator 31 is started at time t1, the first valve body 110 is applied to the seating wall surface 25b by the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b and the closing force received from the first urging member 130a. Sitting. That is, the first valve body 110 blocks communication between the outflow opening 28 and the upper pressure control chamber 251a. The second valve body 120 is seated on the seating wall surface 25b by the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b and the valve closing force received from the second urging member 130b. The second valve body 120 divides the pressure control chamber 25 into an upper pressure control chamber portion 251a and a lower pressure control chamber portion 251b.

時刻t1では、ピエゾアクチュエータ31への通電が開始されると、ピエゾアクチュエータ31の伸長により、突起部322aが第一弁体110を噴孔方向、つまり、開弁方向へ押す。第一弁体110が噴孔方向へ変位すると、閉弁部111aが着座壁面25bから離座する。閉弁部111aが着座壁面25bから離座すると、流出開口部28が上圧力制御室部251aと連通状態になる。   At time t1, when energization of the piezo actuator 31 is started, the protrusion 322a pushes the first valve body 110 in the nozzle hole direction, that is, in the valve opening direction due to the extension of the piezo actuator 31. When the first valve body 110 is displaced in the direction of the nozzle hole, the valve closing portion 111a is separated from the seating wall surface 25b. When the valve closing portion 111a is separated from the seating wall surface 25b, the outflow opening portion 28 is in communication with the upper pressure control chamber portion 251a.

流出開口部28が上圧力制御室部251aと連通状態になると、上圧力制御室部251aの燃料は、流出開口部28を通り、流出通路24aから流出する。これにより、上圧力制御室部251aの燃料圧力は降下する。   When the outflow opening 28 communicates with the upper pressure control chamber 251a, the fuel in the upper pressure control chamber 251a flows out of the outflow passage 24a through the outflow opening 28. As a result, the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a drops.

下圧力制御室部251bの燃料は、連通通路120aを通じて上圧力制御室部251aに流入する。そのため、上圧力制御室部251aの燃料圧力の降下に追従して、下圧力制御室部251bの燃料圧力も降下する。連通通路120aに第一絞り部120bが形成されているため、上圧力制御室部251aからの燃料の流出速度と比較して、下圧力制御室部251bから上圧力制御室部251aへの燃料の流通速度は遅くなる。そのため、下圧力制御室部251bの燃料圧力と上圧力制御室部251aの燃料圧力との間に差が生じる。つまり、上圧力制御室部251aの燃料圧力よりも下圧力制御室部251bの燃料圧力の方が高圧になる。第二弁体120は、上圧力制御室部251aの圧力降下により、下圧力制御室部251bの燃料から受ける閉弁方向の力によって流入開口部27に押しつけられ、流入開口部27の閉弁状態を維持する。   The fuel in the lower pressure control chamber 251b flows into the upper pressure control chamber 251a through the communication passage 120a. Therefore, the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b also drops following the drop in the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a. Since the first throttle portion 120b is formed in the communication passage 120a, the fuel flow rate from the lower pressure control chamber portion 251b to the upper pressure control chamber portion 251a is compared with the outflow speed of the fuel from the upper pressure control chamber portion 251a. Distribution speed will be slow. Therefore, a difference occurs between the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b and the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a. That is, the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b is higher than the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a. The second valve body 120 is pressed against the inflow opening 27 by the force in the valve closing direction received from the fuel in the lower pressure control chamber 251b due to the pressure drop in the upper pressure control chamber 251a. To maintain.

ここで、下圧力制御室部251bの燃料圧力が低下すると、付勢部材収容空間254および圧力制御連通路253を介して下圧力制御室部251bと繋がっている圧力作用空間252の燃料圧力も低下する。   Here, when the fuel pressure in the lower pressure control chamber portion 251b decreases, the fuel pressure in the pressure acting space 252 connected to the lower pressure control chamber portion 251b via the biasing member accommodating space 254 and the pressure control communication path 253 also decreases. To do.

時刻t2では、下圧力制御室部251bの燃料圧力が所定の圧力まで低下すると、圧力作用空間252の燃料圧力も所定の圧力まで低下する。すると、ノズルニードル50が、圧力作用空間252の燃料圧力およびニードルスプリング52から閉弁方向に受ける力よりも、ニードル室22の燃料圧力から受ける開弁方向の力の方が大きくなる。そのため、ノズルニードル50は開弁を開始する。   At time t2, when the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b decreases to a predetermined pressure, the fuel pressure in the pressure acting space 252 also decreases to the predetermined pressure. Then, the force in the valve opening direction received from the fuel pressure in the needle chamber 22 is larger than the force received in the valve closing direction from the fuel pressure in the pressure acting space 252 and the needle spring 52 by the nozzle needle 50. Therefore, the nozzle needle 50 starts to open.

時刻t3では、ピエゾアクチュエータ31への通電を停止すると、ピエゾアクチュエータ31が収縮する。その結果、第一弁体110を開弁方向に押す駆動部30からの駆動力が作用しなくなるため、第一弁体110は、閉弁方向に向けた変位を開始する。   At time t3, when energization to the piezo actuator 31 is stopped, the piezo actuator 31 contracts. As a result, the driving force from the drive unit 30 that pushes the first valve body 110 in the valve opening direction does not act, so the first valve body 110 starts displacement in the valve closing direction.

