JP5246149B2 - Injector - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタに関する。 The present invention relates to an injector for injecting and supplying fuel to an engine.
従来から、インジェクタでは、圧電素子の積層体に電圧を印加して積層体を軸方向に伸長させることで、弁体を駆動して噴孔を開放するものが公知となっている(以下、圧電素子の積層体に電圧を印加することで開弁するインジェクタを、ピエゾインジェクタと呼ぶことがある。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an injector is known in which a voltage is applied to a laminated body of piezoelectric elements to extend the laminated body in the axial direction, thereby driving a valve body to open a nozzle hole (hereinafter referred to as piezoelectric). An injector that opens when a voltage is applied to a stack of elements is sometimes referred to as a piezo injector).
ところで、従来のピエゾインジェクタ100では、圧電素子に対する燃料付着回避および電気的絶縁等の観点から、積層体101の外周面に電気絶縁性の接着剤を塗布して環状の接着剤層(図示せず)を設けるとともに接着剤層の外周側を絶縁材料(図示せず)で覆い、さらに絶縁材料の外周側に空洞102を形成するようにSUSカバー103を配している(図4参照)。
In the
そして、圧電素子に対する燃料付着回避および電気絶縁性等を確保した上で積層体101の伸長力を他部材に伝達するため、SUSカバー103の一端にベローズ104が接続され、ベローズ104によりSUSカバー103の一端側が封鎖されている(例えば、特許文献1参照)。
The
しかし、ベローズ104は、軸方向に伸長すると縮径して軸方向に関するばね定数が大きくなる。このため、積層体101が伸長するほど、積層体101の伸長に対するベローズ104の抵抗が大きくなってしまい、積層体101の伸長力が伝達されにくくなってしまう。
However, when the
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ピエゾインジェクタにおいて、圧電素子の積層体が伸長しても、ベローズが積層体の伸長に対し抵抗として作用するのを抑制することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to prevent the bellows from acting as a resistance against the extension of the laminate in the piezoelectric injector even if the laminate of the piezoelectric elements is extended. It is in suppressing.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載のインジェクタは、圧電素子の積層体に電圧を印加して積層体を軸方向に伸長させることで、弁体を駆動して噴孔を開放するものである。
また、インジェクタは、互いに異径の2つのベローズを同軸的に配するとともに、2つのベローズの間を環状の連結部材により連結してなるベローズ組立体を備える。そして、2つのベローズは、径方向に関して外周側と内周側との間で流体の流出入が遮断されるように連結部材により連結され、積層体は、ベローズ組立体の内周側にベローズ組立体と同軸的に収容されている。
[Means of Claim 1]
The injector according to claim 1 applies a voltage to the laminated body of piezoelectric elements to extend the laminated body in the axial direction, thereby driving the valve body to open the injection hole.
In addition, the injector includes a bellows assembly in which two bellows having different diameters are coaxially arranged and the two bellows are connected by an annular connecting member. The two bellows are connected to each other by a connecting member so that the inflow and outflow of fluid is blocked between the outer peripheral side and the inner peripheral side in the radial direction, and the laminated body is attached to the inner peripheral side of the bellows assembly. It is accommodated coaxially with the solid.
さらに、ベローズ組立体の軸方向一端および他端は、それぞれ、積層体の軸方向一端および他端を支持する一端側部材および他端側部材により封鎖されて流体の流出入が遮断されている。
そして、2つのベローズは、両方とも径方向よりも軸方向に剛性が低い。
Furthermore, the one end and the other end in the axial direction of the bellows assembly are respectively blocked by the one end side member and the other end side member that support the one end and the other end in the axial direction of the laminated body, and the flow of fluid is blocked.
The two bellows are both less rigid in the axial direction than in the radial direction.
