JP2000130283A - Fuel injecting device of diesel engine - Google Patents

Fuel injecting device of diesel engine

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JP2000130283A
JP2000130283A JP10304215A JP30421598A JP2000130283A JP 2000130283 A JP2000130283 A JP 2000130283A JP 10304215 A JP10304215 A JP 10304215A JP 30421598 A JP30421598 A JP 30421598A JP 2000130283 A JP2000130283 A JP 2000130283A
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Japan
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pressure
fuel
valve
chamber
fuel injection
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JP10304215A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Uehara
哲也 上原
Akira Shirakawa
暁 白河
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize good combustion characteristics by improving fuel spray. SOLUTION: This fuel injecting device is provided with a fuel pressure accumulating chamber 9 for accumulating fuel in the high pressure state, pressurized by a fuel supplying pump 1, and an injector 14 for injecting high-pressure fuel from the fuel pressure accumulating chamber 9. The injecting device is provided with a selector valve 18 for selectively connecting or shutting a fuel passage 16 for linking the injector 14 and the fuel pressure accumulating chamber 9 to each other, and a controller 50 for controlling a pressure control valve 25 of the injector 14 and the selector valve 18. The controller 50 closes the selector valve 18 before fuel injection and opens the pressure control valve 25 to hold the pressure chamber to low pressure. It opens the selector valve 18 in fuel injection starting timing to inject fuel. It closes the pressure control valve 25 in fuel finishing timing, and increases the pressure of the pressure chamber to high pressure to finish fuel injection, and then closes the selector valve 18.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料蓄圧式のデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for a fuel storage type diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射装置とし
て、高圧の燃料を蓄圧室に溜めておき、この燃料噴射時
期にインジェクタからこの蓄圧燃料を噴射するようにし
たものが知られており、このためのインジェクタの構成
が、特開平9-158811号公報によって提案されている。
2. Description of the Related Art As a fuel injection device for a diesel engine, there has been known a fuel injection device in which high-pressure fuel is stored in a pressure accumulating chamber, and the pressurized fuel is injected from an injector at the fuel injection timing. The configuration of the injector is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-58811.

【0003】このインジェクタの構成を図6を用いて説
明する。
The configuration of this injector will be described with reference to FIG.

【0004】蓄圧室の高圧燃料は供給通路101からノ
ズル室102に導かれるとともに、一部は充填オリフィ
ス106を経てノズルピストン104の上部の圧力室1
05にも導かれる。圧力室105をドレン側と接続する
放出オリフィス108が、電磁弁107によって閉状態
にあるときは、この燃料圧力を受けるノズルピストン1
04により針弁103が押されて着座し、燃料は噴射さ
れない。なお、ノズルピストン104の受圧面積は針弁
103の受圧面積よりも大きい。
[0004] The high-pressure fuel in the accumulator is guided from the supply passage 101 to the nozzle chamber 102, and a part thereof passes through the filling orifice 106 and the pressure chamber 1 above the nozzle piston 104.
It is also led to 05. When the discharge orifice 108 connecting the pressure chamber 105 to the drain side is closed by the solenoid valve 107, the nozzle piston 1 receiving this fuel pressure
The needle valve 103 is pushed and seated by 04, and no fuel is injected. The pressure receiving area of the nozzle piston 104 is larger than the pressure receiving area of the needle valve 103.

【0005】この状態から電磁弁107が開弁すると、
放出オリフィス108を介して圧力室105の圧力が低
下し、このためノズル室102に作用する燃料圧力で針
弁103が上方にリフトし、燃料が噴射される。
When the solenoid valve 107 opens from this state,
The pressure in the pressure chamber 105 is reduced via the discharge orifice 108, so that the needle valve 103 is lifted upward by the fuel pressure acting on the nozzle chamber 102, and fuel is injected.

【0006】電磁弁107が閉弁すると、圧力室105
に充填オリフィス106を介して高圧燃料が充填され、
針弁103よりも受圧面積を大きく設定したノズルピス
トン104により、針弁103が押し下げられて着座
し、燃料の噴射が停止する。
When the solenoid valve 107 is closed, the pressure chamber 105
Is filled with high-pressure fuel via a filling orifice 106,
The needle valve 103 is pushed down and seated by the nozzle piston 104 having a larger pressure receiving area than the needle valve 103, and the fuel injection is stopped.

【0007】リターンスプリング109はエンジン停止
時等にノズル室105の燃料が燃焼室内に漏れ出すこと
のないようにするためのものであり、エンジン運転時に
は、針弁103、ノズルピストン104にかかる油圧力
により縮められ、針弁103とノズルピストン104と
が常に一体となって動く。
The return spring 109 prevents the fuel in the nozzle chamber 105 from leaking into the combustion chamber when the engine is stopped or the like. When the engine is operating, the hydraulic pressure applied to the needle valve 103 and the nozzle piston 104 is reduced. As a result, the needle valve 103 and the nozzle piston 104 always move integrally.

【0008】このようなインジェクタでは、圧力室10
5の圧力とノズルピストン104の摺動部の受圧面積の
積である閉弁方向の力と、ノズル室102の圧力と針弁
103の受圧面積の積である開弁方向の力のバランスに
より、針弁103の動きが決まる。この場合、ノズル室
102は常に供給通路101を介して図示しない蓄圧室
と連通しているため、その圧力がほぼ一定であるのに対
して、圧力室105の圧力は電磁弁107の開閉により
大きく変化する。
In such an injector, the pressure chamber 10
5 and the force in the valve opening direction which is the product of the pressure in the nozzle chamber 104 and the pressure receiving area of the needle valve 103, and the force in the valve opening direction which is the product of the pressure in the nozzle chamber 102 and the pressure receiving area of the needle valve 103. The movement of the needle valve 103 is determined. In this case, since the nozzle chamber 102 is always in communication with the accumulator (not shown) via the supply passage 101, the pressure is almost constant, whereas the pressure in the pressure chamber 105 is increased by opening and closing the solenoid valve 107. Change.

【0009】ノズルピストン104の受ける油圧力は、
電磁弁107の開弁時に充填オリフィス106と放出オ
リフィス108の各有効流路面積およびノズルピストン
104の受圧面積に依存し、また電磁弁107の閉弁時
には充填オリフィス106の有効流路面積とノズルピス
トン104の受圧面積に影響される。これより、充填オ
リフィス106と放出オリフィス108の各有効流路面
積およびノズルピストン104の径の、3つのパラメー
タを変えることにより、針弁103の上昇、下降速度、
つまり燃料噴射率を変えることができる。
The hydraulic pressure received by the nozzle piston 104 is
When the solenoid valve 107 is opened, it depends on the effective flow area of the filling orifice 106 and the discharge orifice 108 and the pressure receiving area of the nozzle piston 104. When the solenoid valve 107 is closed, the effective flow area of the filling orifice 106 and the nozzle piston It is affected by the pressure receiving area 104. Thus, by changing three parameters of the effective flow passage area of the filling orifice 106 and the discharge orifice 108 and the diameter of the nozzle piston 104, the ascending and descending speeds of the needle valve 103,
That is, the fuel injection rate can be changed.

【0010】燃料噴射率は、噴射初期に着火遅れ期間中
の噴射量を減らすことに伴う燃焼騒音の低減とNOxの
排出抑制のため、立ち上がりの勾配を緩く、また、噴射
終期にはスモーク排出の抑制のため下降側の勾配を大き
くすることが一般的であることから(『内燃機関』Vol.
31 No.393 1992.7 p.21〜p.29参照)、上記3つのパラ
メータのマッチングにより、針弁16のリフト時の上昇速
度を遅く、下降速度を速くしている。
[0010] The fuel injection rate has a gentle rising slope for reducing combustion noise and suppressing NOx emission due to the reduction of the injection amount during the ignition delay period at the beginning of the injection. Because it is common to increase the slope on the descending side for suppression (see "Internal Combustion Engine" Vol.
31 No.393 1992.7 p.21 to p.29), the ascent speed of the needle valve 16 at the time of lift is reduced and the descent speed is increased by matching of the above three parameters.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴霧の
状況は燃焼状態に大きく影響を及ぼし、そこで、本発明
者が、蓄圧室式燃料噴射装置のインジェクタから噴射さ
れる噴霧が実際にどうなるかを調べたところ、次のよう
な知見を得た。
The situation of the fuel spray has a great influence on the combustion state. Therefore, the present inventor has studied what the spray sprayed from the injector of the accumulator type fuel injector actually looks like. Upon investigation, the following findings were obtained.