時刻t4では、第一弁体110が閉弁すると、上圧力制御室部251aの燃料の流出開口部28からの流出が止まる。ここで、時刻t4では、上圧力制御室部251aの燃料圧力と下圧力制御室部251bの燃料圧力との間には差があり、下圧力制御室部251bの燃料圧力の方が高い。そのため、下圧力制御室部251bの燃料は連通通路120aを通り、上圧力制御室部251aへと流出する。下圧力制御室部251bの燃料が上圧力制御室部251aへ流出することにより、上圧力制御室部251aの燃料圧力は上昇する。   At time t4, when the first valve body 110 is closed, the fuel outflow from the outflow opening 28 of the upper pressure control chamber 251a stops. Here, at time t4, there is a difference between the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a and the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b, and the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b is higher. Therefore, the fuel in the lower pressure control chamber portion 251b flows through the communication passage 120a and flows out to the upper pressure control chamber portion 251a. As the fuel in the lower pressure control chamber 251b flows into the upper pressure control chamber 251a, the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a increases.

時刻t5では、上圧力制御室部251aの燃料圧力と下圧力制御室部251bの燃料圧力との差が小さくなる、または実質的に解消される。すると、第二弁体120が流入開口部27の高圧燃料から開弁方向に受ける力よりも、下圧力制御室部251bの燃料から閉弁方向に受ける力の方が小さくなる。その結果、第二弁体120が開弁を開始する。第二弁体120の開弁により、流入開口部27から上圧力制御室部251aに高圧燃料が流入する。さらに、第二弁体120の開弁によれば、所定の隙間120eを介して流入開口部27から下圧力制御室部251bにも高圧燃料が流入する。   At time t5, the difference between the fuel pressure in the upper pressure control chamber portion 251a and the fuel pressure in the lower pressure control chamber portion 251b is reduced or substantially eliminated. Then, the force that the second valve body 120 receives in the valve closing direction from the fuel in the lower pressure control chamber 251b is smaller than the force that the second valve body 120 receives in the valve opening direction from the high pressure fuel in the inflow opening 27. As a result, the second valve body 120 starts to open. By opening the second valve body 120, the high-pressure fuel flows from the inflow opening 27 into the upper pressure control chamber 251a. Furthermore, when the second valve body 120 is opened, the high-pressure fuel flows from the inflow opening 27 into the lower pressure control chamber 251b through the predetermined gap 120e.

時刻t6では、上圧力制御室部251aおよび下圧力制御室部251bの燃料圧力が所定の圧力まで上昇する。すると、下圧力制御室部251bと間接的に繋がっている圧力作用空間252の燃料圧力も、下圧力制御室部251bの燃料圧力と同様に上昇する。すると、ニードル室22の燃料圧力からノズルニードル50へ開弁方向に作用する力よりも、圧力作用空間252の燃料圧力およびニードルスプリング52からノズルニードル50へ閉弁方向に作用する力の方が大きくなる。そのため、圧力作用空間252の燃料によりノズルニードル50の閉弁方向に付与される力が大きくなり、ノズルニードル50は閉弁を開始する。時刻t6から時刻t7までの期間においては、ノズルニードル50が閉弁方向に変位することにより圧力作用空間252の体積が変化するため、流入開口部27から弁体収容空間251に燃料が流入したとしても、弁体収容空間251の圧力は一定を維持する。   At time t6, the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a and the lower pressure control chamber 251b rises to a predetermined pressure. Then, the fuel pressure in the pressure acting space 252 indirectly connected to the lower pressure control chamber portion 251b also rises in the same manner as the fuel pressure in the lower pressure control chamber portion 251b. Then, the fuel pressure in the pressure acting space 252 and the force acting from the needle spring 52 to the nozzle needle 50 in the valve closing direction are larger than the force acting from the fuel pressure in the needle chamber 22 to the nozzle needle 50 in the valve opening direction. Become. Therefore, the force applied in the valve closing direction of the nozzle needle 50 by the fuel in the pressure acting space 252 increases, and the nozzle needle 50 starts to close. In the period from time t6 to time t7, since the volume of the pressure acting space 252 is changed by the displacement of the nozzle needle 50 in the valve closing direction, it is assumed that fuel has flowed into the valve body accommodating space 251 from the inflow opening 27. In addition, the pressure in the valve body accommodating space 251 is kept constant.

時刻t7では、ノズルニードル50が閉弁する。ノズルニードル50の開弁後、弁体収容空間251の燃料圧力は、流入通路21aの燃料圧力まで上昇する。よって、第二弁体120が下圧力制御室部251bの燃料から閉弁方向に受ける力と、流入開口部27の燃料から開弁方向に受ける力との差が小さくなる。すると、第二弁体120が、流入開口部27の燃料圧力から受ける開弁方向の力よりも、下圧力制御室部251bの燃料圧力および第二付勢部材130bから受ける閉弁方向の力の方が大きくなる。そのため、第二弁体120は下圧力制御室部251bの燃料圧力および第二付勢部材130bから受ける閉弁方向の力により着座壁面25bに着座し、流入開口部27を閉弁する。   At time t7, the nozzle needle 50 is closed. After the nozzle needle 50 is opened, the fuel pressure in the valve body accommodating space 251 rises to the fuel pressure in the inflow passage 21a. Therefore, the difference between the force received by the second valve body 120 from the fuel in the lower pressure control chamber 251b in the valve closing direction and the force received from the fuel in the inflow opening 27 in the valve opening direction is reduced. Then, the force of the valve closing direction received from the fuel pressure of the lower pressure control chamber 251b and the second urging member 130b is larger than the force of the valve opening direction received by the second valve body 120 from the fuel pressure of the inflow opening 27. Will be bigger. Therefore, the second valve body 120 is seated on the seating wall surface 25b by the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b and the force in the valve closing direction received from the second urging member 130b, and the inflow opening 27 is closed.

