JP2000274330A - Fuel injection valve of internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection valve of internal combustion engine

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JP2000274330A
JP2000274330A JP11080158A JP8015899A JP2000274330A JP 2000274330 A JP2000274330 A JP 2000274330A JP 11080158 A JP11080158 A JP 11080158A JP 8015899 A JP8015899 A JP 8015899A JP 2000274330 A JP2000274330 A JP 2000274330A
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JP
Japan
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fuel
injection
injection rate
passage area
valve
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Application number
JP11080158A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Sugiyama
孝伸 杉山
Yuichi Iriya
祐一 入矢
Yasuyuki Ito
泰之 伊藤
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To concentrate the fuel near the ignition plug while securing the setting freedom of the injection timing, and to allow to form a mixture gas with a high stratified level, in the stratified combustion of a direct cylinder injection type spark ignition engine. SOLUTION: A passage area converting member 1 is provided, laminating on a fuel rotation member 8 in which fuel rotation passages 9a and 9b are formed, and the inlet part of a fuel route 10 formed around the fuel rotation member 8 is made possible to throttle by rotating the passage area converting member 11 around the axis of a valve seat. On the other hand, the rotating position of the passage area converting member 11 (the fuel passage area) is controlled depending on the engine load and the engine rotation speed, and the injection rate of a fuel injection valve is controlled to make the injection pulse width converted to the crank angle, almost constant, regardless of the engine load and the engine rotation speed.

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】本発明は内燃機関の燃料噴射
弁に関し、詳しくは、燃料に旋回力を与える燃料旋回部
材を備え、特に直接筒内噴射式火花点火機関に好適な燃
料噴射弁に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine, and more particularly, to a fuel injection valve having a fuel swirling member for giving a swirling force to fuel, and particularly suitable for a direct in-cylinder injection spark ignition engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、内燃機関の燃料噴射弁として、特
開平7−174058号公報に開示されるようなものが
あった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a fuel injection valve for an internal combustion engine, there has been a fuel injection valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-174058.

【0003】このものは、燃料噴射弁の噴孔の上流側
に、燃料に旋回力を与える燃料旋回素子を備える一方、
前記燃料旋回素子に形成される径方向の燃料通路の流路
を大幅通路と小幅通路とに分け、小幅通路を通過するこ
とによって生成される旋回燃料と、大幅通路を通過する
ことによって生成される非旋回燃料とに分流し、前記旋
回燃料が非旋回燃料により内包されて噴射されるように
構成し、噴霧角が狭くかつ微粒化の良い噴霧を噴射でき
るようにしたものである。
[0003] In this apparatus, a fuel swirling element for giving a swirling force to fuel is provided upstream of an injection hole of a fuel injection valve.
The radial fuel passage formed in the fuel swirling element is divided into a large passage and a small passage, and the swirl fuel generated by passing through the small passage and the swirl fuel generated by passing through the large passage. The fuel is divided into non-swirl fuel, and the swirl fuel is included and injected by the non-swirl fuel, so that a spray having a narrow spray angle and good atomization can be injected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、直接筒内噴射
式火花点火機関における成層燃焼時には、燃料の微粒化
のみならず、点火時に点火プラグ近傍に燃料を集中させ
ることが要求されるが、上記の燃料噴射弁のように、旋
回燃料と非旋回燃料とに分流させる構成の燃料噴射弁で
は、非旋回燃料によって噴霧の到達距離が長くなって、
点火プラグ周りの燃料の集中度が低下する可能性がある
という問題があった。
However, during stratified charge combustion in a direct in-cylinder injection spark ignition engine, it is required not only to atomize the fuel but also to concentrate the fuel near the spark plug at the time of ignition. In a fuel injection valve configured to diverge into swirling fuel and non-swirl fuel, as in the fuel injection valve, the non-swirl fuel increases the reach of spray,
There is a problem that the concentration of fuel around the spark plug may be reduced.

【0005】また、成層燃焼時に燃焼安定性が得られる
噴射時期や点火時期は、制御性の観点から回転条件に因
らずになるべく高い自由度を持つことが望まれるが、実
際には、低回転時には点火プラグ周りに燃料が滞在する
角度期間が短くなるため、噴射時期や点火時期を狭い範
囲内に制御することが要求され、また、高回転時には、
点火プラグ周りに燃料が滞在する角度期間は長くなるも
のの、機関の回転速度に依存するガス流動が強くなっ
て、混合気の成層度が低下してしまうという問題があっ
た。
It is desired that the injection timing and ignition timing at which combustion stability is obtained during stratified combustion have as high a degree of freedom as possible irrespective of rotational conditions from the viewpoint of controllability. At the time of rotation, the angle period during which fuel stays around the spark plug becomes shorter, so it is required to control the injection timing and the ignition timing within a narrow range.
Although the angle period during which the fuel stays around the spark plug becomes longer, there is a problem that the gas flow depending on the rotation speed of the engine becomes stronger and the degree of stratification of the air-fuel mixture decreases.

【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、直接筒内噴射式火花点火機関に用いた場合に、成
層燃焼状態で回転や負荷の状態に因らずに広い領域で燃
焼安定性が得られるようにすると共に、該燃焼安定性を
確保するための噴霧特性の変更があっても点火プラグ周
りの燃料集中度を低下させることのない燃料噴射弁を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and when used in a direct cylinder injection type spark ignition engine, combustion stability in a wide range irrespective of rotation or load in a stratified combustion state. And to provide a fuel injection valve which does not reduce the fuel concentration around the spark plug even when the spray characteristics are changed to ensure the combustion stability. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そのため請求項1記載の
発明は、弁座の略径方向に延設される燃料旋回通路を有
し、前記燃料旋回通路により燃料に対して旋回力を与え
る燃料旋回部材を備えた燃料噴射弁であって、前記燃料
旋回部材の上流側の燃料通路面積を変化させることで噴
射率を変化させる噴射率変更手段と、該噴射率変更手段
を機関の運転条件に応じて制御する噴射率制御手段とを
設ける構成とした。
According to a first aspect of the present invention, a fuel swirl passage extending substantially in the radial direction of a valve seat is provided, and the fuel swirl passage provides a swirling force to the fuel. A fuel injection valve having a swirl member, an injection rate changing means for changing an injection rate by changing a fuel passage area on an upstream side of the fuel swivel member, and the injection rate change means being adapted to an operating condition of the engine. And an injection rate control means for controlling the injection rate in accordance with the control.

【0008】かかる構成によると、燃料に旋回力を与え
て燃料の微粒化が図られる一方、燃料旋回部材の上流側
の燃料通路面積を絞ることで噴射率を変更できるように
構成される。噴射率とは、単位時間当たりの噴射量であ
り、噴射率が異なれば、要求噴射量に対応する噴射パル
ス幅(燃料噴射弁の開弁時間)が変化することになり、
クランク角換算の噴射パルス幅を、噴射率の制御によっ
て調整することが可能となる。
According to this configuration, the fuel is atomized by applying a swirling force to the fuel, while the injection rate can be changed by reducing the area of the fuel passage upstream of the fuel swirling member. The injection rate is the injection amount per unit time, and if the injection rate is different, the injection pulse width (opening time of the fuel injection valve) corresponding to the required injection amount will change,
It becomes possible to adjust the injection pulse width in terms of crank angle by controlling the injection rate.

【0009】請求項2記載の発明では、前記噴射率変更
手段が、前記弁座の軸周りに回転駆動される通路面積変
更部材の回転位置によって燃料通路面積を変化させる構
成とした。
In the invention according to claim 2, the injection rate changing means changes the fuel passage area according to the rotational position of a passage area changing member which is driven to rotate around the axis of the valve seat.

【0010】かかる構成によると、通路面積変更部材が
弁座の軸周りに回転駆動されるから、弁座の軸方向に延
設される燃料通路と、前記通路面積変更部材との重なり
面積が変化することで、燃料通路面積が変化することに
なる。
According to this structure, the passage area changing member is rotated around the axis of the valve seat, so that the overlapping area between the fuel passage extending in the axial direction of the valve seat and the passage area changing member changes. As a result, the area of the fuel passage changes.

【0011】請求項3記載の発明では、前記通路面積変
更部材が、弁座の略径方向に延設されて燃料に対して旋
回力を与える燃料旋回通路を有し、前記燃料旋回部材に
設けられる燃料旋回通路と前記通路面積変更部材に設け
られる燃料旋回通路との相対角度の変化によって、燃料
通路面積の変更と同時に燃料の旋回成分を変化させる構
成とした。
According to the third aspect of the present invention, the passage area changing member has a fuel swirl passage extending substantially in the radial direction of the valve seat to apply a swirling force to fuel, and is provided in the fuel swirl member. By changing the relative angle between the fuel swirl passage provided and the fuel swirl passage provided in the passage area changing member, the fuel swirl component is changed simultaneously with the change of the fuel passage area.

【0012】かかる構成によると、通路面積変更部材に
も、前記燃料旋回部材と同様に、弁座の略径方向に延設
されて燃料に対して旋回力を与える燃料旋回通路が備え
られるが、通路面積変更部材は、燃料通路面積を変更す
るために弁座の軸周りに回転駆動されるから、該通路面
積変更部材に設けられる燃料旋回通路の角度位置が、固
定される燃料旋回部材の燃料旋回通路に対して変化する
ことになり、かかる相対角度位置の変化によって燃料噴
射弁から噴射される燃料の旋回成分が変化することにな
る。従って、燃料通路面積(噴射率)の変更と同時に旋
回成分が変化することになる。
According to such a configuration, the passage area changing member is provided with the fuel swirl passage extending substantially in the radial direction of the valve seat and applying a swirl force to the fuel, similarly to the fuel swirl member. Since the passage area changing member is driven to rotate around the axis of the valve seat to change the fuel passage area, the angular position of the fuel swirl passage provided in the passage area changing member is fixed to the fuel of the fuel swirl member. It changes with respect to the swirl path, and the change in the relative angular position changes the swirl component of the fuel injected from the fuel injection valve. Therefore, the swirl component changes at the same time as the fuel passage area (injection rate) changes.

【0013】請求項4記載の発明では、前記噴射率変更
手段が、前記弁座の軸方向に変位する通路面積変更部材
の位置によって燃料通路面積を変化させる構成とした。
かかる構成によると、通路面積変更部材を弁座の軸方向
に変位させることによって、燃料通路を構成する通路面
積変更部材と対抗する部材(例えば燃料旋回部材)との
軸方向の相対距離が変化し、以って、燃料通路の面積が
変化する。
[0014] In the invention described in claim 4, the injection rate changing means changes the fuel passage area according to the position of the passage area changing member which is displaced in the axial direction of the valve seat.
According to this configuration, by displacing the passage area changing member in the axial direction of the valve seat, the relative distance in the axial direction between the passage area changing member forming the fuel passage and the opposing member (for example, the fuel swirling member) changes. Thus, the area of the fuel passage changes.