【0012】これを説明すると、上記のインジェクタで
は、針弁103の上昇速度を遅くしているため、噴射初
期は針弁リフトが低く、燃料がノズルシート部の非常に
狭いクリアランスを高速で通過したあとにノズル噴孔に
流入する。
To explain this, in the above-mentioned injector, the needle valve 103 has a low ascending speed, so that the needle valve lift is low at the beginning of the injection, and the fuel has passed at a high speed through the very narrow clearance of the nozzle seat portion. Later, it flows into the nozzle orifice.

【0013】図7にノズル先端部の断面図を示すと、こ
のタイプは、針弁103の着座時に針弁103のノズル
シート部109により噴孔110がふさがれる形状であ
ることから、VCO(Valve Covered Orifice)タイプ
といわれている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the nozzle tip. This type has a shape in which the nozzle hole 109 is blocked by the nozzle seat portion 109 of the needle valve 103 when the needle valve 103 is seated. Covered Orifice) type.

【0014】ここで、噴孔110の軸に垂直な断面内で
の燃料流速分布をみてみると、理想的なノズルでは図8
に示すように、針弁103の中心軸に対し、左右対称な
弱い流れが生じる。これは、ノズルシート部109から
まず噴孔110上部に燃料が流入することに関連するた
めである。
Here, looking at the fuel flow velocity distribution in a cross section perpendicular to the axis of the injection hole 110, FIG.
As shown in FIG. 7, a weak flow symmetrical with respect to the central axis of the needle valve 103 is generated. This is because the fuel flows from the nozzle sheet portion 109 to the upper portion of the injection hole 110 first.

【0015】しかしながら、実際のノズルにおいては、
針弁103に針弁摺動部のガタや製造精度の問題から若
干の偏心が生じてしまう。たとえば、図9(図7のA−
A線矢視図)に示したように左側への偏心が生じている
場合は、ノズルシート部109に隙間が狭いところから
広いところに向けて、針弁103の周囲に対称的な周方
向流れ(矢印で示す)が発生する。この場合、流れの速
い部位に位置する噴孔である110aと110bの内部
に図10に示したように、内周に沿った強力な旋回流が
発生する。
However, in an actual nozzle,
The needle valve 103 is slightly eccentric due to the play of the needle valve sliding portion and the problem of manufacturing accuracy. For example, FIG.
When the eccentricity to the left side is generated as shown in the arrow view of the line A), a symmetrical circumferential flow around the needle valve 103 from the narrow space to the wide space in the nozzle seat portion 109 is obtained. (Indicated by the arrow) occurs. In this case, as shown in FIG. 10, a strong swirling flow is generated along the inner circumference inside the injection holes 110a and 110b located at the portion where the flow is fast.

【0016】こうした噴孔の軸に垂直な面での旋回流
は、針弁リフトが小さいときに、また、ノズル室圧が高
いときに強くなる。これはノズルシート部109が狭い
ほど、ノズルシート部109の周方向の燃料流速が速く
なり、また、ノズル室102が高圧であるほうがノズル
シート部109の燃料流速が速くなるためである。
Such a swirling flow in a plane perpendicular to the axis of the injection hole becomes strong when the needle valve lift is small and when the nozzle chamber pressure is high. This is because the narrower the nozzle seat portion 109, the higher the fuel flow rate in the circumferential direction of the nozzle seat portion 109, and the higher the pressure in the nozzle chamber 102, the faster the fuel flow speed in the nozzle seat portion 109.

【0017】このように噴孔の軸に垂直な面での旋回流
が大きいと、燃料の噴霧は、その噴射率の割には噴霧円
錐角が広く、ペネトレーションが弱いが、微粒化が促進
された噴霧(つまり着火性のよい噴霧)となる。このよ
うな現象はVCOタイプのノズルで特に顕著である。
When the swirling flow in the plane perpendicular to the axis of the injection hole is large, the spray cone of the fuel has a wide spray cone angle for the injection rate and the penetration is weak, but the atomization is promoted. Spray (that is, spray with good ignitability). Such a phenomenon is particularly remarkable in a VCO type nozzle.

【0018】こうした燃料噴霧は着火性がよく、蒸発お
よび周囲空気との混合が促進されるため、従来からある
ジャーク式燃料噴射装置の噴霧(詳細は後述する)に比
べ着火遅れ期間が短くなる。したがって、燃焼初期の予
混合燃焼量が減り、燃焼騒音やNOxの排出が抑制され
るというメリットがある。しかしながらその反面、高負
荷域等の空気過剰率が小さい運転域では、予混合燃焼割
合が減ることに加えて流動の弱い燃焼室中央付近に、初
期に噴射されたペネトレーションの弱い噴霧が残留して
しまうため、スモークの発生が多くなるというデメリッ
トがある。
Such a fuel spray has good ignitability and promotes evaporation and mixing with the surrounding air, so that the ignition delay period is shorter than that of a conventional spray of a jerk type fuel injection device (details will be described later). Therefore, there is an advantage that the amount of premixed combustion at the beginning of combustion is reduced, and combustion noise and NOx emission are suppressed. However, on the other hand, in the operating range where the excess air ratio is small, such as in the high load range, the premixed combustion ratio is reduced, and in addition, near the center of the combustion chamber where the flow is weak, the spray that is initially injected and the weak spray of the penetration remains. Therefore, there is a demerit that the generation of smoke increases.

【0019】以上は発明者が今回初めて得た知見であ
る。
The above is the knowledge obtained by the inventor for the first time.

【0020】一方、ジャーク式燃料噴射装置は、プラン
ジャで燃料を急激に加圧し、発生させた圧力波を燃料噴
射管を通してノズル室に導き、ノズル室の燃料圧力を略
山型に推移させ、その圧力により、リターンスプリング
による針弁着座方向の力に逆らって針弁をリフトさせ、
燃料を噴射させるように構成される。
On the other hand, in the jerk type fuel injection device, the fuel is rapidly pressurized by a plunger, the generated pressure wave is guided to the nozzle chamber through the fuel injection pipe, and the fuel pressure in the nozzle chamber is changed to a substantially mountain shape. The pressure lifts the needle valve against the force of the return spring in the needle valve seating direction,
It is configured to inject fuel.

【0021】このようなジャーク式燃料噴射装置では、
噴射初期のノズル室圧が低いこと、また、針弁が急激に
リフトするため、低針弁リフトで燃料を噴射している期
間が短いことなどから、高負荷域のスモーク排出が少な
い反面、燃焼騒音やNOx排出が多いというデメリット
がある。また、蓄圧式燃料噴射装置で得られる燃料噴霧
に比べ、着火性が悪いため、特に冷機時の失火を抑制す
るのに、燃料噴射時期をよりアドバンスする必要があ
り、冷機時のNOx排出が多いというデメリットもあ
る。
In such a jerk type fuel injection device,
Due to the low nozzle chamber pressure in the early stage of injection and the short period during which fuel is injected with the low needle valve lift due to the rapid lift of the needle valve, there is little smoke emission in the high load range, but combustion There is a demerit that noise and NOx emission are large. In addition, since the ignitability is lower than that of the fuel spray obtained by the pressure accumulating type fuel injection device, it is necessary to advance the fuel injection timing more in order to suppress misfire particularly in the cold state, and the NOx emission in the cold state is large. There is also a disadvantage.

【0022】また、排気中のスモークあるいは微粒子と
NOxを同時に低減させる方法として低温予混合燃焼さ
せる考えがある(特開平7−4287号公報参照)。
As a method for simultaneously reducing NOx and smoke or fine particles in exhaust gas, there is a method of performing low-temperature premix combustion (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-4287).

【0023】これは着火遅れ期間中に燃料を噴射しきっ
てしまい、予混合燃焼を主体として低温で燃焼させるも
のであり、排気微粒子とNOxの同時低減に加え、燃焼
騒音低減の効果もある。このような燃焼を実現するため
には、EGRにより吸気酸素濃度を下げ、燃焼速度を適
度に遅くすること、燃料噴射時期をTDC前後付近まで
遅らせることなどが挙げられる。また、このような燃焼
のためには、着火遅れ期間が適度に長い方が都合がよ
く、この点、上記した蓄圧式燃料噴射装置で得られるよ
うな着火性のよい噴霧では、着火遅れ期間が短く、着火
遅れ期間中に全ての燃料を噴射することが困難なため、
低温予混合燃焼による排気微粒子とNOxの同時低減が
可能な運転領域が狭くなってしまうという問題があっ
た。
In this method, the fuel is completely injected during the ignition delay period, and the fuel is burned at a low temperature mainly by the premixed combustion. In addition to the simultaneous reduction of exhaust particulates and NOx, there is an effect of reducing combustion noise. In order to realize such combustion, the intake oxygen concentration is reduced by EGR, the combustion speed is appropriately reduced, and the fuel injection timing is delayed to around TDC. In addition, for such combustion, it is convenient that the ignition delay period is appropriately long. In this regard, in the case of the spray having good ignitability as obtained by the above-described pressure accumulating type fuel injection device, the ignition delay period is long. Because it is short and it is difficult to inject all fuel during the ignition delay period,
There has been a problem that the operating range where simultaneous reduction of exhaust particulates and NOx by low-temperature premixed combustion is narrowed.