以上のように、本実施形態によれば、第二弁体120は、駆動部30により駆動されなくても、下圧力制御室部251bに充填された燃料から受ける力により流入開口部27を閉弁し得る。そのため、ノズルニードル50の閉弁時における、応答性を向上させるべく、仮に、流入開口部27の開口面積を大きくし、第二弁体120が流入通路21aの高圧燃料から受ける力が増加したとしても、駆動部30の負荷の増加が引き起こされ難い。よって、駆動部30への負荷の増加を抑制しつつ、圧力制御室25への高圧燃料の流入量を増加させて、ノズルニードル50の制御性を向上させることが可能な燃料噴射装置10を提供することが可能である。   As described above, according to the present embodiment, the second valve body 120 closes the inflow opening 27 by the force received from the fuel charged in the lower pressure control chamber 251b without being driven by the drive unit 30. I can speak. Therefore, in order to improve the responsiveness when the nozzle needle 50 is closed, it is assumed that the opening area of the inflow opening 27 is increased and the force that the second valve body 120 receives from the high-pressure fuel in the inflow passage 21a is increased. However, it is difficult for the load of the drive unit 30 to increase. Therefore, it is possible to provide a fuel injection device 10 capable of improving the controllability of the nozzle needle 50 by increasing the amount of high-pressure fuel flowing into the pressure control chamber 25 while suppressing an increase in load on the drive unit 30. Is possible.

また、本実施形態によれば、第一弁体110の閉弁により、連通通路120aを通じて下圧力制御室部251bの燃料が上圧力制御室部251aへ流れ、上圧力制御室部251aの燃料圧力と下圧力制御室部251bの燃料圧力との差が小さくなる。これにより、上圧力制御室部251aの燃料が第二弁体120を閉弁方向へ押す力が小さくなるため、第二弁体120は、流入通路21aの高圧燃料から受ける力により流入開口部27を開弁する。よって、第二弁体120は、駆動部30により駆動されなくとも閉弁制御および開弁制御される。   Further, according to the present embodiment, when the first valve body 110 is closed, the fuel in the lower pressure control chamber 251b flows to the upper pressure control chamber 251a through the communication passage 120a, and the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a. And the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b becomes smaller. As a result, the force with which the fuel in the upper pressure control chamber portion 251a pushes the second valve body 120 in the valve closing direction is reduced, so that the second valve body 120 receives the inflow opening 27 by the force received from the high pressure fuel in the inflow passage 21a. Open the valve. Therefore, the second valve body 120 is subjected to valve closing control and valve opening control without being driven by the driving unit 30.

また、本実施形態によれば、流出開口部28および流入開口部27は、区画壁25aのうち第一弁体110および第二弁体120を共に着座させる着座壁面25bに開口している。故に、第一弁体110および第二弁体120と着座壁面25bとの間には、隙間が形成され難くなる。よって、上圧力制御室部251aの容積を低減しやすい。   Further, according to the present embodiment, the outflow opening 28 and the inflow opening 27 are open to the seating wall surface 25b on which the first valve body 110 and the second valve body 120 are seated together in the partition wall 25a. Therefore, it is difficult to form a gap between the first valve body 110 and the second valve body 120 and the seating wall surface 25b. Therefore, it is easy to reduce the volume of the upper pressure control chamber 251a.

また、本実施形態によれば、嵌合部材112は、第二弁体120に対して摺動可能に嵌合しており、かつ上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとの間の液密状態を維持している。そのため、第一弁体110が付勢部材130から付勢力を受けることにより摺動したとしても、上圧力制御室部251aと下圧力制御室部251bとは嵌合部材112により圧力差が生じる状態で区分けされる。よって、下圧力制御室部251bに付勢部材130を収容しつつ、付勢部材130の付勢力で閉弁部材111を閉弁方向に押すことができる。尚、液密状態とは、嵌合部材112および第二弁体120の間を流通する燃料量が、第一絞り部120bを流通する燃料量よりも少ない状態とする。   Further, according to the present embodiment, the fitting member 112 is slidably fitted to the second valve body 120, and between the upper pressure control chamber portion 251a and the lower pressure control chamber portion 251b. The liquid-tight state is maintained. Therefore, even if the first valve body 110 is slid by receiving the urging force from the urging member 130, the fitting member 112 causes a pressure difference between the upper pressure control chamber portion 251a and the lower pressure control chamber portion 251b. It is divided by. Therefore, the valve closing member 111 can be pushed in the valve closing direction by the urging force of the urging member 130 while the urging member 130 is housed in the lower pressure control chamber 251b. The liquid-tight state is a state where the amount of fuel flowing between the fitting member 112 and the second valve body 120 is smaller than the amount of fuel flowing through the first throttle portion 120b.

また、本実施形態によれば、閉弁部材111と嵌合部材112とは別体で形成され、閉弁部材111は閉弁部111aと球面部111bとを備える。そして、球面部111bは、球面部111bが接触している嵌合部材112から閉弁方向の力を受ける。これにより、仮に、嵌合部材112の変位方向が着座壁面25bに対して傾いていたとしても、嵌合部材112の上圧力制御室部251a側の端面と球面部111bとの接触部分で嵌合部材112に対する閉弁部材111の相対的な回転が許容される。そのため、閉弁部材111は、着座壁面25bに閉弁部111aを着座させることができる。   Further, according to the present embodiment, the valve closing member 111 and the fitting member 112 are formed separately, and the valve closing member 111 includes the valve closing portion 111a and the spherical portion 111b. The spherical portion 111b receives a force in the valve closing direction from the fitting member 112 with which the spherical portion 111b is in contact. Accordingly, even if the displacement direction of the fitting member 112 is inclined with respect to the seating wall surface 25b, the fitting portion 112 is fitted at the contact portion between the end surface on the upper pressure control chamber portion 251a side and the spherical portion 111b. Relative rotation of the valve closing member 111 with respect to the member 112 is allowed. Therefore, the valve closing member 111 can seat the valve closing portion 111a on the seating wall surface 25b.