【0014】請求項5記載の発明では、前記通路面積変
更部材が、積層型圧電素子で構成されるものとした。か
かる構成によると、積層型圧電素子に対する電圧の印加
を制御することで、該積層型圧電素子が伸縮するので、
積層型圧電素子の一方端を固定とすことで、他方端の位
置を弁座の軸方向に変位させて、該他方端が対抗する部
材との間の相対距離を変化させ、燃料通路面積を変化さ
せる。
According to the invention described in claim 5, the passage area changing member is constituted by a laminated piezoelectric element. According to this configuration, by controlling the application of a voltage to the multilayer piezoelectric element, the multilayer piezoelectric element expands and contracts.
By fixing one end of the laminated piezoelectric element, the position of the other end is displaced in the axial direction of the valve seat, and the relative distance between the other end and the opposing member is changed, thereby reducing the fuel passage area. Change.

【0015】請求項6記載の発明では、前記噴射率制御
手段が、機関の回転速度に応じて前記噴射率変更手段を
制御する構成とした。かかる構成によると、機関の回転
速度は、単位時間当たりの回転角度を示す情報であり、
例えば、機関回転速度が高いときほど、噴射率を高くす
るように制御すれば、同じ要求噴射量に対して、クラン
ク角換算の噴射期間を回転速度に関わらずに略揃える制
御が行える。更に、機関回転速度と共に要求噴射量(機
関負荷)の応じて噴射率を変更させる構成とすれば、ク
ランク角換算の噴射期間を概略一定に維持させることも
可能になる。
In the invention according to claim 6, the injection rate control means controls the injection rate change means in accordance with the rotation speed of the engine. According to this configuration, the rotation speed of the engine is information indicating the rotation angle per unit time,
For example, if the injection rate is controlled to be higher as the engine rotation speed is higher, it is possible to perform control to substantially equalize the crank angle conversion injection period for the same required injection amount regardless of the rotation speed. Further, if the injection rate is changed in accordance with the required injection amount (engine load) together with the engine rotation speed, it becomes possible to maintain the injection period in terms of crank angle substantially constant.

【0016】請求項7記載の発明では、前記噴射率制御
手段が、前記噴射率変更手段のよる噴射率の変更を、噴
射パルス幅が決定されてから当該噴射パルス幅による噴
射が終了するまでの間において禁止する構成とした。
In the invention according to claim 7, the injection rate control means changes the injection rate by the injection rate changing means from when the injection pulse width is determined to when the injection based on the injection pulse width ends. The configuration is forbidden in between.

【0017】かかる構成によると、噴射パルス幅(噴射
弁の開弁時間)をそのときの噴射率に基づいて決定した
後、該決定した噴射パルス幅での噴射が終了する間での
間に、噴射率の変更要求があっても、この噴射率の変更
要求に応じて実際の噴射率を変更せずに、次回の噴射か
ら噴射率の変更を反映させる。噴射パルス幅を決定した
時点の噴射率とは異なる噴射率で噴射を行わせると、噴
射パルス幅は変更されないので、実際の噴射量に過不足
を生じることになるので、噴射パルス幅(噴射弁の開弁
時間)を決定したときの噴射率を維持させ、噴射率の変
更を次回以降に先延ばしにする。
According to this configuration, after the injection pulse width (opening time of the injection valve) is determined based on the injection rate at that time, during the period when the injection with the determined injection pulse width is completed, Even if there is a request to change the injection rate, the change in the injection rate is reflected from the next injection without changing the actual injection rate in response to the request to change the injection rate. If the injection is performed at an injection rate different from the injection rate at the time when the injection pulse width is determined, the injection pulse width is not changed, so that the actual injection amount may be excessive or deficient. (Valve opening time) is maintained, and the change of the injection rate is postponed from the next time.

【0018】請求項8記載の発明では、前記噴射率制御
手段が、前記噴射率変更手段のよる噴射率の変更を燃料
噴射中において行わせる構成とした。かかる構成による
と、燃料噴射弁において燃料噴射を行っていないときに
は、燃料通路面積を基準面積(例えば最大面積、最大噴
射率)に維持させ、実際に噴射を行わせるときに要求の
噴射率になるように、燃料通路面積を基準面積から変化
させる。
[0018] In the invention according to claim 8, the injection rate control means causes the injection rate to be changed by the injection rate changing means during fuel injection. According to this configuration, when the fuel injection is not being performed by the fuel injection valve, the fuel passage area is maintained at the reference area (for example, the maximum area, the maximum injection rate), and the required injection rate is obtained when the fuel is actually injected. Thus, the fuel passage area is changed from the reference area.

【0019】請求項9記載の発明では、前記噴射率制御
手段が、噴射終了時期以前の噴射率を低下させて噴射さ
せる期間の割合を制御することで、燃料噴射弁の平均的
な噴射率を制御する構成とした。
According to the ninth aspect of the present invention, the injection rate control means controls the ratio of a period in which the injection rate is reduced before the injection end timing to perform the injection so that the average injection rate of the fuel injection valve is reduced. It was configured to control.

【0020】かかる構成によると、燃料噴射弁において
燃料噴射を行っていないときには、燃料通路面積を基準
面積(例えば最大面積)に維持させ、実際に噴射を行わ
せるときに要求の噴射率になるように制御するが、噴射
期間中において要求噴射率を維持させるのではなく、例
えば噴射期間中に最大通路面積に制御する期間と最小通
路面積に制御する期間との割合を制御することで、平均
的には、最大通路面積に相当する噴射率と最小通路面積
に相当する噴射率と中間の噴射率に制御するものであ
る。また、噴射率を低下させる場合に、噴射終了時期を
終期とする噴射率の低下期間を変化させるようにしてあ
り、噴射開始時期において高い噴射率で噴射を開始させ
ておいて、その後、噴射率の低下要求に応じた期間だけ
噴射率を低下させて噴射終了時期まで噴射させる。
According to this configuration, when the fuel injection is not being performed by the fuel injection valve, the fuel passage area is maintained at the reference area (for example, the maximum area) so that the required injection rate is obtained when the fuel injection is actually performed. Rather than maintaining the required injection rate during the injection period, for example, by controlling the ratio of the period of control to the maximum passage area and the period of control to the minimum passage area during the injection period, the average In the method, the injection rate is controlled to an intermediate value between the injection rate corresponding to the maximum passage area and the injection rate corresponding to the minimum passage area. In addition, when decreasing the injection rate, the injection rate is decreased during a period in which the injection end time is ended, and the injection is started at a high injection rate at the injection start time. The injection rate is reduced only for a period corresponding to the request for reducing the fuel injection, and the fuel is injected until the injection end timing.

【0021】[0021]

【発明の効果】請求項1記載の発明によると、噴射率を
運転状態毎の適正値に制御することで、特に直接筒内噴
射式火花点火機関における成層燃焼時に、燃料噴霧の到
達距離を変化させることなく、点火プラグ近傍に対する
燃料の滞在期間や混合気の成層度を確保することが容易
となって噴射時期の自由度が高くなり、成層燃焼時の燃
焼安定性を向上させることができるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, by controlling the injection rate to an appropriate value for each operating state, the reaching distance of the fuel spray is changed particularly at the time of stratified charge combustion in a direct cylinder injection type spark ignition engine. Without this, it is easy to secure the residence time of the fuel and the stratification of the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug, increasing the degree of freedom of the injection timing, and improving the combustion stability during stratified combustion. effective.

【0022】請求項2記載の発明によると、通路面積変
更部材を軸周りに回転駆動させることで、燃料噴射弁の
本体内にコンパクトに収められる機構によって燃料通路
面積を変更できるという効果がある。
According to the second aspect of the present invention, by rotating the passage area changing member about the axis, there is an effect that the fuel passage area can be changed by a mechanism that is compactly housed in the main body of the fuel injection valve.

【0023】請求項3記載の発明によると、噴射率の変
更と同時に旋回成分を変化させることができ、例えばガ
ス流動が強い高回転域において噴射率を増大させると共
に、非旋回成分を増やして噴霧角を狭くして、点火プラ
グ近傍に燃料を集中させることができるという効果があ
る。
According to the third aspect of the present invention, the swirl component can be changed at the same time as the injection rate is changed. For example, the spray rate is increased in a high rotation region where gas flow is strong, and the non-swirl component is increased to increase the spray rate. There is an effect that the angle can be narrowed and the fuel can be concentrated near the ignition plug.

【0024】請求項4記載の発明によると、通路面積変
更部材を軸方向に変位させることで、燃料通路面積を容
易に変更できるという効果がある。請求項5記載の発明
によると、燃料通路面積を応答良く変化させることがで
きるという効果がある。
According to the invention described in claim 4, there is an effect that the fuel passage area can be easily changed by displacing the passage area changing member in the axial direction. According to the fifth aspect of the invention, there is an effect that the fuel passage area can be changed with good response.

【0025】請求項6記載の発明によると、機関回転速
度が高いときほど噴射率を高くすることで、同じ要求噴
射量に対してクランク角換算の噴射期間を回転速度に関
わらずに略揃える制御が行えるようになり、点火プラグ
近傍への燃料の滞在期間を確保できるという効果があ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the injection rate is increased as the engine rotational speed increases, so that the injection period in terms of crank angle is substantially equalized regardless of the rotational speed for the same required injection amount. Can be performed, and there is an effect that a period of stay of fuel near the spark plug can be secured.

【0026】請求項7記載の発明によると、噴射パルス
幅が対応しない噴射率の変更が禁止されるので、噴射率
を変更しつつ、要求噴射量を精度良く噴射させることが
できるという効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, since the change of the injection rate to which the injection pulse width does not correspond is prohibited, the required injection amount can be accurately injected while changing the injection rate. .

【0027】請求項8記載の発明によると、噴霧形状に
対して大きく影響する噴射開始時点においては常に高い
噴射率で噴射させておいて、噴射中に要求噴射率に低下
させることができ、噴霧形状を変化させることなく噴射
率を変化させることができるという効果がある。
According to the eighth aspect of the invention, the injection is always performed at a high injection rate at the start of the injection, which greatly affects the spray shape, and the required injection rate can be reduced during the injection. There is an effect that the injection rate can be changed without changing the shape.