【0024】このように、蓄圧式とジャーク式の各燃料
噴射装置では、その燃料噴霧の質の違いにより、運転条
件に応じてそれぞれメリット、デメリットをもつ。な
お、こごていう燃料噴霧の質とは、噴射初期の噴霧の粒
径、噴霧円錐角、ペネトレーションであり、これらが着
火遅れ期間やスモーク排出に多大な影響を及ぼすと共
に、上述のようにエンジン運転条件に応じて、最適な着
火遅れ期間が変化するのである。
As described above, each of the accumulator type and the jerk type fuel injection devices has advantages and disadvantages depending on the operating conditions due to the difference in the quality of the fuel spray. Note that the quality of the fuel spray refers to the particle size of the spray, the spray cone angle, and the penetration in the early stage of the injection, and these have a great effect on the ignition delay period and the smoke emission, and the engine operation as described above. The optimum ignition delay period changes according to the conditions.

【0025】本発明は、このような問題に対し、燃料噴
霧の質を可変制御することを可能として、燃焼騒音、N
Ox排出、スモーク排出の抑制を図ることを目的とす
る。
The present invention solves such a problem by making it possible to variably control the quality of the fuel spray to reduce combustion noise, N
The purpose is to suppress Ox emissions and smoke emissions.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、燃料供給
ポンプで加圧された燃料を高圧状態で蓄える燃料蓄圧室
と、この燃料蓄圧室からの高圧燃料を圧力制御弁により
制御される圧力室の圧力に応じて開閉する弁を介して噴
射するインジェクタとを備えたディーゼルエンジンの燃
料噴射装置において、前記インジェクタと前記燃料蓄圧
室を結ぶ燃料通路を選択的に連通、遮断する切換弁と、
前記圧力制御弁と前記切換弁を制御するコントローラと
を備え、このコントローラが燃料噴射前に前記切換弁を
閉弁しておくと共に、前記圧力制御弁を開いて前記圧力
室を低圧に保ち、燃料噴射開始時期に前記切換弁を開弁
して燃料の噴射を行い、噴射終了時期に前記圧力制御弁
を閉じて圧力室を高圧にして燃料噴射を終了させ、その
後に前記切換弁を閉弁するように構成される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel accumulator for storing fuel pressurized by a fuel supply pump in a high pressure state, and a high pressure fuel from the fuel accumulator is controlled by a pressure control valve. A fuel injection device for a diesel engine including an injector that injects via a valve that opens and closes in accordance with the pressure of a pressure chamber, a switching valve that selectively communicates and shuts off a fuel passage connecting the injector and the fuel accumulator chamber; ,
A controller for controlling the pressure control valve and the switching valve, the controller closing the switching valve before fuel injection, and opening the pressure control valve to maintain the pressure chamber at a low pressure, At the injection start timing, the switching valve is opened to perform fuel injection, and at the injection termination timing, the pressure control valve is closed, the pressure chamber is set to a high pressure, and the fuel injection is terminated, and then the switching valve is closed. It is configured as follows.

【0027】第2の発明は、燃料供給ポンプで加圧され
た燃料を高圧状態で蓄える燃料蓄圧室と、この燃料蓄圧
室からの高圧燃料を圧力制御弁により制御される圧力室
の圧力に応じて開閉する弁を介して噴射するインジェク
タとを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射装置におい
て、前記インジェクタと前記燃料蓄圧室を結ぶ燃料通路
を選択的に連通、遮断する切換弁と、前記圧力制御弁と
前記切換弁を制御するコントローラとを備え、このコン
トローラが、燃料噴射前に前記切換弁を閉弁しておくと
共に、前記圧力制御弁を開いて前記圧力室を低圧に保
ち、燃料噴射開始時期に前記切換弁を開弁して燃料の噴
射を行い、噴射終了時期に前記圧力制御弁を閉じて前記
圧力室を高圧にして燃料噴射を終了させ、その後に前記
切換弁を閉弁する第1の噴射モードと、前記切換弁を開
弁保持したまま、燃料噴射開始時期に前記圧力制御弁を
開いて前記圧力室を低圧にして燃料の噴射を行い、噴射
終了時期に前記圧力制御弁を閉じて前記圧力室を高圧に
して燃料噴射を停止させる第2の噴射モードとに、切換
え可能となるように構成される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel accumulator for storing fuel pressurized by a fuel supply pump in a high pressure state, and a high pressure fuel from the fuel accumulator according to the pressure of a pressure chamber controlled by a pressure control valve. A fuel injection device having an injector that injects through a valve that opens and closes, a switching valve that selectively communicates and shuts off a fuel passage connecting the injector and the fuel accumulator, and a pressure control valve. A controller for controlling the switching valve, the controller closing the switching valve before fuel injection, opening the pressure control valve to maintain the pressure chamber at a low pressure, and at the fuel injection start timing Opening the switching valve to perform fuel injection, closing the pressure control valve at the end of injection to raise the pressure chamber to a high pressure, terminating fuel injection, and then closing the switching valve. In the injection mode, while holding the switching valve open, the pressure control valve is opened at the fuel injection start timing to perform the fuel injection at a low pressure in the pressure chamber, and the pressure control valve is closed at the injection end timing. Thus, it is possible to switch to a second injection mode in which the pressure chamber is set to a high pressure and fuel injection is stopped.

【0028】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、前記コントローラは、第1の噴射モードにおい
て、燃料噴射の終了後に前記圧力制御弁を極短時間だけ
開閉させる。
In a third aspect based on the first or second aspect, the controller opens and closes the pressure control valve for an extremely short time after the end of fuel injection in the first injection mode.

【0029】第4の発明は、第1〜第3の発明におい
て、インジェクタが高圧の燃料圧力を受けるとリフトし
て噴孔を開く針弁と、針弁を閉じ方向に付勢するスプリ
ングと、前記燃料圧力が導かれる圧力室と、この圧力室
の圧力に応じて針弁を開き方向に押圧するピストンと、
ピストンを針弁の閉弁方向と反対方向に付勢するバネ
と、圧力室のドレン流路を開閉してその圧力を調整する
圧力制御弁とを有する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, a needle valve which lifts and opens the injection hole when the injector receives high fuel pressure, a spring which biases the needle valve in a closing direction, A pressure chamber into which the fuel pressure is guided, and a piston that presses the needle valve in an opening direction according to the pressure of the pressure chamber,
It has a spring for urging the piston in the direction opposite to the valve closing direction of the needle valve, and a pressure control valve for opening and closing the drain flow path of the pressure chamber to adjust the pressure.

【0030】第5の発明は、第1〜第4の発明におい
て、前記切換弁が、高圧の燃料圧力を受けるとリフトし
て開弁する摺動弁と、前記燃料圧力が導かれる押圧室
と、この押圧室の圧力に応じて前記摺動弁を閉弁方向に
押圧するピストンと、押圧室の圧力を調整する制御弁と
を備える。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects, the switching valve lifts and opens when receiving a high fuel pressure, and a pressing chamber to which the fuel pressure is guided. A piston for pressing the sliding valve in the valve closing direction in accordance with the pressure in the pressing chamber; and a control valve for adjusting the pressure in the pressing chamber.

【0031】[0031]

【発明の作用、効果】第1の発明では、燃料噴射前には
切換弁を閉弁しておくと共に圧力制御弁を開いて圧力室
を低圧としておき、燃料噴射開始時期に切換弁を開弁す
ると、高圧燃料が針弁に作用し、このとき圧力制御弁が
開いたままで、圧力室の圧力が低いため、燃料圧力の急
上昇と共に針弁が急激にリフトし、ジャーク式燃料噴射
と同じような、強いペネトレーションにより、噴霧が改
善され、高負荷運転時などでもスモークの発生を抑制で
きる。
According to the first aspect of the present invention, before the fuel injection, the switching valve is closed and the pressure control valve is opened to set the pressure chamber to a low pressure, and the switching valve is opened at the fuel injection start timing. Then, the high-pressure fuel acts on the needle valve, and at this time, the pressure control valve remains open, and the pressure in the pressure chamber is low, so that the needle valve is rapidly lifted with a rapid rise in fuel pressure, similar to the jerk type fuel injection. Due to the strong penetration, spraying is improved, and the generation of smoke can be suppressed even during high-load operation.