また、本実施形態によれば、第二弁体120に閉弁方向の付勢力を作用させる付勢部材130が下圧力制御室部251bに収容される。そして、上圧力制御室部251aには、付勢部材130が収容されていない。このように、上圧力制御室部251aに付勢部材130を配置しない構成であれば、上圧力制御室部251aに付勢部材130を配置する場合と比較して、上圧力制御室部251aの容積を小さくすることが可能である。   Further, according to the present embodiment, the urging member 130 that applies the urging force in the valve closing direction to the second valve body 120 is accommodated in the lower pressure control chamber 251b. Further, the urging member 130 is not accommodated in the upper pressure control chamber 251a. Thus, if it is the structure which does not arrange | position the biasing member 130 in the upper pressure control chamber part 251a, compared with the case where the biasing member 130 is arrange | positioned in the upper pressure control chamber part 251a, of the upper pressure control chamber part 251a. It is possible to reduce the volume.

以上の上圧力制御室部251aの容積低減によれば、第一弁体110が流出開口部28を閉弁後、上圧力制御室部251aの燃料圧力は、速やかに下圧力制御室部251bの燃料圧力に近づく。その結果、第一弁体110の閉弁から第二弁体120の開弁までの時間(図5 時刻t4〜t5参照)が短縮される。このような第二弁体120の開弁応答性の向上によれば、圧力作用空間252の燃料圧力は、早急に上昇し得る。したがって、ノズルニードル50の閉弁応答性が向上可能となる。   According to the above volume reduction of the upper pressure control chamber 251a, after the first valve body 110 closes the outflow opening 28, the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a is quickly increased in the lower pressure control chamber 251b. Approaching fuel pressure. As a result, the time from the closing of the first valve body 110 to the opening of the second valve body 120 (see times t4 to t5 in FIG. 5) is shortened. According to such improvement of the valve opening response of the second valve body 120, the fuel pressure in the pressure acting space 252 can rise quickly. Therefore, the valve closing response of the nozzle needle 50 can be improved.

また、本実施形態によれば、第一弁体110および第二弁体120が収容される弁体収容空間251と、ノズルニードル50に圧力を作用させる燃料が充填される圧力作用空間252とに分かれている。そして、弁体収容空間251と圧力作用空間252とは圧力制御連通路253で連通されている。このような構成により、弁体収容空間251の容積を小さくし易くなるため、ノズルニードル50に作用する燃料の上昇および降下を短い時間で行うことができる。   In addition, according to the present embodiment, the valve body housing space 251 in which the first valve body 110 and the second valve body 120 are housed, and the pressure working space 252 in which fuel that applies pressure to the nozzle needle 50 is filled. I know. The valve body accommodation space 251 and the pressure action space 252 are communicated with each other through a pressure control communication path 253. With such a configuration, the volume of the valve body accommodating space 251 can be easily reduced, so that the fuel acting on the nozzle needle 50 can be raised and lowered in a short time.

また、本実施形態によれば、第二弁体120と弁体収容空間251とは概ね相似な形状に形成されている。そして、第二弁体120は、弁体収容空間251の中心軸線と同軸になるように、この弁体収容空間251に収容されている。これらの構成により、弁体収容空間251と第二弁体120との間に形成される空間、即ち燃料が充填される燃料空間の容積が低減されやすくなる。   Moreover, according to this embodiment, the 2nd valve body 120 and the valve body accommodation space 251 are formed in the substantially similar shape. And the 2nd valve body 120 is accommodated in this valve body accommodation space 251 so that it may become coaxial with the center axis line of the valve body accommodation space 251. FIG. With these configurations, the volume of the space formed between the valve body accommodating space 251 and the second valve body 120, that is, the fuel space filled with fuel is easily reduced.

そのため、容積が大きい形態と比較して弁体収容空間251の燃料圧力の上昇および降下を短い時間で行うことができる。よって、第二弁体120の応答性を向上することができ、延いては、ノズルニードル50の制御性を向上することが可能になる。   Therefore, it is possible to increase and decrease the fuel pressure in the valve body accommodating space 251 in a short time as compared with a configuration having a large volume. Therefore, the responsiveness of the second valve body 120 can be improved, and as a result, the controllability of the nozzle needle 50 can be improved.

また、本実施形態によれば、流入開口部27は環状に形成され、流入開口部27と同軸となるように第二弁体120は弁体収容空間251に収容される。そのため、第二弁体120は、流入通路21aの高圧燃料から受ける力を、周方向に概ね均一に受けることが可能である。よって、流入通路21aの高圧燃料から受ける力で第二弁体120が開弁する場合に、第二弁体120は、弁体収容空間251に対して斜めになり難い。これにより、第二弁体120は円滑に開弁できる。   Further, according to the present embodiment, the inflow opening 27 is formed in an annular shape, and the second valve body 120 is accommodated in the valve body accommodating space 251 so as to be coaxial with the inflow opening 27. Therefore, the second valve body 120 can receive the force received from the high-pressure fuel in the inflow passage 21a substantially uniformly in the circumferential direction. Therefore, when the second valve body 120 is opened by the force received from the high pressure fuel in the inflow passage 21a, the second valve body 120 is unlikely to be inclined with respect to the valve body accommodating space 251. Thereby, the 2nd valve body 120 can be opened smoothly.

(第二実施形態)
次に、第二実施形態に関して図6および図7を用いて説明する。本実施形態では、圧力制御室25の構成が第一実施形態とは異なっている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the configuration of the pressure control chamber 25 is different from that of the first embodiment.