これにより、積層体が軸方向にどのように伸縮しても、ベローズ組立体の内部容積は変わらない。すなわち、2つのベローズは、両方とも径方向よりも軸方向に剛性が低いため、積層体の伸縮に応じて軸方向に伸縮しても径方向の伸縮量が小さい。このため、積層体が伸長してベローズ組立体が軸方向に長くなれば、径小のベローズが軸方向に伸長し、径小のベローズが伸長することにより径小のベローズに囲われた領域の容積が増加する。そして、径小のベローズに囲われた領域の容積増加分は、径大のベローズが軸方向に短縮することで吸収される。 Thereby, the inner volume of the bellows assembly does not change no matter how the laminated body expands and contracts in the axial direction. That is, since the two bellows are both less rigid in the axial direction than in the radial direction, the amount of expansion and contraction in the radial direction is small even when the stack is expanded and contracted in the axial direction. For this reason, if the laminated body is elongated and the bellows assembly is lengthened in the axial direction, the small-diameter bellows is elongated in the axial direction, and the small-diameter bellows is elongated, thereby extending the region surrounded by the small-diameter bellows. Volume increases. The volume increase in the region surrounded by the small diameter bellows is absorbed by the large diameter bellows being shortened in the axial direction.
つまり、積層体が伸長すると、ベローズ組立体において、径小のベローズが伸長するとともに径大のベローズが短縮する。この結果、径小のベローズが伸長することで積層体の伸長に対する抵抗を増しても、径大のベローズが軸方向に短縮することで積層体の伸長に対する抵抗を減ずるので、ベローズ組立体によれば、単一のベローズに比べて、積層体の伸長に対し抵抗として作用するのを抑制することができる。
以上により、ピエゾインジェクタにおいて、圧電素子の積層体が伸長しても、ベローズが積層体の伸長に対し抵抗として作用するのを抑制することができる。
That is, when the laminated body is elongated, in the bellows assembly, the small diameter bellows is expanded and the large diameter bellows is shortened. As a result, even if the small-diameter bellows is extended to increase the resistance to the extension of the laminate, the large-diameter bellows is reduced in the axial direction to reduce the resistance to the extension of the laminate. For example, as compared with a single bellows, it can suppress acting as a resistance to the elongation of the laminate.
As described above, in the piezo injector, it is possible to suppress the bellows from acting as a resistance to the extension of the multilayer body even if the multilayer body of the piezoelectric elements is elongated.
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載のインジェクタによれば、2つのベローズの内周側には、それぞれ環状体が装着されて径方向の剛性が高められている。
これにより、2つのベローズは、さらに径を可変しにくくなるので、積層体の伸長に応じて、径小、径大のベローズは、それぞれ、確実に径を変えることなく、伸長したり短縮したりするようになる。
[Means of claim 2]
According to the injector of the second aspect, the annular bodies are respectively attached to the inner peripheral sides of the two bellows to increase the radial rigidity.
As a result, the two bellows are more difficult to change in diameter, so that the bellows having a small diameter and a large diameter can be expanded or shortened without changing the diameter reliably according to the expansion of the laminate. To come.
〔請求項3の手段〕
請求項3に記載のインジェクタによれば、連結部材は、所定の支持部材により軸方向に摺動自在に支持されている。
これにより、各ベローズの伸縮動作を軸方向に関して安定させることができる。
[Means of claim 3]
According to the injector of the third aspect, the connecting member is supported by the predetermined support member so as to be slidable in the axial direction.
Thereby, the expansion-contraction operation | movement of each bellows can be stabilized regarding an axial direction.
実施形態1のインジェクタは、圧電素子の積層体に電圧を印加して積層体を軸方向に伸長させることで、弁体を駆動して噴孔を開放するものである。
また、インジェクタは、互いに異径の2つのベローズを同軸的に配するとともに、2つのベローズの間を環状の連結部材により連結してなるベローズ組立体を備える。そして、2つのベローズは、径方向に関して外周側と内周側との間で流体の流出入が遮断されるように連結部材により連結され、積層体は、ベローズ組立体の内周側にベローズ組立体と同軸的に収容されている。
The injector of Embodiment 1 applies a voltage to the laminated body of piezoelectric elements to extend the laminated body in the axial direction, thereby driving the valve body to open the injection hole.