【0032】また燃料の噴射圧力は蓄圧室の燃料圧力を
調整することで自由に制御でき、広範な運転域で良好な
燃焼が確保できる。
Further, the fuel injection pressure can be freely controlled by adjusting the fuel pressure in the accumulator, and good combustion can be ensured in a wide operating range.

【0033】燃料の噴射終了時期に圧力制御弁を閉じる
と、圧力室が高圧となり、速やかに針弁を押し下げて確
実に燃料噴射を停止できる。
When the pressure control valve is closed at the end of the fuel injection, the pressure in the pressure chamber becomes high, and the needle valve can be quickly pushed down to stop the fuel injection without fail.

【0034】第2の発明では、上記した燃料の噴射特
性、すなわち高負荷時などにスモークの排出を抑制可能
な第1の噴射モードと、これとは異なる第2の噴射モー
ドとに噴霧を切り換えられる。
In the second invention, the fuel injection is switched between the above-described first fuel injection mode, ie, the first fuel injection mode capable of suppressing the emission of smoke under a high load, and the second fuel injection mode different from this. Can be

【0035】この第2の噴射モードでは、切換弁を開弁
保持したまま圧力制御弁が開閉され、圧力制御弁の開弁
により、圧力室の圧力が低下すると、針弁がリフトし、
高圧燃料が噴射され、圧力制御弁の閉弁により圧力室の
圧力が上昇するとピストンにより針弁が押圧され、閉弁
し、燃料の噴射が停止する。したがってこの場合には、
従来の蓄圧式燃料噴射と同じ着火性の良好な燃料噴霧が
得られ、エンジン低負荷、低回転時などで、燃焼騒音や
NOxの低減が図れる。
In the second injection mode, the pressure control valve is opened and closed while the switching valve is kept open. When the pressure in the pressure chamber is reduced by opening the pressure control valve, the needle valve is lifted,
When the high-pressure fuel is injected and the pressure in the pressure chamber is increased by closing the pressure control valve, the needle valve is pressed by the piston, the valve is closed, and the fuel injection is stopped. So in this case,
A fuel spray having good ignitability similar to that of the conventional pressure-accumulation fuel injection can be obtained, and combustion noise and NOx can be reduced at low engine load and low engine speed.

【0036】このようにして、例えば、運転条件によっ
て簡単に燃料噴射特性を切換えることができ、要求に応
じた最良の燃焼状態に制御できる。
In this way, for example, the fuel injection characteristics can be easily switched according to the operating conditions, and the optimum combustion state can be controlled according to the demand.

【0037】第3の発明では、高回転時などにも次の燃
料噴射までの間に、確実に圧力室やノズル室の圧力を低
下させることが可能となり、安定した燃料噴射特性が確
保できる。
According to the third aspect of the present invention, the pressure in the pressure chamber and the nozzle chamber can be reliably reduced before the next fuel injection even at the time of high rotation, and stable fuel injection characteristics can be secured.

【0038】第4の発明では、バネによりピストンを針
弁リフト方向に付勢するので、圧力制御弁が開弁保持さ
れている状態で、切換弁が開いて高圧燃料が供給された
ときに、針弁を急速にリフトさせることができ、より強
いペネトレーションにより、とくに高負荷時などでのス
モーク特性を改善できる。
In the fourth aspect of the present invention, the piston is urged in the needle valve lift direction by the spring. Therefore, when the switching valve is opened and high-pressure fuel is supplied while the pressure control valve is held open, The needle valve can be lifted quickly, and the stronger penetration can improve the smoke characteristics, especially at high loads.

【0039】第5の発明では、切換弁の開閉作動に燃料
圧力を利用することができ、圧力制御弁を電磁弁などで
構成したときに、その駆動回路の小型化などが図れる。
According to the fifth aspect, the fuel pressure can be used for opening and closing the switching valve, and when the pressure control valve is constituted by an electromagnetic valve or the like, the drive circuit thereof can be downsized.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施形態について
図に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0041】図1は燃料供給系統の構成、図2はインジ
ェクタの概略断面図を示すものである。燃料供給ポンプ
1はエンジン回転に同期して回転駆動されるカム2によ
り往復運動するプランジャ3を備え、プランジャ3の往
復運動に伴い、燃料タンク4の燃料は吸入通路6から吸
入され、逆止弁8をもつ吐出通路5に吐出され、蓄圧室
9に高圧状態で蓄えられる。
FIG. 1 shows a configuration of a fuel supply system, and FIG. 2 shows a schematic sectional view of an injector. The fuel supply pump 1 includes a plunger 3 that reciprocates by a cam 2 that is driven to rotate in synchronization with the rotation of the engine. As the plunger 3 reciprocates, the fuel in the fuel tank 4 is sucked from the suction passage 6 and the check valve is provided. The pressure is discharged to the discharge passage 5 having the pressure 8 and stored in the pressure accumulating chamber 9 in a high pressure state.

【0042】蓄圧室9の燃料圧力を制御するため、吸入
通路6には有効ストローク制御弁7が設けられる。この
有効ストローク制御弁7はプランジャ3の吸入行程では
開いたままであるが、プランジャ3の圧縮行程の途中で
閉弁され、この閉弁により燃料の圧送が開始され、圧縮
行程での閉弁期間中は燃料の圧送が維持される。したが
ってこれに応じてポンプ吐出量、ひいては蓄圧室9の燃
料圧力が決まる。
In order to control the fuel pressure in the accumulator 9, an effective stroke control valve 7 is provided in the suction passage 6. The effective stroke control valve 7 remains open during the suction stroke of the plunger 3, but is closed during the compression stroke of the plunger 3, and the closing of the valve starts the fuel pumping during the valve closing period in the compression stroke. Keeps fuel pumping. Therefore, the pump discharge amount and, consequently, the fuel pressure of the accumulator 9 are determined in accordance with this.

【0043】この蓄圧室9の燃料圧力を制御するため、
有効ストローク制御弁7の開閉を制御するコントローラ
50が備えられる。コントローラ50には、蓄圧室9の
燃料圧力を検出する圧力センサ10、アクセル開度セン
サ12、エンジン回転数センサ13、燃料噴射気筒判別
センサ15からの各検出信号が入力し、これらに基づい
て、運転状態に応じて設定される目標燃料圧力と、蓄圧
室9の燃料圧力とが一致するように、有効ストローク制
御弁7の閉弁期間を調整する。例えば目標圧力よりも蓄
圧された燃料圧力が低いときは、プランジャ3による燃
料の圧送量を増やすように、有効ストローク制御弁7の
閉弁期間が延ばされ、逆に高いときは圧送量を減らすよ
うに閉弁期間が縮められる。
In order to control the fuel pressure in the accumulator 9,
A controller 50 for controlling opening and closing of the effective stroke control valve 7 is provided. The controller 50 receives each detection signal from the pressure sensor 10 for detecting the fuel pressure in the accumulator 9, the accelerator opening sensor 12, the engine speed sensor 13, and the fuel injection cylinder discriminating sensor 15. The closing period of the effective stroke control valve 7 is adjusted so that the target fuel pressure set according to the operation state and the fuel pressure in the accumulator 9 match. For example, when the stored fuel pressure is lower than the target pressure, the closing period of the effective stroke control valve 7 is extended so as to increase the amount of fuel pumped by the plunger 3, and conversely, when the fuel pressure is higher, the pumping amount is reduced. Thus, the valve closing period is shortened.

【0044】なお目標圧力はエンジン運転状態に応じて
予め決められているマップにしたがって検索する。
The target pressure is searched according to a map determined in advance according to the operating state of the engine.

【0045】次に図2によってインジェクタ14の構成
を説明する。
Next, the configuration of the injector 14 will be described with reference to FIG.