図6のように、燃料噴射装置10は、付勢部材130を備えない。そのため、圧力制御室25には、付勢部材を収容するための付勢部材収容空間254が形成されていない。よって、弁体収容空間251と圧力作用空間252とが圧力制御連通路253で直接的に繋がっている。   As shown in FIG. 6, the fuel injection device 10 does not include the urging member 130. Therefore, the pressure control chamber 25 is not formed with an urging member accommodation space 254 for accommodating the urging member. Therefore, the valve body accommodation space 251 and the pressure action space 252 are directly connected by the pressure control communication path 253.

嵌合部材112の下圧力制御室部251b側に形成された端面112cには、小突起部112bが形成されている。小突起部112bは、嵌合部材112のうち、下圧力制御室部251bの底面25cに対向する端面112cに形成され、端面112cから底面25c方向へ突出している。第一弁体110の閉弁状態において、小突起部112bと底面25cとの間には、隙間が形成されている。また、第一弁体110の閉弁状態において、端面112cと底面25cとの間には、小突起部112bと底面25cとの間に形成された隙間よりも広い隙間が形成されている。第一弁体110が開弁し、嵌合部材112が変位すると、小突起部112bの先端は底面25cに密着する。小突起部112bの先端と底面25cとが密着した状態において、端面112cと底面25cとの間の隙間は維持されている。   A small protrusion 112b is formed on the end surface 112c formed on the lower pressure control chamber 251b side of the fitting member 112. The small protrusion 112b is formed on the end surface 112c of the fitting member 112 facing the bottom surface 25c of the lower pressure control chamber 251b, and protrudes from the end surface 112c in the direction of the bottom surface 25c. In the closed state of the first valve body 110, a gap is formed between the small protrusion 112b and the bottom surface 25c. Further, in the closed state of the first valve body 110, a gap wider than the gap formed between the small protrusion 112b and the bottom surface 25c is formed between the end surface 112c and the bottom surface 25c. When the first valve body 110 is opened and the fitting member 112 is displaced, the tip of the small protrusion 112b comes into close contact with the bottom surface 25c. In the state where the tip of the small protrusion 112b and the bottom surface 25c are in close contact with each other, the gap between the end surface 112c and the bottom surface 25c is maintained.

次に燃料噴射装置10の作動について図7を用いて説明する。尚、時刻t2から時刻t7までの作動は、第一実施形態と実質同一である。   Next, the operation of the fuel injection device 10 will be described with reference to FIG. The operation from time t2 to time t7 is substantially the same as in the first embodiment.

時刻t1でピエゾアクチュエータ31への通電が開始される前では、上圧力制御室部251a、下圧力制御室部251bおとび流入通路21aの燃料圧力の実質的な差がない。そのため、上圧力制御室部251aおよび流入開口部27の燃料圧力から第二弁体120が受ける開弁方向の力と、下圧力制御室部251bから第二弁体120が受ける閉弁方向の力とが釣り合う。よって、第二弁体120、着座壁面25bに押し付けられていない。   Before energization of the piezo actuator 31 is started at time t1, there is no substantial difference in fuel pressure between the upper pressure control chamber 251a, the lower pressure control chamber 251b, and the inflow passage 21a. Therefore, the force in the valve opening direction that the second valve body 120 receives from the fuel pressure in the upper pressure control chamber portion 251a and the inflow opening 27, and the force in the valve closing direction that the second valve body 120 receives from the lower pressure control chamber portion 251b. And balance. Therefore, it is not pressed against the second valve body 120 and the seating wall surface 25b.

時刻t1では、ピエゾアクチュエータ31の伸長により、突起部322aが第一弁体110を噴孔方向、つまり、開弁方向へ押す。第一弁体110が噴孔23方向へ変位すると、閉弁部111aが着座壁面25bから離座する。閉弁部111aが着座壁面25bから離座すると、流出開口部28が上圧力制御室部251aと連通状態になる。そのため、上圧力制御室部251aの燃料圧力は、下圧力制御室部251bの燃料圧力に対して、相対的に負圧となる。よって、第二弁体120は、上圧力制御室部251aの燃料に吸い寄せられて閉弁方向の力を受け着座壁面25bに着座する。以上により、流入開口部27と弁体収容空間251との連通が遮断状態となる。   At time t1, the extension of the piezo actuator 31 causes the protrusion 322a to push the first valve body 110 in the injection hole direction, that is, in the valve opening direction. When the first valve body 110 is displaced in the direction of the nozzle hole 23, the valve closing portion 111a is separated from the seating wall surface 25b. When the valve closing portion 111a is separated from the seating wall surface 25b, the outflow opening portion 28 is in communication with the upper pressure control chamber portion 251a. Therefore, the fuel pressure in the upper pressure control chamber 251a is a negative pressure relative to the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b. Therefore, the second valve body 120 is attracted to the fuel in the upper pressure control chamber 251a and receives the force in the valve closing direction and is seated on the seating wall surface 25b. As a result, the communication between the inflow opening 27 and the valve body accommodating space 251 is cut off.

時刻t8では、時刻t5で開始された高圧燃料の流入により、上圧力制御室部251a、下圧力制御室部251bおよび流入通路21aの燃料圧力の実質的な差がなくなる。そのため、第二弁体120が周囲の燃料から受ける閉弁方向の力が釣り合った状態となる。よって第二弁体120は時刻t8では着座壁面25bに着座せず、弁体収容空間251と流入開口部27との連通状態は維持される。そして、次回の噴射の時刻t1で流出開口部28が開弁されると、第二弁体120は閉弁する。   At time t8, due to the inflow of high pressure fuel started at time t5, there is no substantial difference in fuel pressure between the upper pressure control chamber portion 251a, the lower pressure control chamber portion 251b, and the inflow passage 21a. Therefore, the force in the valve closing direction that the second valve body 120 receives from the surrounding fuel is balanced. Therefore, the second valve body 120 is not seated on the seating wall surface 25b at time t8, and the communication state between the valve body accommodating space 251 and the inflow opening 27 is maintained. Then, when the outflow opening 28 is opened at the time t1 of the next injection, the second valve body 120 is closed.