In addition, the injector includes a bellows assembly in which two bellows having different diameters are coaxially arranged and the two bellows are connected by an annular connecting member. The two bellows are connected to each other by a connecting member so that the inflow and outflow of fluid is blocked between the outer peripheral side and the inner peripheral side in the radial direction, and the laminated body is attached to the inner peripheral side of the bellows assembly. It is accommodated coaxially with the solid.
さらに、ベローズ組立体の軸方向一端および他端は、それぞれ、積層体の軸方向一端および他端を支持する一端側部材および他端側部材により封鎖されて流体の流出入が遮断されている。
そして、2つのベローズは、両方とも径方向よりも軸方向に剛性が低い。
Furthermore, the one end and the other end in the axial direction of the bellows assembly are respectively blocked by the one end side member and the other end side member that support the one end and the other end in the axial direction of the laminated body, and the flow of fluid is blocked.
The two bellows are both less rigid in the axial direction than in the radial direction.
実施形態2のインジェクタによれば、2つのベローズの内周側には、それぞれ環状体が装着されて径方向の剛性が高められている。
また、連結部材は、所定の支持部材により軸方向に摺動自在に支持されている。
According to the injector of the second embodiment, the annular bodies are respectively attached to the inner peripheral sides of the two bellows to increase the radial rigidity.
The connecting member is supported by a predetermined supporting member so as to be slidable in the axial direction.
〔実施例1の構成〕
実施例1のインジェクタ1の構成を、図1を用いて説明する。
インジェクタ1は、例えば、エンジン(図示せず)の各気筒に搭載されて、燃焼室(図示せず)に直接的に燃料を噴射するものであり、圧電素子の積層体2に電圧を印加して積層体2を軸方向に伸長させることで、弁体3を駆動して噴孔4を開放する。
[Configuration of Example 1]
The structure of the injector 1 of Example 1 is demonstrated using FIG.
The injector 1 is mounted on each cylinder of an engine (not shown), for example, and injects fuel directly into a combustion chamber (not shown). A voltage is applied to the
インジェクタ1は、燃料を噴射するノズル部6と、積層体2を有してノズル部6の弁体3を駆動するピエゾアクチュエータ7と、ピエゾアクチュエータ7で発生した駆動力をノズル部6に伝達する駆動力伝達部8とを備え、例えば、コモンレールから高圧の燃料を受け入れるとともに、受け入れた燃料を内部に形成される燃料流路を介して先端の噴孔4に導き、弁体3を駆動することにより噴孔4を通じて噴射する。
The injector 1 transmits to the nozzle unit 6 a
ノズル部6は、噴孔4を開閉する弁体3と、先端に噴孔4を有する弁ボディ9と、弁体3の摺動軸部10を軸方向に摺動自在に支持する円筒状の第1内部ボディ11と、弁体3を閉弁側に付勢するスプリング12と、第1内部ボディ11の後端側を封鎖してスプリング12を収容するスプリング室13を形成する第2内部ボディ14とを有する。
The
ここで、弁ボディ9は、弁体3の先端部を軸方向に摺動自在に収容することで、弁体3との間に噴孔4に燃料を導くためのノズル室18を形成する。また、スプリング室13は、コモンレールから受け入れた高圧の燃料を噴孔4の方に導くための燃料流路の一部をなし、スプリング室13は、第2内部ボディ14に設けられた燃料通路19を介して高圧の燃料を受け入れる。そして、スプリング室13とノズル室18とは弁体3に設けられる燃料通路20を介して連通している。
以上の構成により、コモンレールから受け入れた高圧の燃料が噴孔4まで導かれる。
Here, the
With the above configuration, the high-pressure fuel received from the common rail is guided to the nozzle hole 4.
また、第1内部ボディ11は、弁体3に対し開弁側に燃料圧を作用させるための制御室23を弁体3との間に形成する。そして、制御室23の燃料圧がピエゾアクチュエータ7の動作に応じて増減することで、弁体3が開弁したり閉弁したりする。
In addition, the first
ピエゾアクチュエータ7は、圧電素子の積層体2と、積層体2を収容するベローズ組立体24とを有する。
ベローズ組立体24は、互いに異径の2つのベローズ(以下、径が大きい方を大径ベローズ26、径が小さい方を小径ベローズ27と呼ぶ。)を同軸的に配するとともに、大径、小径ベローズ26、27の間を環状の連結部材28により連結してなるものである。
The piezo actuator 7 includes a
The
大径、小径ベローズ26、27は、径方向に関して外周側と内周側との間で燃料の流出入が遮断されるように連結部材28により連結され、積層体2は、ベローズ組立体24の内周側にベローズ組立体24と同軸的に収容されている。さらに、ベローズ組立体24の先端および後端は、それぞれ、積層体2の先端および後端を支持する先端側部材29および後端側部材30により封鎖されて燃料の流出入が遮断されている。そして、大径、小径ベローズ26、27は、両方とも径方向よりも軸方向に剛性が低い。
The large-diameter and small-diameter bellows 26 and 27 are connected by a connecting
駆動力伝達部8は、ピエゾアクチュエータ7の先端により当接されて先端側に移動するピストン33と、ピストン33を摺動自在に支持して第2内部ボディ14との間に圧力室34を形成する円筒状の第3内部ボディ35と、ピストン33を後端側に付勢するスプリング36とを有する。ここで、圧力室34には、逆止弁37を介して、コモンレールから受け入れた高圧の燃料が供給され、圧力室34と制御室23とは第1、第2内部ボディ11、14を通る燃料通路38により連通している。
The driving
これにより、積層体2が伸長してピストン33を先端側に移動させると、圧力室34が圧縮されて制御室23の燃料圧が上昇する。このため、弁体3が開弁側に駆動されて噴孔4が開放され、燃料の噴射が開始する。また、積層体2が短縮してピストン33が後端側に移動すると、圧力室34が膨張されて制御室23の燃料圧が低下する。このため、弁体3が閉弁側に駆動されて噴孔4が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。
なお、積層体2に対する電圧印加開始および電圧印加停止は、車両に搭載された所定の電子制御装置からの指令に応じて行われる。
Thereby, when the
In addition, the voltage application start and voltage application stop with respect to the
〔実施例1の作用効果〕
実施例1のインジェクタ1の作用効果を、図2を用いて説明する。
積層体2が電圧印加により軸方向に伸長すると、ベローズ組立体24では、ベローズ組立体24の内部容積が変化しないように、大径ベローズ26が短縮するとともに、小径ベローズ27が伸長する。すなわち、大径、小径ベローズ26、27は、両方とも径方向よりも軸方向に剛性が低いため、積層体2の伸縮に応じて軸方向に伸縮しても径方向の伸縮量が小さい。
[Effects of Example 1]
The effect of the injector 1 of Example 1 is demonstrated using FIG.
When the
このため、積層体2が伸長してベローズ組立体24が軸方向に長くなれば、小径ベローズ27が軸方向に伸長し、小径ベローズ27が伸長することにより小径ベローズ27に囲われた領域の容積が増加する。そして、小径ベローズ27に囲われた領域の容積増加分は、大径ベローズ26が軸方向に短縮することで吸収される。
For this reason, if the
つまり、積層体2が伸長すると、ベローズ組立体24において、小径ベローズ27が伸長するとともに大径ベローズ26が短縮する。この結果、小径ベローズ27が伸長することで積層体2の伸長に対する抵抗を増しても、大径ベローズ26が軸方向に短縮することで積層体2の伸長に対する抵抗を減ずるので、ベローズ組立体24によれば、単一のベローズに比べて、積層体2の伸長に対し抵抗として作用するのを抑制することができる。
以上により、インジェクタ1においてベローズ組立体24を採用することにより、単一のベローズを使用する場合に比べて、積層体2の伸長に対する抵抗を抑制することができる。
That is, when the
As described above, by adopting the
実施例2のインジェクタ1によれば、図3に示すように、大径、小径ベローズ26、27の内周側には、それぞれ環状体41が装着されて径方向の剛性が高められている。
これにより、大径、小径ベローズ26、27は、さらに径を可変しにくくなるので、積層体2の伸長に応じて、大径、小径ベローズ26、27は、それぞれ、確実に径を変えることなく、伸長したり短縮したりするようになる。
また、連結部材28は、ピストン33の内周側で軸方向に摺動自在に支持されている。これにより、大径、小径ベローズ26、27の伸縮動作を軸方向に関して安定させることができる。
According to the injector 1 of the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
As a result, the diameters of the large and small diameter bellows 26 and 27 are more difficult to change. Therefore, the large diameter and small diameter bellows 26 and 27 do not change the diameter reliably according to the extension of the
The connecting
〔変形例〕
インジェクタ1の態様は、実施例1、2に限定されず種々の変形例を考えることができる。例えば、実施例1、2のインジェクタ1は燃焼室に燃料を直接的に噴射するものであったが、インジェクタ1をインテークマニホールドに装着して吸気ポートに燃料を噴射するようにしてもよい。
[Modification]
The mode of the injector 1 is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be considered. For example, although the injectors 1 of the first and second embodiments inject fuel directly into the combustion chamber, the injector 1 may be mounted on the intake manifold and injected into the intake port.
1 インジェクタ
2 積層体
3 弁体
4 噴孔
24 ベローズ組立体
26 大径ベローズ(2つのベローズ)
27 小径ベローズ(2つのベローズ)
28 連結部材
29 先端側部材(一端側部材)
30 後端側部材(他端側部材)
41 環状体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
27 Small-diameter bellows (two bellows)
28 connecting
30 Rear end side member (other end side member)
41 toroid
Claims (3)
互いに異径の2つのベローズを同軸的に配するとともに、前記2つのベローズの間を環状の連結部材により連結してなるベローズ組立体を備え、
前記2つのベローズは、径方向に関して外周側と内周側との間で流体の流出入が遮断されるように前記連結部材により連結され、
前記積層体は、前記ベローズ組立体の内周側に前記ベローズ組立体と同軸的に収容され、
前記ベローズ組立体の軸方向一端および他端は、それぞれ、前記積層体の軸方向一端および他端を支持する一端側部材および他端側部材により封鎖されて流体の流出入が遮断され、
前記2つのベローズは、両方とも径方向よりも軸方向に剛性が低いことを特徴とするインジェクタ。 In an injector that opens a nozzle hole by driving a valve body by applying a voltage to a laminate of piezoelectric elements and extending the laminate in the axial direction.
A bellows assembly in which two bellows having different diameters are coaxially arranged, and the two bellows are connected by an annular connecting member,
The two bellows are connected by the connecting member so that fluid inflow and outflow is blocked between the outer peripheral side and the inner peripheral side in the radial direction,
The laminate is accommodated coaxially with the bellows assembly on the inner peripheral side of the bellows assembly,
One end and the other end in the axial direction of the bellows assembly are respectively blocked by one end side member and the other end side member that support the one end and the other end in the axial direction of the laminate, and the flow of fluid is blocked.
Both of the two bellows are less rigid in the axial direction than in the radial direction.
前記2つのベローズの内周側には、それぞれ環状体が装着されて径方向の剛性が高められていることを特徴とするインジェクタ。 The injector according to claim 1, wherein
An injector characterized in that an annular body is attached to each of the inner peripheral sides of the two bellows to increase radial rigidity.
前記連結部材は、所定の支持部材により軸方向に摺動自在に支持されていることを特徴とするインジェクタ。 Injector according to claim 1 or claim 2,
The injector is characterized in that the connecting member is supported by a predetermined support member so as to be slidable in the axial direction.
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