【0028】請求項9記載の発明によると、燃料通路面
積の変更制御における分解能が低くても、噴射期間中に
おける異なる噴射率毎の時間割合を制御することで、平
均的な噴射率として細かく噴射率を制御できるという効
果がある。
According to the ninth aspect of the present invention, even if the resolution in the change control of the fuel passage area is low, by controlling the time ratio for each different injection rate during the injection period, the average injection rate can be finely adjusted. The effect is that the rate can be controlled.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1〜図3は、実施の形態に
おける内燃機関の燃料噴射弁を示す縦断面図であり、燃
料噴射弁1の円筒状本体2の先端には、前記本体2と同
軸に噴孔3が開口され、該噴孔3の上流側の本体2内壁
には、噴孔3を中心とするすり鉢状の弁座4が形成され
ている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 3 are longitudinal sectional views showing a fuel injection valve of an internal combustion engine according to an embodiment. An injection hole 3 is formed at the tip of a cylindrical main body 2 of a fuel injection valve 1 coaxially with the main body 2. A mortar-shaped valve seat 4 centering on the injection hole 3 is formed on the inner wall of the main body 2 on the upstream side of the injection hole 3.

【0030】本体2内には、軸方向に移動可能に針弁5
が支持されており、該針弁5の先端が前記弁座4に着座
することで閉弁される。前記針弁5の基端側の本体2内
には、電磁石6が固定されており、コイルスプリング7
によって閉弁方向へ付勢される針弁5を、前記電磁石6
の磁気吸引力によって弁座4からリフトさせることで、
開弁状態になる。
A needle valve 5 is provided in the main body 2 so as to be movable in the axial direction.
The needle valve 5 is closed when the distal end of the needle valve 5 is seated on the valve seat 4. An electromagnet 6 is fixed in the main body 2 on the base end side of the needle valve 5.
The needle valve 5 urged in the valve closing direction by the electromagnet 6
By lifting from the valve seat 4 by the magnetic attraction force of
The valve is opened.

【0031】前記弁座4の上流側には、4隅に本体2の
内周壁に嵌合する扇状部を備えた板状に形成されると共
に、前記針弁5が嵌挿される貫通孔8aが開口される燃
料旋回部材8が、本体2の先端側の内壁に突き当てられ
るようにして、本体2の内周壁に嵌合固定されている。
On the upstream side of the valve seat 4, a through hole 8 a is formed in a plate shape having a fan-shaped portion fitted to the inner peripheral wall of the main body 2 at four corners, and the needle valve 5 is inserted. The fuel swirling member 8 to be opened is fitted and fixed to the inner peripheral wall of the main body 2 so as to abut against the inner wall on the distal end side of the main body 2.

【0032】前記燃料旋回部材8の本体2先端側の端面
には、一対の燃料旋回通路9a,9bが、相互に平行
に、かつ、針弁5の軸線に対してオフセットして貫通孔
8aと周縁部とを連通するように、弁座4の略径方向に
沿って凹陥形成されている。
A pair of fuel swirling passages 9a and 9b are formed in the end face of the fuel swirling member 8 on the tip end side of the main body 2 so as to be parallel to each other and offset with respect to the axis of the needle valve 5. The valve seat 4 is formed in a substantially radial direction so as to communicate with the peripheral portion.

【0033】前記一対の燃料旋回通路9a,9bは、本
体2の内周壁と燃料旋回部材8の外周壁との間に形成さ
れる燃料路10に臨み、基端側から本体2内に導入され
た燃料は、前記燃料路10を介して前記一対の燃料旋回
通路9a,9bに導入され、前記一対の燃料旋回通路9
a,9bで旋回力を与えられた燃料が、開弁された噴孔
3から噴射される。
The pair of fuel swirling passages 9a and 9b face a fuel passage 10 formed between the inner peripheral wall of the main body 2 and the outer peripheral wall of the fuel swirling member 8, and are introduced into the main body 2 from the base end side. The fuel thus introduced is introduced into the pair of fuel swirl passages 9a and 9b via the fuel passage 10 and the pair of fuel swirl passages 9a and 9b.
The fuel given the turning force at a and 9b is injected from the injection hole 3 with the valve opened.

【0034】また、噴射率変更手段を構成する通路面積
変更部材11が、前記燃料旋回部材8に重ねて設けられ
ている。前記通路面積変更部材11は、前記燃料旋回部
材8と略同様な形状に形成されるが、前記燃料旋回通路
9a,9bに相当する燃料旋回通路が形成されない構造
となっている。また、前記通路面積変更部材11は、燃
料旋回部材8の端面及び本体2の内周壁と摺接しつつ本
体2の軸周りに回転できるように設けられている。
A passage area changing member 11 constituting the injection rate changing means is provided so as to overlap the fuel swirling member 8. The passage area changing member 11 is formed in substantially the same shape as the fuel swirling member 8, but has a structure in which a fuel swirl passage corresponding to the fuel swirl passages 9a and 9b is not formed. The passage area changing member 11 is provided so as to be able to rotate around the axis of the main body 2 while slidingly contacting the end face of the fuel swirling member 8 and the inner peripheral wall of the main body 2.

【0035】ここで、前記通路面積変更部材11の外周
壁に形成した凹陥部12に、本体2の内周壁から突出さ
せたストッパ13を内設させることで、ストッパ13が
凹陥部12の周方向の一方端に当接する位置から他方端
に当接する位置までの角度範囲内で、前記通路面積変更
部材11が回転できるようにしてある。
Here, the stopper 13 protruding from the inner peripheral wall of the main body 2 is provided in the concave portion 12 formed on the outer peripheral wall of the passage area changing member 11, so that the stopper 13 is moved in the circumferential direction of the concave portion 12. The passage area changing member 11 is configured to be rotatable within an angular range from a position in contact with one end to a position in contact with the other end.

【0036】また、前記ストッパ13と凹陥部12の周
方向の一方端との間に、圧縮ばね14を介装させてあ
り、この圧縮ばね14によって前記通路面積変更部材1
1は、図2において時計周りに付勢され、図2において
最も時計周りに回転した初期位置(図2の位置)に保持
されるようになっている。
A compression spring 14 is interposed between the stopper 13 and one end of the recess 12 in the circumferential direction.
1 is urged clockwise in FIG. 2 so as to be held at the initial position (the position in FIG. 2) rotated clockwise most in FIG. 2.

【0037】また、前記通路面積変更部材11を図2に
おいて反時計周りに回転駆動するアクチュエータとし
て、前記通路面積変更部材11の本体2内周壁と摺接す
る部分の近傍に設けた永久磁石15と、本体2の内周壁
に設けた電磁石16とを備えている。電磁石16は、前
記初期位置において、永久磁石15から反時計周りに所
定距離だけ離れた位置になるように配設され、該電磁石
16に対して通電して電磁吸引力を発生させると、前記
永久磁石15が前記電磁吸引力により電磁石16側に引
き寄せられることによって、永久磁石15と一体的に通
路面積変更部材11が反時計周りに回転する。前記電磁
石16の磁気吸引力が途絶えると、前記圧縮ばね14に
よる付勢力によって、通路面積変更部材11は、前記初
期位置に戻ることになる。
As an actuator for rotating the passage area changing member 11 counterclockwise in FIG. 2, a permanent magnet 15 provided near a portion of the passage area changing member 11 which is in sliding contact with the inner peripheral wall of the main body 2, And an electromagnet 16 provided on the inner peripheral wall of the main body 2. The electromagnet 16 is disposed so as to be located at a predetermined distance counterclockwise from the permanent magnet 15 in the initial position, and when the electromagnet 16 is energized to generate an electromagnetic attraction, the electromagnet 16 becomes permanent. When the magnet 15 is drawn toward the electromagnet 16 by the electromagnetic attraction, the passage area changing member 11 rotates counterclockwise integrally with the permanent magnet 15. When the magnetic attraction force of the electromagnet 16 is interrupted, the urging force of the compression spring 14 causes the passage area changing member 11 to return to the initial position.

【0038】前記初期位置においては、図4(a)に示
すように、前記燃料旋回部材8と前記通路面積変更部材
11とは、本体2の内周壁に接触する位置を同じにし
て、回転方向にずれることなく重なるが、前述のように
して、電磁石16に対して通電して前記通路面積変更部
材11を回転させると、図4(b)に示すように、前記
燃料旋回部材8に対して前記通路面積変更部材11の回
転位置がずれ、本体2の内周壁と燃料旋回部材8との間
に形成される燃料路10を狭める絞りが形成されるよう
になっている。
In the initial position, as shown in FIG. 4 (a), the fuel swirling member 8 and the passage area changing member 11 have the same position in contact with the inner peripheral wall of the main body 2 and rotate in the rotational direction. As described above, when the passage area changing member 11 is rotated by energizing the electromagnet 16 as described above, as shown in FIG. The rotational position of the passage area changing member 11 is shifted, and a throttle that narrows the fuel passage 10 formed between the inner peripheral wall of the main body 2 and the fuel swirling member 8 is formed.

【0039】尚、図4は、通路面積変更部材11の回転
による絞りの形成を分かり易く示すために、本来の回転
角よりも大きく回転させた場合について示してあり、ま
た、燃料旋回部材8及び通路面積変更部材11の形状を
簡略化して示してある。
FIG. 4 shows a case in which the throttle is rotated by a larger angle than the original rotation angle, in order to clearly show the formation of the throttle by the rotation of the passage area changing member 11. The shape of the passage area changing member 11 is shown in a simplified manner.

【0040】前記燃料噴射弁1には、所定圧の燃料が圧
送されるようになっており、噴射の初期には、燃料噴射
弁1内が前記所定圧の燃料で満たされているため、前記
通路面積変更部材11の回転位置に因らずに、前記所定
圧で燃料が噴射されることになる。ここで、前記通路面
積変更部材11を回転させて絞りが形成される場合に
は、噴射される燃料の圧力が低下することになるが、噴
霧の外形形状は、噴霧の初期旋回力・非旋回力とにより
略決定されるため、噴射開始後に通路面積変更部材11
による絞りによって燃料圧が低下しても、噴霧の外形形
状に大きな変化はなく、噴霧内部の燃料濃度・噴霧粒径
が変化して燃料の噴射率(単位時間あたりの噴射量)が変
化することになる。
The fuel at a predetermined pressure is fed to the fuel injection valve 1 at an early stage of injection. Since the fuel injection valve 1 is filled with the fuel at the predetermined pressure at the beginning of injection, The fuel is injected at the predetermined pressure regardless of the rotational position of the passage area changing member 11. Here, when the throttle is formed by rotating the passage area changing member 11, the pressure of the injected fuel decreases, but the outer shape of the spray depends on the initial swirling force of the spray and the non-swirl. And the passage area changing member 11 after the start of injection.
Even if the fuel pressure drops due to the throttle, there is no significant change in the external shape of the spray, the fuel concentration inside the spray and the spray particle size change, and the fuel injection rate (injection amount per unit time) changes become.

【0041】図5は、前記燃料噴射弁1を備えた内燃機
関における前記燃料噴射弁1の制御機能を示すブロック
図である。図5に示す内燃機関51において、前記燃料
噴射弁1は、噴孔3が燃焼室52に直接臨むようにして
各気筒毎に設けられる。該燃料噴射弁1から噴射される
燃料と、吸気行程で吸気バルブ53を開くことでタンブ
ル吸気ポート54を介し燃焼室52に吸引される空気と
が混合して燃焼混合気が形成され、該燃焼混合気は、点
火プラグ55による火花点火によって着火燃焼する。燃
焼後の排ガスは、排気行程で排気バルブ56が開かれる
ことで、排気ポート57を介して排出される。
FIG. 5 is a block diagram showing a control function of the fuel injection valve 1 in an internal combustion engine provided with the fuel injection valve 1. In the internal combustion engine 51 shown in FIG. 5, the fuel injection valve 1 is provided for each cylinder such that the injection hole 3 directly faces the combustion chamber 52. The fuel injected from the fuel injection valve 1 and the air sucked into the combustion chamber 52 through the tumble intake port 54 by opening the intake valve 53 in the intake stroke form a combustion mixture, and the combustion mixture is formed. The air-fuel mixture is ignited and burned by spark ignition by the spark plug 55. The exhaust gas after combustion is discharged through an exhaust port 57 by opening an exhaust valve 56 in an exhaust stroke.

【0042】上記のように、図5に示す内燃機関51
は、直接筒内噴射式火花点火機関であり、吸気行程にて
燃料噴射を行わせて均質混合気を形成する均質燃焼と、
圧縮行程にて燃料噴射を行わせて成層混合気を形成する
成層燃焼と、を運転条件に応じて切り替えるようになっ
ている。
As described above, the internal combustion engine 51 shown in FIG.
Is a direct in-cylinder injection spark ignition engine, which performs a fuel injection in an intake stroke to form a homogeneous mixture,
Stratified combustion, in which fuel injection is performed in a compression stroke to form a stratified mixture, is switched according to operating conditions.

【0043】ここで、前記燃料噴射弁1における針弁5
の動作(電磁コイル6の通電)を制御する手段として、
筒内圧算出手段101、差圧算出手段102、噴射弁噴
射率判断手段103、燃料噴射率算出手段104、燃料
噴射量補正手段105、燃料噴射量制御手段106が設
けられており、また、前記燃料噴射弁1における通路面
積変更部材11の回転位置(電磁石16の通電)を制御
する手段として、噴射弁噴射率制御手段107が設けら
れている。
Here, the needle valve 5 in the fuel injection valve 1 is used.
As means for controlling the operation of (the energization of the electromagnetic coil 6),
An in-cylinder pressure calculating means 101, a differential pressure calculating means 102, an injection valve injection rate determining means 103, a fuel injection rate calculating means 104, a fuel injection amount correcting means 105, and a fuel injection amount controlling means 106 are provided. As means for controlling the rotational position of the passage area changing member 11 (energization of the electromagnet 16) in the injection valve 1, an injection valve injection rate control means 107 is provided.

【0044】前記筒内圧算出手段101は、噴射開始時
期のクランク角θと吸気管負圧の平均値とから、噴射開
始時期における筒内圧を算出し、前記差圧算出手段10
2は、燃料噴射弁1に供給される燃料の圧力と、前記筒
内圧算出手段101で算出された噴射開始時期における
筒内圧との差圧を算出する。
The in-cylinder pressure calculating means 101 calculates the in-cylinder pressure at the injection start time from the crank angle θ at the injection start time and the average value of the intake pipe negative pressure.
Reference numeral 2 denotes a differential pressure between the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 1 and the in-cylinder pressure at the injection start timing calculated by the in-cylinder pressure calculating means 101.

【0045】前記噴射弁噴射率判断手段103は、前記
差圧と燃料供給圧とから基準の噴射率を求め、前記燃料
噴射率算出手段104では、各気筒における通路面積変
更部材11の回転位置(通路面積)に応じて各気筒にお
ける実際の噴射率を求める。
The injection valve injection rate determining means 103 determines a reference injection rate from the differential pressure and the fuel supply pressure, and the fuel injection rate calculating means 104 determines the rotational position of the passage area changing member 11 in each cylinder. The actual injection rate in each cylinder is determined according to the passage area).

【0046】そして、燃料噴射量補正手段105では、
前記噴射率に応じて燃料噴射量を補正し、該補正された
燃料噴射量に基づき、燃料噴射量制御手段106が燃料
噴射弁1の開弁を制御する。
Then, in the fuel injection amount correcting means 105,
The fuel injection amount is corrected according to the injection rate, and the fuel injection amount control means 106 controls the opening of the fuel injection valve 1 based on the corrected fuel injection amount.

【0047】一方、噴射弁噴射率制御手段107は、運
転条件に応じて前記通路面積変更部材11の目標角度を
設定し、該目標角度に基づき通路面積変更部材11の回
転位置を制御する。
On the other hand, the injection valve injection rate control means 107 sets the target angle of the passage area changing member 11 according to the operating conditions, and controls the rotational position of the passage area changing member 11 based on the target angle.

【0048】図6(a)は、ある機関回転数(rpm)で成
層燃焼を行わせるときに、安定燃焼が得られる領域を点
火時期及び噴射時期(噴射タイミング)を変数として示
すものであり、前記安定燃焼領域は、噴射期間(噴射パ
ルス幅)に依存して変化する特性を有する。
FIG. 6A shows a region where stable combustion can be obtained when stratified combustion is performed at a certain engine speed (rpm), using ignition timing and injection timing (injection timing) as variables. The stable combustion region has characteristics that vary depending on the injection period (injection pulse width).

【0049】ここで、図6(a)での機関回転数(rpm)
の条件から機関回転数が減少変化したとすると、噴射パ
ルス幅(噴射時間)が同一であっても噴射パルス幅に相
当するクランク角が減少変化し、図6(b)に示すよう
に、安定燃焼領域は減少することになる。即ち、成層燃
焼においては、点火時期において点火プラグの周辺に濃
い混合気を偏在させる必要があるが、小さい角度で噴射
が完了してしまう場合には、点火プラグの周辺に濃い混
合気が滞在する角度期間が狭くなるため、その分、噴射
時期をより狭い角度範囲内に限定する必要性が生じるも
のである。
Here, the engine speed (rpm) in FIG.
If the engine rotational speed decreases and changes from the condition (1), the crank angle corresponding to the injection pulse width decreases and changes even if the injection pulse width (injection time) is the same, and as shown in FIG. The combustion area will be reduced. That is, in stratified charge combustion, a rich mixture needs to be unevenly distributed around the ignition plug at the ignition timing, but when the injection is completed at a small angle, the rich mixture stays around the ignition plug. Since the angle period is narrowed, it becomes necessary to limit the injection timing to a narrower angle range.

【0050】一方、図6(a)での機関回転数の条件か
ら機関回転数が増大変化したとすると、噴射パルス幅が
同一であっても噴射パルス幅に相当するクランク角が増
大変化し、比較的大きな角度の間で噴射が行われること
になるので、点火プラグの周辺に濃い混合気が滞在する
角度期間が広くなり、ガス流動の影響がなければ、噴射
時期をより広い角度範囲内で変化させることが可能とな
るが、高回転時は、強いガス流動で混合気が激しく掻き
混ぜられることになるため混合気の成層度が低下するこ
とになり、図6(c)に示すように、成層度を確保して
安定燃焼を行わせるためには、やはり安定燃焼領域は減
少することになる。
On the other hand, if the engine speed is increased and changed from the engine speed condition in FIG. 6A, the crank angle corresponding to the injection pulse width is increased and changed even if the injection pulse width is the same. Since the injection is performed at a relatively large angle, the angle period during which the rich air-fuel mixture stays around the spark plug becomes wide, and if there is no influence of gas flow, the injection timing is set within a wider angle range. Although it is possible to change it, at the time of high rotation, the mixture is violently stirred by the strong gas flow, so that the stratification of the mixture is reduced, and as shown in FIG. In order to ensure stable stratification while performing stable combustion, the stable combustion region also decreases.

【0051】そこで、本実施の形態では、成層燃焼域に
おいて、通路面積変更部材11の回転位置による燃料旋
回通路の絞り制御によって、燃料噴射弁1の噴射率を変
更できるようにし、図7に示すように機関出力トルク
(機関負荷)・機関回転数に応じて燃料通路面積(噴射
率)を制御することで、クランク角換算のパルス幅が運
転条件で大きく変化しないようにして、図8に示すよう
に燃焼安定領域を運転条件に因らずに広く確保できるよ
うにしている。また、前記噴射率の変更に対応して常に
要求燃料量を噴射できるように、噴射率に応じた補正を
噴射パルス幅に対して施すようにしてある。
Therefore, in the present embodiment, in the stratified combustion region, the injection rate of the fuel injection valve 1 can be changed by controlling the throttle of the fuel swirl passage based on the rotational position of the passage area changing member 11, as shown in FIG. By controlling the fuel passage area (injection rate) in accordance with the engine output torque (engine load) and the engine speed in this way, the pulse width in crank angle does not change significantly under operating conditions, as shown in FIG. Thus, the combustion stable region can be secured widely regardless of the operating conditions. Further, a correction corresponding to the injection rate is made to the injection pulse width so that the required fuel amount can always be injected in response to the change of the injection rate.

【0052】次に、前記燃料噴射弁1の制御の様子を図
9のフローチャートに従ってより詳細に説明する。S1
01では、機関回転数(rpm)、水温Tw、アクセル開度
などから成層燃焼域と均質燃焼域とのいずれであるかを
判別し、成層燃焼域であれば、図7に示すようなマップ
から前記通路面積変更部材11の目標角度θ2を設定
し、均質燃焼領域であれば、前記目標角度θ2を初期位
置とする設定を行う。
Next, the control of the fuel injection valve 1 will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. S1
In 01, it is determined whether the combustion is in a stratified combustion region or a homogeneous combustion region based on the engine speed (rpm), the water temperature Tw, the accelerator opening, and the like. The target angle θ2 of the passage area changing member 11 is set, and if it is a homogeneous combustion region, the target angle θ2 is set as an initial position.

【0053】成層燃焼域での前記目標角度θ2の設定に
おいては、回転・負荷の変化に関わらずクランク角換算
で噴射パルス幅が概略同一となるように、図7に示すよ
うに、回転・負荷の上昇に応じてより燃料路の面積を増
やし(通路面積変更部材11を初期位置により近づ
け)、回転・負荷の減少に応じてより燃料路の面積を減
らす(通路面積変更部材11を初期位置からより回転さ
せる)ように設定される。
In the setting of the target angle θ2 in the stratified combustion region, as shown in FIG. 7, the rotation / load is set so that the injection pulse width becomes substantially the same in terms of crank angle regardless of the change in rotation / load. The area of the fuel path is increased (the passage area changing member 11 is brought closer to the initial position) in accordance with the rise of the fuel passage, and the area of the fuel path is reduced (the passage area changing member 11 is moved from the initial position) in accordance with the decrease in rotation and load. Rotation).

【0054】続くS102では、燃料の供給圧Pfuelが
読み込まれ、S103では、前記目標角度θ2(絞り面
積)と燃料の供給圧Pfuelとに基づいて、通路面積A×
流量係数α(基準筒内圧での要求噴射率)を求める。
At S102, the fuel supply pressure Pfuel is read, and at S103, the passage area A × is calculated based on the target angle θ2 (throttle area) and the fuel supply pressure Pfuel.
The flow coefficient α (the required injection rate at the reference in-cylinder pressure) is obtained.

【0055】図10のフローチャートは、噴射パルス幅
を算出するルーチンを示すものであり、S111では、
噴射開始時期クランク角θ、吸気管負圧平均値P、前記
通路面積A×流量係数αを入力する。
The flowchart of FIG. 10 shows a routine for calculating the injection pulse width.
The injection start timing crank angle θ, the intake pipe negative pressure average value P, the passage area A × the flow coefficient α are input.

【0056】S112では、前記噴射開始時期クランク
角θにおけるストローク量yを計算する。S113で
は、前記ストローク量yにボア面積を乗じて噴射開始時
期における筒内体積Vを計算する。
In step S112, the stroke amount y at the injection start timing crank angle θ is calculated. In S113, the cylinder volume V at the injection start timing is calculated by multiplying the stroke amount y by the bore area.

【0057】S114では、前記吸気管負圧平均値Pと
前記筒内体積Vとから、噴射開始時期における筒内圧P
cを求める。S115では、燃料の供給圧Pfuelと筒内
圧Pcとの差圧Pf、即ち、噴射開始時における噴孔3
の前後差圧を求める。
In step S114, the in-cylinder pressure P at the injection start timing is calculated from the intake pipe negative pressure average value P and the in-cylinder volume V.
Find c. In S115, the pressure difference Pf between the fuel supply pressure Pfuel and the in-cylinder pressure Pc, that is, the injection hole 3 at the start of the injection,
Find the differential pressure before and after.

【0058】S116では、前記差圧Pf、基準差圧P
0、基準噴射率K0に基づいて、前記通路面積変更部材
11を基準位置として流路の絞りを行わない場合の噴射
率Kを算出する。
In S116, the differential pressure Pf and the reference differential pressure P
0, the injection rate K is calculated based on the reference injection rate K0 when the passage area changing member 11 is not used as the reference position and the flow path is not throttled.

【0059】S117では、前記通路面積変更部材11
の目標角度θ2に応じた前記通路面積A×流量係数α
と、前記通路面積変更部材11を初期位置とした場合の
通路面積Astdとから、実際の噴射率K'を算出する。
In S117, the passage area changing member 11
The passage area A × flow coefficient α according to the target angle θ2
Then, the actual injection rate K ′ is calculated from the passage area Astd when the passage area changing member 11 is set to the initial position.

【0060】S118では、シリンダ内の空気量と目標
空燃比とに応じた要求燃料量Tp(ms)、噴射率K,K'、
無効噴射時間Tsにより、噴射パルス幅Ti(Ti=(Tp
/K)+Ts),Ti'(Ti'=(Tp/K')+Ts)を算
出する。
In S118, the required fuel amount Tp (ms) according to the air amount in the cylinder and the target air-fuel ratio, the injection rates K, K ',
The injection pulse width Ti (Ti = (Tp
/ K) + Ts) and Ti '(Ti' = (Tp / K ') + Ts).

【0061】通常は、前記噴射パルス幅Ti'を用いて燃
料噴射弁1の開弁を制御するが、例えば、電磁石16に
対する通電回路の断線などによって、前記通路面積変更
部材11を回転駆動させることができない場合などにお
いて用いることができるように、噴射パルス幅Tiも同
時に演算させるようにしてある。
Normally, the opening of the fuel injection valve 1 is controlled using the injection pulse width Ti ′. However, the passage area changing member 11 is rotationally driven by, for example, disconnection of an energizing circuit for the electromagnet 16. The injection pulse width Ti is also calculated at the same time so that it can be used in cases where it is not possible.

【0062】S119では、噴射パルス幅Ti'を、Ti'
oldに格納させる。ところで、回転・負荷の変化に応じ
て噴射率の変化要求が発生しても、既に噴射パルス幅が
決定(セット)されている気筒において、前記噴射率の
変化要求に対応して前記通路面積変更部材11の回転位
置を変化させると、噴射パルス幅をセットしたときの噴
射率と実際に燃料を噴射するときの噴射率とに差が生じ
て、シリンダ内の空気量と目標空燃比とに対応する要求
量の燃料を噴射させることができなくなり、空燃比制御
精度が悪化する。
In S119, the injection pulse width Ti 'is changed to Ti'.
Store in old. By the way, even if a request for changing the injection rate is generated in response to a change in rotation or load, in the cylinder for which the injection pulse width has already been determined (set), the passage area is changed in response to the request for changing the injection rate. When the rotational position of the member 11 is changed, a difference occurs between the injection rate when the injection pulse width is set and the injection rate when the fuel is actually injected, and corresponds to the air amount in the cylinder and the target air-fuel ratio. The required amount of fuel cannot be injected, and the air-fuel ratio control accuracy deteriorates.

【0063】そこで、例えば図11に示すように、噴射
率の変化要求が発生した時点で既に噴射パルス幅のセッ
トが終了している気筒(#1気筒)については、その燃
料噴射が終了してから前記通路面積変更部材11の回転
位置を変化させて噴射率を変化させ、その他の気筒(#
2気筒〜#4気筒)については、要求発生と同時に前記
通路面積変更部材11の回転位置を変化させて噴射率を
変化させるようにしてある。
Therefore, for example, as shown in FIG. 11, for a cylinder (# 1 cylinder) for which the injection pulse width has already been set when the injection rate change request is issued, the fuel injection is ended. The injection rate is changed by changing the rotational position of the passage area changing member 11 from the other cylinders (#
For the two cylinders to # 4 cylinder), the injection rate is changed by changing the rotational position of the passage area changing member 11 at the same time when the request is generated.

【0064】即ち、噴射パルス幅を決定してから、当該
噴射パルス幅での噴射が終了するまでの間は、該当する
気筒についての噴射率の変更を禁止するようになってお
り、具体的には、図12のフローチャートに示すように
して、各気筒の噴射率が変更されるようにしてある。
That is, during the period from the determination of the injection pulse width to the end of injection with the injection pulse width, the change of the injection rate for the corresponding cylinder is prohibited. As shown in the flowchart of FIG. 12, the injection rate of each cylinder is changed.

【0065】S121では、通路面積A×流量係数α
(要求噴射率)、機関回転数(rpm)、水温Tw、アクセル
開度を入力する。S122では、#1気筒における前回
までの噴射率と、今回S121で入力した最新の要求噴
射率とが一致しているか否かを判断することで、噴射率
の変更要求の発生を判断する。
In S121, the passage area A × the flow coefficient α
(Required injection rate), engine speed (rpm), water temperature Tw, and accelerator opening are input. In S122, it is determined whether or not the injection rate change request is generated by determining whether or not the previous injection rate in the # 1 cylinder and the latest required injection rate input in S121 this time match.

【0066】ここで、噴射率を変更する必要がないとき
には、S127へ進むが、#1気筒における前回までの
噴射率と、今回S121で入力した最新の要求噴射率と
が異なるときには、S123へ進む。
Here, when it is not necessary to change the injection rate, the flow proceeds to S127. However, when the injection rate of the # 1 cylinder up to the previous time is different from the latest required injection rate inputted in S121 this time, the flow proceeds to S123. .

【0067】S123では、#1気筒の噴射パルス幅を
セットする基準クランク位置REFから噴射期間(噴射
終了時期)までの間(噴射率変更禁止期間:図11参照)
であるか否かを判別する。前記期間内においては、次の
噴射タイミングにおける噴射パルス幅を変更できず、従
って、噴射率の変更に対応できない期間であるので、前
記期間内であると判断されたときには、S124へ進
み、#1気筒については最新の要求噴射率への変更を行
うことなく、前回までの噴射率(前記通路面積変更部材
11の回転位置)を維持させる。
In step S123, a period from the reference crank position REF for setting the injection pulse width of the # 1 cylinder to the injection period (injection end time) (injection rate change inhibition period: see FIG. 11)
Is determined. During the above period, the injection pulse width at the next injection timing cannot be changed, and therefore it is not possible to cope with the change of the injection rate. Therefore, when it is determined that the period is within the above period, the process proceeds to S124 and # 1 is performed. For the cylinder, the injection rate (rotational position of the passage area changing member 11) up to the previous time is maintained without changing to the latest required injection rate.

【0068】一方、S123で前記噴射率変更禁止期間
ではないと判断されたときには、S125へ進み、#1
気筒における噴射率に最新の要求噴射率をセットし、次
のS126では、前記変更された噴射率になるように、
#1気筒に備えられた燃料噴射弁1の前記通路面積変更
部材11の回転位置を変更する(噴射率制御手段)。
On the other hand, when it is determined in S123 that the period is not the injection rate change prohibition period, the process proceeds to S125, and # 1 is executed.
The latest required injection rate is set to the injection rate in the cylinder, and in the next S126, the changed injection rate is set so as to be the changed injection rate.
The rotational position of the passage area changing member 11 of the fuel injection valve 1 provided in the # 1 cylinder is changed (injection rate control means).

【0069】前記電磁石16への通電をデューティ制御
する場合には、デューティ比の変更によって、前記通路
面積変更部材11の回転位置が変更される。以下同様
に、#3気筒、#4気筒、#2気筒についても、噴射率
変更禁止期間内であれば噴射率の変更を見合わせ、噴射
率変更禁止期間内でなければ、噴射率の変更を行わせる
(S127〜S141)。
When the energization of the electromagnet 16 is duty-controlled, the rotational position of the passage area changing member 11 is changed by changing the duty ratio. Similarly, for the # 3 cylinder, the # 4 cylinder, and the # 2 cylinder, if the injection rate change is not within the injection rate change prohibition period, the change of the injection rate is suspended, and if not, the injection rate is changed. (S127 to S141).

【0070】そして、S142では、各気筒の噴射率を
前回値として保管する。ところで、上記実施の形態で
は、噴射率の変更要求があると、噴射率変更禁止期間で
ない時期に噴射率(通路面積変更部材11の回転位置)
を変更し、再度要求噴射率の変化がない限りその噴射率
(通路面積変更部材11の回転位置)を保持する構成と
したが、図13に示すように、非噴射期間であるときに
は、通路面積変更部材11を初期位置に保持させ、噴射
期間中に噴射率を低下させるべく、通路面積変更部材1
1を回転駆動する構成としても良い。
In S142, the injection rate of each cylinder is stored as the previous value. By the way, in the above-described embodiment, when there is a request to change the injection rate, the injection rate (the rotational position of the passage area changing member 11) is not set during the injection rate change prohibition period.
And the injection rate (rotational position of the passage area changing member 11) is maintained unless the required injection rate changes again. However, as shown in FIG. In order to hold the changing member 11 in the initial position and reduce the injection rate during the injection period, the passage area changing member 1
1 may be rotationally driven.

【0071】上記のように噴射期間中に噴射率を変更さ
せる処理を行う構成であっても、噴射パルス幅をセット
する基準クランク位置REFから噴射終了時期までの間
においては噴射率の変更要求に対応することができない
ので、図13に示す場合では、噴射率の変更要求があっ
てから最も近い#3気筒の噴射パルス幅の決定に前記噴
射率の変更を反映させ、#3気筒の噴射時期になったと
きに、#3気筒の燃料噴射弁の燃料通路面積を変更する
ようにしてある。
As described above, even when the injection rate is changed during the injection period, the injection rate change request is received from the reference crank position REF for setting the injection pulse width to the injection end timing. In the case shown in FIG. 13, the change in the injection rate is reflected in the determination of the injection pulse width of the closest # 3 cylinder after the request to change the injection rate, and the injection timing of the # 3 cylinder is , The area of the fuel passage of the fuel injection valve of the # 3 cylinder is changed.

【0072】図13に示す場合、電磁石16をON・O
FF的に駆動するようにし、通路面積変更部材11が初
期位置(最大噴射率位置)と最大回転位置(最小噴射率
位置)とのいずれかに位置するようにする。そして、非
噴射期間であるときには、電磁石16をOFFし、噴射
期間中においては要求噴射率に応じた時間だけ電磁石1
6をONして平均的な噴射率が目標噴射率になるように
する。
In the case shown in FIG. 13, the electromagnet 16 is turned ON / O.
The FF drive is performed so that the passage area changing member 11 is located at one of the initial position (the maximum injection rate position) and the maximum rotation position (the minimum injection rate position). During the non-injection period, the electromagnet 16 is turned off. During the injection period, the electromagnet 1 is turned off for a time corresponding to the required injection rate.
6 is turned on so that the average injection rate becomes the target injection rate.

【0073】従って、要求噴射率が最大噴射率であると
きには、噴射期間中においても電磁石16をOFFに保
持し、要求噴射率が最小噴射率であるときには、全噴射
期間中において電磁石16をONに保持すれば良い。要
求噴射率が最小噴射率と最大噴射率との間であるときに
は、噴射の終期を終期とする電磁石16のON時間を、
要求噴射率が小さいときほど長くし、前半の最大噴射率
で噴射させる期間と、後半の最小噴射率で噴射させる期
間との割合を制御することで、平均的な噴射率が要求噴
射率になるようにする。
Accordingly, when the required injection rate is the maximum injection rate, the electromagnet 16 is kept off during the injection period, and when the required injection rate is the minimum injection rate, the electromagnet 16 is turned on during the entire injection period. Just keep it. When the required injection rate is between the minimum injection rate and the maximum injection rate, the ON time of the electromagnet 16 ending at the end of the injection is
The average injection rate becomes the required injection rate by controlling the ratio between the period in which the injection is performed at the maximum injection rate in the first half and the period in which the injection is performed at the minimum injection rate in the second half. To do.

【0074】上記構成とすれば、通路面積変更部材11
の回転位置の分解能が低くても、噴射率を細かく制御で
き、また、噴霧形状を決定する噴射初期における燃圧の
低下を極力抑えることができ、噴射率の変更による噴霧
形状の変化をより抑制できる。
With the above configuration, the passage area changing member 11
Even if the resolution of the rotational position is low, the injection rate can be finely controlled, the decrease in fuel pressure in the early stage of the injection that determines the spray shape can be suppressed as much as possible, and the change in the spray shape due to the change in the injection rate can be further suppressed. .

【0075】尚、噴射期間中の噴射率の制御は、噴射が
開始されてから、要求噴射率に対応する角度位置まで通
路面積変更部材11を駆動してその位置を噴射期間中保
持させる構成とすることもできるが、噴射率制御の分解
能が、通路面積変更部材11の回転駆動位置の分解能に
支配され、細かい噴射率の制御が困難であり、また、噴
射初期における燃圧の低下を抑制する効果も薄れてしま
う。
The injection rate during the injection period is controlled by driving the passage area changing member 11 to an angular position corresponding to the required injection rate from the start of the injection to hold the position during the injection period. However, the resolution of the injection rate control is governed by the resolution of the rotational drive position of the passage area changing member 11, making it difficult to finely control the injection rate and suppressing the decrease in fuel pressure at the beginning of the injection. Will also fade.

【0076】図14〜図16は、通路面積変更部材11
と燃料旋回部材8との間に、針弁5の軸線に対してオフ
セットして弁座の略径方向に延設され貫通孔8aと周縁
部とを連通させる燃料旋回通路を形成させた実施の形態
を示すものである。
FIGS. 14 to 16 show the passage area changing member 11.
A fuel swirl passage formed between the fuel swivel member 8 and the fuel swivel member 8 so as to be offset from the axis of the needle valve 5 and extend substantially in the radial direction of the valve seat to communicate the through hole 8a with the peripheral portion. It shows the form.

【0077】前記燃料旋回通路は、燃料旋回部材8の通
路面積変更部材11に対する接触面側に凹陥形成される
燃料旋回通路71a,71bと、通路面積変更部材11
の燃料旋回部材8に対する接触面側に凹陥形成される燃
料旋回通路72a,72bとからなる。
The fuel swirl passage includes fuel swirl passages 71 a and 71 b formed on the contact surface side of the fuel swirl member 8 with the passage area change member 11, and the passage swirl member 11.
The fuel swirl passages 72a and 72b are formed on the contact surface side of the fuel swirl member 8 with the fuel swirl members 72a and 72b.

【0078】前記燃料旋回部材8に形成される燃料旋回
通路71a,71bは、反対面側に形成される燃料旋回
通路9a,9bと同様に、相互に平行に、かつ、針弁5
の軸線に対してオフセットして弁座の径方向に延設さ
れ、貫通孔8aと周縁部とを連通するように凹陥形成さ
れており、更に、燃料旋回通路9a,9bに対して直交
する方向に延設される。
The fuel swirl passages 71a and 71b formed in the fuel swirl member 8 are parallel to each other and are similar to the fuel swirl passages 9a and 9b formed on the opposite surfaces.
Is extended in the radial direction of the valve seat so as to be offset with respect to the axis of the valve seat, and is formed so as to communicate with the through hole 8a and the peripheral edge portion, and further, a direction orthogonal to the fuel swirl passages 9a and 9b. Will be extended.

【0079】また、通路面積変更部材11に形成される
燃料旋回通路72a,72bは、通路面積変更部材11
を最大回転位置(最小噴射率位置)に回転させたときに
前記燃料旋回通路71a,71bと重なり(図14
(b)参照)、通路面積変更部材11を初期位置(最大
噴射率位置)としたときに、前記71a,71bに対し
て前記最大回転位置(最小噴射率位置)と初期位置(最
大噴射率位置)との間の角度変化に相当する角度だけず
れた位置になるように形成されている(図14(a)参
照)。
Further, the fuel swirl passages 72a and 72b formed in the passage area changing member 11 are
Is rotated to the maximum rotation position (minimum injection rate position) and overlaps with the fuel swirl passages 71a and 71b (FIG. 14).
(See (b)), when the passage area changing member 11 is at the initial position (maximum injection rate position), the maximum rotation position (minimum injection rate position) and the initial position (maximum injection rate position) with respect to the 71a and 71b. 14) is formed at a position shifted by an angle corresponding to an angle change between the above (see FIG. 14A).

【0080】上記構成によると、通路面積変更部材11
を初期位置から回転させるに従って旋回成分が強められ
る。前記初期位置では、燃料旋回通路72a,72bを
介して噴射される燃料と燃料旋回通路71a,71bを
介して噴射される燃料とが干渉するため、実質的な偏心
量が低下し、旋回成分が弱いのに対し、通路面積変更部
材11を回転させていくと、燃料旋回通路72a,72
bと燃料旋回通路71a,71bとが一体化して同じ方
向に向けて燃料を噴射するので、旋回成分が強められ
る。
According to the above configuration, the passage area changing member 11
As the is rotated from the initial position, the turning component is strengthened. At the initial position, the fuel injected through the fuel swirl passages 72a and 72b and the fuel injected through the fuel swirl passages 71a and 71b interfere with each other. On the other hand, when the passage area changing member 11 is rotated, the fuel swirl passages 72a, 72
Since b and the fuel swirl passages 71a and 71b are integrated and inject fuel in the same direction, the swirl component is strengthened.

【0081】成層燃焼域内の高回転・高負荷側では、回
転に依存するガス流動が強いため、強まるガス流動の分
だけ噴霧角を狭めることが要求される。一方、上記のよ
うに、通路面積変更部材11は、高回転・高負荷側ほど
初期位置に近い位置に制御されるので、結果的に、高回
転・高負荷側ほど旋回成分を弱めることになり、旋回成
分が弱まることで噴霧角が狭くなって、前記要求に対応
した狭い噴霧形状とすることができる。即ち、上記構成
によると、回転・負荷に応じて噴射率を制御しつつ、そ
のときの回転・負荷に応じた噴霧角に制御することが可
能になるものである。
On the high rotation speed / high load side in the stratified combustion region, since the gas flow depending on the rotation is strong, it is necessary to narrow the spray angle by the increased gas flow. On the other hand, as described above, the passage area changing member 11 is controlled to a position closer to the initial position as the rotation speed and the load become higher, so that the turning component is weakened as the rotation speed and the load become higher. Since the swirl component is weakened, the spray angle becomes narrow, and a narrow spray shape corresponding to the above demand can be obtained. That is, according to the above configuration, it is possible to control the spray rate according to the rotation and load at that time while controlling the injection rate according to the rotation and load.

【0082】ところで、上記では、クランク角換算での
噴射パルス幅が略同一となるように、回転・負荷の上昇
に応じて噴射率を高めるようにしたが、かかる特性に限
定されるものではなく、例えば、クランク角換算での噴
射パルス幅を略同一とする前記図7の特性に対して、図
17に示すように、低負荷側の噴射率は同等であるもの
の、高負荷側での噴射率を低く設定するようにしても良
い。図17に示す特性では、低負荷側での噴射期間より
も高負荷側での噴射期間が長くなり、高負荷側での点火
プラグ周辺に対する燃料の滞在期間が長くなるので、相
対的に、高負荷側において燃焼安定が得られる噴射時期
の自由度がより広がることになる(図18参照)。
In the above description, the injection rate is increased in accordance with the increase in rotation and load so that the injection pulse width in crank angle conversion is substantially the same. However, the present invention is not limited to such characteristics. For example, in contrast to the characteristic of FIG. 7 in which the injection pulse width in terms of crank angle is substantially the same, as shown in FIG. The rate may be set low. In the characteristics shown in FIG. 17, the injection period on the high load side is longer than the injection period on the low load side, and the residence time of the fuel around the spark plug on the high load side is longer. The degree of freedom of the injection timing at which the combustion stability is obtained on the load side is further increased (see FIG. 18).

【0083】また、上記実施の形態では、通路面積変更
部材11の回転位置を制御することで、前記燃料旋回部
材8上流側の燃料路の面積を制御する構成としたが、図
19に示すように、積層圧電素子を噴射弁の軸方向に伸
縮させることで、燃料路の面積を制御する構成とするこ
ともできる。
Further, in the above embodiment, the area of the fuel passage on the upstream side of the fuel swirling member 8 is controlled by controlling the rotational position of the passage area changing member 11, but as shown in FIG. Alternatively, a configuration may be employed in which the area of the fuel passage is controlled by expanding and contracting the laminated piezoelectric element in the axial direction of the injection valve.

【0084】尚、図19において、前記図1〜図3と同
一要素には、同一符号を付して説明を省略する。図19
において、筒状の積層圧電素子91の一端を、針弁スト
ッパ92に固定し、前記積層圧電素子91の中空部に針
弁5を挿通させるようにしてある。前記積層圧電素子9
1の他端部には、外周部にOリング93が嵌合されるフ
ランジ部94が設けられており、前記フランジ部94
は、本体2の円筒状中空部に嵌合される。
In FIG. 19, the same elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG.
In (2), one end of a cylindrical laminated piezoelectric element 91 is fixed to a needle valve stopper 92, and the needle valve 5 is inserted into a hollow portion of the laminated piezoelectric element 91. The laminated piezoelectric element 9
1 is provided with a flange portion 94 on the outer periphery of which an O-ring 93 is fitted.
Is fitted into the cylindrical hollow portion of the main body 2.

【0085】前記フランジ部94の下面は、燃料旋回部
材8の上端面と所定間隔を介して対峙し、燃料は、積層
圧電素子91の中空部内壁と針弁5の外周壁とで挟まれ
る環状通路、及び、前記フランジ部94の下面と燃料旋
回部材8の上端面との間の隙間を介して、燃料旋回部材
8の外周部の燃料路10に導入される。
The lower surface of the flange portion 94 faces the upper end surface of the fuel swirling member 8 at a predetermined interval, and the fuel is annularly sandwiched between the inner wall of the hollow portion of the laminated piezoelectric element 91 and the outer wall of the needle valve 5. The fuel is introduced into the fuel passage 10 on the outer peripheral portion of the fuel swirling member 8 through a passage and a gap between the lower surface of the flange portion 94 and the upper end surface of the fuel swirling member 8.

【0086】ここで、図20(a)に示すように、前記
積層圧電素子91に電圧を印加しない状態で、前記フラ
ンジ部94の下面と燃料旋回部材8の上端面との間の隙
間が、絞りにならない程度になるように設定され、前記
積層圧電素子91に電圧を印加すると、図20(b)に
示すように、該積層圧電素子91が延びてその先端のフ
ランジ部94が弁座の軸方向に沿って下方に変位し、前
記フランジ部94の下面と燃料旋回部材8の上端面との
間の隙間を狭めて絞りを構成するようになっている。即
ち、前記積層圧電素子91に電圧を印加することで、噴
射率を低下させることができるようになっている。
Here, as shown in FIG. 20 (a), when no voltage is applied to the laminated piezoelectric element 91, a gap between the lower surface of the flange portion 94 and the upper end surface of the fuel swirling member 8 is increased. When a voltage is applied to the laminated piezoelectric element 91 so that the diaphragm does not become a stop, the laminated piezoelectric element 91 is extended as shown in FIG. It is displaced downward along the axial direction and narrows the gap between the lower surface of the flange portion 94 and the upper end surface of the fuel swirling member 8 to form a throttle. That is, by applying a voltage to the laminated piezoelectric element 91, the injection rate can be reduced.

【0087】前記積層圧電素子91は応答性が良いた
め、前記図13に示したように、噴射中に噴射率を変更
することが可能であり、また、印加電圧を制御すること
で、噴射率の細かな変更が可能である。
Since the laminated piezoelectric element 91 has good responsiveness, the injection rate can be changed during injection as shown in FIG. 13, and the injection rate can be changed by controlling the applied voltage. Minor changes are possible.

【0088】図21は、積層圧電素子91に対する電圧
の印加をON/OFF的に制御することで、前記フラン
ジ部94の下面と燃料旋回部材8の上端面との間の隙間
を2段階に変化させる構成とし、噴射中に燃料路を絞っ
た状態にする時間割合から平均的な噴射率を要求噴射率
に制御する構成とした実施の形態を示すフローチャート
である。
FIG. 21 shows that the gap between the lower surface of the flange portion 94 and the upper end surface of the fuel swirling member 8 is changed in two steps by controlling the application of voltage to the laminated piezoelectric element 91 in an ON / OFF manner. 7 is a flowchart illustrating an embodiment in which the average injection rate is controlled to a required injection rate based on a time ratio in which the fuel path is narrowed during the injection.

【0089】S151では、噴射開始時期クランク角
θ、吸気管負圧平均値P、要求噴射率に相当する要求絞
り面積変更割合DDを入力する。S152では、前記噴
射開始時期クランク角θにおけるストローク量yを計算
する。
At S151, the injection start timing crank angle θ, the intake pipe negative pressure average value P, and the required throttle area change ratio DD corresponding to the required injection rate are input. In S152, the stroke amount y at the injection start timing crank angle θ is calculated.

【0090】S153では、前記ストローク量yにボア
面積を乗じて噴射開始時期における筒内体積Vを計算す
る。S154では、前記吸気管負圧平均値Pと前記筒内
体積Vとから、噴射開始時期における筒内圧Pcを求め
る。
In S153, the cylinder volume V at the injection start timing is calculated by multiplying the stroke amount y by the bore area. In S154, the in-cylinder pressure Pc at the injection start timing is obtained from the intake pipe negative pressure average value P and the in-cylinder volume V.

【0091】S155では、燃料の供給圧Pfuelと筒内
圧Pcとの差圧Pf、即ち、噴射開始時における噴孔3
の前後差圧を求める。S156では、前記差圧Pf、基
準差圧P0、基準噴射率K0に基づいて、積層圧電素子
91に対して電圧を印加しない状態(最大面積)での噴
射率Kを算出する。
In S155, the pressure difference Pf between the fuel supply pressure Pfuel and the in-cylinder pressure Pc, that is, the injection hole 3 at the start of injection,
Find the differential pressure before and after. In S156, based on the differential pressure Pf, the reference differential pressure P0, and the reference injection rate K0, the injection rate K in a state where no voltage is applied to the laminated piezoelectric element 91 (maximum area) is calculated.

【0092】S157では、前記要求絞り面積変更割合
DDから、要求噴射率K'を求める。S158では、シ
リンダ内の空気量と目標空燃比とに応じた要求燃料量T
p(ms)、噴射率K,K'、無効噴射時間Tsにより、噴射
パルス幅Ti(Ti=(Tp/K)+Ts),Ti'(Ti'=
(Tp/K')+Ts)を算出する。通常は、前記噴射パ
ルス幅Ti'を用いて燃料噴射弁1の開弁を制御するが、
例えば、積層圧電素子91に対する通電回路の断線など
によって、絞り面積を小さくして噴射率を低下させるこ
とができない場合などにおいて用いることができるよう
に、絞りを行わない場合に対応する噴射パルス幅Tiも
同時に演算させるようにしてある。
In S157, the required injection rate K 'is obtained from the required throttle area change ratio DD. In S158, the required fuel amount T according to the air amount in the cylinder and the target air-fuel ratio is determined.
The injection pulse width Ti (Ti = (Tp / K) + Ts), Ti ′ (Ti ′ = p (ms), the injection rate K, K ′, and the invalid injection time Ts.
(Tp / K ') + Ts) is calculated. Normally, the opening of the fuel injection valve 1 is controlled using the injection pulse width Ti ′.
For example, the injection pulse width Ti corresponding to the case where the throttling is not performed is used so that the throttling area cannot be reduced and the injection rate cannot be reduced due to disconnection of the energizing circuit for the laminated piezoelectric element 91 or the like. Is also calculated at the same time.

【0093】S159では、噴射開始時期から積層圧電
素子91に対し電圧を印加させるまでのクランク角、即
ち、積層圧電素子91に対する電圧印加の開始時期Tica
を以下のようにして算出する。
In S159, the crank angle from the start of the injection to the time when the voltage is applied to the laminated piezoelectric element 91, that is, the start time Tica of the voltage application to the laminated piezoelectric element 91
Is calculated as follows.

【0094】Tica=噴射開始時期+Ti'(クランク角換
算)×(1−DD) 前記要求変更割合DDは、積層圧電素子91に対する電
圧印加状態を100%の変更割合とし、積層圧電素子91
に対する電圧の非印加状態を0%の変更割合とし、0%
〜100%の間で運転条件に応じて設定されるようになっ
ている。例えば、最小噴射率に相当する100%の変更割
合が要求されているときには、噴射開始時期から噴射終
了時期までの間、積層圧電素子91に対する電圧の印加
を継続させ、実際に制御可能な最小噴射率での噴射を行
わせる。
Tica = injection start timing + Ti ′ (converted to crank angle) × (1−DD) The required change ratio DD is set such that the voltage application state to the multilayer piezoelectric element 91 is changed to 100% and the multilayer piezoelectric element 91 is changed.
The voltage non-application state with respect to is set to a change rate of 0%, and 0%
It is set between ~ 100% according to the operating conditions. For example, when a change rate of 100% corresponding to the minimum injection rate is required, the application of the voltage to the multilayer piezoelectric element 91 is continued from the injection start timing to the injection end timing, and the minimum injection control that can be actually controlled is performed. Inject at a rate.

【0095】また、前記要求変更割合DDが0%であれ
ば、噴射開始時期から噴射終了時期までの間、積層圧電
素子91に対する電圧の印加を行わずに、実際に制御可
能な最大噴射率での噴射を行わせる。
If the required change ratio DD is 0%, the voltage is not applied to the multilayer piezoelectric element 91 from the injection start timing to the injection end timing, and the control is performed at the maximum controllable injection rate that can be actually controlled. Is performed.

【0096】更に、前記要求変更割合DDが中間値であ
るときには、前半の積層圧電素子91に対する電圧の非
印加状態での噴射期間(最大噴射率期間)と、後半の積
層圧電素子91に対する電圧の印加状態での噴射期間
(最小噴射率期間)とを組み合わせ、平均的な噴射率が
前記要求変更割合DD(要求噴射率K')に相当する値
になるように制御される(図22参照)。
Further, when the demand change ratio DD is an intermediate value, the injection period (maximum injection rate period) in the state where no voltage is applied to the first half of the laminated piezoelectric element 91 and the voltage of the second half of the laminated piezoelectric element 91 are changed. The injection period (minimum injection rate period) in the applied state is controlled so that the average injection rate becomes a value corresponding to the required change rate DD (required injection rate K ′) (see FIG. 22). .

【0097】S160では、噴射パルス幅Ti'を、Ti'
oldに格納させる。
In S160, the injection pulse width Ti 'is changed to Ti'.
Store in old.

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

【図1】通路面積変更部材を回転させて燃料通路面積を
変化させる実施の形態を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a passage area changing member is rotated to change a fuel passage area.

【図2】前記実施の形態において通路面積変更部材を回
転させる機構を示す部分拡大図。
FIG. 2 is a partially enlarged view showing a mechanism for rotating a passage area changing member in the embodiment.

【図3】前記実施の形態における燃料噴射弁の噴孔部分
を示す部分拡大図。
FIG. 3 is a partially enlarged view showing an injection hole portion of the fuel injection valve in the embodiment.

【図4】前記実施の形態において燃料通路面積が変化す
る様子を説明するための状態図。
FIG. 4 is a state diagram for explaining how a fuel passage area changes in the embodiment.

【図5】実施の形態における燃料噴射弁の取付け状態及
び制御ブロックを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a mounting state and control blocks of a fuel injection valve according to the embodiment.

【図6】噴射率を一定とする場合の問題点を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a problem when the injection rate is fixed.

【図7】負荷・回転に応じた燃料通路面積の制御特性を
示す線図。
FIG. 7 is a diagram showing control characteristics of a fuel passage area according to load and rotation.

【図8】負荷・回転に応じた燃料通路面積制御の効果を
示す図。
FIG. 8 is a diagram showing the effect of fuel passage area control according to load and rotation.

【図9】目標噴射率の設定の様子を示すフローチャー
ト。
FIG. 9 is a flowchart showing how a target injection rate is set.

【図10】噴射パルス幅の演算の様子を示すフローチャ
ート。
FIG. 10 is a flowchart showing a state of calculation of an injection pulse width.

【図11】噴射率の変更タイミングを示すタイムチャー
ト。
FIG. 11 is a time chart showing a change timing of an injection rate.

【図12】各気筒毎の噴射率切り換え制御の様子を示す
フローチャート。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a state of injection rate switching control for each cylinder.

【図13】噴射中に噴射率の変更を行う実施の形態を示
すタイムチャート。
FIG. 13 is a time chart showing an embodiment in which the injection rate is changed during injection.

【図14】燃料通路面積の変更と同時に旋回成分を変化
させる実施の形態を示す状態図。
FIG. 14 is a state diagram showing an embodiment in which the swirl component is changed at the same time as the fuel passage area is changed.

【図15】上記実施の形態を示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the above embodiment.

【図16】上記実施の形態を示す分解斜視図。FIG. 16 is an exploded perspective view showing the above embodiment.

【図17】燃料通路面積の制御において全域で噴射パル
ス幅を略一定にする特性よりも高負荷側の噴射率を低く
する特性を示す線図。
FIG. 17 is a diagram showing a characteristic in which the injection rate on the high load side is made lower than the characteristic in which the injection pulse width is made substantially constant over the entire area in controlling the fuel passage area.

【図18】高負荷側で噴射率を低くした場合の効果を示
す図。
FIG. 18 is a diagram illustrating an effect when the injection rate is reduced on the high load side.

【図19】積層圧電素子によって燃料通路面積を変化さ
せる実施の形態を示す燃料噴射弁の断面図。
FIG. 19 is a sectional view of a fuel injection valve showing an embodiment in which a fuel passage area is changed by a laminated piezoelectric element.

【図20】積層圧電素子を用いた燃料通路面積の制御を
示す状態図。
FIG. 20 is a state diagram showing control of a fuel passage area using a laminated piezoelectric element.

【図21】噴射率を噴射途中で切り換えて平均的な噴射
率を要求値に一致させる実施の形態を示すフローチャー
ト。
FIG. 21 is a flowchart showing an embodiment in which the injection rate is switched during injection to make the average injection rate coincide with a required value.

【図22】噴射率を噴射途中で切り換えて平均的な噴射
率を要求値に一致させる実施の形態を示す説明図。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing an embodiment in which the injection rate is switched during injection to make the average injection rate coincide with a required value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料噴射弁 2…本体 3…噴孔 4…弁座 5…針弁 6…電磁石 8…燃料旋回部材 9a,9b…燃料旋回通路 10…燃料路 11…通路面積変更部材 15…永久磁石 16…電磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection valve 2 ... Main body 3 ... Injection hole 4 ... Valve seat 5 ... Needle valve 6 ... Electromagnet 8 ... Fuel swirl member 9a, 9b ... Fuel swirl passage 10 ... Fuel passage 11 ... Passage area change member 15 ... Permanent magnet 16 …electromagnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 泰之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G066 AA02 AB02 AD12 BA14 BA19 BA51 BA67 CC06U CC14 CC20 CC37 CC43 CC48 CC66 CC68U CD26 CE22 CE27 CE34 DA01 DA08 DA12 DA16 DB09 DB11 DB13 DC04 DC05 DC09 DC14 DC18 DC19  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasuyuki Ito F-term in Nissan Motor Co., Ltd. 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 3G066 AA02 AB02 AD12 BA14 BA19 BA51 BA67 CC06U CC14 CC20 CC37 CC43 CC48 CC66 CC68U CD26 CE22 CE27 CE34 DA01 DA08 DA12 DA16 DB09 DB11 DB13 DC04 DC05 DC09 DC14 DC18 DC19

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弁座の略径方向に延設される燃料旋回通路
を有し、前記燃料旋回通路により燃料に対して旋回力を
与える燃料旋回部材を備えた燃料噴射弁であって、前記
燃料旋回部材の上流側の燃料通路面積を変化させること
で噴射率を変化させる噴射率変更手段と、該噴射率変更
手段を機関の運転条件に応じて制御する噴射率制御手段
とを設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
1. A fuel injection valve having a fuel swirl passage extending substantially radially of a valve seat, and comprising a fuel swirl member for applying a swirl force to fuel by the fuel swirl passage. Injection rate changing means for changing the injection rate by changing the fuel passage area on the upstream side of the fuel turning member, and injection rate control means for controlling the injection rate changing means in accordance with the operating conditions of the engine are provided. A fuel injection valve for an internal combustion engine, characterized in that:
【請求項2】前記噴射率変更手段が、前記弁座の軸周り
に回転駆動される通路面積変更部材の回転位置によって
燃料通路面積を変化させることを特徴とする請求項1記
載の内燃機関の燃料噴射弁。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said injection rate changing means changes a fuel passage area according to a rotational position of a passage area changing member which is driven to rotate around an axis of said valve seat. Fuel injection valve.
【請求項3】前記通路面積変更部材が、弁座の略径方向
に延設されて燃料に対して旋回力を与える燃料旋回通路
を有し、前記燃料旋回部材に設けられる燃料旋回通路と
前記通路面積変更部材に設けられる燃料旋回通路との相
対角度の変化によって、燃料通路面積の変更と同時に燃
料の旋回成分を変化させることを特徴とする請求項2記
載の内燃機関の燃料噴射弁。
3. A fuel swirl passage provided in the fuel swirl member and having a fuel swirl passage extending substantially in a radial direction of a valve seat and applying a swirl force to fuel. 3. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the fuel swirl component is changed at the same time as the fuel passage area is changed by changing a relative angle with respect to a fuel swirl passage provided in the passage area changing member.
【請求項4】前記噴射率変更手段が、前記弁座の軸方向
に変位する通路面積変更部材の位置によって燃料通路面
積を変化させることを特徴とする請求項1記載の内燃機
関の燃料噴射弁。
4. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said injection rate changing means changes a fuel passage area according to a position of a passage area changing member which is displaced in an axial direction of said valve seat. .
【請求項5】前記通路面積変更部材が、積層型圧電素子
で構成されることを特徴とする請求項4記載の内燃機関
の燃料噴射弁。
5. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 4, wherein said passage area changing member is constituted by a laminated piezoelectric element.
【請求項6】前記噴射率制御手段が、機関の回転速度に
応じて前記噴射率変更手段を制御することを特徴とする
請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関の燃料噴
射弁。
6. The fuel injection for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said injection rate control means controls said injection rate changing means in accordance with the engine speed. valve.
【請求項7】前記噴射率制御手段が、前記噴射率変更手
段のよる噴射率の変更を、噴射パルス幅が決定されてか
ら当該噴射パルス幅による噴射が終了するまでの間にお
いて禁止することを特徴とする請求項1〜6のいずれか
1つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。
7. The injection rate control means for inhibiting the change of the injection rate by the injection rate changing means during a period from the determination of the injection pulse width to the end of injection by the injection pulse width. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
【請求項8】前記噴射率制御手段が、前記噴射率変更手
段のよる噴射率の変更を燃料噴射中において行わせるこ
とを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の内
燃機関の燃料噴射弁。
8. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said injection rate control means changes the injection rate by said injection rate changing means during fuel injection. Fuel injection valve.
【請求項9】前記噴射率制御手段が、噴射終了時期以前
の噴射率を低下させて噴射させる期間の割合を制御する
ことで、燃料噴射弁の平均的な噴射率を制御することを
特徴とする請求項8記載の内燃機関の燃料噴射弁。
9. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the injection rate control means controls the average injection rate of the fuel injection valve by controlling the ratio of a period during which the injection rate before the injection end timing is reduced and the fuel is injected. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 8, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008125606A (en) * 2006-11-17 2008-06-05 Hatsuta Seisakusho Co Ltd Fire-extinguishing spray nozzle
JP2013224598A (en) * 2012-04-20 2013-10-31 Toyota Motor Corp Fuel injection device

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