以上のように、本実施形態の第二弁体120は、第一弁体110の開弁により生じる燃料負圧により閉弁方向へ引き寄せられる。そのため、第二弁体120は、駆動部30により駆動されず、且つ、第二付勢部材130bに付勢されなくても、流入開口部27を適切に閉弁できる。   As described above, the second valve body 120 of the present embodiment is attracted in the valve closing direction by the fuel negative pressure generated by opening the first valve body 110. Therefore, the second valve body 120 can appropriately close the inflow opening 27 without being driven by the drive unit 30 and being biased by the second biasing member 130b.

また、本実施形態によれば、圧力制御室25には、付勢部材収容空間254が形成されていない。そのため、付勢部材収容空間254が形成された構成と比較して、圧力制御室25の容積を小さくすることが可能である。そのため、容積が大きい形態と比較して弁体収容空間251の燃料圧力の上昇および降下を短い時間で行うことができる。よって、第二弁体120の応答性を向上することができ、延いては、ノズルニードル50の制御性を向上することが可能になる。   Further, according to the present embodiment, the urging member accommodating space 254 is not formed in the pressure control chamber 25. Therefore, the volume of the pressure control chamber 25 can be reduced as compared with the configuration in which the biasing member accommodating space 254 is formed. Therefore, it is possible to increase and decrease the fuel pressure in the valve body accommodating space 251 in a short time as compared with a configuration having a large volume. Therefore, the responsiveness of the second valve body 120 can be improved, and as a result, the controllability of the nozzle needle 50 can be improved.

また、第二実施形態によれば、嵌合部材112のうち、下圧力制御室部251b側の端面112cには、小突起部112bが形成されている。これにより、第一弁体110の開弁状態において、小突起部112bの先端が弁体収容空間251の底面25cと接触する。そのため、第一弁体110の開弁状態において、端面112cと底面25cとの間に形成された隙間を維持することが可能である。つまり、端面112c全体が弁体収容空間251の底面25cに密着することを抑制することができる。これにより、端面112cと底面25cとの隙間に燃料を介在させておくことが可能である。よって、下圧力制御室部251bの燃料圧力から受ける閉弁方向の力を嵌合部材112に作用させることが可能である。   Further, according to the second embodiment, the small protrusion 112b is formed on the end surface 112c of the fitting member 112 on the lower pressure control chamber 251b side. Thereby, in the valve open state of the 1st valve body 110, the front-end | tip of the small projection part 112b contacts the bottom face 25c of the valve body accommodation space 251. FIG. Therefore, it is possible to maintain a gap formed between the end surface 112c and the bottom surface 25c when the first valve body 110 is open. That is, it can suppress that the whole end surface 112c adheres to the bottom face 25c of the valve body accommodating space 251. Thus, fuel can be interposed in the gap between the end surface 112c and the bottom surface 25c. Therefore, it is possible to apply a force in the valve closing direction received from the fuel pressure in the lower pressure control chamber 251b to the fitting member 112.

(他の実施形態)
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as illustrated below. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

なお、第一実施形態では、第一弁体110は、閉弁部111aおよび嵌合部112aを有する二つの部材で形成されている。しかしながら、第一弁体110は、閉弁部111aおよび嵌合部112aを有する一つの部材によって形成されていてもよい。   In the first embodiment, the first valve body 110 is formed of two members having a valve closing portion 111a and a fitting portion 112a. However, the first valve body 110 may be formed by one member having the valve closing portion 111a and the fitting portion 112a.

なお、第一実施形態では、付勢部材130は、第一付勢部材130aと第二付勢部材130bとを有していたが、第一付勢部材130aを有していなくてもよい。   In the first embodiment, the urging member 130 has the first urging member 130a and the second urging member 130b, but may not have the first urging member 130a.

なお、第二実施形態では、小突起部112bは端面112cに形成されていたが、底面25cのうち、端面112cに対向する位置に形成してもよい。つまり、端面112cの全体と底面25cの全体とが密着することを抑制することができる位置であれば、どのような位置に形成してもよい。   In the second embodiment, the small protrusion 112b is formed on the end surface 112c, but may be formed on the bottom surface 25c at a position facing the end surface 112c. That is, it may be formed at any position as long as the entire end surface 112c and the entire bottom surface 25c can be prevented from coming into close contact with each other.

10 燃料噴射装置 112 嵌合部材
20 弁ボデー 110f 外周面
21a 流入通路 120 第二弁体
23 噴孔 120a 連通通路
24a 流出通路 120b 第一絞り部
25 圧力制御室 111a 閉弁部
25a 区画壁 111b 球面部
25b 着座壁面 130 付勢部材
27 流入開口部 251 弁体収容空間
28 流出開口部 251a 上圧力制御室部
30 駆動部 251b 下圧力制御室部
50 ノズルニードル 252 圧力作用空間
110 第一弁体 253 圧力制御連通路
111 閉弁部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel injection apparatus 112 Fitting member 20 Valve body 110f Outer peripheral surface 21a Inflow passage 120 Second valve body 23 Injection hole 120a Communication passage 24a Outflow passage 120b First throttle part 25 Pressure control chamber 111a Closed valve part 25a Partition wall 111b Spherical surface part 25b Seat wall surface 130 Energizing member 27 Inflow opening 251 Valve body accommodating space 28 Outflow opening 251a Upper pressure control chamber 30 Drive unit 251b Lower pressure control chamber 50 Nozzle needle 252 Pressure action space 110 First valve body 253 Pressure control Communication passage 111 Valve closing member

Claims (10)