【0046】インジェクタ14の燃料通路16は前記蓄
圧室9の高圧の供給通路11と接続する。燃料通路16
の途中には切換弁としての第1の電磁弁18が介装さ
れ、電磁弁18が開くと燃料通路16を内部通路17と
接続し、高圧燃料を導入するし、電磁弁18が閉じる
と、高圧燃料が遮断される。
The fuel passage 16 of the injector 14 is connected to the high-pressure supply passage 11 of the accumulator 9. Fuel passage 16
A first solenoid valve 18 as a switching valve is interposed in the middle, and when the solenoid valve 18 is opened, the fuel passage 16 is connected to the internal passage 17, high-pressure fuel is introduced, and when the solenoid valve 18 is closed, High pressure fuel is shut off.

【0047】内部通路17はノズル室27と連通すると
共に、充填オリフィス23を介して圧力室22と連通す
る。ノズル室27の噴孔27aを開閉する針弁19は、
押圧部材20を介してノズルピストン21に当接する。
ここでノズルピストン21の直径は、針弁摺動部19a
の直径よりも大きく、つまり受圧面積が大きく設定され
る。前記圧力室22は低圧側と接続するドレン流路に放
出オリフィス24が介装され、この放出オリフィス24
を圧力制御弁としての第2の電磁弁25が開閉する。
The internal passage 17 communicates with the nozzle chamber 27 and with the pressure chamber 22 via the filling orifice 23. The needle valve 19 that opens and closes the injection hole 27a of the nozzle chamber 27 includes:
It comes into contact with the nozzle piston 21 via the pressing member 20.
Here, the diameter of the nozzle piston 21 is the needle valve sliding portion 19a.
, That is, the pressure receiving area is set large. The pressure chamber 22 is provided with a discharge orifice 24 in a drain passage connected to the low pressure side.
Is opened and closed by a second solenoid valve 25 as a pressure control valve.

【0048】なお、押圧部材20はリターンスプリング
26で付勢され、エンジンの停止時など針弁19が開く
の防止し、燃料の漏れを防ぐ。
The pressing member 20 is urged by a return spring 26 to prevent the needle valve 19 from opening when the engine is stopped and to prevent fuel leakage.

【0049】前記コントローラ50は、第1の電磁弁
(切換弁)18と第2の電磁弁(圧力制御弁)25の開
閉を次のように制御することで、インジェクタ14によ
る噴射特性(燃料噴霧)を運転条件に応じた最適な状態
に制御する。
The controller 50 controls the opening and closing of the first solenoid valve (switching valve) 18 and the second solenoid valve (pressure control valve) 25 as follows, so that the injection characteristics (fuel spray ) Is controlled to an optimum state according to the operating conditions.

【0050】これを図3を参照しながら説明すると、ま
ず、燃料を噴射しないときは、コントローラ50は第1
の電磁弁18を閉弁、第2の電磁弁25を開弁状態にす
る。この状態にあっては、内部通路17には高圧燃料の
供給が遮断される一方、圧力室22は放出オリフィス2
4を介してドレン側に連通しているため、圧力室22は
略大気圧となり、内部通路17の圧力も低く、針弁19
はリターンスプリング26により閉弁される。
This will be described with reference to FIG. 3. First, when the fuel is not injected, the controller 50 sets the first position.
Is closed, and the second electromagnetic valve 25 is opened. In this state, the supply of the high-pressure fuel to the internal passage 17 is shut off, while the pressure chamber 22 is in the discharge orifice 2.
4, the pressure chamber 22 has a substantially atmospheric pressure, the pressure in the internal passage 17 is low, and the needle valve 19
Is closed by the return spring 26.

【0051】燃料の噴射を行うために、コントローラ5
0が電磁弁18を開くと(時間t0)、内部通路17に
高圧燃料が導かれるが、電磁弁18と圧力室22、ノズ
ル室27との間にある距離とボリュームにより、圧力室
22とノズル室27の圧力はそれぞれ時間遅れをもって
上昇していく。
In order to perform fuel injection, the controller 5
When the solenoid valve 18 opens the solenoid valve 18 (time t0), high-pressure fuel is introduced into the internal passage 17, but depending on the distance and volume between the solenoid valve 18, the pressure chamber 22, and the nozzle chamber 27, the pressure chamber 22 and the nozzle The pressure in the chamber 27 rises with a time delay.

【0052】ここで、圧力室22はその入口が充填オリ
フィス23により絞られ、また放出オリフィス24が開
いていることから、ノズル室27に比較して圧力の上昇
は遙かに緩やかとなり、かつ最高値も低い。このため、
ノズル室27の圧力が、時間t1において、リターンス
プリング26のセット加重で決まる開弁圧力を越えると
針弁19がリフトを開始する。このとき、針弁19に働
く主な作用力は、ノズル室27の圧力と、リターンスプ
リング26のバネ力であるが、針弁19がいったんリフ
トを開始すると、針弁シート部の内側に燃料が入り込む
ので、有効受圧面積が増加し、このため、燃料圧力を受
けて針弁19は短時間のうちにいっきに最大リフトまで
開弁し、燃料の噴射が始まる。
Here, since the pressure chamber 22 has its inlet narrowed by the filling orifice 23 and the discharge orifice 24 is open, the pressure rise is much more gradual than that of the nozzle chamber 27 and the maximum. The value is also low. For this reason,
When the pressure in the nozzle chamber 27 exceeds the valve opening pressure determined by the set load of the return spring 26 at time t1, the needle valve 19 starts lifting. At this time, the main acting force acting on the needle valve 19 is the pressure of the nozzle chamber 27 and the spring force of the return spring 26. Once the needle valve 19 starts lifting, fuel is stored inside the needle valve seat. As a result, the effective pressure receiving area increases, so that the needle valve 19 opens to the maximum lift at once in response to the fuel pressure, and fuel injection starts.

【0053】この開弁までの特性については、ノズル室
27へ供給する圧力波の生成方法が異なる以外は、燃料
噴射初期のノズル室27の圧力の挙動及び、針弁19の
挙動は、通常のジャーク式燃料噴射装置と同じであり、
着火遅れの長い燃料噴霧が得られることになる。
Regarding the characteristics up to the opening of the valve, the behavior of the pressure in the nozzle chamber 27 and the behavior of the needle valve 19 in the initial stage of fuel injection are the same as those of the normal operation except for the method of generating the pressure wave supplied to the nozzle chamber 27. Same as jerk-type fuel injector,
Fuel spray with a long ignition delay can be obtained.

【0054】噴射初期の燃料噴射率は、ノズル室27の
燃料圧力が蓄圧室9の設定圧に上昇する(時間t3)ま
では、ピークに達しない。なお、この時間t3は、電磁
弁18とノズル室27との間の距離、ボリューム、電磁
弁18のリフト速度など影響され、例えば上記ボリュー
ムを大きくすれば、初期噴射率を抑制することが可能と
なる。
The fuel injection rate at the beginning of the injection does not reach its peak until the fuel pressure in the nozzle chamber 27 rises to the set pressure in the pressure accumulating chamber 9 (time t3). The time t3 is affected by the distance between the solenoid valve 18 and the nozzle chamber 27, the volume, the lift speed of the solenoid valve 18, and the like. For example, if the volume is increased, the initial injection rate can be suppressed. Become.

【0055】所定の噴射期間が過ぎ、燃料の噴射を停止
するときは、コントローラ50により電磁弁25を閉じ
る。すると、放出オリフィス24が閉じられるため、圧
力室22の圧力が上昇し、時間t4を過ぎると、ノズル
ピストン21が針弁19を押し下げ、時間t5で針弁1
9が着座し、燃料噴射が終了する。
When the injection of fuel is stopped after a predetermined injection period, the controller 50 closes the solenoid valve 25. Then, since the discharge orifice 24 is closed, the pressure in the pressure chamber 22 increases, and after the time t4, the nozzle piston 21 pushes down the needle valve 19, and at the time t5, the needle valve 1
9 is seated, and the fuel injection ends.

【0056】この場合、ノズルピストン21は針弁19
よりも受圧面積が大きいため、圧力室22の圧力がノズ
ル室27の圧力よりも低いうちから針弁19が閉弁方向
に駆動され始める。なお、ノズルピストン21と一体に
針弁19が移動している間は、圧力室22が拡大するの
で、その圧力は移動開始圧力よりも高くならない。
In this case, the nozzle piston 21 is
The needle valve 19 starts to be driven in the valve closing direction while the pressure in the pressure chamber 22 is lower than the pressure in the nozzle chamber 27. During the movement of the needle valve 19 integrally with the nozzle piston 21, the pressure chamber 22 expands, so that the pressure does not become higher than the movement start pressure.

【0057】このようにして、燃料噴射中及びその終了
については、蓄圧式の燃料噴射装置と同じ特性となる。
すなわち、この噴射装置では、針弁が最大リフトに達し
た以降は、そのときの噴射圧力が、蓄圧室9の圧力設定
により、運転条件に応じて自由に調整できるという、蓄
圧式の燃料噴射装置と同じ燃料噴霧となる。
In this way, during and after the fuel injection, the characteristics are the same as those of the accumulator type fuel injection device.
That is, in this injection device, after the needle valve reaches the maximum lift, the injection pressure at that time can be freely adjusted according to the operating condition by setting the pressure of the pressure accumulation chamber 9. And the same fuel spray.

【0058】燃料の噴射が終了すると、時間t6で電磁
弁18を閉じる。内部通路17には高圧の残存燃料があ
るが、針弁摺動部、ノズルピストン摺動部、電磁弁25
からのリークなどにより、圧力室22、ノズル室27の
圧力は時間と共に低下していき、そして、ノズル室27
の圧力がある圧力以下になると、電磁弁25を開弁して
圧力室22の圧力をさらに下げても、リータンスプリン
グ26に抗して針弁19をリフトさせるだけの力が働か
なくなる。したがって、このように十分圧力が下がった
ら、時間t7で電磁弁25を開いて次のサイクルに備え
る。
When the fuel injection is completed, the solenoid valve 18 is closed at time t6. Although there is high-pressure residual fuel in the internal passage 17, the needle valve sliding portion, the nozzle piston sliding portion, the solenoid valve 25
The pressure in the pressure chamber 22 and the nozzle chamber 27 decreases with time due to leakage from the nozzle chamber 27 and the like.
When the pressure becomes lower than a certain pressure, even if the solenoid valve 25 is opened and the pressure in the pressure chamber 22 is further reduced, the force for lifting the needle valve 19 against the return spring 26 does not work. Therefore, when the pressure has sufficiently decreased, the solenoid valve 25 is opened at time t7 to prepare for the next cycle.

【0059】したがって、この燃料噴射装置では、噴射
初期の噴霧が、従来のジャーク式燃料噴射装置と同じよ
うに着火性の悪い、すなわち着火遅れの長い燃料噴霧と
なるので、特にエンジン高負荷域で、予混合燃焼割合を
確保し、スモーク発生の少ない燃焼を実現できる一方
で、蓄圧室9の燃料圧力を運転条件に応じて最適な噴射
圧力に設定できるので、全ての運転領域において最適な
噴射圧とし、蓄圧式燃料噴射装置と同じ特性により、燃
焼性能の改善が図れる。
Therefore, in this fuel injection device, the spray at the beginning of the injection becomes poor in ignition performance, that is, a fuel spray with a long ignition delay, as in the conventional jerk type fuel injection device. The fuel pressure in the accumulator 9 can be set to the optimum injection pressure according to the operating conditions, while ensuring the premixed combustion ratio and realizing the combustion with less smoke generation. With the same characteristics as the accumulator type fuel injection device, the combustion performance can be improved.

【0060】つまり、本発明では、ジャーク式燃料噴射
装置でしか得られなかった燃料噴霧の質と、蓄圧式燃料
噴射装置でしか得られなかった噴射圧設定の自由度を併
せもつ燃料噴射装置を提供できる。
That is, according to the present invention, a fuel injection device having both the quality of the fuel spray obtained only by the jerk type fuel injection device and the degree of freedom of the injection pressure setting obtained only by the accumulator type fuel injection device is provided. Can be provided.

【0061】なお、時間t7で電磁弁25を開弁してい
るが、時間t6以降に短時間だけ電磁弁25を開閉した
後に、電磁弁25を再び開き、次の噴射に備えるように
してもよい。例えばエンジン回転数が高く、次の噴射ま
での間隔が短い場合や、針弁19やピストン摺動部の燃
料漏れの少ない場合は、次回の噴射までの間に電磁弁2
5を開いても針弁19がリフトしない圧力まで、圧力室
22、ノズル室27の圧力が十分に下がり切らないこと
がある。このような場合、仮に圧力が高くても、針弁1
9がリフトしない極短時間の間だけ電磁弁25を開くこ
とにより、圧力を少しでも下げることが可能となり、そ
の分だけ次の噴射の立ち上がりを良くすることができ
る。なお、この電磁弁25の短時間の開閉は、複数回繰
り返してもよい。
Although the solenoid valve 25 is opened at time t7, after the solenoid valve 25 is opened and closed for a short time after time t6, the solenoid valve 25 is opened again to prepare for the next injection. Good. For example, if the engine speed is high and the interval between injections is short, or if there is little fuel leakage from the needle valve 19 or the piston sliding portion, the solenoid valve 2 is not required until the next injection.
In some cases, the pressure in the pressure chamber 22 and the pressure in the nozzle chamber 27 may not drop sufficiently until the needle valve 19 does not lift even when the valve 5 is opened. In such a case, even if the pressure is high, the needle valve 1
By opening the solenoid valve 25 only for a very short time during which the lift 9 is not lifted, the pressure can be reduced even a little, and the rise of the next injection can be improved accordingly. The opening and closing of the solenoid valve 25 for a short time may be repeated a plurality of times.

【0062】ところで、コントローラ50が電磁弁18
と25の作動特性を、上記した第1の噴射モードから変
化させることで、運転条件によって燃料噴射特性を、通
常の蓄圧式燃料噴射装置と同じ特性、すなわち次に述べ
る第2の噴射モードに切換えることができる。
By the way, the controller 50 operates the electromagnetic valve 18
And 25 are changed from the above-described first injection mode, whereby the fuel injection characteristics are switched to the same characteristics as a normal pressure-accumulation type fuel injection device, that is, the second injection mode described below, depending on operating conditions. be able to.

【0063】これを説明すると、この第2の噴射モード
では、コントローラ50は電磁弁18を全開状態に保持
し、電磁弁25のみを噴射時期に対応して開閉制御す
る。
To explain this, in the second injection mode, the controller 50 holds the solenoid valve 18 in the fully open state and controls only the solenoid valve 25 to open and close according to the injection timing.

【0064】電磁弁18が常に開いているため、内部通
路17、ノズル室7には常に高圧燃料が導かれている。
ここで、燃料噴射を行わないときは、電磁弁25は閉じ
られ、このため圧力室22の圧力がノズル室27と同圧
となり、針弁19はノズルピストン21に押されて閉じ
ている。
Since the electromagnetic valve 18 is always open, high-pressure fuel is always guided to the internal passage 17 and the nozzle chamber 7.
Here, when fuel injection is not performed, the solenoid valve 25 is closed, so that the pressure in the pressure chamber 22 becomes the same as that in the nozzle chamber 27, and the needle valve 19 is pushed by the nozzle piston 21 and closed.

【0065】燃料噴射時期になると、コントローラ50
は電磁弁25を開弁する。すると、圧力室22の燃料は
放出オリフィス24を通してリークされ、圧力が下が
り、あるところから、針弁19を閉弁方向に押す力より
も、リフトさせる力が大きくなり、針弁19がリフトし
て燃料が噴射される。
When the fuel injection timing comes, the controller 50
Opens the solenoid valve 25. Then, the fuel in the pressure chamber 22 is leaked through the discharge orifice 24, and the pressure is reduced. From a certain point, the force for lifting the needle valve 19 becomes larger than the force for pushing the needle valve 19 in the valve closing direction, and the needle valve 19 is lifted. Fuel is injected.

【0066】所定の噴射期間が過ぎると、電磁弁25が
閉じられる。これにより圧力室22の圧力が上昇を始
め、ノズルピストン21が針弁19を閉弁方向に押し下
げる力が上回ると、針弁19は着座し、燃料の噴射が終
了する。
When the predetermined injection period has elapsed, the solenoid valve 25 is closed. As a result, the pressure in the pressure chamber 22 starts to increase, and when the force by which the nozzle piston 21 pushes down the needle valve 19 in the valve closing direction exceeds, the needle valve 19 is seated, and the fuel injection ends.

【0067】以上の噴射モードは、基本的に通常の蓄圧
式燃料噴射装置と同じであり、これより非常に着火性の
よい燃料噴霧が得られる。
The above-described injection mode is basically the same as that of a normal pressure-accumulation type fuel injection device, whereby a fuel spray having excellent ignitability can be obtained.

【0068】したがって、運転条件により上記のように
電磁弁18と電磁弁25の作動特性を、第1の噴射モー
ドと第2の噴射モードとに切換えると、噴霧特性の切換
が可能となり、したがって、例えば、低回転、低負荷あ
るいは冷機時などに、電磁弁18を開いたままで、電磁
弁25の開閉により燃料噴射を制御すると、着火性の良
好な噴霧が得られ、これに対して、高回転、高負荷ある
いは低温予混合燃焼を行わせたいときなど、電磁弁18
の開閉と、電磁弁25の開閉を制御することで、排気性
能、燃費性能、スモーク排出などをより改善することが
できる。
Therefore, when the operating characteristics of the solenoid valve 18 and the solenoid valve 25 are switched between the first injection mode and the second injection mode as described above depending on the operating conditions, the spray characteristics can be switched. For example, when the fuel injection is controlled by opening and closing the solenoid valve 25 while the solenoid valve 18 is kept open during low rotation, low load, or cold operation, a spray having good ignitability can be obtained. For example, when performing high load or low temperature premix combustion, the solenoid valve 18 is required.
By controlling the opening and closing of the solenoid valve 25 and the opening and closing of the solenoid valve 25, it is possible to further improve exhaust performance, fuel consumption performance, smoke emission, and the like.

【0069】図4によって第2の実施形態を説明する。The second embodiment will be described with reference to FIG.

【0070】この実施の形態は、第1の実施の形態に対
して、ノズルピストン21を針弁19のリフト方向に付
勢するバネ28を設けた点でのみ異なる。
This embodiment differs from the first embodiment only in that a spring 28 for urging the nozzle piston 21 in the lift direction of the needle valve 19 is provided.

【0071】したがって、第1の噴射モードにあって、
燃料噴射時、つまり圧力室22の圧力が低下するとき、
バネ28のノズルピストン21を押し上げる作用力によ
り、実質的に針弁19と共に移動する可動部質量が低減
されるので、針弁19のリフトが速やかになる。
Therefore, in the first injection mode,
At the time of fuel injection, that is, when the pressure in the pressure chamber 22 decreases,
The action force of the spring 28 pushing up the nozzle piston 21 substantially reduces the mass of the movable part that moves together with the needle valve 19, so that the needle valve 19 is quickly lifted.

【0072】このため、より一層着火遅れの長い噴霧と
することができ、高負荷でのスモーク低減性能が改善で
きる。
For this reason, it is possible to obtain a spray with a longer ignition delay, and it is possible to improve the smoke reduction performance under a high load.

【0073】次に第3の実施形態を図5に示す。Next, a third embodiment is shown in FIG.

【0074】これは切換弁として、第1の実施形態など
のように、電磁弁18で直接的に燃料通路16を開閉す
る代わりに、燃料圧力を利用して開閉作動する弁を設け
た。
In this embodiment, as the switching valve, a valve that opens and closes using fuel pressure is provided instead of opening and closing the fuel passage 16 directly by the solenoid valve 18 as in the first embodiment.

【0075】燃料通路16を開閉する摺動弁29と、こ
の摺動弁29を閉弁方向に押圧するピストン30を設
け、ピストン30が摺動する押圧室31には、第2の充
填オリフィス32を介して高圧燃料を導き、また第2の
放出オリフィス33を介してドレン側と接続し、この第
2の放出オリフィス33を電磁弁34により開閉するよ
うにした。
A sliding valve 29 for opening and closing the fuel passage 16 and a piston 30 for pressing the sliding valve 29 in the valve closing direction are provided. A second charging orifice 32 is provided in a pressing chamber 31 in which the piston 30 slides. , And connected to the drain side via a second discharge orifice 33, and the second discharge orifice 33 is opened and closed by an electromagnetic valve 34.

【0076】この場合、電磁弁34が閉じていると、押
圧室31の圧力と、摺動弁29の弁室35に作用する圧
力が等しくなるが、ピストン30の受圧面積を摺動弁2
9の受圧面積よりも大きくすることで、摺動弁29は着
座して閉じる。
In this case, when the solenoid valve 34 is closed, the pressure in the pressing chamber 31 and the pressure acting on the valve chamber 35 of the sliding valve 29 become equal, but the pressure receiving area of the piston 30 is reduced.
The sliding valve 29 is seated and closed by making it larger than the pressure receiving area 9.

【0077】この状態から電磁弁34を開弁すると、放
出オリフィス33から高圧がリークし、かつ押圧室31
には充填オリフィス32を介して高圧が導入されること
から、押圧室31の圧力が弁室35の圧力よりも低下
し、このため摺動弁29が開き、内部通路17に高圧燃
料が流れる。
When the solenoid valve 34 is opened from this state, high pressure leaks from the discharge orifice 33 and the pressure chamber 31
Since the high pressure is introduced through the filling orifice 32, the pressure in the pressing chamber 31 becomes lower than the pressure in the valve chamber 35, the sliding valve 29 is opened, and the high-pressure fuel flows through the internal passage 17.

【0078】また、電磁弁34を閉じると、放出オリフ
ィス33が閉じ、押圧室31の圧力が上昇し、ピストン
30により摺動弁29が閉じ、燃料の供給が遮断され
る。
When the solenoid valve 34 is closed, the discharge orifice 33 is closed, the pressure in the pressing chamber 31 is increased, the sliding valve 29 is closed by the piston 30, and the supply of fuel is shut off.

【0079】したがって、この実施の形態では、燃料通
路16を電磁弁で直接的に開閉するのではなく、電磁弁
34は押圧室31の圧力を制御するだけであり、摺動弁
29はこれにより制御される燃料圧力を利用して作動す
るので、電磁弁容量を直接駆動方式に比較したら、はる
かに小さくすることができ、駆動回路の簡素化、小型化
が可能となる。
Therefore, in this embodiment, the fuel passage 16 is not directly opened and closed by the solenoid valve, but the solenoid valve 34 only controls the pressure of the pressing chamber 31 and the sliding valve 29 is Since the operation is performed using the controlled fuel pressure, the capacity of the solenoid valve can be much smaller than that of the direct drive system, and the drive circuit can be simplified and downsized.

【0080】また、第2の充填オリフィス32、放出オ
リフィス33の面積と、ピストン30の受圧面積などの
設定により、摺動弁29の挙動を自由に変化させること
ができ、これによりノズル室27に作用させる燃料圧力
特性をマッチングし、燃料噴射率の最適化が図れる。
The behavior of the sliding valve 29 can be freely changed by setting the area of the second filling orifice 32 and the discharging orifice 33 and the pressure receiving area of the piston 30. By matching the fuel pressure characteristics to be applied, the fuel injection rate can be optimized.

【0081】なお、噴射モードについては、第1の実施
形態と同じように、第1、第2のモードに切換制御する
こともできる。
The injection mode can be switched between the first mode and the second mode, as in the first embodiment.

【0082】以上の各実施形態において、アクチュエー
タとして、電磁弁を用いているが、この代わりに、例え
ば圧電素子を利用したピエゾアクチュエータなどを用い
ることもできる。また、圧力室22の圧力を、電磁弁2
5、充填オリフィス23、放出オリフィス24の通路面
積のバランスにより制御するようにしているが、例えば
三方電磁弁を用いて、圧力室22の圧力を蓄圧室側とド
レン側とに切換えるようにしてもよい。さらに、蓄圧室
9とインジェクタ14との間の通路を開閉する開閉弁、
つまり電磁弁18などをインジェクタハウジングの一部
に収装する構成としたが、蓄圧室9とインジェクタ14
の間の通路に設けたり、あるいは蓄圧室9の出口に設け
ることもできる。
In each of the above embodiments, an electromagnetic valve is used as an actuator. Instead of this, for example, a piezo actuator using a piezoelectric element may be used. Further, the pressure of the pressure chamber 22 is controlled by the solenoid valve 2.
5. The control is performed by the balance of the passage area of the filling orifice 23 and the discharge orifice 24. However, for example, a three-way solenoid valve may be used to switch the pressure of the pressure chamber 22 between the accumulation chamber side and the drain side. Good. Furthermore, an on-off valve for opening and closing a passage between the pressure accumulating chamber 9 and the injector 14,
That is, the electromagnetic valve 18 and the like are housed in a part of the injector housing.
Or at the outlet of the accumulator 9.

【0083】また、本発明は上記実施形態に限られず、
その技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうるこ
とは明白である。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Obviously, various modifications can be made within the scope of the technical idea.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の燃料供給系統を示す構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態のインジェクタの概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the injector according to the first embodiment.

【図3】針弁の作動特性を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing operating characteristics of a needle valve.

【図4】第2の実施形態のインジェクタの概略断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view of an injector according to a second embodiment.

【図5】第3の実施形態のインジェクタの概略断面図。FIG. 5 is a schematic sectional view of an injector according to a third embodiment.

【図6】従来例のインジェクタの概略断面図。FIG. 6 is a schematic sectional view of a conventional injector.

【図7】ノズルの先端部の拡大断面図。FIG. 7 is an enlarged sectional view of a tip portion of a nozzle.

【図8】理想的なノズル噴孔内における燃料流速分布を
示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a fuel flow velocity distribution in an ideal nozzle injection hole.

【図9】図7のA−A線矢視図。FIG. 9 is a view taken along line AA of FIG. 7;

【図10】図9のB−B線の矢視図。FIG. 10 is a view taken along the line BB in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料供給ポンプ 9 燃料蓄圧室 14 インジェクタ 16 燃料通路 17 内部通路 18 電磁弁 19 針弁 21 ノズルピストン 22 圧力室 25 電磁弁 26 リターンスプリング 50 コントローラ REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel supply pump 9 fuel accumulator 14 injector 16 fuel passage 17 internal passage 18 solenoid valve 19 needle valve 21 nozzle piston 22 pressure chamber 25 solenoid valve 26 return spring 50 controller

フロントページの続き Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA05 BA13 BA14 BA22 BA24 BA25 BA67 CA01S CB08U CB12 CC06T CC08T CC14 CC26 CC48 CC51 CC52 CC64T CC66 CC67 CC68U CC70 CD26 CE02 CE13 CE22 DA11 DA13 DA14 DB08 DB09 DB12 DB13 DC03 DC04 DC09 DC18Continued on the front page F term (reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA05 BA13 BA14 BA22 BA24 BA25 BA67 CA01S CB08U CB12 CC06T CC08T CC14 CC26 CC48 CC51 CC52 CC64T CC66 CC67 CC68U CC70 CD26 CE02 CE13 CE22 DA11 DA13 DA14 DB08 DC09 DC12 DC13 DC18

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料供給ポンプで加圧された燃料を高圧状
態で蓄える燃料蓄圧室と、 この燃料蓄圧室からの高圧燃料を圧力制御弁により制御
される圧力室の圧力に応じて開閉する弁を介して噴射す
るインジェクタとを備えたディーゼルエンジンの燃料噴
射装置において、 前記インジェクタと前記燃料蓄圧室を結ぶ燃料通路を選
択的に連通、遮断する切換弁と、 前記圧力制御弁と前記切換弁を制御するコントローラと
を備え、 このコントローラが燃料噴射前に前記切換弁を閉弁して
おくと共に、前記圧力制御弁を開いて前記圧力室を低圧
に保ち、燃料噴射開始時期に前記切換弁を開弁して燃料
の噴射を行い、噴射終了時期に前記圧力制御弁を閉じて
圧力室を高圧にして燃料噴射を終了させ、その後に前記
切換弁を閉弁することを特徴とするディーゼルエンジン
の燃料噴射装置。
1. A fuel accumulator for storing fuel pressurized by a fuel supply pump in a high pressure state, and a valve for opening and closing the high pressure fuel from the fuel accumulator according to the pressure of a pressure chamber controlled by a pressure control valve. A fuel injection device for a diesel engine, comprising: an injector that injects fuel through the fuel injector; and a switching valve that selectively communicates and shuts off a fuel passage that connects the injector and the fuel pressure accumulation chamber; and the pressure control valve and the switching valve. A controller for controlling the valve, the controller closing the switching valve before fuel injection, opening the pressure control valve to keep the pressure chamber at a low pressure, and opening the switching valve at a fuel injection start timing. The fuel injection is performed by closing the valve, and at the end of the injection, the pressure control valve is closed to increase the pressure in the pressure chamber to terminate the fuel injection, and thereafter, the switching valve is closed. Fuel injection device for diesel engines.
【請求項2】燃料供給ポンプで加圧された燃料を高圧状
態で蓄える燃料蓄圧室と、 この燃料蓄圧室からの高圧燃料を圧力制御弁により制御
される圧力室の圧力に応じて開閉する弁を介して噴射す
るインジェクタとを備えたディーゼルエンジンの燃料噴
射装置において、 前記インジェクタと前記燃料蓄圧室を結ぶ燃料通路を選
択的に連通、遮断する切換弁と、 前記圧力制御弁と前記切換弁を制御するコントローラと
を備え、 このコントローラが、燃料噴射前に前記切換弁を閉弁し
ておくと共に、前記圧力制御弁を開いて前記圧力室を低
圧に保ち、燃料噴射開始時期に前記切換弁を開弁して燃
料の噴射を行い、噴射終了時期に前記圧力制御弁を閉じ
て前記圧力室を高圧にして燃料噴射を終了させ、その後
に前記切換弁を閉弁する第1の噴射モードと、 前記切換弁を開弁保持したまま、燃料噴射開始時期に前
記圧力制御弁を開いて前記圧力室を低圧にして燃料の噴
射を行い、噴射終了時期に前記圧力制御弁を閉じて前記
圧力室を高圧にして燃料噴射を停止させる第2の噴射モ
ードとに、切換え可能となっていることを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置。
2. A fuel accumulator for storing fuel pressurized by a fuel supply pump in a high pressure state, and a valve for opening and closing the high pressure fuel from the fuel accumulator according to the pressure of the pressure chamber controlled by a pressure control valve. A fuel injection device for a diesel engine, comprising: an injector that injects fuel through the fuel injector; and a switching valve that selectively communicates and shuts off a fuel passage that connects the injector and the fuel pressure accumulation chamber; and the pressure control valve and the switching valve. A controller for controlling the control valve, the controller closes the switching valve before fuel injection, opens the pressure control valve to maintain the pressure chamber at a low pressure, and controls the switching valve at a fuel injection start timing. A first injection mode in which the valve is opened to inject fuel, the pressure control valve is closed at the end of the injection to raise the pressure in the pressure chamber to end the fuel injection, and then the switching valve is closed. While holding the switching valve open, the pressure control valve is opened at the fuel injection start timing to perform the fuel injection at a low pressure in the pressure chamber, and the pressure control valve is closed at the injection end timing to close the pressure control valve. A fuel injection device for a diesel engine, which can be switched to a second injection mode in which the pressure chamber is set to a high pressure and fuel injection is stopped.
【請求項3】前記コントローラは、第1の噴射モードに
おいて、燃料噴射の終了後に前記圧力制御弁を極短時間
だけ開閉させる請求項1または2に記載のディーゼルエ
ンジンの燃料噴射装置。
3. The fuel injection device for a diesel engine according to claim 1, wherein the controller opens and closes the pressure control valve for a very short time after the end of fuel injection in the first injection mode.
【請求項4】前記インジェクタが高圧の燃料圧力を受け
るとリフトして噴孔を開く針弁と、針弁を閉じ方向に付
勢するスプリングと、前記燃料圧力が導かれる圧力室
と、この圧力室の圧力に応じて針弁を開き方向に押圧す
るピストンと、ピストンを針弁の閉弁方向と反対方向に
付勢するバネと、圧力室のドレン流路を開閉してその圧
力を調整する圧力制御弁とを含む請求項1〜3のいずれ
か一つに記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
4. A needle valve which lifts up and opens an injection hole when the injector receives high fuel pressure, a spring for urging the needle valve in a closing direction, a pressure chamber into which the fuel pressure is introduced, A piston that presses the needle valve in the opening direction in accordance with the pressure of the chamber, a spring that urges the piston in the direction opposite to the valve closing direction of the needle valve, and a drain chamber of the pressure chamber that opens and closes to adjust the pressure The fuel injection device for a diesel engine according to claim 1, further comprising a pressure control valve.
【請求項5】前記切換弁が、高圧の燃料圧力を受けると
リフトして開弁する摺動弁と、前記燃料圧力が導かれる
押圧室と、この押圧室の圧力に応じて前記摺動弁を閉弁
方向に押圧するピストンと、押圧室の圧力を調整する制
御弁とを備える請求項1〜4のいずれか一つに記載のデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置。
5. A sliding valve, wherein the switching valve lifts and opens when receiving a high fuel pressure, a pressing chamber to which the fuel pressure is guided, and the sliding valve according to the pressure of the pressing chamber. The fuel injection device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a piston that presses the pressure in a valve closing direction; and a control valve that adjusts a pressure of the pressing chamber.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020047557A (en) * 2000-12-13 2002-06-22 이계안 A common rail type fuel injection device of diesel engine
JP2016125440A (en) * 2015-01-07 2016-07-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection device of internal combustion engine

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