Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
die Kraftstoff, der in einem Drucksammler angesammelt ist, weiter
mit Druck beaufschlagen und den Kraftstoff einspritzen kann.The
The present invention relates to a fuel injection device.
In particular, the present invention relates to a fuel injector,
the fuel, which is accumulated in a pressure collector, continues
pressurize and inject the fuel.
Eine
Technologie dieser Bauart von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ist
zum Beispiel in dem Patentdokument 1 ( WO 02/93000 A1 ) beschrieben. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die in Patentdokument 1 beschrieben
ist, hat einen gemeinsamen Sammler (Commonrail) zum Ansammeln von
Kraftstoff, eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen des
Kraftstoffs, der von dem gemeinsamen Sammler zugeführt
wird, und einen Druckverstärker, der einen Druck des Kraftstoffs
verstärken kann, der von der Kraftstoffeinspritzdüse
eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzdüse hat einen
Kraftstoffspeicher zum Speichern des Kraftstoffs, der von dem gemeinsamen
Sammler zugeführt wird, eine Nadel zum Öffnen/Schließen
eines Einspritzlochs, durch das der in dem Kraftstoffspeicher gespeicherte
Kraftstoff eingespritzt wird, und eine Rückdruckkammer,
zu der ein Druck des Kraftstoffs zum Drücken der Nadel
in Richtung des Einspritzlochs von dem gemeinsamen Sammler zugeführt
wird. Die Rückdruckkammer steht mit dem gemeinsamen Sammler
ständig in Verbindung. Falls der Druckverstärker
den Druck des in dem Kraftstoffspeicher gespeicherten Kraftstoffs
verstärkt, bewegt sich die Nadel in der Richtung der Rückdruckkammer,
um das Einspritzloch zu öffnen. Somit wird der Kraftstoff,
der in dem gemeinsamen Sammler angesammelt ist, weiter mit Druck
beaufschlagt und dann eingespritzt.A technology of this type of fuel injection devices is disclosed, for example, in Patent Document 1 (US Pat. WO 02/93000 A1 ). The fuel injection device described in Patent Document 1 has a common collector for accumulating fuel, a fuel injection nozzle for injecting the fuel supplied from the common collector, and a pressure booster which can boost a pressure of the fuel is injected from the fuel injector. The fuel injection nozzle has a fuel accumulator for storing the fuel supplied from the common collector, a needle for opening / closing an injection hole through which the fuel stored in the fuel accumulator is injected, and a back pressure chamber for pressurizing the fuel the needle is supplied in the direction of the injection hole of the common collector. The back pressure chamber is in constant communication with the common collector. If the pressure intensifier boosts the pressure of the fuel stored in the fuel accumulator, the needle moves in the direction of the back pressure chamber to open the injection hole. Thus, the fuel accumulated in the common header is further pressurized and then injected.
Zusätzlich
ist als eine andere verwandte Technologie eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
in Patentdokument 2 ( DE
10218904 A ) oder Patentdokument 3 ( JP 2006-29281 A ) beschrieben.In addition, as another related technology, a fuel injection device is disclosed in Patent Document 2 (FIG. DE 10218904 A ) or Patent Document 3 ( JP 2006-29281 A ).
Um
eine Kraftstoffeinspritzratencharakteristik genauer zu steuern,
wenn der Kraftstoff durch das Kraftstoffloch durch Bewegen der Nadel
eingespritzt wird, ist es gewünscht, dass die Bewegung
der Nadel genauer gesteuert werden kann. Um zum Beispiel eine „Delta"-Einspritzung
oder eine „Boot"-Einspritzung zu erzielen, die hinsichtlich
einer Verringerung von Abgasemissionen (d. h. einer Verringerung
von Stickoxiden: NOx) als wirksam erachtet werden, ist es erforderlich,
die Bewegung der Nadel zu steuern, um eine Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
zu erzielen, in der eine Anfangseinspritzrate beschränkt ist
und eine nachfolgende Einspritzrate erhöht ist. Zusätzlich
ist es, um eine Einspritzungsunterbrechung des Kraftstoffs bei einem
Kraftstoffeinspritzende zu verbessern, erforderlich, die Bewegung
der Nadel so zu steuern, dass die Nadel das Einspritzloch schnell schließt
und so dass sich die Kraftstoffeinspritzrate schnell verringert.
Mit der Konstruktion von Patentdokument 1 ist es jedoch schwierig,
die Bewegung der Nadel und die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik genau
zu steuern. Daher ist es schwierig, die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
mit der beschränkten Anfangseinspritzrate zu erzielen oder
die Kraftstoffeinspritzrate bei dem Kraftstoffeinspritzende zum
Verbessern der Einspritzungsunterbrechung des Kraftstoffs schnell
zu verringern.Around
to more accurately control a fuel injection rate characteristic
when the fuel passes through the fuel hole by moving the needle
is injected, it is desired that the movement
the needle can be controlled more accurately. For example, a "Delta" injection
or to achieve a "boot" injection in terms of
a reduction of exhaust emissions (i.e.
nitrogen oxides: NOx) are considered to be effective, it is necessary to
to control the movement of the needle to a fuel injection rate characteristic
to achieve in which an initial injection rate is limited
and a subsequent injection rate is increased. additionally
is it to stop the injection of fuel at a
To improve fuel injection end, the movement required
To control the needle so that the needle closes the injection hole quickly
and so that the fuel injection rate decreases rapidly.
However, with the construction of Patent Document 1, it is difficult to
the movement of the needle and the fuel injection rate characteristic exactly
to control. Therefore, it is difficult to control the fuel injection rate characteristic
to achieve with the initial limited injection rate or
the fuel injection rate at the fuel injection end for
Improve fuel injection interruption quickly
to reduce.
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
zu schaffen, die eine Kraftstoffeinspritzratencharakteristik genauer
steuern kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, die eine Anfangseinspritzrate
beschränken und ebenso eine Einspritzungsunterbrechung
von Kraftstoff verbessern kann.It
An object of the present invention is a fuel injector
to provide a fuel injection rate characteristic more accurate
can control. It is a further object of the present invention
to provide a fuel injector having an initial injection rate
restrict and also an injection break
of fuel can improve.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
eine Sammlereinrichtung, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, eine
Druckverstärkungseinrichtung und eine variable Öffnung.
Die Sammlereinrichtung sammelt Kraftstoff an. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
hat einen Kraftstoffspeicher zum Speichern des Kraftstoffs, der
von der Sammlereinrichtung zugeführt wird, ein bewegliches
Element zum Öffnen/Schließen eines Einspritzlochs,
durch das der in dem Kraftstoffspeicher gespeicherte Kraftstoff
eingespritzt wird, und eine Rückdruckkammer, in die ein
Druck des Kraftstoffs zum Drücken des beweglichen Elements
in der Richtung des Einspritzlochs von der Sammlereinrichtung zugeführt
wird. Die Druckverstärkungseinrichtung verstärkt
einen Druck des in dem Kraftstoffspeicher gespeicherten Drucks auf
einen höheren Druck als dem Druck des Kraftstoffs in der
Sammlereinrichtung. Die variable Öffnung ist zwischen der
Sammlereinrichtung und der Rückdruckkammer vorgesehen. Die
variable Öffnung kann ihre Öffnungsfläche
variieren. Die Druckverstärkungseinrichtung verstärkt
den Druck des in dem Kraftstoffspeicher gespeicherten Drucks, um
das bewegliche Element zu veranlassen, sich in der Richtung der
Rückdruckkammer zu bewegen, um das Einspritzloch zu öffnen,
wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Die Druckverstärkungseinrichtung
stoppt ein Verstärken des Drucks des Kraftstoffs, um das
bewegliche Element zu veranlassen, in der Richtung des Einspritzlochs
gedrückt zu werden, um das Einspritzloch zu schließen,
wenn der Kraftstoff nicht eingespritzt wird. Die Rückdruckkammer
steht mit der Sammlereinrichtung sowohl in dem Fall, in dem der
Kraftstoff eingespritzt wird, als auch in dem Fall, in dem der Kraftstoff
nicht eingespritzt wird, in Verbindung.According to one
Aspect of the present invention has a fuel injection device
a collector device, a fuel injection device, a
Pressure booster and a variable opening.
The accumulator accumulates fuel. The fuel injector
has a fuel storage for storing the fuel, the
is supplied from the collector device, a movable
Element for opening / closing an injection hole,
by the fuel stored in the fuel storage
is injected, and a back pressure chamber into which a
Pressure of the fuel to push the movable element
supplied in the direction of the injection hole of the collector device
becomes. The pressure boosting device amplified
a pressure of the stored pressure in the fuel tank
a higher pressure than the pressure of the fuel in the
Collector means. The variable opening is between the
Collector and the back pressure chamber provided. The
variable opening can change its opening area
vary. The pressure boosting device amplified
the pressure of the pressure stored in the fuel storage to
to cause the movable element to move in the direction of
Back pressure chamber to open the injection hole,
when the fuel is injected. The pressure boosting device
stops amplifying the pressure of the fuel to stop the
to induce movable element in the direction of the injection hole
to be pressed to close the injection hole,
if the fuel is not injected. The back pressure chamber
stands with the collector device both in the case where the
Fuel is injected, as well as in the case where the fuel
not injected, in conjunction.
Mit
dieser Konfiguration kann, da die Öffnungsfläche
der variablen Öffnung, die zwischen der Sammlereinrichtung
und der Rückdruckkammer vorgesehen ist, variiert werden
kann, eine Durchflussrate des Kraftstoffes, der zwischen der Sammlereinrichtung
und der Rückdruckkammer fließt, genau gesteuert
werden. Dementsprechend kann, wenn der Kraftstoff durch das Einspritzloch
eingespritzt wird, eine Bewegung des beweglichen Elements zum Öffnen/Schließen
des Einspritzlochs genau gesteuert werden, um die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik genau
zu steuern.With this configuration, since the opening area of the variable orifice, that between the accumulator means and the back pressure chamber can be before can be varied, a flow rate of the fuel flowing between the accumulator means and the back pressure chamber can be accurately controlled. Accordingly, when the fuel is injected through the injection hole, movement of the movable member for opening / closing the injection hole can be accurately controlled to accurately control the fuel injection rate characteristic.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung variiert die Öffnungsfläche
der variablen Öffnung in Zusammenhang mit der Bewegung
des beweglichen Elements. Somit kann die Kraftstoffeinspritzrate
in Übereinstimmung mit der Bewegung des beweglichen Elements
gesteuert werden. In einem Modus steigt die Öffnungsfläche
der variablen Öffnung in Zusammenhang mit der Bewegung
des variablen Elements in der Richtung der Rückdruckkammer.
Daher kann die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik mit einer
beschränkten Anfangseinspritzrate erhalten werden.According to one
Another aspect of the present invention varies the opening area
the variable opening in connection with the movement
of the movable element. Thus, the fuel injection rate
in accordance with the movement of the movable element
to be controlled. In one mode, the opening area increases
the variable opening in connection with the movement
of the variable element in the direction of the back pressure chamber.
Therefore, the fuel injection rate characteristic can be calculated with a
limited initial injection rate.
Gemäß noch
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rückschlagventil
parallel zu der variablen Öffnung zum Zulassen eines Durchflusses
des Kraftstoffs von der Sammlereinrichtung zu der Rückdruckkammer
und zum Blockieren eines Durchflusses des Kraftstoffes von der Rückdruckkammer
zu der Sammlereinrichtung vorgesehen. Mit dieser Konstruktion kann
eine Durchflussrate des Kraftstoffes, der von der Rückdruckkammer
zu der Sammlereinrichtung zu der Zeit, wenn das Einspritzloch durch
Bewegen des variablen Elements geöffnet wird, in der Richtung
der Rückdruckkammer fließt, kleiner als eine Durchflussrate
des Kraftstoffes sein, der von der Sammlereinrichtung in die Rückdruckkammer
zu der Zeit, wenn das Einspritzloch durch Bewegen des variablen
Elements geschlossen wird, in der Richtung des Einspritzlochs fließt.
Dementsprechend kann die Anfangseinspritzrate beschränkt werden
und ebenso kann die Einspritzungsunterbrechung des Kraftstoffes
verbessert werden.According to
Another aspect of the present invention is a check valve
parallel to the variable orifice for allowing a flow
the fuel from the accumulator to the back pressure chamber
and blocking a flow of the fuel from the backpressure chamber
provided to the collector device. With this construction can
a flow rate of the fuel coming from the back pressure chamber
to the accumulator device at the time when the injection hole through
Moving the variable element is opened in the direction
the back pressure chamber flows, smaller than a flow rate
be the fuel from the collector device in the back pressure chamber
at the time when the injection hole by moving the variable
Element is closed, flowing in the direction of the injection hole.
Accordingly, the initial injection rate can be restricted
and likewise, the injection interruption of the fuel
be improved.
Gemäß noch
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
eine Sammlereinrichtung, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, eine
Druckverstärkungseinrichtung und eine Durchflussratensteuereinrichtung.
Die Sammlereinrichtung sammelt Kraftstoff an. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
hat einen Kraftstoffspeicher zum Speichern des Kraftstoffes, der
von der Sammlereinrichtung zugeführt wird, ein bewegliches
Element zum Öffnen/Schließen eines Einspritzlochs, durch
das der in dem Kraftstoffspeicher gespeicherte Kraftstoff eingespritzt
wird, und eine Rückdruckkammer, zu der ein Druck des Kraftstoffs
zum Drücken des beweglichen Elements in Richtung des Einspritzlochs
von der Sammlereinrichtung zugeführt wird. Die Druckverstärkungseinrichtung
verstärkt einen Druck des in dem Kraftstoffspeicher gespeicherten Drucks
auf einen höheren Druck als den Druck des Kraftstoffs in
der Sammlereinrichtung. Die Durchflussratensteuereinrichtung ist
zwischen der Sammlereinrichtung und der Rückdruckkammer
vorgesehen, um ihre Durchflusspfadfläche zu definieren,
so dass die Durchflusspfadfläche in dem Fall, in dem der Kraftstoff
von der Rückdruckkammer zu der Sammlereinrichtung fließt,
kleiner als in dem Fall ist, in dem der Kraftstoff von der Sammlereinrichtung
zu der Rückdruckkammer fließt. Die Druckverstärkungseinrichtung
verstärkt den Druck des in dem Kraftstoffspeicher gespeicherten
Kraftstoffs, um das bewegliche Element zu veranlassen, sich in der
Richtung der Rückdruckkammer zuu bewegen, um das Einspritzloch
zu öffnen, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Die Druckverstärkungseinrichtung
stoppt ein Verstärken des Drucks des Kraftstoffs, um das
bewegliche Element zu veranlassen, in der Richtung des Einspritzlochs
gedrückt zu werden, um das Einspritzloch zu schließen,
wenn der Kraftstoff nicht eingespitzt wird. Die Rückdruckkammer
ist mit der Sammlereinrichtung sowohl in einem Fall, in dem der
Kraftstoff eingespritzt wird, als auch in einem Fall, in dem der Kraftstoff
nicht eingespritzt wird, in Verbindung.According to
Another aspect of the present invention has a fuel injector
a collector device, a fuel injection device, a
Pressure booster and a flow rate control device.
The accumulator accumulates fuel. The fuel injector
has a fuel storage for storing the fuel, the
is supplied from the collector device, a movable
Element for opening / closing an injection hole, through
that injected the fuel stored in the fuel tank
is, and a back pressure chamber, to which a pressure of the fuel
for pushing the movable element in the direction of the injection hole
is supplied from the collector device. The pressure boosting device
amplifies a pressure of the stored pressure in the fuel tank
to a higher pressure than the pressure of the fuel in
the collector device. The flow rate control device is
between the accumulator and the back pressure chamber
provided to define their flow path area,
so that the flow path area in the case where the fuel
flows from the back pressure chamber to the collector device,
smaller than in the case where the fuel from the accumulator means
flows to the back pressure chamber. The pressure boosting device
amplifies the pressure of the stored in the fuel tank
Fuel to cause the movable element, in the
Direction of the back pressure chamber zuu move to the injection hole
to open when the fuel is injected. The pressure boosting device
stops amplifying the pressure of the fuel to stop the
to induce movable element in the direction of the injection hole
to be pressed to close the injection hole,
if the fuel is not injected. The back pressure chamber
is with the collector device both in a case where the
Fuel is injected, as well as in a case where the fuel
not injected, in conjunction.
Mit
dieser Konfiguration wird, wenn sich das bewegliche Element in der
Richtung der Rückdruckkammer bewegt, um das Einspritzloch
zu öffnen, die Durchflussrate des Kraftstoffs, der von
der Rückdruckkammer zu der Sammlereinrichtung fließt,
verringert. Dementsprechend verringert sich die Bewegungsgeschwindigkeit
des beweglichen Elements in der Richtung der Rückdruckkammer,
so dass die Anfangseinspritzrate beschränkt ist. Wenn sich
das bewegliche Element in der Richtung des Einspritzlochs bewegt,
um das Einspritzloch zu schließen, wird die Durchflussrate
des Kraftstoffes, der von der Sammlereinrichtung zu der Rückdruckkammer
fließt, erhöht. Daher steigt die Bewegungsgeschwindigkeit
des beweglichen Elements in der Richtung des Einspritzlochs, so
dass das bewegliche Element das Einspritzloch schnell schließen
kann. Dementsprechend kann die Anfangseinspritzrate beschränkt
werden und ebenso kann die Einspritzungsunterbrechung des Kraftstoffs
verbessert werden.With
this configuration becomes when the movable element in the
Direction of the back pressure chamber moves to the injection hole
to open, the flow rate of the fuel, by
the back pressure chamber flows to the collector device,
reduced. Accordingly, the movement speed decreases
the movable element in the direction of the back pressure chamber,
so that the initial injection rate is limited. If
moving the movable element in the direction of the injection hole,
to close the injection hole, the flow rate becomes
of the fuel flowing from the accumulator to the back pressure chamber
flows, increases. Therefore, the movement speed increases
of the movable element in the direction of the injection hole, so
that the movable element close the injection hole quickly
can. Accordingly, the initial injection rate can be restricted
and as can fuel injection interruption
be improved.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Durchflussratensteuereinrichtung
eine Öffnung, die zwischen der Sammlereinrichtung und der
Rückdruckkammer vorgesehen ist, und ein Rückschlagventil,
das parallel zu der Öffnung zum Zulassen eines Durchflusses
des Kraftstoffs von der Sammlereinrichtung zu der Rückdruckkammer und
zum Blockieren eines Durchflusses des Kraftstoffs von der Rückdruckkammer
zu der Sammlereinrichtung vorgesehen ist. Mit dieser Konstruktion
kann eine Durchflussrate des Kraftstoffes, der aus der Rückdruckkammer
zu der Sammlereinrichtung fließt, wenn das Einspritzloch
durch Bewegen des variablen Elements in der Richtung der Rückdruckkammer geöffnet
wird, kleiner als eine Durchflussrate des Kraftstoffes sein, der
von der Sammlerreinrichtung in die Rückdruckkammer fließt,
wenn das Einspritzloch durch Bewegen des variablen Elements in der
Richtung des Einspritzlochs geschlossen wird.According to another aspect of the present invention, the flow rate control means has an orifice provided between the accumulator means and the backpressure chamber, and a check valve which is parallel to the orifice for allowing a flow of the fuel from the accumulator means to the backpressure chamber and blocking a flow of the Fuel is provided from the back pressure chamber to the collector device. With this construction, a flow rate of the fuel, which flows from the back pressure chamber to the accumulator means, when the injection hole by moving the variab is opened in the direction of the back pressure chamber smaller than a flow rate of the fuel, which flows from the collector device into the back pressure chamber, when the injection hole is closed by moving the variable element in the direction of the injection hole.
Merkmale
und Vorteile der Ausführungsbeispiele sind ebenso wie Verfahren
des Betriebs und der Funktion der zugehörigen Teile aus
einem Studium der nachstehenden detaillierten Beschreibung, der
anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen ersichtlich,
die alle einen Teil dieser Anmeldung ausbilden. In den Zeichnungen:characteristics
and advantages of the embodiments are as well as methods
the operation and function of the associated parts
a study of the following detailed description, the
to the appended claims and the drawings,
which all form part of this application. In the drawings:
1 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 Fig. 12 is a schematic drawing showing a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention;
2 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzdüse
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt; 2 Fig. 12 is a schematic drawing showing a fuel injection nozzle according to the first embodiment;
3 ist
eine schematische Zeichnung, die einen Druckverstärkungskolben
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt; 3 Fig. 12 is a schematic drawing showing a pressure boosting piston according to the first embodiment;
4 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
eines Vergleichsbeispiels zeigt; 4 Fig. 12 is a schematic drawing showing a fuel injection device of a comparative example;
5 ist
eine Zeichnung, die eine unstetige Charakteristik einer Kraftstoffeinspritzmenge
des Vergleichsbeispiels zeigt; 5 Fig. 12 is a drawing showing a discontinuous characteristic of a fuel injection amount of the comparative example;
6 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtungskonfiguration zeigt,
die zur Analyse einer Kraftstoffeinspritzrate und der dergleichen
verwendet wird; 6 Fig. 12 is a schematic drawing showing a fuel injector configuration used for analyzing a fuel injection rate and the like;
7 ist
eine schematische Zeichnung, die eine weitere Kraftstoffeinspritzvorrichtungskonfiguration
zeigt, die zur Analyse einer Kraftstoffeinspritzrate und der dergleichen
verwendet wird; 7 Fig. 12 is a schematic drawing showing another fuel injector configuration used for analyzing a fuel injection rate and the like;
8 ist
eine Zeichnung, die ein Analyseergebnis der Kraftstoffeinspritzrate
und dergleichen zeigt, 8th Fig. 15 is a drawing showing an analysis result of fuel injection rate and the like;
9 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Konstruktion zum Variieren
einer Öffnungsfläche einer variablen Öffnung
in Verbindung mit einer Bewegung einer Nadel gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt; 9 Fig. 12 is a schematic drawing showing a structure for varying an opening area of a variable orifice in conjunction with a movement of a needle according to the first embodiment;
10 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Charakteristik der Öffnungsfläche
der variablen Öffnung in Bezug auf einen Nadelhubbetrag
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt; 10 Fig. 12 is a schematic drawing showing a characteristic of the opening area of the variable orifice with respect to a needle lift amount according to the first embodiment;
11 ist
eine Zeichnung, die eine Zeitreihenfunktion der Kraftstoffeinspritzrate
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt; 11 Fig. 12 is a drawing showing a time series function of the fuel injection rate according to the first embodiment;
12 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und 12 Fig. 12 is a schematic drawing showing a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention; and
13 ist
eine schematische Zeichnung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. 13 Fig. 12 is a schematic drawing showing a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention.
Nun
ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf 1 erläutert. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann zum Beispiel auf eine Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung,
wie beispielsweise einer Dieselmaschine, angewandt werden. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel hat einen gemeinsamen
Sammler 2 (eine Commonrail), Kraftstoffeinspritzdüsen 5,
Steuerventile 9 und Druckverstärker 100.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 5, das Steuerventil 9 und
der Druckverstärker 100 sind an jedem der Zylinder
der Brennkraftmaschine vorgesehen. Eine Kraftstoffeinspritzsteuerung,
die die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet, wird durch
ein Steuergerät (nicht gezeigt) ausgeführt.Now, a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 1 explained. The fuel injection device according to the present embodiment may be applied to, for example, a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine. The fuel injection device according to the present embodiment has a common collector 2 (a common rail), fuel injectors 5 , Control valves 9 and pressure booster 100 , The fuel injector 5 , the control valve 9 and the pressure amplifier 100 are provided on each of the cylinders of the internal combustion engine. A fuel injection controller using the fuel injection apparatus according to the present embodiment is executed by a controller (not shown).
Der
gemeinsame Sammler 2 sammelt Kraftstoff an, der von einer
Kraftstoffdruckbeaufschlagungspumpe (nicht gezeigt) zugeführt
wird. Der gemeinsame Sammler 2 hat einen Drucksensor (nicht gezeigt)
zum Messen eines Drucks (eines Commonraildrucks) des Kraftstoffs
in dem gemeinsamen Sammler 2. Ein Messwert des Drucksensors
wird zu dem Steuergerät eingegeben und eine Steuerung eines
Regulators (nicht gezeigt), der an dem gemeinsamen Sammler 2 vorgesehen
ist, wird durch das Steuergerät ausgeführt, so
dass der Druck des Kraftstoffs, der in dem gemeinsamen Sammler 2 angesammelt
ist, mit einem vorgegebenen Druck übereinstimmt. Der vorgegebene
Druck liegt zum Beispiel in der Größenordnung
von 20 bis 140 MPa. Das Steuergerät stellt den vorgegebenen
Druck auf einen höheren Wert als eine Erhöhung
einer Maschinendrehzahl und ein erforderliches Drehmoment (d. h.
einer Antriebslast) ein.The common collector 2 accumulates fuel supplied from a fuel pressurizing pump (not shown). The common collector 2 has a pressure sensor (not shown) for measuring a pressure (a common rail pressure) of the fuel in the common collector 2 , A measured value of the pressure sensor is input to the controller and a controller of a regulator (not shown) connected to the common collector 2 is provided, is carried out by the control unit, so that the pressure of the fuel in the common collector 2 accumulated, coincides with a predetermined pressure. The predetermined pressure is, for example, in the order of 20 to 140 MPa. The controller sets the predetermined pressure at a value higher than an increase in engine speed and a required torque (ie, a drive load).
Eine
Düsenkammer 52 (ein Kraftstoffspeicher) und eine
Rückdruckkammer 3 sind in der Kraftstoffeinspritzdüse 5 ausgebildet.
Ein Einspritzloch 23 ist an einem vorderen Abschnitt der
Kraftstoffeinspritzdüse 5 ausgebildet und eine
Nadel 51 (ein bewegliches Element) zum Herstellen/Unterbrechen
einer Verbindung zwischen dem Kraftstoffspeicher 52 und
dem Einspritzloch 23 ist in der Kraftstoffeinspritzdüse 5 verschiebbar
untergebracht. Der Druck des zu dem Kraftstoffspeicher 52 zugeführten
Kraftstoffs drückt die Nadel 51 in der Richtung
der Rückdruckkammer 3. Der Druck des zu der Rückdruckkammer 3 zugeführten
Kraftstoffs drückt die Nadel 51 in der Richtung
des Einspritzlochs 23. Wie in 2 gezeigt ist,
ist eine Fläche A1 einer Oberfläche der Nadel 51, in
der der Druck des Kraftstoffs in der Rückdruckkammer 3 die
Nadel 51 in der Richtung des Einspritzlochs 23 drückt,
größer als eine Fläche A2 einer anderen Oberfläche
der Nadel 51 festgelegt, in der der Druck des Kraftstoffs
in dem Kraftstoffspeicher 52 die Nadel 51 in der
Richtung der Rückdruckkammer 3 drückt.
In 2 präsentiert dn1 eine Nadeldurchmesser
und dn2 einen Sitzdurchmesser. Ferner bringt eine elastische Kraft
einer Feder (nicht gezeigt) eine Vorspannkraft auf die Nadel 51 in
einer Richtung zu dem Einspritzloch 23 auf. Die Kraftstoffeinspritzdüse 5 kann den
in dem Kraftstoffspeicher 52 gespeicherten Kraftstoff in
eine Verbrennungskammer der Maschine durch das Einspritzloch 23 durch
den Betrieb der Nadel 51 einspritzen.A nozzle chamber 52 (a fuel storage) and a back pressure chamber 3 are in the fuel injector 5 educated. An injection hole 23 is at a front portion of the fuel injection nozzle 5 trained and a needle 51 (A movable element) for establishing / interrupting a connection between the fuel storage 52 and the injection hole 23 is in the fuel injector 5 accommodated displaceable. The pressure of the fuel tank 52 supplied fuel presses the needle 51 in the direction of the back pressure chamber 3 , The pressure of the back pressure chamber 3 supplied fuel presses the needle 51 in the direction of the injection hole 23 , As in 2 is shown, an area A1 of a surface of the needle 51 in which the pressure of the fuel in the back pressure chamber 3 the needle 51 in the direction of the injection hole 23 pushes, larger than an area A2 of another surface of the needle 51 set in which the pressure of the fuel in the fuel tank 52 the needle 51 in the direction of the back pressure chamber 3 suppressed. In 2 dn1 presents a needle diameter and dn2 a seat diameter. Further, an elastic force of a spring (not shown) applies a biasing force to the needle 51 in a direction to the injection hole 23 on. The fuel injector 5 can be in the fuel tank 52 stored fuel into a combustion chamber of the machine through the injection hole 23 through the operation of the needle 51 inject.
Der
Druckverstärker 100 hat einen Druckverstärkungskolben 10.
Der Druck des in dem Kraftstoffspeicher 52 gespeicherten
Kraftstoffs kann auf einen größeren Druck als
den Druck (den Commonraildruck) des Kraftstoffs in dem gemeinsamen
Sammler 2 durch den Betrieb des Druckverstärkungskolbens 10 erhöht
werden. Der Druckverstärker 100 hat eine Druckbeaufschlagungskammer 101,
eine Druckverstärkungskammer 103 und eine Steuerkammer 102 darin
ausgebildet.The pressure amplifier 100 has a pressure boosting piston 10 , The pressure of in the fuel tank 52 stored fuel may be at a pressure greater than the pressure (the common rail pressure) of the fuel in the common collector 2 by the operation of the pressure boosting piston 10 increase. The pressure amplifier 100 has a pressurization chamber 101 , a pressure booster chamber 103 and a control chamber 102 trained therein.
Die
Druckbeaufschlagungskammer 101 ist mit dem gemeinsamen
Sammler 2 verbunden und der Druck des Kraftstoffs von dem
gemeinsamen Sammler 2 wird zu der Druckbeaufschlagungskammer 101 zugeführt.
Der Druck des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer 101 drückt
einen Druckverstärkungskolben 10 in der Richtung
der Druckverstärkungskammer 103. Die Druckverstärkungskammer 103 ist
mit dem Kraftstoffspeicher 52 verbunden. Ein Rückschlagventil 62 (ein
Einwegventil) ist zwischen dem gemeinsamen Sammler 2 und einem
Punkt eines Kraftstoffdurchgangs zwischen dem Kraftstoffbehälter 52 und
der Druckverstärkungskammer 103 vorgesehen. Das
Rückschlagventil 62 erlaubt einen Durchfluss des
Kraftstoffs von dem gemeinsamen Sammler 2 zu dem Kraftstoffspeicher 52 und
der Druckverstärkungskammer 103 und blockiert
auch einen Durchfluss des Kraftstoffs von dem Kraftstoffspeicher 52 und
der Druckverstärkungskammer 103 zu dem gemeinsamen
Sammler 2. Der Druck des Kraftstoffs von dem gemeinsamen Sammler 2 wird
zu dem Kraftstoffspeicher 52 und der Druckverstärkungskammer 103 zugeführt.
Der Druck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 103 drückt
den Druckverstärkungskolben 10 in der Richtung
der Druckbeaufschlagungskammer 101. Der Druck des Kraftstoffs
in der Steuerkammer 102 drückt auch den Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung der Druckbeaufschlagungskammer 101. Ferner
wird eine Vorspannkraft auf den Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung zu der Druckbeaufschlagungskammer 101 durch
eine elastische Kraft einer Feder (nicht gezeigt) aufgebracht.The pressurization chamber 101 is with the common collector 2 connected and the pressure of the fuel from the common collector 2 becomes the pressurizing chamber 101 fed. The pressure of the fuel in the pressurization chamber 101 pushes a pressure booster piston 10 in the direction of the pressure boosting chamber 103 , The pressure booster chamber 103 is with the fuel storage 52 connected. A check valve 62 (a one-way valve) is between the common collector 2 and a point of fuel passage between the fuel tank 52 and the pressure booster chamber 103 intended. The check valve 62 allows a flow of fuel from the common collector 2 to the fuel storage 52 and the pressure booster chamber 103 and also blocks a flow of fuel from the fuel storage 52 and the pressure booster chamber 103 to the common collector 2 , The pressure of the fuel from the common collector 2 becomes the fuel storage 52 and the pressure booster chamber 103 fed. The pressure of the fuel in the pressure booster chamber 103 pushes the pressure intensifier piston 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 , The pressure of the fuel in the control chamber 102 also pushes the pressure booster piston 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 , Further, a biasing force is applied to the pressure boosting piston 10 in the direction to the pressurizing chamber 101 applied by an elastic force of a spring (not shown).
Wie
in 3 gezeigt ist, ist der Druckverstärkungskolben 10 aus
einem Abschnitt mit großem Durchmesser 10a und
einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 10b konstruiert.
Ein Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser 10a empfängt
den Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 102 in der Richtung
der Druckbeaufschlagungskammer 101 und das andere Ende
des Abschnitts mit großem Durchmesser 10a empfängt
den Druck des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer 101 in der
Richtung der Druckverstärkungskammer 103. Ein Ende
des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 10b empfängt
den Druck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 103 in
der Richtung der Druckbeaufschlagungskammer 101 und das andere
Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 10b ist mit dem
einen Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser 10a verbunden.
Ein Außendurchmesser d1 des Abschnitts mit großem
Durchmesser 10a ist größer als ein Außendurchmesser
d2 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 10b. Eine Fläche
B1 einer Oberfläche des Druckverstärkungskolbens 10 (d.
h. das andere Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser 10a),
in dem der Druck des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer 101 den
Druckverstärkungskolben 10 in der Richtung der
Druckverstärkungskammer 103 drückt, ist
größer als eine Fläche 32 einer
anderen Oberfläche des Druckverstärkungskolbens 10 (d.
h. das eine Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 10b),
in dem der Druck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 103 den Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung der Druckbeaufschlagungskammer 101 drückt.As in 3 is shown, the pressure intensifier piston 10 from a section with a large diameter 10a and a small diameter section 10b constructed. One end of the large diameter section 10a receives the pressure of the fuel in the control chamber 102 in the direction of the pressurizing chamber 101 and the other end of the large diameter section 10a receives the pressure of the fuel in the pressurization chamber 101 in the direction of the pressure boosting chamber 103 , One end of the small diameter section 10b receives the pressure of the fuel in the pressure booster chamber 103 in the direction of the pressurizing chamber 101 and the other end of the small diameter portion 10b is at one end of the large diameter section 10a connected. An outer diameter d1 of the large diameter portion 10a is larger than an outer diameter d2 of the small-diameter portion 10b , A surface B1 of a surface of the pressure boosting piston 10 (ie the other end of the large diameter section 10a ), in which the pressure of the fuel in the pressurization chamber 101 the pressure boosting piston 10 in the direction of the pressure boosting chamber 103 presses, is larger than a surface 32 another surface of the pressure intensifier piston 10 (ie, the one end of the small diameter portion 10b ), in which the pressure of the fuel in the pressure booster chamber 103 the pressure boosting piston 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 suppressed.
Das
Steuerventil 9 kann wahlweise zwischen einem ersten Zustand
(ein Zustand der rechten Seite in 1) eines
Herstellens einer Verbindung zwischen der Steuerkammer 102 und
dem gemeinsamen Sammler 2 und einem zweiten Zustand (einem Zustand
der linken Seite in 1) eines Herstellens einer Verbindung
zwischen der Steuerkammer 102 und eines Ablaufs 22 umschalten.
Falls das Steuerventil 9 zu dem ersten Zustand umgeschaltet
ist, wird der Druck (der Commonraildruck) des Kraftstoffs in dem
gemeinsamen Sammler 2 zu der Steuerkammer 102 zugeführt.
Falls das Steuerventil 9 in den zweiten Zustand umgeschaltet
ist, wird der Kraftstoff in der Steuerkammer 102 zu dem
Ablauf 22 abgegeben und infolge dessen wird der Druck des
Kraftstoffs in der Steuerkammer 102 in eine Umgebung des
atmosphärischen Drucks verringert. Auf diese Weise wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Druck des Kraftstoffs
in der Steuerkammer 102 durch das Steuerventil 9 gesteuert.
Die Umschaltsteuerung des Steuerventils 9 wird durch das
Steuergerät ausgeführt.The control valve 9 optionally, between a first state (a state of the right side in 1 ) establishing a connection between the control chamber 102 and the common collector 2 and a second state (a state of the left side in FIG 1 ) establishing a connection between the control chamber 102 and a process 22 switch. If the control valve 9 is switched to the first state, the pressure (the common rail pressure) of the fuel in the common collector 2 to the control chamber 102 fed. If the control valve 9 is switched to the second state, the fuel in the control chamber 102 to the process 22 and as a result, the pressure of the fuel in the control chamber 102 reduced to an environment of atmospheric pressure. In this way In the present embodiment, the pressure of the fuel in the control chamber 102 through the control valve 9 controlled. The switching control of the control valve 9 is executed by the controller.
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Rückdruckkammer 3 ständig
mit dem gemeinsamen Sammler 2 (sowohl in einem Fall, in
dem der Kraftstoff eingespritzt wird, als auch in einem Fall, in dem
der Kraftstoff nicht eingespritzt wird) in Verbindung und der Druck
des Kraftstoffs von dem gemeinsamen Sammler 2 wird zu der
Rückdruckkammer 3 zugeführt. Ferner ist
eine variable Öffnung 33, deren Öffnungsfläche
variiert werden kann, zwischen dem gemeinsamen Sammler 2 und
der Rückdruckkammer 3 vorgesehen.In the present embodiment, the back pressure chamber 3 constantly with the common collector 2 (both in a case where the fuel is injected and in a case where the fuel is not injected) and the pressure of the fuel from the common collector 2 becomes the back pressure chamber 3 fed. Further, a variable opening 33 whose opening area can be varied between the common collector 2 and the back pressure chamber 3 intended.
Nachstehend
ist ein Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel erläutert.below
is an operation of the fuel injection device according to the
explained this embodiment.
Wenn
der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, wird das Steuerventil 9 in
dem ersten Zustand gelassen. Wenn das Steuerventil 9 in
dem ersten Zustand ist, wird der Druck des Kraftstoffs von dem gemeinsamen
Sammler 2 zu der Druckbeaufschlagungskammer 101,
der Druckverstärkungskammer 103 und der Drucksteuerkammer 102 zugeführt,
um den Druck des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer 101,
der Druckverstärkungskammer 103 und der Steuerkammer 102 mit
dem Druck des Kraftstoffs in dem gemeinsamen Sammler 2 (dem
Commonraildruck) in Übereinstimmung zu bringen. Wie vorstehend
beschrieben ist, wird, da die Vorspannkraft auf den Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung der Druckbeaufschlagungskammer 101 durch die
elastische Kraft der Feder aufgebracht wird, der Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung der Druckbeaufschlagungskammer 101 vorgespannt
und durch einen Anschlag (nicht gezeigt) an einer Anfangsposition
fixiert. Dementsprechend arbeitet, wenn das Steuerventil 9 in
dem ersten Zustand ist, der Druckverstärkungskolben 10 nicht
und die Verstärkung des Drucks des Kraftstoffs durch den
Druckverstärker 100 ist gestoppt.If the fuel is not injected, the control valve becomes 9 left in the first state. When the control valve 9 In the first state, the pressure of the fuel from the common collector 2 to the pressurization chamber 101 , the pressure booster chamber 103 and the pressure control chamber 102 supplied to the pressure of the fuel in the pressurization chamber 101 , the pressure booster chamber 103 and the control chamber 102 with the pressure of the fuel in the common collector 2 (common rail pressure). As described above, since the biasing force on the pressure boosting piston 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 is applied by the elastic force of the spring, the pressure intensifier piston 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 biased and fixed by a stop (not shown) at an initial position. Accordingly works when the control valve 9 in the first state, the pressure boosting piston 10 not and the gain of the pressure of the fuel through the pressure booster 100 is stopped.
Wenn
das Steuerventil 9 in dem ersten Zustand ist, wird der
Druck des Kraftstoffs von dem gemeinsamen Sammler 2 zu
der Rückdruckkammer 3 und dem Kraftstoffspeicher 52 zugeführt,
um den Druck des Kraftstoffs in der Rückdruckkammer 3 und dem
Kraftstoffspeicher 52 mit dem Commonraildruck in Übereinstimmung
zu bringen. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Fläche
A1 der Oberfläche der Nadel 51, in der der Druck
des Kraftstoffs in der Rückdruckkammer 3 die Nadel 51 in
der Richtung des Einspritzlochs 23 drückt, größer
als die Fläche A2 der Oberfläche der Nadel 51,
in der der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 52 die
Nadel 51 in der Richtung der Rückdruckkammer 3 drückt.
Ferner wird die Vorspannkraft durch die elastische Kraft der Feder
in der Richtung des Einspritzlochs 23 auf die Nadel 51 aufgebracht.
Daher wird die Nadel 51 in der Richtung des Einspritzlochs 23 vorgespannt,
um das Einspritzloch 23 geschlossen zu halten. Dementsprechend
arbeitet, wenn das Steuerventil 9 in dem ersten Zustand
ist, die Nadel 51 nicht und der Kraftstoff wird nicht eingespritzt.When the control valve 9 In the first state, the pressure of the fuel from the common collector 2 to the back pressure chamber 3 and the fuel storage 52 supplied to the pressure of the fuel in the back pressure chamber 3 and the fuel storage 52 to conform to the common rail pressure. As described above, the area A1 is the surface of the needle 51 in which the pressure of the fuel in the back pressure chamber 3 the needle 51 in the direction of the injection hole 23 presses, larger than the area A2 of the surface of the needle 51 in which the pressure of the fuel in the fuel tank 52 the needle 51 in the direction of the back pressure chamber 3 suppressed. Further, the biasing force by the elastic force of the spring in the direction of the injection hole 23 on the needle 51 applied. Therefore, the needle becomes 51 in the direction of the injection hole 23 biased to the injection hole 23 to keep closed. Accordingly works when the control valve 9 in the first state is the needle 51 not and the fuel is not injected.
Wenn
der Kraftstoff eingespritzt wird, wird das Steuerventil 9 von
dem ersten Zustand zu dem zweiten Zustand umgeschaltet. Falls das
Steuerventil 9 zu dem zweiten Zustand umgeschaltet ist,
steht die Steuerkammer 102 mit dem Ablauf 22 in
Verbindung, so dass der Druck in der Steuerkammer 102 in die
Umgebung des atmosphärischen Drucks verringert ist. In
diesem Fall überschreitet die Kraft des Kraftstoffdrucks,
der auf den Druckverstärkungskolben 10 in der
Richtung der Druckverstärkungskammer 103 wirkt,
die Summe der Kraft des Kraftstoffdrucks und der elastischen Kraft
der Feder, die auf den Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung der Verstärkungskammer 101 wirken.
Daher arbeitet der Druckverstärkungskolben 10 (d.
h. bewegt sich in der Richtung der Druckverstärkungskammer 103),
um den Druck des Kraftstoffs in der Druckverstärkungskammer 103 zu
verstärken. Dementsprechend wird der Druck des in dem Kraftstoffspeicher 52 gespeicherten
Kraftstoffs größer als der Druck des Kraftstoffs
in dem gemeinsamen Sammler 2. Ein Flächenverhältnis
B1/B2 korrespondiert zu einem Druckverstärkungsverhältnis.When the fuel is injected, the control valve becomes 9 switched from the first state to the second state. If the control valve 9 is switched to the second state, is the control chamber 102 with the process 22 in conjunction, so that the pressure in the control chamber 102 is reduced to the environment of atmospheric pressure. In this case, the force of the fuel pressure acting on the pressure intensifier piston exceeds 10 in the direction of the pressure boosting chamber 103 acts, the sum of the force of the fuel pressure and the elastic force of the spring acting on the pressure booster piston 10 in the direction of the reinforcement chamber 101 Act. Therefore, the pressure intensifier piston works 10 (ie moves in the direction of the pressure booster chamber 103 ) to the pressure of the fuel in the pressure booster chamber 103 to reinforce. Accordingly, the pressure of the in the fuel tank 52 stored fuel greater than the pressure of the fuel in the common collector 2 , An area ratio B1 / B2 corresponds to a pressure boosting ratio.
Wenn
das Steuerventil 9 in dem zweiten Zustand ist, überschreitet
die Kraft des Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 52,
der auf die Nadel 51 in der Richtung der Rückdruckkammer 3 wirkt,
die Summe der Kraft des Drucks des Kraftstoffs in der Rückdruckkammer 3 und
der elastischen Kraft der Feder, die auf die Nadel 51 in
der Richtung des Einspritzlochs 23 wirken. Daher steigt
die Nadel 51 (d. h. bewegt sich in der Richtung der Rückdruckkammer 3),
um das Einspritzloch 23 zu öffnen (in einem Ventilöffnungsprozess).
Somit wird der in dem Kraftstoffspeicher 52 gespeicherte
Kraftstoff von dem Düsenloch 23 in die Verbrennungskammer
der Maschine eingespritzt. Wie vorstehend beschrieben ist, kann,
da der Druck des in dem Kraftstoffspeicher 52 gespeicherten
Kraftstoffs durch den Druckverstärker 100 verstärkt
wird, der durch den Druckverstärker 100 mit Druck
beaufschlagte Kraftstoff eingespritzt werden.When the control valve 9 in the second state, the force of the pressure of the fuel in the fuel reservoir exceeds 52 that on the needle 51 in the direction of the back pressure chamber 3 acts, the sum of the force of the pressure of the fuel in the back pressure chamber 3 and the elastic force of the spring acting on the needle 51 in the direction of the injection hole 23 Act. Therefore, the needle rises 51 (ie moves in the direction of the back pressure chamber 3 ) to the injection hole 23 to open (in a valve opening process). Thus, in the fuel tank 52 stored fuel from the nozzle hole 23 injected into the combustion chamber of the machine. As described above, since the pressure of the fuel in the accumulator 52 stored fuel through the pressure booster 100 is amplified by the pressure booster 100 pressurized fuel is injected.
Wenn
die Kraftstoffeinspritzung gestoppt ist, wird das Steuerventil 9 von
dem zweiten Zustand in den ersten Zustand umgeschaltet. Falls das
Steuerventil 9 zu dem ersten Zustand umgeschaltet ist,
wird der Commonraildruck in die Steuerkammer 102 zugeführt.
In diesem Fall überschreitet die Summe der Kraft des Drucks
des Kraftstoffs und der elastischen Kraft der Feder, die auf den
Druckverstärkungskolben 10 in der Richtung der
Druckbeaufschlagungskammer 101 wirken, die Kraft des Drucks
des Kraftstoffs, der auf den Druckverstärkungskolben 10 in Richtung
der Druckverstärkungskammer 103 wirkt. Dementsprechend
bewegt sich der Druckverstärkungskolben 10 in
der Richtung der Druckbeaufschlagungskammer 101 und kehrt
zu der Anfangsposition zurück.When the fuel injection is stopped, the control valve becomes 9 switched from the second state to the first state. If the control valve 9 is switched to the first state, the common rail pressure in the control chamber 102 fed. In this case, the sum of the exceeds Force of the pressure of the fuel and the elastic force of the spring acting on the pressure booster piston 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 act, the force of pressure of the fuel on the pressure booster piston 10 in the direction of the pressure booster chamber 103 acts. Accordingly, the pressure intensifier piston moves 10 in the direction of the pressurizing chamber 101 and returns to the starting position.
Falls
das Steuerventil 9 zu dem ersten Zustand umgeschaltet ist, überschreitet
die Summe der Kraft des Drucks des Kraftstoffs in der Rückdruckkammer 3 und
der elastischen Kraft der Feder, die auf die Nadel 51 in
der Richtung des Einspritzlochs 23 wirken, die Kraft des
Drucks des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 52, der
auf die Nadel 51 in der Richtung der Rückdruckkammer 3 wirkt.
Dementsprechend fällt die Nadel 51 (d. h. bewegt
sich in der Richtung des Einspritzlochs 23), um das Einspritzloch 23 zu
schließen (in einem Ventilschließprozess). Somit
stoppt die Einspritzung des Kraftstoffs von dem Einspritzloch 23.If the control valve 9 is switched to the first state exceeds the sum of the force of the pressure of the fuel in the back pressure chamber 3 and the elastic force of the spring acting on the needle 51 in the direction of the injection hole 23 act, the force of the pressure of the fuel in the fuel tank 52 that on the needle 51 in the direction of the back pressure chamber 3 acts. Accordingly, the needle drops 51 (ie moves in the direction of the injection hole 23 ) to the injection hole 23 to close (in a valve closing process). Thus, the injection of the fuel from the injection hole stops 23 ,
In
einer Konstruktion, die in 4 als ein Vergleichsbeispiel
gezeigt ist, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird, sind die Steuerkammer 102 und
die Rückdruckkammer 3 mit dem Ablauf 22 durch
das Steuerventil 9 verbunden und der Kraftstoff wird sowohl
von der Steuerkammer 102 als auch der Rückdruckkammer 3 ausgegeben.
In einer derartigen Konstruktion verzögert sich ein Hubbeginn
(d. h. eine Bewegung in der Richtung der Rückdruckkammer 3) der
Nadel 51 von dem Betriebsstart des Druckverstärkungskolbens 10 und
daher steigt der Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 52 schnell.
Ferner tendiert, da der Druck in der Rückdruckkammer 3 bei
dem Start der Kraftstoffeinspritzung verringert ist, ein Hubbetrag
(ein Bewegungsbetrag in der Richtung der Rückdruckkammer 3)
der Nadel 51 dazu, stark zu steigen. Folglich tendiert
eine Kraftstoffeinspritzrate dQ dazu, zu steigen, und ein Kraftstoffeinspritzzeitraum
tendiert dazu, sich zu verlängern, was es schwierig macht,
eine Kraftstoffeinspritzung mit einer kleinen Menge durchzuführen.In a construction that in 4 As a comparative example, when the fuel is injected, the control chambers are 102 and the back pressure chamber 3 with the process 22 through the control valve 9 connected and the fuel is both from the control chamber 102 as well as the back pressure chamber 3 output. In such a construction, a stroke start (that is, a movement in the direction of the back pressure chamber) is delayed 3 ) of the needle 51 from the start of operation of the pressure boosting piston 10 and therefore, the pressure of the fuel in the fuel tank increases 52 fast. Further, as the pressure in the backpressure chamber tends to increase 3 is reduced at the start of the fuel injection, a lift amount (an amount of movement in the direction of the back pressure chamber 3 ) of the needle 51 to rise strongly. As a result, a fuel injection rate dQ tends to increase, and a fuel injection period tends to be prolonged, making it difficult to perform a fuel injection with a small amount.
Zum
Beispiel fährt, wie in 5 gezeigt
ist, sogar falls der Einspritzsteuerzeitraum τ (d. h. ein Zeitraum,
in dem die Steuerkammer 102 und die Rückdruckkammer 3 mit
dem Ablauf 22 durch das Steuerventil 9 verbunden
sind), verlängert ist, eine Nichteinspritzung (d. h. eine
Einspritzung mit einer Kraftstoffeinspritzmenge Q von Null) für
einen gewissen Zeitraum fort. Wenn der Einspritzsteuerzeitraum τ einen
Schwellwert überschreitet, tritt eine unstetige Charakteristik
der Kraftstoffeinspritzmenge Q auf, das heißt, die Kraftstoffeinspritzmenge
Q steigt schnell. Dementsprechend steigt der minimale Wert Qmin
der Kraftstoffeinspritzmenge Q, oberhalb dem die Steuerung möglich
ist. Infolge dessen wird es schwierig, eine Einspritzmengensteuerung
in der Größenordnung von 1 bis 2 mm3 durchzuführen,
die für eine Piloteinspritzung verwendet wird. Infolge dessen
steigt ein Verbrennungsgeräusch und ein HC-Generierungsbetrag
während einer Verbrennung.For example, as in 5 is shown, even if the injection control period τ (ie, a period in which the control chamber 102 and the back pressure chamber 3 with the process 22 through the control valve 9 is prolonged, a noninjection (ie, injection with a fuel injection amount Q of zero) for a certain period of time. When the injection control period τ exceeds a threshold, a discontinuous characteristic of the fuel injection amount Q occurs, that is, the fuel injection amount Q increases rapidly. Accordingly, the minimum value Qmin of the fuel injection amount Q above which the control is possible increases. As a result, it becomes difficult to perform injection quantity control of the order of 1 to 2 mm 3 , which is used for pilot injection. As a result, a combustion noise and an HC generation amount increase during combustion.
Der
Hubstart der Nadel 51 verzögert sich von dem Betriebsstart
des Druckverstärkungskolbens 10 zum Beispiel aus
den nachstehenden Gründen (1), (2).
- (1) Eine Strecke
von der Rückdruckkammer 3 zu dem Ablauf 22 ist
länger als eine Strecke von der Steuerkammer 102 zu
dem Ablauf 22, 50 dass eine Ansprechverzögerung
bei dem Heben der Nadel 51 (oder eine Verringerung eines
Drucks der Rückdruckkammer 3) steigt.
- (2) Der Druckverstärkungskolben 10 startet,
sich zu bewegen, falls der Druck in der Steuerkammer 102 sich
sogar leicht verringert, wodurch der Kraftstoff in der Druckverstärkungskammer 103 mit
Druck beaufschlagt wird. Andererseits ist die Fläche A1
der Oberfläche der Nadel 51, in der die Nadel 51 in
der Richtung des Einspritzlochs 23 gedrückt wird,
größer als die Fläche A2 der Oberfläche
der Nadel 51, in der die Nadel 51 in der Richtung
der Rückdruckkammer 3 gedrückt wird.
Daher beginnt die Nadel 51 sich nicht zu heben, bis der
Druck in der Rückdruckkammer 3 um einen Extradruckbetrag
korrespondierend zu dem Flächenunterschied (A1 – A2)
verringert ist.
The lifting start of the needle 51 delays from the start of operation of the pressure booster piston 10 for example, for reasons (1), (2) below. - (1) A distance from the back pressure chamber 3 to the process 22 is longer than a distance from the control chamber 102 to the process 22 . 50 that a response delay in lifting the needle 51 (or a reduction in a pressure of the back pressure chamber 3 ) increases.
- (2) The pressure boosting piston 10 starts to move, if the pressure in the control chamber 102 even slightly decreases, causing the fuel in the pressure booster chamber 103 is pressurized. On the other hand, the area A1 is the surface of the needle 51 in which the needle 51 in the direction of the injection hole 23 is pressed, larger than the area A2 of the surface of the needle 51 in which the needle 51 in the direction of the back pressure chamber 3 is pressed. Therefore, the needle starts 51 Do not lift until the pressure in the back pressure chamber 3 is reduced by an extra amount of pressure corresponding to the area difference (A1-A2).
Ferner
schließt in der Konstruktion eines Verringerns des Drucks
in der Rückdruckkammer 3, wenn der Kraftstoff
eingespritzt wird, falls der Druck in der Rückdruckkammer 3 nicht
auf den Commonraildruck steigt, wenn die Kraftstoffeinspritzung
beendet ist, die Nadel 51 nicht das Einspritzloch 23 und
infolge dessen verschlechtert sich die Einspritzungsunterbrechung
des Kraftstoffs. Daher hat in vielen Fällen eine allgemeine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung einen Befehlskolben 21 zwischen
der Nadel 51 und der Rückdruckkammer 3,
um eine Kraft (d. h. eine Ventilschließkraft), die auf
die Nadel 51 in der Richtung des Einspritzlochs 23 wirkt,
zu erhöhen, um hierdurch die Einspritzungsunterbrechung
zu verbessern, wie in 4 gezeigt ist. Das Vorsehen
des Befehlskolbens 21 bedeutet jedoch, dass die Fläche
A1 der Oberfläche der Nadel 51, in der die Nadel 51 in
der Richtung zu dem Einspritzloch 23 gedrückt
wird, steigt und die Flächendifferenz (A1 – A2)
steigt. Daher beginnt in dem Fall, in dem der Befehlskolben 21 vorgesehen ist,
die Nadel 51 sich nicht zu heben, außer wenn der Druck
in der Rückdruckkammer 3 um ein Extraausmaß einschließlich
dem Betrag durch die Erhöhung des Flächenunterschieds
(A1 – A2) verringert ist. Ferner, da ein stationäres
Leck in einem Gleitabschnitt des Befehlskolbens 21 auftritt,
steigt eine Leckmenge des Kraftstoffs, so dass eine Pumplast steigt.Further, the construction includes reducing the pressure in the backpressure chamber 3 when the fuel is injected, if the pressure in the back pressure chamber 3 does not increase to the common rail pressure, when the fuel injection is finished, the needle 51 not the injection hole 23 and as a result, the injection interruption of the fuel deteriorates. Therefore, in many cases, a general fuel injector has a command piston 21 between the needle 51 and the back pressure chamber 3 to apply a force (ie, a valve closing force) to the needle 51 in the direction of the injection hole 23 acts to increase, thereby improving the injection interruption, as in 4 is shown. The provision of the command piston 21 means, however, that the area A1 of the surface of the needle 51 in which the needle 51 in the direction to the injection hole 23 is pressed, increases and the area difference (A1 - A2) increases. Therefore, in the case where the command piston starts 21 is provided, the needle 51 not to lift, except when the pressure in the back pressure chamber 3 is reduced by an extra amount including the amount by increasing the area difference (A1 - A2). Further, there is a stationary leak in a sliding portion of the command piston 21 occurs, a leakage amount of the fuel increases, so that a pump load increases.
Im
Gegenteil steht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Rückdruckkammer 3 mit dem gemeinsamen Sammler 2 nicht
nur in Kontakt, wenn der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, sondern
auch, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Daher kann der Druck
in der Rückdruckkammer 3 nicht nur hoch gehalten
werden, wenn der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, sondern auch,
wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Infolge dessen kann der Hubbetrag
(d. h. ein Bewegungsbetrag in der Richtung zu der Rückdruckkammer 3)
der Nadel 51 beschränkt werden, wenn der Kraftstoff
eingespritzt wird, und die Kraftstoffeinspritzrate dQ kann beschränkt
werden. Falls der Hubbetrag der Nadel 51 reduziert werden
kann, kann nicht nur die Kraftstoffeinspritzrate dQ beschränkt werden,
sondern auch Zeit, die für die Nadel 51 erforderlich
ist, um das Einspritzloch 23 (d. h. eine Zeit, die zum
Schließen des Ventils erforderlich ist) zu schließen,
kann verkürzt werden. Infolge dessen kann ein Zeitraum,
in dem die Nadel 51 das Einspritzloch 23 öffnet,
(d. h. ein Ventilöffnungszeitraum) verkürzt werden.
Somit kann der minimale Wert Qmin der Kraftstoffeinspritzmenge Q
durch Verringern der Kraftstoffeinspritzrate und durch Verkürzen
des Einspritzzeitraums verringert werden. Dementsprechend kann die
diskontinuierliche Charakteristik der Einspritzmenge Q, die in 5 gezeigt
ist, verhindert werden, wodurch eine Steuerung einer kleinen Einspritzmenge
erleichtert werden kann. Infolge dessen kann die Steuerung einer
kleinen Einspritzmenge in der Größenordnung von
1 bis 2 mm3, die bei der Piloteinspritzung
verwendet wird, leicht ausgeführt werden, wodurch das Verbrennungsgeräusch
und der HC-Generierungsbetrag während der Verbrennung verringert
wird.On the contrary, in the present embodiment, the back pressure chamber 3 with the common collector 2 not only in contact when the fuel is not injected, but also when the fuel is injected. Therefore, the pressure in the back pressure chamber 3 not only be held high when the fuel is not injected, but also when the fuel is injected. As a result, the amount of lift (ie, an amount of movement in the direction to the back pressure chamber 3 ) of the needle 51 be limited when the fuel is injected, and the fuel injection rate dQ can be limited. If the lifting amount of the needle 51 can be reduced, not only the fuel injection rate dQ can be limited, but also time for the needle 51 is required to the injection hole 23 (ie, a time required to close the valve) can be shortened. As a result, a period in which the needle 51 the injection hole 23 opens (ie, a valve opening period) is shortened. Thus, the minimum value Qmin of the fuel injection amount Q can be reduced by decreasing the fuel injection rate and shortening the injection period. Accordingly, the discontinuous characteristic of the injection amount Q, which in 5 can be prevented, whereby a control of a small injection amount can be facilitated. As a result, the control of a small injection amount of the order of 1 to 2 mm 3 used in the pilot injection can be easily performed, thereby reducing the combustion noise and the HC generation amount during combustion.
Ferner
wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Hubbetrag
der Nadel 51 durch den Druck des Kraftstoffs in dem Kraftstoffspeicher 52 (d. h.
dem Einspritzdruck, der auf die Spitze der Nadel 51 wirkt)
ohne Verringern des Drucks in der Rückdruckkammer 3 anlässlich
der Kraftstoffeinspritzung gesteuert. Dementsprechend kann der Befehlskolben 21,
der in 4 gezeigt ist, abgeschafft werden. Infolge dessen
kann ein stationäres Leck des Kraftstoffs, das in dem Befehlskolben 21 generiert
wird, verhindert werden, wodurch die Pumplast reduziert wird.Further, in the present embodiment, the lift amount of the needle becomes 51 by the pressure of the fuel in the fuel tank 52 (ie the injection pressure applied to the tip of the needle 51 acts) without reducing the pressure in the back pressure chamber 3 controlled on the occasion of fuel injection. Accordingly, the command piston 21 who in 4 is shown to be abolished. As a result, a stationary leak of the fuel that is in the command piston 21 is generated, thereby reducing the pumping load is reduced.
Nachstehend
ist ein Ergebnis einer Analyse, die durch die Erfinder der vorliegenden
Erfindung ausgeführt wurde, zum Untersuchen der Wirkung
eines Verringerns des minimalen Werts Qmin der Kraftstoffeinspritzmenge
Q durch ständiges Verbinden der Rückdruckkammer 3 mit
dem gemeinsam Sammler 2 erläutert. Der Druck in
der Steuerkammer 102, der Druck in dem Kraftstoffspeicher 52 (d.
h. einer Düsenkammer), der Druck in der Rückdruckkammer 3, der
Hubbetrag (d. h. der Bewegungsbetrag in der Richtung der Rückdruckkammer 3)
der Nadel 51 und die Kraftstoffeinspritzrate werden unter
Verwendung von Analysemodellen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
berechnet, die in 6 und 7 gezeigt
sind. 6 zeigt eine Konstruktion eines Ausgebens des Kraftstoffs
von sowohl der Steuerkammer 102 als auch der Rückdruckkammer 3,
wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. 7 zeigt
eine Konstruktion, in der die Rückdruckkammer 3 ständig
mit dem gemeinsamen Sammler 2 in Verbindung steht. Das
Berechnungsergebnis ist in 8 gezeigt.
Die linke Seite in 8 zeigt das Berechnungsergebnis
der Konstruktion, die in 6 gezeigt ist, und die rechte
Seite in 8 zeigt das Berechnungsergebnis
der Konstruktion, die in 7 gezeigt ist. Auf der linken
oder rechten Seite von 8 zeigt der erste Graph von
oben eine Zeitreihenfunktion (d. h. eine Funktion in Bezug auf einen
Kurbelwinkel) des Drucks Pc in der Steuerkammer 102, der
zweite Graph von oben zeigt eine Zeitreihenfunktion des Drucks Pn
in der Düsenkammer 52, der dritte Graph von oben
zeigt eine Zeitreihenfunktion des Drucks Pb in der Rückdruckkammer 3,
der vierte Graph von oben zeigt eine Zeitreihenfunktion des Hubbetrags
NL der Nadel 51 und der untere Graph zeigt eine Zeitreihenfunktion
der Kraftstoffeinspritzrate R.Hereinafter, a result of an analysis made by the inventors of the present invention is to examine the effect of reducing the minimum value Qmin of the fuel injection amount Q by constantly connecting the back pressure chamber 3 with the collectors 2 explained. The pressure in the control chamber 102 , the pressure in the fuel tank 52 (ie, a nozzle chamber), the pressure in the back pressure chamber 3 , the amount of lift (ie, the amount of movement in the direction of the back pressure chamber 3 ) of the needle 51 and the fuel injection rate are calculated using analysis models of the fuel injection device disclosed in U.S. Pat 6 and 7 are shown. 6 shows a construction of outputting the fuel from both the control chamber 102 as well as the back pressure chamber 3 when the fuel is injected. 7 shows a construction in which the back pressure chamber 3 constantly with the common collector 2 communicates. The calculation result is in 8th shown. The left side in 8th shows the calculation result of the construction, which in 6 is shown, and the right side in 8th shows the calculation result of the construction, which in 7 is shown. On the left or right side of 8th For example, the first graph from above shows a time series function (ie, a function with respect to a crank angle) of the pressure Pc in the control chamber 102 The second graph from above shows a time series function of the pressure Pn in the nozzle chamber 52 The third graph from above shows a time series function of the pressure Pb in the back pressure chamber 3 The fourth graph from the top shows a time series function of the lift amount NL of the needle 51 and the lower graph shows a time series function of the fuel injection rate R.
Wie
in dem Berechnungsergebnis von 8 gezeigt
ist, hebt sich in jeden von den Konstruktionsbeispielen, die in 6 und 7 gezeigt
sind, die Nadel 51 (d. h. sie bewegt sich in der Richtung
der Rückdruckkammer 3), um die Kraftstoffeinspritzung (zur
Steuerzeit t0) zu starten, falls der Druck Pc in der Steuerkammer 102 sinkt
(wie durch Pfeile I, I' gezeigt ist) und der Druck Pn in der Düsenkammer 52 steigt (wie
durch Pfeile II, II' gezeigt ist). In dem Konstruktionsbeispiel,
das in 6 gezeigt ist, steigt, da der Druck in der Rückdruckkammer 3 verglichen
mit dem Commonraildruck Pr (wie durch einen Pfeil III' gezeigt ist)
stark verringert wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung begonnen
hat, der Hubbetrag NL der Nadel 51 mit der Kraftstoffeinspritzung.
Dementsprechend steigt die Kraftstoffeinspritzrate R und ebenso
verlängert sich der Kraftstoffeinspritzzeitraum. Infolge
dessen steigt der minimale Wert Qmin der Kraftstoffeinspritzmenge
Q ebenso (Qmin = 7,8 mm3 unter der Bedingung,
dass der Commonraildruck 135 MPa beträgt). Andererseits
wird in dem Konstruktionsbeispiel, das in 7 gezeigt
ist, da der Druck Pb in der Rückdruckkammer 3 im
Wesentlichen auf dem Commonraildruck Pr gehalten wird, wenn die
Kraftstoffeinspritzung beginnt (wie durch einen Pfeil III gezeigt ist),
der Hubbetrag NL der Nadel 51 mit der Kraftstoffeinspritzung
verglichen mit dem Konstruktionsbeispiel beschränkt, das
in 6 gezeigt ist (wie durch einen Pfeil IV gezeigt
ist), die Kraftstoffeinspritzrate R sinkt (wie durch einen Pfeil
V gezeigt ist) und ebenso ist der Kraftstoffeinspritzzeitraum verkürzt
(wie durch einen Pfeil VI gezeigt ist). Infolge dessen sinkt der
minimale Wert Qmin der Kraftstoffeinspritzmenge Q ebenso (Qmin =
1,8 mm3 unter der Bedingung, dass der Commonrailsdruck
135 MPa beträgt). Somit kann durch ständiges Verbinden
der Rückdruckkammer 3 mit dem gemeinsamen Sammler 2 der
minimale Wert Qmin der Kraftstoffeinspritzmenge Q verringert werden,
wodurch die Steuerung der kleinen Einspritzmenge erleichtert ist.As in the calculation result of 8th is shown, stands out in each of the design examples, which in 6 and 7 shown are the needle 51 (ie it moves in the direction of the back pressure chamber 3 ) to start the fuel injection (at the control time t0) if the pressure Pc in the control chamber 102 decreases (as shown by arrows I, I ') and the pressure Pn in the nozzle chamber 52 increases (as shown by arrows II, II '). In the construction example which is in 6 shown increases as the pressure in the back pressure chamber 3 is greatly reduced compared to the common rail pressure Pr (as shown by an arrow III ') when the fuel injection has started, the lift amount NL of the needle 51 with the fuel injection. Accordingly, the fuel injection rate R increases, and also the fuel injection period is prolonged. As a result, the minimum value Qmin of the fuel injection amount Q also increases (Qmin = 7.8 mm 3 under the condition that the common rail pressure is 135 MPa). On the other hand, in the construction example shown in FIG 7 is shown as the pressure Pb in the back pressure chamber 3 is held substantially at the common rail pressure Pr when the fuel injection starts (as shown by an arrow III), the lift amount NL of the needle 51 with the fuel injection compared with the construction example shown in FIG 6 is shown (as shown by an arrow IV), the fuel injection rate R decreases (as shown by an arrow V) and also the fuel injection period is shortened (as shown by an arrow VI). As a result, the minimum value Qmin of the fuel injection amount Q also decreases (Qmin = 1.8 mm 3 under the condition that the common rail pressure is 135 MPa). Thus, by constantly connecting the back pressure chamber 3 with the common collector 2 the minimum value Qmin of the fuel injection amount Q can be reduced, whereby the control of the small injection amount is facilitated.
Zusätzlich
ist es, um die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik (d. h. eine
Zeitreihenfunktion der Kraftstoffeinspritzrate R) genau zu steuern,
wenn die Nadel 51 bewegt wird, um den Kraftstoff von dem Einspritzloch 23 einzuspritzen,
erforderlich, die Bewegung der Nadel 51 genau zu steuern.
Zum Beispiel ist es, um eine „Delta"-Einspritzung oder
eine „Boot"-Einspritzung zu verwirklichen, die hinsichtlich einer
Verringerung der Abgasemissionen (d. h. eine Verringerung der Stickoxide:
NOx) als wirksam erachtet ist, erforderlich, die Bewegung der Nadel 51 zum
Erhalten der Kraftstoffeinspritzratencharakteristik zu steuern,
in der die Anfangseinspritzrate beschränkt ist und die
nachfolgende Einspritzrate erhöht ist.In addition, it is to precisely control the fuel injection rate characteristic (ie, a time series function of the fuel injection rate R) when the needle 51 is moved to the fuel from the injection hole 23 to inject, required, the movement of the needle 51 to control exactly. For example, in order to realize "delta" injection or "boat" injection deemed to be effective in reducing exhaust emissions (ie, reducing nitrogen oxides: NOx), it is necessary to control the movement of the needle 51 for controlling the fuel injection rate characteristic in which the initial injection rate is restricted and the subsequent injection rate is increased.
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die variable Öffnung 33 zwischen
dem gemeinsamen Sammler 2 und der Rückdruckkammer 3 vorgesehen.
Daher kann durch Variieren der Öffnungsfläche der
variablen Öffnung 33 die Durchflussrate des Kraftstoffs,
der zwischen dem gemeinsamen Sammler 2 und der Rückdruckkammer 3 fließt,
genau gesteuert werden, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit der
Nadel 51 genau gesteuert wird. Zum Beispiel ist, falls
die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 verringert
ist, wenn die Nadel 51 sich hebt (in dem Ventilöffnungsprozess),
die Durchflussrate des Kraftstoffs, der aus der Rückdruckkammer 3 in
den gemeinsamen Sammler 2 fließt, verringert,
wodurch die Ventilöffnungsgeschwindigkeit zu der Zeit verringert
ist, wenn die Nadel 51 das Einspritzloch 23 öffnet.
Falls die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 in
dem Ventilöffnungsprozess erhöht ist, ist die Durchflussrate
des Kraftstoffs, der aus der Rückdruckkammer 3 fließt,
erhöht, wodurch die Ventilöffnungsgeschwindigkeit
der Nadel 51 erhöht ist. Falls die Öffnungsfläche
der variablen Öffnung 33 verringert ist, wenn
die Nadel 51 sinkt (in dem Ventilschließprozess),
ist die Durchflussrate des Kraftstoffs, der von dem gemeinsamen
Sammler 2 in die Rückdruckkammer 3 fließt,
verringert, wodurch die Ventilschließgeschwindigkeit zu
der Zeit verringert ist, wenn die Nadel 51 das Einspritzloch 23 schließt. Falls
die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 in dem
Ventilschließprozess erhöht ist, ist die Durchflussrate
des Kraftstoffs, der in die Rückdruckkammer 3 fließt,
erhöht, wodurch die Ventilschließgeschwindigkeit
der Nadel 51 erhöht ist. Auf diese Weise kann
die Bewegungsgeschwindigkeit (d. h. ein Ventilöffnungsgeschwindigkeit
oder eine Ventilschließgeschwindigkeit) der Nadel 51 mit
der Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 genau
gesteuert werden. Dementsprechend kann die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
genau gesteuert werden. Ferner kann durch Variieren der Öffnungsfläche
der variablen Öffnung 33 in Zusammenhang mit der
Bewegung der Nadel 51 die Kraftstoffeinspritzrate in Übereinstimmung
mit der Bewegung der Nadel 51 gesteuert werden.In the present embodiment, the variable opening is 33 between the common collector 2 and the back pressure chamber 3 intended. Therefore, by varying the opening area of the variable opening 33 the flow rate of the fuel between the common collector 2 and the back pressure chamber 3 flows, can be controlled precisely, reducing the speed of movement of the needle 51 is precisely controlled. For example, if the opening area of the variable opening 33 is reduced when the needle 51 (in the valve opening process), the flow rate of the fuel coming out of the back pressure chamber rises 3 in the common collector 2 flows, reducing the valve opening speed at the time when the needle is lowered 51 the injection hole 23 opens. If the opening area of the variable opening 33 is increased in the valve opening process, the flow rate of the fuel, which is from the back pressure chamber 3 flows, increasing, thereby increasing the valve opening speed of the needle 51 is increased. If the opening area of the variable opening 33 is reduced when the needle 51 decreases (in the valve closing process), is the flow rate of the fuel from the common collector 2 in the back pressure chamber 3 flows, thereby reducing the valve closing speed at the time when the needle 51 the injection hole 23 closes. If the opening area of the variable opening 33 is increased in the valve closing process, the flow rate of the fuel entering the back pressure chamber 3 flows, increasing the valve closing speed of the needle 51 is increased. In this way, the moving speed (ie, a valve opening speed or a valve closing speed) of the needle 51 with the opening area of the variable opening 33 be controlled exactly. Accordingly, the fuel injection rate characteristic can be controlled accurately. Further, by varying the opening area of the variable opening 33 in connection with the movement of the needle 51 the fuel injection rate in accordance with the movement of the needle 51 to be controlled.
9 zeigt
ein Konstruktionsbeispiel zum Variieren der Öffnungsfläche
der variablen Öffnung 33 in Zusammenhang mit der
Bewegung der Nadel 51. In dem Konstruktionsbeispiel, das
in 9 gezeigt ist, ist ein Öffnungssteuerventil 61,
das mit der Nadel 51 verbunden ist, vorgesehen und bewegt
sich in Zusammenhang mit der Nadel 51. Zum Beispiel steigt,
falls sich das Öffnungssteuerventil 61 in Zusammenhang
mit dem Heben (d. h. der Bewegung in der Richtung der Rückdruckkammer 3)
der Nadel 51 hebt, die Öffnungsfläche
der variablen Öffnung 33. Falls das Öffnungssteuerventil 61 in
Zusammenhang mit dem Sinkvorgang (d. h. der Bewegung in der Richtung
des Einspritzlochs 23) der Nadel 51 sinkt, steigt
die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33. Wie
in 10 gezeigt ist, steigt, wenn der Hubbetrag (d.
h. ein Bewegungsbetrag in der Richtung der Rückdruckkammer 3)
der Nadel 51 steigt, die Öffnungsfläche
der variablen Öffnung 33. 9 shows a construction example for varying the opening area of the variable opening 33 in connection with the movement of the needle 51 , In the construction example which is in 9 is shown is an opening control valve 61 that with the needle 51 is connected, provided and moves in connection with the needle 51 , For example, if the opening control valve rises 61 in connection with the lifting (ie the movement in the direction of the back pressure chamber 3 ) of the needle 51 lifts, the opening area of the variable opening 33 , If the opening control valve 61 in connection with the sinking operation (ie the movement in the direction of the injection hole 23 ) of the needle 51 decreases, the opening area of the variable opening increases 33 , As in 10 is shown increases when the lift amount (ie, an amount of movement in the direction of the back pressure chamber 3 ) of the needle 51 increases, the opening area of the variable opening 33 ,
Wie
in 11 gezeigt ist, ist in einer Anfangsstufe der
Einspritzung (d. h. einer Anfangsstufe des Ventilöffnungsprozesses)
die Öffnungsfläche OA der variablen Öffnung 33 klein
und dementsprechend ist die Hubgeschwindigkeit (d. h. die Ventilöffnungsgeschwindigkeit)
der Nadel 51 niedrig. Daher ist der Hubbetrag NL der Nadel 51 klein
und die Kraftstoffeinspritzrate R ist klein. Daher steigt die Öffnungsfläche
OA der variablen Öffnung 33 in Zusammenhang mit
dem Heben der Nadel 51 und dementsprechend wird die Hubgeschwindigkeit
der Nadel 51 hoch. Daher steigt der Hubbetrag NL der Nadel 51 und
die Kraftstoffeinspritzrate R steigt. Dementsprechend kann, wie
in 11 gezeigt ist, die „Delta"-Einspritzung
oder die „Boot"-Einspritzung der Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
mit der beschränkten Anfangseinspritzrate R verwirklicht
werden. Infolge dessen können die Abgasemissionen, wie
beispielsweise das NOx verringert werden.As in 11 5, in an initial stage of injection (ie, an initial stage of the valve opening process), the opening opening area OA of the variable opening is shown 33 small and accordingly the lifting speed (ie the valve opening speed) of the needle 51 low. Therefore, the lift amount NL is the needle 51 small and the fuel injection rate R is small. Therefore, the opening area OA of the variable opening increases 33 in connection with the lifting of the needle 51 and accordingly, the lifting speed of the needle 51 high. Therefore, the lift amount NL of the needle increases 51 and the fuel injection rate R increases. Accordingly, as in 11 4, the "delta" injection or the "boot" injection of the fuel injection rate characteristic with the limited initial injection rate R is realized. As a result, exhaust emissions such as NOx can be reduced.
In
der vorstehend beschriebenen Beschreibung des Ausführungsbeispiels
wird die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 durch
die Öffnungssteuerkammer 61 gesteuert, die mit
der Nadel 51 verbunden ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
jedoch die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 durch
das Steuergerät gesteuert werden.In the above-described description of the embodiment, the opening area of the variable opening becomes 33 through the opening control chamber 61 controlled with the needle 51 connected is. In the present embodiment, however, the opening area of the variable opening 33 be controlled by the controller.
Nachstehend
ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind eine Öffnung 63 und
ein Rückschlagventil 64 zwischen dem gemeinsamen
Sammler 2 und der Rückdruckkammer 3 anstelle
der variablen Öffnung 33 des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen.
Eine Öffnungsfläche der Öffnung 63 ist fest.
Das Rückschlagventil 64 ist parallel zu der Öffnung 63 vorgesehen
und erlaubt einen Durchfluss des Kraftstoffes von dem gemeinsamen
Sammler 2 zu der Rückdruckkammer 3 und
blockiert einen Durchfluss des Kraftstoffs von der Rückdruckkammer 3 zu
dem gemeinsamen Sammler 2. Die Öffnung 63 und
das Rückschlagventil 64 sind parallel zueinander vorgesehen,
um einen Durchflussratensteuerabschnitt zum Definieren einer Öffnungsfläche
zu bilden (d. h. eine Durchflusspfadfläche), so dass die
Durchflusspfadfläche in dem Fall enger ist, in dem der Kraftstoff
von der Rückdruckkammer 3 zu dem gemeinsamen Sammler 2 fließt,
als in dem Fall, in dem der Kraftstoff von dem gemeinsamen Sammler 2 zu der
Rückdruckkammer 3 fließt.Hereinafter, a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention with reference to 12 described. In the present Ausfüh Example, an opening 63 and a check valve 64 between the common collector 2 and the back pressure chamber 3 instead of the variable opening 33 of the first embodiment. An opening area of the opening 63 is fixed. The check valve 64 is parallel to the opening 63 provided and allows a flow of fuel from the common collector 2 to the back pressure chamber 3 and blocks a flow of fuel from the back pressure chamber 3 to the common collector 2 , The opening 63 and the check valve 64 are provided in parallel with each other to form a flow rate control section for defining an opening area (ie, a flow path area), so that the flow path area is narrower in the case where the fuel from the back pressure chamber 3 to the common collector 2 flows as in the case where the fuel from the common collector 2 to the back pressure chamber 3 flows.
Wie
vorstehend beschrieben ist, ist es, um die „Delta"-Einspritzung
oder die „Boot"-Einspritzung zu verwirklichen, erforderlich,
die Bewegung der Nadel 51 zu steuern, um die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
mit beschränkter Anfangseinspritzrate zu erhalten. Um die
Einspritzungsunterbrechung des Kraftstoffs an dem Ende der Kraftstoffeinspritzung
zu verbessern, ist es erforderlich, die Kraftstoffeinspritzrate
durch Steuern der Bewegung der Nadel 51 schnell zu verringern,
um das Einspritzloch 23 schnell zu schließen.As described above, in order to realize the "delta" injection or the "boot" injection, it is necessary to move the needle 51 to control the fuel injection rate characteristic with limited initial injection rate. In order to improve the injection interruption of the fuel at the end of the fuel injection, it is necessary to increase the fuel injection rate by controlling the movement of the needle 51 quickly reduce to the injection hole 23 close quickly.
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wenn die Nadel 51 sich
hebt (in dem Ventilöffnungsprozess), die Durchflussrate
des Kraftstoffs, der aus der Rückdruckkammer 3 zu
dem gemeinsamen Sammler 2 fließt, verringert.
Dementsprechend ist die Ventilöffnungsgeschwindigkeit der
Nadel 51 gering. Daher ist der Hubbetrag der Nadel 51 beschränkt
und die Anfangseinspritzrate ist beschränkt. Wenn die Nadel 51 sinkt
(in dem Ventilschließprozess), wird die Durchflussrate
des Kraftstoffs, der von dem gemeinsamen Sammler 2 zu der
Rückdruckkammer 3 fließt, erhöht.
Dementsprechend ist die Ventilschließgeschwindigkeit der
Nadel 51 hoch. Daher kann an dem Ende der Kraftstoffeinspritzung
die Nadel 51 das Einspritzloch 23 schnell schließen,
wodurch die Kraftstoffeinspritzrate schnell verringert wird. Dementsprechend
kann die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik, wie beispielsweise
die „Delta"-Einspritzung oder die „Boot"-Einspritzung
mit der beschränkten Anfangseinspritzrate verwirklicht
werden. Als ein Ergebnis können die Abgasemissionen, wie
beispielsweise das NOx verringert werden. Ferner kann die Einspritzungsunterbrechung
des Kraftstoffs verbessert werden.In the present embodiment, when the needle is 51 (in the valve opening process), the flow rate of the fuel coming out of the back pressure chamber rises 3 to the common collector 2 flows, decreases. Accordingly, the valve opening speed of the needle 51 low. Therefore, the lift amount of the needle 51 limited and the initial injection rate is limited. If the needle 51 decreases (in the valve closing process), the flow rate of the fuel coming from the common collector 2 to the back pressure chamber 3 flows, increases. Accordingly, the valve closing speed of the needle 51 high. Therefore, at the end of the fuel injection, the needle may 51 the injection hole 23 Close quickly, whereby the fuel injection rate is rapidly reduced. Accordingly, the fuel injection rate characteristic such as the "delta" injection or the "boot" injection with the limited initial injection rate can be realized. As a result, exhaust emissions such as NOx can be reduced. Furthermore, the injection interruption of the fuel can be improved.
Nachstehend
ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist die variable Öffnung 33 des
ersten Ausführungsbeispiels anstelle der Öffnung 63 des zweiten
Ausführungsbeispiels vorgesehen. Das heißt, dass
das Rückschlagventil 64 parallel zu der variablen Öffnung 33 vorgesehen
ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, wie
in dem zweiten Ausführungsbeispiel, die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik,
wie beispielsweise die „Delta"-Einspritzung oder die „Boot"-Einspritzung,
die die beschränkte Anfangseinspritzrate hat, verwirklicht
werden. Zusätzlich kann die Einspritzungsunterbrechung des
Kraftstoffs verbessert werden. Ferner wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 33 variiert
und daher kann die Durchflussrate des Kraftstoffs, der zwischen dem
gemeinsamen Sammler 2 und der Rückdruckkammer 3 fließt,
genau gesteuert werden und die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel 51 kann
genau gesteuert werden. Dementsprechend kann die Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
genauer gesteuert werden.Hereinafter, a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention with reference to 13 described. In the present embodiment, the variable opening is 33 of the first embodiment instead of the opening 63 of the second embodiment. That means that the check valve 64 parallel to the variable opening 33 is provided. In the present embodiment, as in the second embodiment, the fuel injection rate characteristic such as the "delta" injection or the "boat" injection having the limited initial injection rate can be realized. In addition, the injection interruption of the fuel can be improved. Further, in the present embodiment, the opening area of the variable opening becomes 33 varies and therefore, the flow rate of the fuel between the common collector 2 and the back pressure chamber 3 flows, be precisely controlled and the speed of movement of the needle 51 can be controlled exactly. Accordingly, the fuel injection rate characteristic can be controlled more accurately.
Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
begrenzt werden, sondern kann auf vielen anderen Wegen ausgeführt werden,
ohne von dem Umfang der Erfindung, wie durch die anhängenden
Ansprüche definiert ist, abzuweichen.The
The present invention should not be limited to the disclosed embodiments
can be limited but can be done in many other ways,
without departing from the scope of the invention as appended
Claims is defined, depart.
In
einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung steht eine Rückdruckkammer
(3) einer Kraftstoffeinspritzdüse (5)
ständig mit einem gemeinsamen Sammler (2) in Verbindung.
Eine variable Öffnung 33, deren Öffnungsfläche
variierbar ist, ist zwischen dem gemeinsamen Sammler (2)
und der Rückdruckkammer (3) vorgesehen. Durch
Variieren der Öffnungsfläche der variablen Öffnung
(33) kann eine Durchflussrate des Kraftstoffs, der zwischen
dem gemeinsamen Sammler (2) und der Rückdruckkammer
(3) fließt, genau gesteuert werden. Dementsprechend
kann eine Bewegungsgeschwindigkeit einer Nadel (51) der Kraftstoffeinspritzdüse
(5) genau gesteuert werden. Infolge dessen kann eine Kraftstoffeinspritzratencharakteristik
genau gesteuert werden.In a fuel injection device is a back pressure chamber ( 3 ) of a fuel injection nozzle ( 5 ) constantly with a common collector ( 2 ) in connection. A variable opening 33 , whose opening area is variable, is between the common collector ( 2 ) and the back pressure chamber ( 3 ) intended. By varying the opening area of the variable opening ( 33 ) can be a flow rate of the fuel between the common collector ( 2 ) and the back pressure chamber ( 3 ) flows, be controlled precisely. Accordingly, a moving speed of a needle ( 51 ) of the fuel injector ( 5 ) are controlled precisely. As a result, a fuel injection rate characteristic can be accurately controlled.
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- WO 02/93000
A1 [0002] WO 02/93000 A1 [0002]
-
- DE 10218904 A [0003] - DE 10218904 A [0003]
-
- JP 2006-29281 A [0003] - JP 2006-29281 A [0003]