噴孔(23)から燃料を噴射する燃料噴射装置(10)であって、
前記噴孔、燃料が充填された圧力制御室(25)、前記圧力制御室に高圧燃料を流入させる流入通路(21a)、および前記圧力制御室の燃料を流出させる流出通路(24a)が形成され、前記圧力制御室を区画する区画壁(25a)に前記流入通路の流入開口部(27)および前記流出通路の流出開口部(28)が開口している弁ボデー(20)と、
前記圧力制御室の燃料から閉弁方向の力を受け、前記圧力制御室の燃料圧力の上昇および降下によって前記弁ボデーに対して相対変位することで、前記噴孔の開弁および閉弁を行うノズルニードル(50)と、
前記圧力制御室に収容され、前記流出開口部の閉弁および開弁を行う第一弁体(110)と、
前記第一弁体を駆動し、前記第一弁体の開弁によって前記圧力制御室と前記流出通路とを連通させ、前記第一弁体の閉弁によって前記圧力制御室と前記流出通路との連通を遮断する駆動部(30)と、
前記駆動部に駆動される前記第一弁体の外周面(110f)に対し摺動可能に配置され、前記流入開口部の閉弁および開弁を行う第二弁体(120)と、を備え、
前記圧力制御室は、前記第二弁体の閉弁により、前記第一弁体を収容する上圧力制御室部(251a)と、前記第二弁体を挟んで前記上圧力制御室部とは反対側に位置する下圧力制御室部(251b)と、に区分けされ、
前記第二弁体には、前記上圧力制御室部と前記下圧力制御室部とを連通し、前記上圧力制御室部と前記下圧力制御室部との間に圧力差を生じさせる第一絞り部(120b)を有する連通通路(120a)が形成され、
前記第二弁体は、前記第一弁体の開弁による前記上圧力制御室部と前記流出通路との連通により、前記下圧力制御室部に充填された燃料から受ける力によって前記流入開口部を閉弁する燃料噴射装置。
A fuel injection device (10) for injecting fuel from an injection hole (23),
The nozzle hole, a pressure control chamber (25) filled with fuel, an inflow passage (21a) for allowing high-pressure fuel to flow into the pressure control chamber, and an outflow passage (24a) for letting out fuel in the pressure control chamber are formed. A valve body (20) in which an inflow opening (27) of the inflow passage and an outflow opening (28) of the outflow passage are opened in a partition wall (25a) partitioning the pressure control chamber;
The nozzle hole is opened and closed by receiving a force in the valve closing direction from the fuel in the pressure control chamber and being displaced relative to the valve body by the increase and decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber. A nozzle needle (50);
A first valve body (110) housed in the pressure control chamber and closing and opening the outflow opening;
The first valve body is driven, the pressure control chamber and the outflow passage are communicated by opening the first valve body, and the pressure control chamber and the outflow passage are closed by closing the first valve body. A drive unit (30) for blocking communication;
A second valve body (120) disposed to be slidable with respect to the outer peripheral surface (110f) of the first valve body driven by the drive section and closing and opening the inflow opening. ,
The pressure control chamber includes an upper pressure control chamber portion (251a) that houses the first valve body by closing the second valve body, and an upper pressure control chamber portion that sandwiches the second valve body. And the lower pressure control chamber (251b) located on the opposite side,
The second valve body communicates the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion, and generates a pressure difference between the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion. A communication passage (120a) having a throttle portion (120b) is formed,
The second valve body includes the inflow opening by a force received from fuel filled in the lower pressure control chamber due to the communication between the upper pressure control chamber and the outflow passage by opening the first valve body. A fuel injection device that closes the valve.
前記第二弁体は、前記第一弁体の閉弁後における前記下圧力制御室部から前記上圧力制御室部への前記連通通路を通じた燃料の流通により前記圧力差が小さくなると、前記流入通路の高圧燃料から受ける力により開弁する請求項1に記載の燃料噴射装置。   When the pressure difference is reduced by the flow of fuel through the communication passage from the lower pressure control chamber to the upper pressure control chamber after the first valve is closed, the second valve body The fuel injection device according to claim 1, wherein the valve is opened by a force received from the high-pressure fuel in the passage. 前記流出開口部および前記流入開口部は、前記区画壁のうち前記第一弁体および前記第二弁体がともに着座する着座壁面(25b)に開口している請求項1または2に記載の燃料噴射装置。   3. The fuel according to claim 1, wherein the outflow opening and the inflow opening are open to a seating wall surface (25 b) on which the first valve body and the second valve body are seated in the partition wall. Injection device. 前記第一弁体は、
前記流出開口部を閉弁する閉弁部(111a)と、
前記上圧力制御室部および前記下圧力制御室部の間の液密状態を維持しつつ前記第二弁体に摺動可能に嵌合する嵌合部(112a)と、を有する請求項1乃至3のいずれか1つに記載の燃料噴射装置。
The first valve body is
A valve closing portion (111a) for closing the outflow opening;
2. A fitting portion (112 a) that slidably fits to the second valve body while maintaining a liquid-tight state between the upper pressure control chamber portion and the lower pressure control chamber portion. 4. The fuel injection device according to any one of 3.
前記第一弁体は、閉弁部材(111)と嵌合部材(112)とを有し、
前記嵌合部材は、前記嵌合部を有し、
前記閉弁部材は、前記閉弁部と、前記嵌合部材と接触し前記嵌合部材の摺動に伴う力を受ける略球面上の球面部(111b)と、を備える請求項4に記載の燃料噴射装置。
The first valve body has a valve closing member (111) and a fitting member (112),
The fitting member has the fitting portion,
The said valve closing member is provided with the said valve closing part and the spherical surface part (111b) on the substantially spherical surface which contacts the said fitting member and receives the force accompanying the sliding of the said fitting member. Fuel injection device.
前記流出開口部を閉弁する方向への付勢力を前記第一弁体に作用させる付勢部材(130)、をさらに備える請求項5に記載の燃料噴射装置。   The fuel injection device according to claim 5, further comprising a biasing member (130) that applies a biasing force in a direction of closing the outflow opening to the first valve body. 前記付勢部材は、前記圧力制御室のうちで前記上圧力制御室部以外の空間に収容されている請求項6に記載の燃料噴射装置。   The fuel injection device according to claim 6, wherein the biasing member is accommodated in a space other than the upper pressure control chamber portion in the pressure control chamber. 前記圧力制御室は、
前記第一弁体および前記第二弁体を収容し、前記上圧力制御室部を含む弁体収容空間(251)と、
前記ノズルニードルに圧力を作用させる燃料が充填される圧力作用空間(252)と、
前記弁体収容空間と前記圧力作用空間とを連通させる圧力制御連通路(253)と、を有する請求項1乃至7のいずれか1つに記載の燃料噴射装置。
The pressure control chamber is
A valve body accommodating space (251) containing the first valve body and the second valve body and including the upper pressure control chamber;
A pressure acting space (252) filled with fuel for applying pressure to the nozzle needle;
The fuel injection device according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a pressure control communication path (253) for communicating the valve body accommodation space and the pressure acting space.
前記弁体収容空間は円柱状の空間であり、
前記第二弁体は、円筒状に形成され、前記弁体収容空間の仮想の中心軸線と同軸配置されるように前記弁体収容空間に収容されている請求項8に記載の燃料噴射装置。
The valve body accommodating space is a cylindrical space,
The fuel injection device according to claim 8, wherein the second valve body is formed in a cylindrical shape and is accommodated in the valve body accommodating space so as to be coaxially disposed with a virtual central axis of the valve body accommodating space.
前記流入開口部は、円環状に形成されており、
前記第二弁体は、前記流入開口部と同軸となるように前記弁体収容空間に収容されている請求項8または9に記載の燃料噴射装置。
The inflow opening is formed in an annular shape,
The fuel injection device according to claim 8 or 9, wherein the second valve body is housed in the valve body housing space so as to be coaxial with the inflow opening.
JP2017031368A 2017-02-22 2017-02-22 Fuel injector Expired - Fee Related JP6686931B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017031368A JP6686931B2 (en) 2017-02-22 2017-02-22 Fuel injector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017031368A JP6686931B2 (en) 2017-02-22 2017-02-22 Fuel injector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018135821A true JP2018135821A (en) 2018-08-30
JP6686931B2 JP6686931B2 (en) 2020-04-22

Family

ID=63366205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017031368A Expired - Fee Related JP6686931B2 (en) 2017-02-22 2017-02-22 Fuel injector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6686931B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10808661B2 (en) 2017-02-22 2020-10-20 Denso Corporation Fuel injection device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030025005A1 (en) * 2000-03-28 2003-02-06 Dirk Baranowski Injection valve having a bypass throttle
JP2004503710A (en) * 2000-06-15 2004-02-05 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Fuel injection device used for internal combustion engine
JP2005529267A (en) * 2002-05-10 2005-09-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Injector for fuel injection
JP2006046323A (en) * 2004-07-06 2006-02-16 Denso Corp Common-rail injector
JP2011208554A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Denso Corp Fuel injection device
JP2012021463A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Denso Corp Fuel injection device
CN104481767A (en) * 2014-12-05 2015-04-01 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 Novel common-rail oil injector
JP2015108300A (en) * 2013-12-03 2015-06-11 株式会社デンソー Fuel injection valve

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030025005A1 (en) * 2000-03-28 2003-02-06 Dirk Baranowski Injection valve having a bypass throttle
JP2004503710A (en) * 2000-06-15 2004-02-05 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Fuel injection device used for internal combustion engine
JP2005529267A (en) * 2002-05-10 2005-09-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Injector for fuel injection
JP2006046323A (en) * 2004-07-06 2006-02-16 Denso Corp Common-rail injector
JP2011208554A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Denso Corp Fuel injection device
JP2012021463A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Denso Corp Fuel injection device
JP2015108300A (en) * 2013-12-03 2015-06-11 株式会社デンソー Fuel injection valve
CN104481767A (en) * 2014-12-05 2015-04-01 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 Novel common-rail oil injector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10808661B2 (en) 2017-02-22 2020-10-20 Denso Corporation Fuel injection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6686931B2 (en) 2020-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6365350B2 (en) Fuel injection valve
JP6387985B2 (en) Fuel injection device
JP6686931B2 (en) Fuel injector
JP5708092B2 (en) Injector
JP4131251B2 (en) Fuel injection device
JP5146837B2 (en) Fuel injection device
JP2008202417A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP6642478B2 (en) Fuel injection device
JP5293226B2 (en) Solenoid valve and fuel injection device using solenoid valve
JP6172113B2 (en) Fuel injection valve
JP6145652B2 (en) Fuel injection valve
US10883460B2 (en) Fuel injection device
JP6281296B2 (en) Fuel injection valve
WO2018037714A1 (en) Fuel injection device
JP6962039B2 (en) Fuel injection device
JP6144185B2 (en) Fuel injection nozzle
JP6766711B2 (en) Fuel injection device
WO2018037713A1 (en) Fuel injection device
JP7024455B2 (en) Fuel injection device
JP6926718B2 (en) Fuel injection device
JP6828443B2 (en) Fuel injection device
JPH11159417A (en) Fuel injection valve
JP2010071113A (en) Fuel injection device
JP2007002804A (en) Injector
JPH11257183A (en) Differential pressure type fuel injection device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190409

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200220

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: 20200303

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200316

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6686931

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees