JP2001355533A - Fuel injection valve - Google Patents

Fuel injection valve

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JP2001355533A
JP2001355533A JP2000184584A JP2000184584A JP2001355533A JP 2001355533 A JP2001355533 A JP 2001355533A JP 2000184584 A JP2000184584 A JP 2000184584A JP 2000184584 A JP2000184584 A JP 2000184584A JP 2001355533 A JP2001355533 A JP 2001355533A
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fuel
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leak
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    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and small-size fuel injection valve capable of setting the initial fuel injection rate low in a case of being used for a common rail type fuel injection device. SOLUTION: The fuel injection valve is provided with a control chamber 109 for retaining the hydraulic pressure energizing a needle in the valve opening direction, in the top of its needle 105. The control chamber communicates with a leak chamber 130 via hydraulic pressure return channels 201 and 203, and the leak chamber is connected to a low-pressure leak channel 107 via a control valve 300. The control valve 300 can take either of a first position cutting off the leak chamber from the leak channels, a second position closing the hydraulic return channel 203 and communicating only the hydraulic return channel 201 to the leak channel via the leak chamber, or a third position communicating the both hydraulic return channels to the leak channel via the leak chamber. The changeover between the second position and the third position can change the hydraulic pressure reducing speed of the control chamber so as to change the lifting speed of the needle.

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】本発明は燃料噴射弁に関す
る。
[0001] The present invention relates to a fuel injection valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】蓄圧室(コモンレール)に高圧の燃料を
貯留し、この蓄圧室から内燃機関の各気筒の燃料噴射弁
に燃料を分配する、いわゆるコモンレール式燃料噴射装
置が知られている。コモンレール式燃料噴射装置では、
常にコモンレールに高圧の燃料を貯留しているため、機
関の回転数にかかわらず燃料噴射圧を高く設定すること
ができる。このため、従来の機関駆動式の燃料噴射ポン
プ(いわゆるジャーク式燃料噴射ポンプ)に較べて、低
回転時にも燃料噴射弁から噴射された燃料の微粒化が良
好になり、機関の燃焼状態と排気性状とが向上する利点
がある。
2. Description of the Related Art There is known a so-called common rail type fuel injector in which high-pressure fuel is stored in a pressure accumulating chamber (common rail) and fuel is distributed from the pressure accumulating chamber to fuel injection valves of respective cylinders of an internal combustion engine. In the common rail type fuel injection device,
Since high-pressure fuel is always stored in the common rail, the fuel injection pressure can be set high regardless of the engine speed. For this reason, compared with the conventional engine-driven fuel injection pump (so-called jerk type fuel injection pump), the atomization of the fuel injected from the fuel injection valve is improved even at low rotation, and the combustion state of the engine and the exhaust gas are improved. There is an advantage that the properties are improved.

【0003】一方、ジャーク式燃料噴射ポンプでは、燃
料噴射圧は燃料噴射初期には比較的低く、噴射後期には
高くなる変動を繰り返す。一般に燃料噴射初期に噴射さ
れた燃料は燃焼室温度上昇に寄与する程度が高く、燃料
噴射初期に噴射される燃料量が多いと燃焼温度の上昇に
よりNOX (窒素酸化物)の生成量が増大する問題があ
る。ジャーク式ポンプでは、上述したように燃料噴射初
期の燃料噴射圧が低く、燃料噴射率も低くなるため燃料
噴射初期に噴射される燃料は比較的少なくなっており、
NOX の抑制の上では好ましい噴射特性を有している。
On the other hand, in the jerk type fuel injection pump, the fuel injection pressure repeatedly fluctuates relatively low in the early stage of the fuel injection and increases in the late stage of the injection. Typically fuel injected into the fuel injection initial high degree of contribution to the combustion chamber temperature rises, the amount of NO and the fuel quantity injected fuel injection early often due to the increase of the combustion temperature X (nitrogen oxides) is increased There is a problem to do. In the jerk pump, as described above, the fuel injection pressure in the early stage of fuel injection is low, and the fuel injection rate is also low, so that the amount of fuel injected in the early stage of fuel injection is relatively small,
And a preferred injection characteristics over of the NO X suppression.

【0004】ところが、コモンレール式燃料噴射装置で
は燃料噴射圧は噴射期間を通じてほぼ一定になるため、
燃料の噴射率もほぼ一定になる。このため、燃料噴射期
間初期の燃料噴射量が比較的大きくなってしまい、NO
X の生成を抑制することが困難な問題がある。このた
め、コモンレール燃料噴射装置のように一定の燃料噴射
圧力においてもジャーク式燃料噴射ポンプと同様な噴射
特性を得られる燃料噴射弁が種々提案されている。
However, in the common rail type fuel injection device, the fuel injection pressure becomes substantially constant throughout the injection period.
The fuel injection rate also becomes substantially constant. For this reason, the fuel injection amount at the beginning of the fuel injection period becomes relatively large, and NO
There is a problem that it is difficult to suppress generation of X. For this reason, various fuel injection valves have been proposed, such as a common rail fuel injection device, which can obtain the same injection characteristics as a jerk type fuel injection pump even at a constant fuel injection pressure.

【0005】例えば、この種の燃料噴射弁としては特開
平5−71438号公報に記載されたものがある。同公
報の燃料噴射弁は、ニードルを燃料噴射孔を閉鎖する方
向に付勢する油圧を保持する背圧室(制御室)に電磁三
方弁を設け、高圧油圧通路と背圧室とを連通する位置に
上記三方弁を切り換えることにより、燃料噴射弁の閉弁
状態を維持している。燃料噴射時には、上記三方弁を、
背圧室が低圧部に連通する位置に切り換えて背圧室内の
油圧を低圧部に逃がすことによりニードルを燃料噴射孔
を開放する位置に移動させる。また、同公報の燃料噴射
弁は、上記三方弁に加えて、三方弁と低圧部とを連通す
る通路上に制御弁を備えており、この制御弁は上記通路
を通って低圧部に流れる燃料油の流れを遮断する第1の
位置と、背圧室内の燃料油の一部を低圧部に逃がす第2
の位置と、背圧室内の燃料油を完全に低圧部に逃がす第
3の位置をとることが可能となっている。
[0005] For example, as this kind of fuel injection valve, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-71438. In the fuel injection valve disclosed in the publication, an electromagnetic three-way valve is provided in a back pressure chamber (control chamber) that holds a hydraulic pressure that urges the needle in a direction to close the fuel injection hole, and communicates the high pressure hydraulic passage with the back pressure chamber. By switching the three-way valve to the position, the closed state of the fuel injection valve is maintained. At the time of fuel injection, the three-way valve is
The needle is moved to a position where the fuel injection hole is opened by switching to a position where the back pressure chamber communicates with the low pressure part and releasing the oil pressure in the back pressure chamber to the low pressure part. In addition, the fuel injection valve of the publication includes a control valve on a passage communicating the three-way valve and the low-pressure portion, in addition to the three-way valve, and the control valve is provided with a fuel that flows to the low-pressure portion through the passage. A first position for interrupting the oil flow and a second position for releasing a part of the fuel oil in the back pressure chamber to the low pressure portion.
And a third position in which the fuel oil in the back pressure chamber is completely released to the low pressure portion.

【0006】同公報の燃料噴射弁は、燃料噴射時には上
記三方弁を背圧室と低圧部とが連通する位置に切り換え
るとともに、上記制御弁をまず第2の位置に切り換え、
その後第3の位置に切り換えるようにして燃料噴射弁か
らの燃料噴射率を制御する。すなわち、燃料噴射時に
は、まず制御弁が第2の位置に切り換えられることによ
り背圧室内の燃料油の一部が低圧部に排出され、背圧室
内の圧力が少し低下する。このため、ニードルが少し上
昇し燃料噴射孔がわずかに開口する。次に制御弁が第3
の位置に切り換えられると、背圧室内の燃料油が低圧部
に完全に逃げるようになり、ニードルは大きく上昇し燃
料噴射孔は大きく開口する。これにより、燃料噴射開始
初期には燃料噴射孔から噴射される燃料量が少なく、後
期に大きくなる噴射特性が得られる。すなわち、同公報
の燃料噴射弁によれば、コモンレール燃料噴射装置に使
用した場合にも、ジャーク式燃料噴射装置と同様に燃料
噴射初期に噴射率が小さく、後期に大きくなる燃料噴射
特性を得ることが可能となる。
In the fuel injection valve disclosed in the publication, the three-way valve is switched to a position where the back pressure chamber communicates with the low pressure portion during fuel injection, and the control valve is first switched to the second position.
Thereafter, the fuel injection rate from the fuel injection valve is controlled by switching to the third position. That is, at the time of fuel injection, first, the control valve is switched to the second position, whereby a part of the fuel oil in the back pressure chamber is discharged to the low pressure portion, and the pressure in the back pressure chamber slightly decreases. For this reason, the needle slightly rises and the fuel injection hole is slightly opened. Next, the control valve
, The fuel oil in the back pressure chamber completely escapes to the low pressure portion, the needle rises greatly, and the fuel injection hole opens largely. As a result, an injection characteristic is obtained in which the amount of fuel injected from the fuel injection hole is small at the beginning of the fuel injection and large at the latter stage. That is, according to the fuel injection valve of the same publication, even when used in a common rail fuel injection device, it is possible to obtain a fuel injection characteristic in which the injection rate is small in the early stage of the fuel injection and large in the latter period, similarly to the jerk type fuel injection device. Becomes possible.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
5−71438号公報の燃料噴射弁では、燃料噴射初期
に噴射率が小さく、後期に大きくなる燃料噴射特性を得
るために、電磁三方弁と制御弁との2つの弁が必要にな
り、噴射弁の構造が大型かつ複雑になる問題がある。ま
た、同公報の燃料噴射弁では、電磁三方弁と制御弁との
2つの弁を同時に動作させる必要上それぞれの弁に個別
の電源が必要となるのみならず、それぞれの弁の動作タ
イミングを精密に管理する複雑な制御が必要となる問題
がある。
However, in the fuel injection valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-71438, an electromagnetic three-way valve is required to obtain a fuel injection characteristic in which the injection rate is small in the early stage of fuel injection and large in the latter period. Two valves, a control valve and a control valve, are required, and there is a problem that the structure of the injection valve becomes large and complicated. In addition, in the fuel injection valve disclosed in the publication, not only is it necessary to operate two valves, that is, an electromagnetic three-way valve and a control valve, at the same time, but also an individual power supply is required for each valve, but also the operation timing of each valve is precisely controlled. There is a problem that requires complicated control to manage.

【0008】また、ディーゼル機関では主燃料噴射に先
立って、パイロット燃料噴射を行う場合があり、機関の
運転状態によっては、パイロット燃料噴射と主燃料噴射
とで燃料噴射特性を変える必要が生じる場合がある。し
かし、上記公報の燃料噴射弁では燃料噴射初期に噴射率
が小さく後期に大きくなる燃料噴射特性は得られるもの
の、燃料噴射特性を一旦設定すると変更することはでき
ず、機関の運転状態に応じてパイロット燃料噴射と主燃
料噴射の燃料噴射特性を変更することができない。
In a diesel engine, pilot fuel injection may be performed before main fuel injection. Depending on the operating state of the engine, it may be necessary to change the fuel injection characteristics between pilot fuel injection and main fuel injection. is there. However, although the fuel injection valve disclosed in the above publication can obtain the fuel injection characteristic in which the injection rate is small in the early stage of the fuel injection and large in the latter period, it cannot be changed once the fuel injection characteristic is set, and the fuel injection characteristic cannot be changed according to the operating state of the engine. The fuel injection characteristics of the pilot fuel injection and the main fuel injection cannot be changed.

【0009】本発明は上記問題に鑑み、簡易かつ小型の
構造で、例えばコモンレール燃料噴射装置に使用したよ
うな場合にも機関運転状態に応じて所望の燃料噴射特性
を得ることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的と
している。
The present invention has been made in view of the above problems, and has a simple and small structure. For example, even when used in a common rail fuel injection device, a fuel injection system capable of obtaining desired fuel injection characteristics in accordance with the operating state of the engine. It is intended to provide a valve.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、ハウジングと、該ハウジングに開口する燃料噴
射孔と、該燃料噴射孔に接続される高圧燃料通路と前記
燃料噴射孔を開閉するニードルと前記ハウジングの前記
ニードルの前記燃料噴射孔とは反対の端部に形成された
制御室と、前記高圧燃料通路と前記制御室とを接続し、
制御室内にニードルを前記燃料噴射孔を閉鎖する方向に
付勢する油圧を供給する油圧供給通路と、前記制御室を
ハウジング外の低圧部に接続し、制御室内の油圧を低下
させることにより、前記ニードルを前記燃料噴射孔を開
放する方向に移動させる少なくとも2つの油圧リターン
通路と、前記油圧リターン通路を開閉する制御弁とを備
え、前記制御弁は、前記油圧リターン通路の全部を閉鎖
する第1の位置と、前記油圧リターン通路のうち少なく
とも1つを閉鎖し、少なくとも1つを開放する第2の位
置と、前記油圧リターン通路の全部を開放する第3の位
置とをとることを特徴とする、燃料噴射弁が提供され
る。
According to the first aspect of the present invention, a housing, a fuel injection hole opened in the housing, a high-pressure fuel passage connected to the fuel injection hole, and the fuel injection hole are formed. A control chamber formed at the end of the housing opposite to the fuel injection hole of the needle and the needle that opens and closes, connecting the high-pressure fuel passage and the control chamber,
By connecting the control chamber to a low-pressure section outside the housing and reducing the oil pressure in the control chamber, the hydraulic pressure supply passage supplies a hydraulic pressure that urges the needle into the control chamber in a direction to close the fuel injection hole. At least two hydraulic return passages for moving a needle in a direction to open the fuel injection holes, and a control valve for opening and closing the hydraulic return passages, wherein the control valve closes the entire hydraulic return passages. , A second position in which at least one of the hydraulic return passages is closed and at least one is opened, and a third position in which the entire hydraulic return passage is opened. , A fuel injection valve is provided.

【0011】すなわち、請求項1の発明ではニードルを
閉弁方向に付勢する油圧を保持する制御室は油圧供給通
路により常時高圧燃料通路に接続されている。また、制
御室と低圧部とを連通する複数の油圧リターン通路が設
けられており、これらの油圧リターン通路を開閉する制
御弁が1つのみ設けられている。制御弁は第1から第3
の位置をとることができ、この制御弁の位置を切り換え
ることにより燃料噴射及び燃料噴射特性が制御される。
すなわち、制御弁が第1の位置をとると、油圧リターン
通路の全部が閉鎖されるため、高圧燃料通路に接続され
た制御室内の油圧は高い圧力に保持され、ニードルが閉
弁位置(燃料噴射孔を閉鎖する位置)に保持され、燃料
噴射は停止される。また、制御弁が第2の位置をとると
複数の油圧リターン通路の一部が閉鎖され、一部が開放
されるため、制御室内の燃料油は開放されたリターン通
路のみを通って低圧部に流出する。このため、常時高圧
燃料通路に接続されている状態でも、制御室内の油圧は
比較的小さな値だけ低下し、ニードルは開弁方向に比較
的小さな速度で移動するため、噴射率は比較的低い速度
で上昇し、全体として低い噴射率で燃料噴射が行われ
る。一方、制御弁が第3の位置をとると、油圧リターン
通路の全部が開放され、比較的多量の燃料油が制御室か
ら低圧部に流出する。このため、高圧燃料通路に接続さ
れた状態でも制御室内の油圧は比較的大きな値だけ低下
し、ニードルは開弁方向に比較的大きな速度で移動す
る。これにより、噴射率は直ちに上昇し、全体として噴
射率が比較的大きい燃料噴射が行なわれる。本発明で
は、上記のように1つの制御弁のみを用いて燃料噴射時
の噴射率を変更することができるため、燃料噴射弁の構
造が小型かつ簡易になるとともに、燃料噴射時に制御弁
を上記第2の位置と第3の位置との間で切り換えること
により燃料噴射率を自由に変更することが可能となる。
That is, in the first aspect of the present invention, the control chamber for holding the hydraulic pressure for urging the needle in the valve closing direction is always connected to the high-pressure fuel passage by the hydraulic supply passage. In addition, a plurality of hydraulic return passages are provided for communicating the control chamber with the low-pressure section, and only one control valve for opening and closing these hydraulic return passages is provided. Control valves are first to third
The fuel injection and the fuel injection characteristics are controlled by switching the position of the control valve.
That is, when the control valve is in the first position, the entire hydraulic return passage is closed, so that the hydraulic pressure in the control chamber connected to the high-pressure fuel passage is maintained at a high pressure, and the needle is closed (in the fuel injection position). (Position to close the hole), and the fuel injection is stopped. Further, when the control valve assumes the second position, a part of the plurality of hydraulic return passages is closed and partially opened, so that the fuel oil in the control chamber passes through only the opened return passage to the low-pressure section. leak. For this reason, even when the fuel is constantly connected to the high-pressure fuel passage, the oil pressure in the control chamber decreases by a relatively small value, and the needle moves at a relatively small speed in the valve opening direction. , And the fuel injection is performed at a low injection rate as a whole. On the other hand, when the control valve assumes the third position, the entire hydraulic return passage is opened, and a relatively large amount of fuel oil flows out of the control chamber to the low pressure section. For this reason, even in a state where the needle is connected to the high-pressure fuel passage, the oil pressure in the control chamber drops by a relatively large value, and the needle moves at a relatively large speed in the valve opening direction. As a result, the injection rate immediately rises, and fuel injection with a relatively large injection rate as a whole is performed. In the present invention, since the injection rate at the time of fuel injection can be changed using only one control valve as described above, the structure of the fuel injection valve becomes small and simple, and the control valve is used at the time of fuel injection. By switching between the second position and the third position, the fuel injection rate can be freely changed.

【0012】請求項2に記載の発明によれば、更に、前
記油圧リターン通路の少なくとも1つは、前記制御弁と
前記制御室との間に絞り部を有し、前記高圧燃料通路は
更に、前記少なくとも1つの油圧リターン通路の前記絞
り部と前記制御弁との間に接続されている、請求項1に
記載の燃料噴射弁が提供される。すなわち、請求項2の
発明では更に油圧リターン通路の少なくとも1つは絞り
部を有し、高圧燃料通路がこの油圧リターン通路に接続
されている。このため、この油圧リターン通路が制御弁
により閉鎖されると、高圧燃料が閉鎖されたリターン通
路から絞りを介して制御室に流入するようになる。従っ
て、例えば燃料噴射が終了時に全部の油圧リターン通路
が閉鎖された場合には、制御室には油圧供給通路に加え
て上記油圧リターン通路からも燃料が流入するようにな
り、制御室の圧力回復(上昇)速度が増大する。このた
め、本発明では請求項1に加えて、更に燃料噴射時のニ
ードル閉弁速度が増大し、燃料噴射時のいわゆる燃料の
切れが良好になるため燃料噴射量が正確に制御されるよ
うになる。
[0012] According to the second aspect of the invention, at least one of the hydraulic return passages has a throttle portion between the control valve and the control chamber, and the high-pressure fuel passage further includes: 2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel injection valve is connected between the throttle portion of the at least one hydraulic return passage and the control valve. That is, in the invention of claim 2, at least one of the hydraulic return passages has a throttle portion, and the high-pressure fuel passage is connected to the hydraulic return passage. Therefore, when the hydraulic return passage is closed by the control valve, high-pressure fuel flows from the closed return passage into the control chamber via the throttle. Therefore, for example, when all the hydraulic return passages are closed at the end of the fuel injection, fuel flows into the control chamber from the hydraulic return passage in addition to the hydraulic supply passage, and the pressure recovery of the control chamber is reduced. (Up) The speed increases. Therefore, in the present invention, in addition to the first aspect, the needle closing speed at the time of fuel injection is further increased, so that the so-called cut-off of fuel at the time of fuel injection is improved, so that the fuel injection amount is accurately controlled. Become.

【0013】請求項3に記載の発明によればハウジング
と、該ハウジングに開口する燃料噴射孔と、該燃料噴射
孔に接続される高圧燃料通路と前記燃料噴射孔を開閉す
るニードルと前記ハウジングの前記ニードルの前記燃料
噴射孔とは反対の端部に形成された制御室と、前記制御
室と少なくとも2つの油圧リターン通路で接続されたリ
ーク室と、前記リーク室と前記高圧燃料通路とを接続し
リーク室内に高圧燃料を供給する油圧供給通路と、前記
リーク室をハウジング外の低圧部に接続するリーク通路
と、前記リーク室内に設けられ、前記リーク通路を開閉
する弁体を有する制御弁と、を備え、前記制御弁は、前
記弁体が前記リーク通路を閉鎖し、かつ全部の油圧リタ
ーン通路を開放する第1の位置と、前記弁体が前記リー
ク通路を開放し、かつ前記油圧リターン通路のうち少な
くとも1つを閉鎖し、少なくとも1つを開放する第2の
位置と、前記リーク通路と前記油圧リターン通路の全部
とを開放する第3の位置とをとり、前記制御弁は、前記
第1の位置をとることにより、前記油圧供給通路からリ
ーク室内に流入する燃料油を、前記油圧リターン通路の
全部を介して前記制御室に流入させ、前記制御室内の油
圧を上昇させて前記ニードルを前記燃料噴射孔を閉鎖す
る方向に付勢し、前記第2または第3の位置をとること
により、前記油圧供給通路から前記リーク室に流入する
燃料油を前記リーク通路を介して前記低圧部に排出し、
同時に前記制御室内の燃料油を前記油圧リターン通路を
介して前記リーク室内に流入させ、更に前記リーク通路
から低圧部に排出し、制御室内の油圧を低下させて前記
ニードルを前記燃料噴射孔を開放する方向に移動させる
ことを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the housing, the fuel injection hole opened in the housing, the high pressure fuel passage connected to the fuel injection hole, the needle for opening and closing the fuel injection hole, and the housing A control chamber formed at an end of the needle opposite to the fuel injection hole, a leak chamber connected to the control chamber by at least two hydraulic return passages, and connecting the leak chamber and the high-pressure fuel passage A hydraulic pressure supply passage for supplying high-pressure fuel into the leak chamber, a leak passage connecting the leak chamber to a low-pressure portion outside the housing, and a control valve provided in the leak chamber and having a valve body for opening and closing the leak passage. Wherein the control valve has a first position in which the valve element closes the leak path and opens all hydraulic return paths, and the valve element opens the leak path; A second position in which at least one of the hydraulic return passages is closed and at least one is opened, and a third position in which the leak passage and all of the hydraulic return passages are opened, By taking the first position, the valve causes the fuel oil flowing from the hydraulic pressure supply passage into the leak chamber to flow into the control chamber through the entire hydraulic return passage, thereby increasing the hydraulic pressure in the control chamber. Then, the needle is urged in the direction to close the fuel injection hole, and the second or third position is taken, so that the fuel oil flowing from the hydraulic pressure supply passage into the leak chamber passes through the leak passage. To the low pressure section,
At the same time, the fuel oil in the control chamber flows into the leak chamber via the hydraulic return passage, and is further discharged from the leak passage to a low pressure section, thereby lowering the oil pressure in the control chamber to open the needle to the fuel injection hole. The fuel injection valve is characterized in that the fuel injection valve is moved in a direction in which the fuel injection valve moves.

【0014】すなわち請求項3の発明では、油圧リター
ン通路はリーク通路に接続されたリーク室に連通してお
り、制御弁はリーク通路を開閉することにより制御室か
らリーク室を通じてリーク通路に流れる燃料油を制御し
ている。また、油圧供給通路は、直接制御室には接続さ
れておらず、リーク室に燃料油を供給している。請求項
1の発明のように、高圧燃料通路と制御室とが直接燃料
供給通路を介して接続されていると、油圧リターン通路
が開放されてリーク通路に連通したときにも制御室には
燃料供給通路から燃料が流入する。このため、例えば制
御弁が第2の位置にあり一部の油圧リターン通路のみが
リーク通路に連通したような場合にも制御室内の油圧を
低下させるためには、油圧供給通路を絞り制御室内に流
入する油量を低減する必要がある。ところが、油圧供給
通路を絞った場合には、高圧燃料通路内の燃料圧力が高
い場合には問題ないものの、燃料圧力が低下すると燃料
噴射弁閉弁時に制御室内に流入する油量が不足し、制御
室内の油圧上昇が遅くなってしまい、ニードルの閉弁が
遅れる問題が生じる場合がある。
That is, according to the third aspect of the present invention, the hydraulic return passage communicates with the leak chamber connected to the leak passage, and the control valve opens and closes the leak passage so that the fuel flows from the control chamber to the leak passage through the leak chamber. Controlling oil. Further, the hydraulic supply passage is not directly connected to the control chamber, but supplies fuel oil to the leak chamber. When the high-pressure fuel passage and the control chamber are directly connected via the fuel supply passage as in the first aspect of the present invention, even when the hydraulic return passage is opened and communicates with the leak passage, fuel remains in the control chamber. Fuel flows in from the supply passage. For this reason, in order to reduce the oil pressure in the control chamber even when the control valve is in the second position and only a part of the hydraulic return passage communicates with the leak passage, for example, the hydraulic supply passage must be located in the throttle control chamber. It is necessary to reduce the amount of incoming oil. However, when the hydraulic supply passage is narrowed, there is no problem when the fuel pressure in the high-pressure fuel passage is high, but when the fuel pressure decreases, the amount of oil flowing into the control chamber when the fuel injection valve is closed becomes insufficient, There is a case where the rise of the oil pressure in the control chamber is delayed, and the valve closing of the needle is delayed.

【0015】本発明では、油圧供給通路は制御室ではな
くリーク室に接続されている。このため、制御弁が開弁
すると油圧供給通路からリーク室に流入する燃料は制御
室に流入することなく、直ちにリーク通路に排出され
る。このため、一部の油圧リターン通路のみが開放され
た場合にも制御室内の油圧が確実に低下し、ニードルが
開弁する。また、制御弁がリーク通路を閉鎖すると、油
圧供給通路からリーク室内に流入した燃料油は、全部の
油圧リターン通路を通って制御室に流入するようにな
る。このため、燃料圧力が低い場合にも制御室の油圧は
速い速度で上昇し、ニードルが確実に閉弁するようにな
る。
In the present invention, the hydraulic supply passage is connected not to the control chamber but to the leak chamber. Therefore, when the control valve is opened, fuel flowing from the hydraulic pressure supply passage into the leak chamber is immediately discharged into the leak passage without flowing into the control chamber. For this reason, even when only a part of the hydraulic return passage is opened, the hydraulic pressure in the control chamber is reliably reduced, and the needle is opened. When the control valve closes the leak passage, the fuel oil flowing from the hydraulic supply passage into the leak chamber flows into the control chamber through all the hydraulic return passages. Therefore, even when the fuel pressure is low, the oil pressure in the control chamber rises at a high speed, and the needle is reliably closed.

【0016】請求項4に記載の発明では、更に、前記高
圧燃料通路と前記制御室とを接続する、絞り部を有する
第2の油圧供給通路を備えた、請求項3に記載の燃料噴
射弁が提供される。すなわち、請求項4の発明では、リ
ーク室と高圧燃料通路とを接続する油圧供給通路に加え
て、制御室と高圧燃料通路とを接続する第2の油圧供給
通路が設けられている。このため、ニードル閉弁時には
リーク室側から油圧リターン通路を介して制御室に流入
する燃料油に加えて、燃料油が高圧燃料通路から第2の
油圧供給通路を介して直接制御室に流入するようになる
ため、燃料圧力が低い場合にも更に確実にニードルを閉
弁させることが可能となる。また、第2の油圧供給通路
には絞り部が設けられており、第2の油圧供給通路を通
って制御室に流入する燃料油の流量は比較的低くなっい
る。このため、燃料圧力が高い場合にもニードルの開弁
には影響が生じない。
According to a fourth aspect of the present invention, the fuel injection valve according to the third aspect further includes a second hydraulic pressure supply passage having a throttle portion, which connects the high-pressure fuel passage and the control chamber. Is provided. That is, in the invention of claim 4, in addition to the hydraulic pressure supply passage connecting the leak chamber and the high pressure fuel passage, a second hydraulic pressure supply passage connecting the control chamber and the high pressure fuel passage is provided. Therefore, when the needle is closed, in addition to the fuel oil flowing into the control chamber from the leak chamber through the hydraulic return passage, the fuel oil flows directly from the high-pressure fuel passage into the control chamber through the second hydraulic supply passage. Therefore, the needle can be more reliably closed even when the fuel pressure is low. Further, a throttle portion is provided in the second hydraulic pressure supply passage, and the flow rate of the fuel oil flowing into the control chamber through the second hydraulic pressure supply passage is relatively low. Therefore, even when the fuel pressure is high, the opening of the needle is not affected.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図1は、本発明の燃料噴射
弁を自動車用ディーゼル機関のコモンレール式燃料噴射
装置に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図であ
る。図1において、1は内燃機関(本実施形態では#1
から#4の4つの気筒を備えた4気筒4サイクルディー
ゼル機関が使用される)、10aから10d は機関1の
#1から#4の各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁を示している。燃料噴射弁10aから10dは、それ
ぞれ高圧燃料配管11aから11dを介して共通の蓄圧
室(コモンレール)3に接続されている。コモンレール
3は、高圧燃料噴射ポンプ5から供給される加圧燃料を
貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管11aから1
1dを介して各燃料噴射弁10aから10d に分配する
機能を有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which the fuel injection valve of the present invention is applied to a common rail type fuel injection device for an automobile diesel engine. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an internal combustion engine (# 1 in this embodiment).
A four-cylinder four-cycle diesel engine having four cylinders # 1 to # 4 is used. Reference numerals 10a to 10d denote fuel injection valves for directly injecting fuel into the cylinders # 1 to # 4 of the engine 1. I have. The fuel injection valves 10a to 10d are connected to a common accumulator (common rail) 3 via high-pressure fuel pipes 11a to 11d, respectively. The common rail 3 stores pressurized fuel supplied from the high-pressure fuel injection pump 5, and transfers the stored high-pressure fuel to the high-pressure fuel pipe 11a from the high-pressure fuel pipe 11a.
It has a function of distributing to each of the fuel injection valves 10a to 10d via 1d.

【0018】本実施形態では、高圧燃料噴射ポンプ5
は、例えば吐出量調節機構を有するプランジャ形式のポ
ンプとされ、図示しない燃料タンクから供給される燃料
を所定の圧力に昇圧しコモンレール3に供給する。ポン
プ5からコモンレール3への燃料圧送量は、コモンレー
ル3圧力が目標圧力になるようにECU20によりフィ
ードバック制御される。このため、コモンレール3燃料
圧力(すなわち各燃料噴射弁の燃料噴射圧力)は機関低
回転時にも高い圧力に設定することができる。また、各
燃料噴射弁10aから10dが開弁すると、コモンレー
ル3から高圧燃料が各燃料噴射弁を通じて各気筒に噴射
されるが、コモンレール3の容積は1回の燃料噴射量に
較べてはるかに大きいため、各燃料噴射弁10の燃料噴
射期間中、コモンレール3燃料圧力(すなわち燃料噴射
圧力)はほぼ一定に維持される。
In this embodiment, the high-pressure fuel injection pump 5
Is a pump of a plunger type having a discharge amount adjusting mechanism, for example, and boosts fuel supplied from a fuel tank (not shown) to a predetermined pressure and supplies the fuel to the common rail 3. The amount of fuel pressure fed from the pump 5 to the common rail 3 is feedback-controlled by the ECU 20 so that the common rail 3 pressure becomes the target pressure. Therefore, the fuel pressure of the common rail 3 (that is, the fuel injection pressure of each fuel injection valve) can be set to a high pressure even when the engine is running at a low speed. When each of the fuel injection valves 10a to 10d is opened, high-pressure fuel is injected from the common rail 3 into each cylinder through each fuel injection valve, but the volume of the common rail 3 is much larger than a single fuel injection amount. Therefore, during the fuel injection period of each fuel injection valve 10, the fuel pressure of the common rail 3 (that is, the fuel injection pressure) is maintained substantially constant.

【0019】図1に20で示すのは、機関の制御を行う
電子制御ユニット(ECU)である。ECU20は、リ
ードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ
(RAM)、マイクロプロセッサ(CPU)、入出力ポ
ートを双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコン
ピュータとして構成されている。ECU20は、本実施
形態では、燃料ポンプ5の吐出量を制御してコモンレー
ル3圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御す
る燃料圧制御を行っている他、燃料噴射弁10aから1
0dの開弁時期、時間等の開弁動作を制御してメイン燃
料噴射の噴射時期及び噴射量を制御する燃料噴射制御等
の機関の基本制御を行う。
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes an electronic control unit (ECU) for controlling the engine. The ECU 20 is configured as a microcomputer having a known configuration in which a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a microprocessor (CPU), and an input / output port are connected by a bidirectional bus. In the present embodiment, the ECU 20 controls the discharge amount of the fuel pump 5 to control the pressure of the common rail 3 to a target value determined according to the engine operating conditions.
Basic control of the engine such as fuel injection control for controlling the valve opening operation such as the valve opening timing and time of 0d to control the injection timing and injection amount of the main fuel injection is performed.

【0020】これらの制御を行なうために、本実施形態
ではコモンレール3にはコモンレール内燃料圧力を検出
する燃料圧センサ27が設けられている他、機関1のア
クセルペダル(図示せず)近傍にはアクセル開度(運転
者のアクセルペダル踏み込み量)を検出するアクセル開
度センサ21が設けられている。また、図1に23で示
すのは機関1のカム軸の回転位相を検出するカム角セン
サ、25で示すのはクランク軸の回転位相を検出するク
ランク角センサである。カム角センサ23は、機関1の
カム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して7
20度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角セ
ンサ25は、機関1 のクランク軸近傍に配置され所定ク
ランク回転角毎(例えば15度毎)にクランク角パルス
を発生する。
In order to perform these controls, in this embodiment, the common rail 3 is provided with a fuel pressure sensor 27 for detecting the fuel pressure in the common rail, and a fuel pressure sensor 27 near the accelerator pedal (not shown) of the engine 1. An accelerator opening sensor 21 for detecting an accelerator opening (a driver's accelerator pedal depression amount) is provided. In FIG. 1, reference numeral 23 denotes a cam angle sensor for detecting the rotation phase of the camshaft of the engine 1, and reference numeral 25 denotes a crank angle sensor for detecting the rotation phase of the crankshaft. The cam angle sensor 23 is disposed in the vicinity of the cam shaft of the engine 1, and is converted to a crank rotation angle of 7 degrees.
A reference pulse is output every 20 degrees. The crank angle sensor 25 is disposed near the crankshaft of the engine 1 and generates a crank angle pulse at every predetermined crank rotation angle (for example, every 15 degrees).

【0021】ECU20は、クランク各センサ25から
入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回
転数を算出し、アクセル開度センサ21から入力するア
クセル開度信号と、機関回転数とに基づいて燃料噴射弁
10aから10dの燃料噴射時期と燃料噴射量とを算出
する。なお、本実施形態では、燃料噴射弁からの燃料噴
射時期と燃料噴射量との算出方法は、公知のいずれの方
法をも使用することができる。
The ECU 20 calculates the engine speed from the frequency of the crank rotation angle pulse signal input from each of the crank sensors 25, and calculates the fuel based on the accelerator opening signal input from the accelerator opening sensor 21 and the engine speed. The fuel injection timing and the fuel injection amount of the injection valves 10a to 10d are calculated. In the present embodiment, any known method can be used for calculating the fuel injection timing and the fuel injection amount from the fuel injection valve.

【0022】次に、本実施形態の燃料噴射弁10(燃料
噴射弁10aから10dは同一の構造であるため、以下
の説明では、参照符号10で総称する)の構造について
説明する。図2は、本実施形態の燃料噴射弁10の縦断
面図である。図1において、101はほぼ円筒形状の燃
料噴射弁ハウジング、103はハウジング1先端に設け
られた燃料噴射孔、105はニードル弁体を示す。
Next, the structure of the fuel injection valve 10 of the present embodiment (the fuel injection valves 10a to 10d have the same structure, and are collectively denoted by reference numeral 10 in the following description) will be described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fuel injection valve 10 of the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a substantially cylindrical fuel injection valve housing, 103 denotes a fuel injection hole provided at the tip of the housing 1, and 105 denotes a needle valve body.

【0023】図2に123で示すのは、前述の高圧燃料
配管11aから11dを介してコモンレール3(図1)
に接続された高圧燃料通路である。高圧燃料通路123
は、ニードル105のニードルガイド部105a下部周
囲に形成された油圧室107に接続されている。燃料噴
射弁の閉弁時には、ニードル弁体105の先端部は、燃
料噴射孔103周囲のノズルシート部と当接して燃料噴
射孔103を閉塞している。この状態では、ニードル弁
体105の、ノズルガイド部105aの断面積からノズ
ルシート部の面積(105c)を差し引いた環状面積に
相当する受圧面積には油圧室107下部の燃料油圧が作
用しており、ニードル弁体105を燃料噴射孔103を
開放する方向(開弁方向、すなわち図2上方向)に付勢
している。
In FIG. 2, reference numeral 123 denotes a common rail 3 (FIG. 1) via the high-pressure fuel pipes 11a to 11d.
Is a high pressure fuel passage connected to High pressure fuel passage 123
Is connected to a hydraulic chamber 107 formed around the lower part of the needle guide portion 105a of the needle 105. When the fuel injection valve is closed, the tip of the needle valve body 105 is in contact with the nozzle seat around the fuel injection hole 103 to close the fuel injection hole 103. In this state, the fuel oil pressure in the lower part of the hydraulic chamber 107 acts on a pressure receiving area corresponding to an annular area of the needle valve body 105 obtained by subtracting the area (105c) of the nozzle seat portion from the cross-sectional area of the nozzle guide portion 105a. The needle valve 105 is urged in a direction to open the fuel injection hole 103 (a valve opening direction, that is, an upward direction in FIG. 2).

【0024】また、ニードル弁体105の燃料噴射孔1
03とは反対側の端部周囲にはハウジング内に制御室1
09が形成されている。制御室109は、後述するよう
に高圧燃料通路123に接続されており、制御室109
内の油圧はニードル弁体端部(コマンドピストン部)1
05bに対して、ニードル弁体が燃料噴射孔を閉鎖する
方向(閉弁方向、すなわち図1下方向)に押圧してい
る。また、制御室109内には、ニードル105を閉弁
方向に押圧付勢するスプリング111が配置されてい
る。制御室109内と油圧室107内の圧力が等しい場
合にはニードル弁体105はスプリング111により閉
弁位置に移動、保持されるとともに、燃料噴射孔103
を通じてニードル弁体105に作用する気筒内燃焼圧力
によりニードル弁体105が開弁方向に移動し、誤噴射
が生じることを防止している。
The fuel injection hole 1 of the needle valve body 105
A control room 1 is provided in the housing around the end opposite to the side 03.
09 is formed. The control chamber 109 is connected to the high-pressure fuel passage 123 as described later,
The oil pressure inside is the needle valve body end (command piston part) 1
The needle valve body presses the fuel injection hole 05b in a direction to close the fuel injection hole (a valve closing direction, that is, a downward direction in FIG. 1). In the control chamber 109, a spring 111 for urging the needle 105 in the valve closing direction is disposed. When the pressures in the control chamber 109 and the hydraulic chamber 107 are equal, the needle valve body 105 is moved to and held at the valve closing position by the spring 111 and the fuel injection holes 103
This prevents the needle valve body 105 from moving in the valve opening direction due to the in-cylinder combustion pressure acting on the needle valve body 105, thereby causing erroneous injection.

【0025】また、ハウジング101内には、制御室1
09と後述する油圧リターン通路201、203を介し
て接続されるリーク室130が設けられている。リーク
室130は、リーク通路117を介して燃料噴射弁外部
の低圧部(例えば燃料タンク)に接続されている。ま
た、図2に300で示すのは、リーク室130とリーク
通路117との連通を遮断する制御弁である。
In the housing 101, a control room 1 is provided.
A leak chamber 130 is provided, which is connected to the engine 09 through hydraulic return passages 201 and 203 described later. The leak chamber 130 is connected to a low-pressure section (for example, a fuel tank) outside the fuel injection valve via a leak passage 117. Reference numeral 300 in FIG. 2 denotes a control valve that blocks communication between the leak chamber 130 and the leak passage 117.

【0026】制御弁300は油圧伝達部301を介して
ピエゾアクチュエータ303に接続されている。ピエゾ
アクチュエータ303は、油圧伝達部301に臨むピス
トン305を備えている。いま、ピエゾアクチュエータ
303に電圧を印加すると、ピストン305は印加電圧
に応じた量だけ変位する。このピストン305の変位は
油圧伝達部301内の燃料油を介して制御弁300上部
に伝えられる。すなわち、制御弁300は、ピストン3
05の変位にピストン305と制御弁300上部との断
面積の比をを乗じた変位量だけ変位する。これにより、
ピエゾアクチュエータ303に電圧を印加すると、制御
弁300は図2下方に上記電圧に応じた量だけ変位し、
リーク室130とリーク通路117とを連通させる。
The control valve 300 is connected to a piezo actuator 303 via a hydraulic transmission unit 301. The piezo actuator 303 includes a piston 305 facing the hydraulic transmission unit 301. Now, when a voltage is applied to the piezo actuator 303, the piston 305 is displaced by an amount corresponding to the applied voltage. The displacement of the piston 305 is transmitted to the upper portion of the control valve 300 via the fuel oil in the hydraulic pressure transmission unit 301. That is, the control valve 300 is
05 is multiplied by the ratio of the cross-sectional area of the piston 305 to the upper part of the control valve 300. This allows
When a voltage is applied to the piezo actuator 303, the control valve 300 is displaced downward in FIG.
The leak chamber 130 and the leak passage 117 are communicated.

【0027】図3は、図2の制御室109とリーク室1
30との近傍の拡大断面図である。図3に示すように、
制御室109とリーク室130とは、それぞれ絞り部2
01a、203aを有する油圧リターン通路201、2
03により接続されている。また、高圧燃料通路123
と制御室109とは、絞り部209a、油圧供給通路2
07、209を介して接続されている。図3に示すよう
に、油圧リターン通路203は、制御弁300の直下に
開口しており制御弁300がリーク室130下面に当接
するまで変位すると(制御弁300がフルリフト位置に
なると)油圧リターン通路203は閉鎖される。これに
対して、油圧リターン通路201は常にリーク室130
と制御室109との連通を維持する位置に開口してい
る。
FIG. 3 shows the control room 109 and the leak room 1 of FIG.
FIG. As shown in FIG.
The control room 109 and the leak room 130 are respectively
01a, 203a, the hydraulic return passages 201, 2
03. Further, the high-pressure fuel passage 123
And the control chamber 109 are connected to the throttle unit 209a and the hydraulic pressure supply passage 2
07, 209. As shown in FIG. 3, the hydraulic return passage 203 is opened immediately below the control valve 300, and when the control valve 300 is displaced until it comes into contact with the lower surface of the leak chamber 130 (when the control valve 300 is at the full lift position), the hydraulic return passage 203 is provided. 203 is closed. On the other hand, the hydraulic return passage 201 always has the leak chamber 130
It is opened at a position for maintaining communication between the control room 109 and the control room 109.

【0028】本実施形態の燃料噴射弁では、ピエゾアク
チュエータ303に電圧を印加することにより、制御弁
300を変位させ、油圧リターン通路201と203と
をリーク室130を介してリーク通路117に連通させ
ることにより燃料噴射動作を行う。前述したように、ピ
エゾアクチュエータ303は印加する電圧に応じて変位
量が変化するため、制御弁300の変位量(リフト)を
ピエゾアクチュエータ303に印加する電圧を調節する
ことにより極めて応答性良く変化させることができる。
そこで、本実施形態では、制御弁300の位置を、リー
ク室130とリーク通路117との連通を遮断する位置
(閉弁位置)と、リーク室130底面に当接するまで変
位して油圧リターン通路203とリーク室130との連
通を遮断する位置(フルリフト位置)、及び閉弁位置と
フルリフト位置との中間位置まで変位して、油圧リター
ン通路203とリーク室130とを連通させる位置(中
間リフト位置)との3つの位置に切り換えることにより
燃料噴射弁の動作を制御している。
In the fuel injection valve of the present embodiment, the control valve 300 is displaced by applying a voltage to the piezo actuator 303, and the hydraulic return passages 201 and 203 are communicated with the leak passage 117 via the leak chamber 130. Thus, the fuel injection operation is performed. As described above, since the displacement of the piezo actuator 303 changes in accordance with the applied voltage, the displacement (lift) of the control valve 300 is changed with extremely high responsiveness by adjusting the voltage applied to the piezo actuator 303. be able to.
Therefore, in the present embodiment, the position of the control valve 300 is changed to a position (a valve closing position) at which communication between the leak chamber 130 and the leak passage 117 is interrupted, and the hydraulic return passage 203 is displaced until the control valve 300 contacts the bottom surface of the leak chamber 130. Position (full lift position) where the communication between the valve and the leak chamber 130 is interrupted, and a position (intermediate lift position) where the hydraulic return passage 203 and the leak chamber 130 are displaced to an intermediate position between the valve closing position and the full lift position. The operation of the fuel injection valve is controlled by switching to the three positions.

【0029】以下、図3から図5を用いて、制御弁のそ
れぞれの位置における燃料噴射弁10の動作について説
明する。 閉弁位置(図3) 制御弁300が閉弁位置にある場合、リーク室130と
リーク通路117との連通は遮断される。一方、制御室
109は油圧供給通路207、209を介して高圧燃料
通路123と連通しているため制御室109内の燃料圧
力は高圧燃料通路123内圧力と同じ値に保持される。
このため、ニードル弁体105はスプリング111と制
御室109内の油圧により、燃料噴射孔103に向けて
押圧され、燃料噴射孔103を閉鎖する。このため、制
御弁閉弁位置では燃料噴射は生じない。 中間リフト位置(図4) 制御弁300が中間リフト位置に変位すると、リーク室
130とリーク通路とが連通する。また、この位置では
油圧リターン通路201と203との両方が油圧リーク
室130と制御室109とを連通する。このため、制御
室109内の燃料油は油圧リターン通路201と203
との両方を通ってリーク室130からリーク通路117
に流出する。このため、この状態では油圧供給通路20
9から制御室109に流入する燃料油があっても制御室
109内の圧力は比較的急激に低下する。制御室109
内の油圧が低下し、ニードル105に作用する制御室1
09内の油圧による力とスプリング111の付勢力が、
ニードルが油圧室107下部の油圧により受ける力より
小さくなると、ニードル105は開弁方向に変位し燃料
噴射孔103から油圧室107内の高圧燃料油が噴射さ
れる。制御弁300の中間リフト時では、制御室303
内の燃料圧が比較的急激に低下するため、ニードル10
5の開弁方向への変位速度も大きくなる。燃料噴射時の
噴射率は、ニードル105の変位(ニードルリフト)が
大きいほど大きくなるため、制御弁300の中間リフト
位置では噴射率の上昇速度が大きくなる。 フルリフト位置(図5) 図5に示すように、制御弁がフルリフト位置にある時に
は、油圧リターン通路203は制御弁300により閉鎖
され、リーク室130と制御室109とは油圧リターン
通路201のみにより連通する。このため、制御室10
9内の燃料油は油圧リターン通路201のみを通ってリ
ーク通路117に流出するようになり、制御室109内
の油圧低下速度は小さくなる。このため、制御弁のフル
リフト位置ではニードルは比較的低い速度で上昇し、燃
料噴射率の上昇速度は小さくなる。
The operation of the fuel injection valve 10 at each position of the control valve will be described below with reference to FIGS. Valve closing position (FIG. 3) When the control valve 300 is in the valve closing position, communication between the leak chamber 130 and the leak passage 117 is shut off. On the other hand, since the control chamber 109 communicates with the high-pressure fuel passage 123 via the hydraulic pressure supply passages 207 and 209, the fuel pressure in the control chamber 109 is maintained at the same value as the high-pressure fuel passage 123 pressure.
Therefore, the needle valve body 105 is pressed toward the fuel injection hole 103 by the spring 111 and the oil pressure in the control chamber 109, and closes the fuel injection hole 103. Therefore, no fuel injection occurs at the control valve closing position. Intermediate lift position (FIG. 4) When the control valve 300 is displaced to the intermediate lift position, the leak chamber 130 communicates with the leak passage. In this position, both the hydraulic return passages 201 and 203 communicate the hydraulic leak chamber 130 and the control chamber 109. Therefore, the fuel oil in the control chamber 109 is supplied to the hydraulic return passages 201 and 203
Through the leak chamber 130 and the leak passage 117
Leaked to Therefore, in this state, the hydraulic supply passage 20
Even if there is fuel oil flowing into the control chamber 109 from the pressure 9, the pressure in the control chamber 109 decreases relatively sharply. Control room 109
Control chamber 1 acting on the needle 105 as the hydraulic pressure in the
09 and the urging force of the spring 111
When the force of the needle becomes smaller than the force received by the oil pressure in the lower part of the hydraulic chamber 107, the needle 105 is displaced in the valve opening direction and high-pressure fuel oil in the hydraulic chamber 107 is injected from the fuel injection hole 103. During the intermediate lift of the control valve 300, the control chamber 303
Since the fuel pressure in the inside of the needle 10 decreases relatively sharply, the needle 10
5, the displacement speed in the valve opening direction also increases. Since the injection rate during fuel injection increases as the displacement of the needle 105 (needle lift) increases, the rate of increase of the injection rate increases at the intermediate lift position of the control valve 300. Full Lift Position (FIG. 5) As shown in FIG. 5, when the control valve is at the full lift position, the hydraulic return passage 203 is closed by the control valve 300, and the leak chamber 130 and the control chamber 109 are communicated only by the hydraulic return passage 201. I do. For this reason, the control room 10
The fuel oil in the nozzle 9 flows out into the leak passage 117 only through the hydraulic return passage 201, and the oil pressure decreasing speed in the control chamber 109 decreases. Therefore, at the full lift position of the control valve, the needle rises at a relatively low speed, and the rising speed of the fuel injection rate decreases.

【0030】上記中間リフト位置(図4)またはフルリ
フト位置(図5)から制御弁300が閉弁位置(図3)
に復帰すると、制御室109からリーク通路117への
燃料油の流出は停止し、制御室109内圧力は油圧供給
通路207、209から流入する高圧燃料油により上昇
する。このため、ニードル105を閉弁方向に付勢する
力が大きくなり、ニードル105は燃料噴射孔103を
閉鎖する位置に復帰し、燃料噴射が停止する。
The control valve 300 is closed from the intermediate lift position (FIG. 4) or the full lift position (FIG. 5) (FIG. 3).
, The flow of the fuel oil from the control chamber 109 to the leak passage 117 stops, and the pressure in the control chamber 109 rises due to the high-pressure fuel oil flowing from the hydraulic supply passages 207 and 209. Therefore, the force for urging the needle 105 in the valve closing direction increases, and the needle 105 returns to the position where the fuel injection hole 103 is closed, and the fuel injection stops.

【0031】制御弁中間リフト位置とフルリフト位置及
び閉弁位置におけるニードル105の変位速度(リフト
速度)は、油圧リターン通路201、203及び油圧供
給通路209の絞り201a、203a及び209aの
大きさを調節することにより予め適切な値に設定するこ
とができる。なお、制御弁300を閉弁位置(図3)に
復帰してから実際にニードル105が燃料噴射孔103
を閉鎖して燃料噴射が停止するまでの時間が長いと、燃
料噴射量制御の精度が低下する。このため、制御弁30
0が閉弁位置に復帰後には制御室303内の油圧をでき
るだけ早く上昇させることが好ましい。油圧供給通路2
09の絞り209aを大きく設定すれば、制御室109
に流入する燃料油流量が増大するため制御弁300復帰
後燃料噴射停止までの時間を短くすることは一応可能で
ある。しかし、制御室109に流入する燃料油流量を一
律に増大させたのでは、燃料噴射開始時の制御室109
内の油圧低下速度も一律に小さくなってしまい、燃料噴
射時のニードルリフト速度が小さくなる問題がある。
The displacement speed (lift speed) of the needle 105 at the control valve intermediate lift position, the full lift position, and the valve closing position adjusts the size of the throttles 201a, 203a, and 209a of the hydraulic return passages 201, 203 and the hydraulic supply passage 209. By doing so, an appropriate value can be set in advance. After returning the control valve 300 to the valve closing position (FIG. 3), the needle 105 is actually
If the time from when the fuel injection is stopped until the fuel injection is stopped is long, the accuracy of the fuel injection amount control decreases. Therefore, the control valve 30
It is preferable to raise the oil pressure in the control chamber 303 as soon as possible after 0 returns to the valve closing position. Hydraulic supply passage 2
If the aperture 209a of the 09 is set large, the control room 109
Since the flow rate of the fuel oil flowing into the fuel cell increases, it is possible to shorten the time from the return of the control valve 300 to the stop of the fuel injection. However, if the flow rate of the fuel oil flowing into the control chamber 109 is uniformly increased, the control chamber
Also, there is a problem that the speed of lowering the hydraulic pressure in the inside becomes uniformly small, and the needle lift speed during fuel injection becomes small.

【0032】図6は、上記問題を解決し、燃料噴射時の
ニードルリフト速度に大きな影響を与えることなく、制
御弁300閉弁後の燃料噴射停止までの時間を短縮する
ようにした燃料噴射弁の実施形態を示している。図6の
実施形態では、油圧供給通路207と油圧リターン通路
203の絞りより制御弁300側の部分とを接続する第
2の油圧供給通路211及び絞り211aとが設けられ
ている点のみが、図3の実施形態と相違している。
FIG. 6 shows a fuel injection valve which solves the above problem and shortens the time from the closing of the control valve 300 to the stop of fuel injection without greatly affecting the needle lift speed during fuel injection. Is shown. In the embodiment of FIG. 6, only the point that a second hydraulic supply passage 211 and a throttle 211a that connect the hydraulic supply passage 207 and a portion of the hydraulic return passage 203 closer to the control valve 300 than the throttle are provided is the same as FIG. The third embodiment is different from the third embodiment.

【0033】油圧供給通路211と絞り211aとを設
けたことにより、油圧リターン通路203内には常時高
圧燃料通路123から燃料が流入するようになる。しか
し、制御弁300が中間リフト位置にあるときには、第
2の油圧供給通路211から油圧リターン通路203に
流入した高圧燃料油は、絞り203aにより制御室10
9側に流入することが抑制され、その大部分がリーク室
130からリーク通路117に流出する。このため、ニ
ードル105のリフト速度を大きく設定したい中間リフ
ト位置においては、図3の実施形態と比較してニードル
105のリフト速度はほとんど低下しない。
By providing the hydraulic pressure supply passage 211 and the throttle 211a, fuel always flows from the high pressure fuel passage 123 into the hydraulic pressure return passage 203. However, when the control valve 300 is at the intermediate lift position, the high-pressure fuel oil flowing into the hydraulic return passage 203 from the second hydraulic supply passage 211 is supplied to the control chamber 10 by the throttle 203a.
The flow to the 9 side is suppressed, and most of the flow flows out of the leak chamber 130 to the leak passage 117. Therefore, at the intermediate lift position where the lift speed of the needle 105 is desired to be set to a large value, the lift speed of the needle 105 hardly decreases compared to the embodiment in FIG.

【0034】一方、制御弁300がフルリフト時、また
は閉弁位置にある場合には第2の油圧供給通路211か
ら油圧リターン通路203に流入した燃料油は、絞り2
03aを通過して制御室109に流入するようになる。
このため、ニードル105のリフト速度を小さく設定し
たいフルリフト時では、図3の実施形態と比較して更に
ニードルリフトを小さく設定できるとともに、制御弁3
00閉弁後は制御室109内の圧力上昇速度が大きくな
り、制御弁300閉弁から実際の燃料噴射停止までの時
間が短縮される。すなわち、図6の実施形態では、一層
燃料噴射量制御の精度を向上させることが可能となる。
On the other hand, when the control valve 300 is at the full lift or in the closed position, the fuel oil flowing into the hydraulic return passage 203 from the second hydraulic supply passage 211
03a, and flows into the control room 109.
For this reason, at the time of a full lift in which it is desired to set the lift speed of the needle 105 to a small value, the needle lift can be set smaller than in the embodiment of FIG.
After the closing of the valve 00, the pressure increasing speed in the control chamber 109 increases, and the time from the closing of the control valve 300 to the actual stop of the fuel injection is reduced. That is, in the embodiment of FIG. 6, it is possible to further improve the accuracy of the fuel injection amount control.

【0035】なお、図6の実施形態では第2の油圧供給
通路211を油圧リターン通路203に接続している
が、図7に示すように第2の油圧通路211を直接リー
ク室130に接続するようにすれば、油圧供給通路21
1及び絞り211aの機械加工が容易になる。上述のよ
うに、図3から図7の実施形態の燃料噴射弁では制御弁
300のみで燃料噴射特性の変更が可能となり、燃料噴
射弁内に他の制御弁を設ける必要がない。このため、燃
料噴射弁の構造が小型、かつ簡易になるとともに制御弁
の駆動制御操作が簡略化され、更に単一の電源で1つの
燃料噴射弁を駆動することが可能となる。
Although the second hydraulic supply passage 211 is connected to the hydraulic return passage 203 in the embodiment of FIG. 6, the second hydraulic passage 211 is directly connected to the leak chamber 130 as shown in FIG. By doing so, the hydraulic supply passage 21
1 and the aperture 211a are easily machined. As described above, in the fuel injection valve of the embodiment shown in FIGS. 3 to 7, the fuel injection characteristics can be changed only by the control valve 300, and there is no need to provide another control valve in the fuel injection valve. Therefore, the structure of the fuel injection valve is small and simple, the drive control operation of the control valve is simplified, and one fuel supply valve can be driven by a single power supply.

【0036】次に、図3または図6、図7の燃料噴射弁
を用いた実際のニードルリフト速度制御について説明す
る。上述したように、上記実施形態の燃料噴射弁10で
は、ピエゾアクチュエータ303に印加する電圧を変化
させることにより、図3から図5の各位置の間を任意に
切り換えることができる。また、ピエゾアクチュエータ
303の応答速度は極めて早いため、燃料噴射期間中に
制御弁300位置を切り換えることが可能である。この
ため、図3、図6または図7の燃料噴射弁を用いること
により、ニードルリフト速度制御の自由度が大幅に向上
し、以下に図8から図12を用いて説明するように機関
運転状態に応じて燃料噴射特性を制御することが可能と
なる。 (1)図7は、パイロット燃料噴射と主燃料噴射とが比
較的近接した場合の、燃料噴射特性制御の実施形態を説
明する図であり、図8横軸は時間を、縦軸は燃料噴射率
を、それぞれ表している。
Next, the actual needle lift speed control using the fuel injection valve shown in FIG. 3 or FIGS. 6 and 7 will be described. As described above, in the fuel injection valve 10 of the above embodiment, by changing the voltage applied to the piezo actuator 303, it is possible to arbitrarily switch between the positions shown in FIGS. Further, since the response speed of the piezo actuator 303 is extremely fast, it is possible to switch the position of the control valve 300 during the fuel injection period. For this reason, by using the fuel injection valve of FIG. 3, FIG. 6 or FIG. 7, the degree of freedom of the needle lift speed control is greatly improved, and the engine operating state will be described below with reference to FIG. 8 to FIG. It is possible to control the fuel injection characteristics according to the conditions. (1) FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the fuel injection characteristic control in a case where the pilot fuel injection and the main fuel injection are relatively close to each other. The rates are indicated respectively.

【0037】本実施形態では、パイロット燃料噴射と主
燃料噴射との時期が比較的近接している場合には、パ
イロット燃料噴射時には制御弁300を中間リフト位置
に保持して、ニードル105リフト速度を速くし、主
燃料噴射時には制御弁300をフルリフト位置に保持し
てニードル105リフト速度を比較的遅くする、制御を
行う。これにより、パイロット燃料噴射開始時には、燃
料噴射孔103での実際の燃料圧(実噴射圧力)が急激
に上昇するようになり、少量のパイロット噴射燃料を高
速度で噴射することが可能となる。高速で噴射されたパ
イロット噴射燃料は貫徹力が大きいため、少量であって
も燃焼室外周部付近まで到達してから燃焼するようにな
る。従って、主噴射時に噴射された燃料は、燃焼室外周
部付近にパイロット噴射により形成された燃焼ガスに到
達した部分から燃焼を開始するようになり、主噴射燃料
は燃焼室外周部から中心部に向けて燃焼するようにな
る。これにより、主噴射燃料の燃焼温度は比較的低くな
り、NOX の生成が抑制される。
In this embodiment, when the timings of the pilot fuel injection and the main fuel injection are relatively close to each other, the control valve 300 is held at the intermediate lift position during the pilot fuel injection, and the lift speed of the needle 105 is reduced. At the time of main fuel injection, control is performed such that the control valve 300 is maintained at the full lift position and the lift speed of the needle 105 is relatively reduced. As a result, at the start of pilot fuel injection, the actual fuel pressure (actual injection pressure) at the fuel injection holes 103 sharply increases, and a small amount of pilot injection fuel can be injected at a high speed. Since the pilot injection fuel injected at a high speed has a large penetration force, even a small amount of the fuel reaches the vicinity of the outer periphery of the combustion chamber and burns. Therefore, the fuel injected at the time of the main injection starts combustion from the portion that has reached the combustion gas formed by the pilot injection near the outer peripheral portion of the combustion chamber, and the main injected fuel moves from the outer peripheral portion of the combustion chamber to the central portion. It will start burning. Thereby, the combustion temperature of the main injection fuel is relatively low, generation of the NO X is suppressed.

【0038】また、主燃料噴射では比較的ニードルリフ
ト速度が遅いため主燃料噴射開始時の燃料噴射率は比較
的低くなる。このため燃料噴射時期を進角させても燃焼
状態の悪化が生じず、燃料噴射を比較的早い時期に終了
することができるようになり、燃焼室温度が低下する膨
張行程での燃料噴射によるスモーク増大を抑制すること
が可能となる。 (2)図9は噴射特性制御の第2の実施形態を説明する
図8と同様な図である。
Further, since the needle lift speed is relatively low in the main fuel injection, the fuel injection rate at the start of the main fuel injection is relatively low. For this reason, even if the fuel injection timing is advanced, the deterioration of the combustion state does not occur, and the fuel injection can be completed at a relatively early timing, and the smoke due to the fuel injection during the expansion stroke in which the temperature of the combustion chamber decreases. It is possible to suppress the increase. (2) FIG. 9 is a view similar to FIG. 8, illustrating a second embodiment of the injection characteristic control.

【0039】本実施形態では、第1の実施形態(図8)
と同様、パイロット燃料噴射時には制御弁300を中
間リフト位置に保持して、ニードル105リフト速度を
速くし、主燃料噴射開始後噴射期間前半では制御弁3
00をフルリフト位置に保持してニードル105リフト
速度を比較的遅くする。しかし、噴射時期後半では制
御弁300をフルリフト位置(図5)から中間リフト位
置(図4)に切り換える。これにより、ジャーク式ポン
プと同様に燃料噴射後期の噴射率が上昇し第1の実施形
態より更に燃料噴射終了時期が早まるため、更にスモー
クの発生が抑制される。 (3)図10は、燃料噴射特性制御の第3の実施形態を
説明する図8と同様な図である。本実施形態では、比較
的早い時期にパイロット燃料噴射を行う早期パイロット
燃料噴射が行われる場合を示している。この場合、パイ
ロット燃料噴射は気筒の圧縮行程の比較的早い時期に行
われるため、パイロット燃料噴射時には燃焼内の圧力と
温度とが充分に上昇していない。また、ピストンも上死
点から離れた位置にあるため、噴射された燃料は液体の
まま燃焼壁面に到達して壁面に付着しやすくなり、燃料
による潤滑油の希釈やピストンリングの潤滑悪化が生じ
る場合がある。このため、本実施形態では、早期パイロ
ット燃料噴射時には、制御弁300をフルリフト位置
(図5)に制御し、ニードル105リフト速度を遅くす
るようにしている。これにより、実燃料噴射圧力の上昇
速度が遅くなり噴射された燃料は貫徹力の小さい噴霧を
形成するようになる。このため、燃料が液状のまま気筒
壁面に到達しにくくなり、燃料の壁面付着が防止され
る。 (4)図11は、燃料噴射特性制御の第4の実施形態を
説明する図8と同様な図である。本実施形態では、主燃
料噴射量の後に再度燃料を噴射するポスト燃料噴射が行
われる。ポスト燃料噴射は、主燃料噴射量が多量になっ
た場合に燃料の不完全燃焼による排気スモークが発生す
ることを防止するために行われる。この場合、ポスト燃
料噴射は膨張行程に行われることになり、燃焼室温度、
圧力が低下し、ピストン位置が上死点から離れた位置で
行われる。このため、早期パイロット燃料噴射の場合と
同様に噴射燃料の燃焼室壁面付着が生じやすくなる。そ
こで、本実施形態では、早期パイロット燃料噴射(図1
0)の場合と同様に、ポスト燃料噴射時には制御弁30
0をフルリフト位置(図5)に制御して、貫徹力の低い
燃料噴霧を形成することにより燃料の壁面付着を防止す
るようにしている。 (5)図12は、燃料噴射特性制御の第5の実施形態を
説明する図8と同様な図である。
In this embodiment, the first embodiment (FIG. 8)
As in the case of the pilot fuel injection, the control valve 300 is held at the intermediate lift position to increase the lift speed of the needle 105.
00 is held at the full lift position to make the needle 105 lift speed relatively slow. However, in the latter half of the injection timing, the control valve 300 is switched from the full lift position (FIG. 5) to the intermediate lift position (FIG. 4). As a result, similarly to the jerk pump, the injection rate in the latter stage of the fuel injection increases, and the fuel injection end timing is further advanced than in the first embodiment, so that the generation of smoke is further suppressed. (3) FIG. 10 is a view similar to FIG. 8, illustrating a third embodiment of the fuel injection characteristic control. In the present embodiment, a case is shown in which early pilot fuel injection, in which pilot fuel injection is performed relatively early, is performed. In this case, since the pilot fuel injection is performed relatively early in the cylinder compression stroke, the pressure and temperature in the combustion are not sufficiently increased during the pilot fuel injection. In addition, since the piston is also at a position away from the top dead center, the injected fuel reaches the combustion wall surface in a liquid state and easily adheres to the wall surface, resulting in dilution of lubricating oil by the fuel and deterioration of lubrication of the piston ring. There are cases. For this reason, in this embodiment, at the time of early pilot fuel injection, the control valve 300 is controlled to the full lift position (FIG. 5), and the lift speed of the needle 105 is reduced. As a result, the rising speed of the actual fuel injection pressure becomes slow, and the injected fuel forms a spray having a small penetration force. Therefore, it is difficult for the fuel to reach the cylinder wall surface in a liquid state, and the fuel wall surface is prevented from adhering. (4) FIG. 11 is a view similar to FIG. 8, illustrating a fourth embodiment of the fuel injection characteristic control. In the present embodiment, post fuel injection for injecting fuel again after the main fuel injection amount is performed. The post fuel injection is performed to prevent the occurrence of exhaust smoke due to incomplete combustion of fuel when the main fuel injection amount becomes large. In this case, the post fuel injection is performed during the expansion stroke, and the combustion chamber temperature,
The operation is performed at a position where the pressure decreases and the piston position is away from the top dead center. For this reason, similarly to the case of the early pilot fuel injection, the fuel injected easily adheres to the combustion chamber wall surface. Therefore, in the present embodiment, early pilot fuel injection (FIG. 1)
As in the case of 0), during the post fuel injection, the control valve 30
0 is controlled to a full lift position (FIG. 5) to form fuel spray having a low penetration force, thereby preventing fuel from adhering to the wall surface. (5) FIG. 12 is a view similar to FIG. 8, illustrating a fifth embodiment of the fuel injection characteristic control.

【0040】本実施形態では、主燃料噴射の際に、主
燃料噴射開始時に一旦制御弁300を中間リフト位置に
保持し、ニードルがリフトを開始した時に制御弁30
0をフルリフト位置に切り換える。燃料噴射特性制御の
第1と第2の実施形態(図8、図9)では、燃料噴射開
始時には制御弁300をフルリフト位置に保持し、噴射
開始時に燃料噴射率が比較的低い状態が生じるようにし
ていた。ところが、図3から図5で説明したように、制
御弁のフルリフト位置では燃料油が油圧リターン通路2
01(図4)のみを通ってリークするため、制御室10
9の油圧低下速度は小さくなる。このため、燃料噴射指
令(ピエゾアクチュエータ303への電圧印加開始)か
ら制御室109の圧力が低下してニードル105が実際
にリフトを開始するまで(すなわち実際に燃料噴射孔か
らの燃料噴射が開始されるまで)の遅れ時間が長くな
る。燃料噴射指令から実際の燃料噴射開始までの遅れ時
間が大きくなると、燃料噴射時期、燃料噴射量の目標値
からのずれが大きくなり、燃料噴射の制御精度が低下す
る問題がある。
In this embodiment, at the time of main fuel injection, the control valve 300 is temporarily held at the intermediate lift position at the start of main fuel injection, and when the needle starts lifting, the control valve 300 is controlled.
Switch 0 to full lift position. In the first and second embodiments of the fuel injection characteristic control (FIGS. 8 and 9), the control valve 300 is held at the full lift position at the start of the fuel injection, and a state where the fuel injection rate is relatively low at the start of the injection occurs. I was However, as described with reference to FIGS. 3 to 5, when the control valve is at the full lift position, the fuel oil is
01 (FIG. 4), the control room 10
The oil pressure drop speed of No. 9 decreases. For this reason, from the fuel injection command (start of voltage application to the piezo actuator 303), the pressure in the control chamber 109 decreases until the needle 105 actually starts lifting (that is, the fuel injection from the fuel injection hole is actually started). The delay time becomes longer. When the delay time from the fuel injection command to the actual start of the fuel injection increases, the deviation of the fuel injection timing and the fuel injection amount from the target values increases, and there is a problem that the control accuracy of the fuel injection decreases.

【0041】そこで、本実施形態では、この遅れ時間を
短縮するために燃料噴射時にまず制御弁300を中間リ
フト位置(図4)に保持し、制御室109の圧力を比較
的急激に低下させるようにしている。これにより、燃料
噴射指令後に実際に燃料噴射が開始されるまで(すなわ
ちニードル105がリフトを開始するまで)の遅れ時間
が大幅に短縮されるようになる。また、ニードル105
がリフトを開始して実際の燃料噴射が開始された後は、
制御弁300はフルリフト位置(図5)に切り換えられ
る。これにより、ニードル105が一旦リフトを開始し
た後はニードルのリフト速度は小さくなり、燃料噴射後
の燃料噴射率の上昇は抑制され、燃料噴射初期に比較的
低い燃料噴射率を維持することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, in order to reduce the delay time, the control valve 300 is first held at the intermediate lift position (FIG. 4) at the time of fuel injection so that the pressure in the control chamber 109 is decreased relatively sharply. I have to. Thereby, the delay time until the fuel injection is actually started after the fuel injection command (that is, until the needle 105 starts the lift) is greatly reduced. Needle 105
After the lift starts and the actual fuel injection starts,
The control valve 300 is switched to the full lift position (FIG. 5). As a result, once the needle 105 once starts lifting, the lift speed of the needle is reduced, the increase in the fuel injection rate after fuel injection is suppressed, and it is possible to maintain a relatively low fuel injection rate at the beginning of fuel injection. Becomes

【0042】なお、制御弁300を中間リフト位置に保
持した場合の、燃料噴射指令後ニードル105がリフト
を開始するまでの時間は、例えば制御室109内の燃料
圧力(コモンレール3圧力)に応じて変化する。このた
め、本実施形態では予め各コモンレール圧力において、
制御弁300を中間リフト位置に保持して燃料噴射操作
を行い、ニードル105が実際にリフトを開始するまで
の時間を計測し、コモンレール圧力をパラメータとして
用いた1次元マップの形でECU20のROMに格納し
てある。
When the control valve 300 is held at the intermediate lift position, the time until the needle 105 starts the lift after the fuel injection command depends on, for example, the fuel pressure in the control chamber 109 (common rail 3 pressure). Change. For this reason, in this embodiment, at each common rail pressure,
The fuel injection operation is performed while the control valve 300 is held at the intermediate lift position, the time until the needle 105 actually starts the lift is measured, and the time is measured in the ROM of the ECU 20 in the form of a one-dimensional map using the common rail pressure as a parameter. It is stored.

【0043】燃料噴射の際には、ECU20はコモンレ
ール圧力から上記マップを用いてニードルリフトの遅れ
時間を算出するとともに、燃料噴射開始から上記遅れ時
間の間制御弁300を中間リフト位置に保持し、遅れ時
間が経過した時点で制御弁300をフルリフト位置に切
り換える。これにより、燃料噴射の遅れ時間の極めて少
ない精度の高い燃料噴射制御が可能となる。
At the time of fuel injection, the ECU 20 calculates the delay time of the needle lift from the common rail pressure using the above map, and holds the control valve 300 at the intermediate lift position for the delay time from the start of fuel injection. When the delay time has elapsed, the control valve 300 is switched to the full lift position. As a result, highly accurate fuel injection control with a very small fuel injection delay time is possible.

【0044】なお、本実施形態では上記のようにニード
ルのリフト開始までの時間を実際の計測結果に基づく数
値マップから求めている、例えば燃料噴射弁にニードル
のリフト量を検出するニードルリフトセンサ、またはニ
ードルがリフトを開始したことを検出するニードルリフ
ト時期センサを設け、実際にニードルがリフトを開始し
たことが検出されたときに、制御弁の中間リフト位置か
らフルリフト位置への切り換えを行えば更に正確な燃料
噴射制御が可能となる。
In this embodiment, the time until the start of the needle lift is obtained from the numerical map based on the actual measurement result as described above. For example, a needle lift sensor for detecting the lift amount of the needle at the fuel injection valve, Alternatively, a needle lift timing sensor that detects that the needle has started lifting is provided, and when it is detected that the needle has actually started lifting, the control valve is switched from the intermediate lift position to the full lift position. Accurate fuel injection control becomes possible.

【0045】図13及び図14は、本発明の燃料噴射弁
の構成の図3から図7とは別の実施形態を説明する図で
ある。前述の図3の実施形態では、油圧供給通路209
は制御室109に接続されていたのに対して、図13の
実施形態では油圧供給通路209はリーク室130に接
続されている点が図3の実施形態と相違している。図3
の実施形態のように、油圧供給通路209が制御室10
9に直接接続された構成では、制御弁300が開弁して
制御室109内の燃料油が油圧リターン通路201、2
03の両方もしくは油圧リターン通路201からリーク
通路117に流出している間も、油圧供給通路209か
ら制御室109内に高圧燃料通路123内の燃料が流入
し続ける。このため、特にコモンレール3の燃料圧力
(すなわち高圧燃料通路123内の燃料圧力)が高いよ
うな場合には比較的大きな流量で油圧供給通路209か
ら制御室109内に燃料が流入する。この場合、特に制
御弁300がフルリフト位置にあるような場合には、制
御室109からリーク通路117に逃がすことができる
燃料油の流量より油圧供給通路209から制御室109
に流入する燃料油流量を小さくしなければ燃料噴射弁が
開弁することはできない。このため、図3の実施形態で
は、油圧供給通路209には絞り部209aを設け、制
御室109への燃料油の流入を制限している。ところ
が、燃料圧が高い場合に合わせて絞り部209aの径を
設定すると、燃料圧が下がった場合には油圧供給通路2
09から制御室109内に流入する燃料油流量が低下し
てしまい、制御弁300の閉弁時に制御室109の圧力
上昇が遅くなり、ニードル弁105の閉弁が遅れるよう
になり、燃料噴射制御の精度が低下する問題が生じる場
合がある。
FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining another embodiment of the configuration of the fuel injection valve of the present invention, which is different from FIGS. In the above-described embodiment of FIG.
13 is different from the embodiment of FIG. 3 in that the hydraulic supply passage 209 is connected to the leak chamber 130 in the embodiment of FIG. FIG.
As in the embodiment, the hydraulic supply passage 209 is
9, the control valve 300 is opened and the fuel oil in the control chamber 109 is supplied to the hydraulic return passages 201, 2
The fuel in the high-pressure fuel passage 123 continues to flow from the hydraulic supply passage 209 into the control chamber 109 even when the fuel flows into the control chamber 109 from both the hydraulic passage 03 and the hydraulic return passage 201 to the leak passage 117. Therefore, especially when the fuel pressure of the common rail 3 (that is, the fuel pressure in the high-pressure fuel passage 123) is high, the fuel flows into the control chamber 109 from the hydraulic supply passage 209 at a relatively large flow rate. In this case, especially when the control valve 300 is at the full lift position, the flow rate of the fuel oil that can escape from the control chamber 109 to the leak passage 117 causes the hydraulic supply passage 209 to move from the control chamber 109
The fuel injection valve cannot be opened unless the flow rate of the fuel oil flowing into the fuel injector is reduced. For this reason, in the embodiment of FIG. 3, a throttle portion 209 a is provided in the hydraulic pressure supply passage 209 to restrict the flow of fuel oil into the control chamber 109. However, if the diameter of the throttle portion 209a is set in accordance with the case where the fuel pressure is high, when the fuel pressure decreases, the hydraulic supply passage 2
09, the flow rate of the fuel oil flowing into the control chamber 109 decreases, and when the control valve 300 is closed, the pressure rise in the control chamber 109 is delayed, and the closing of the needle valve 105 is delayed. There is a case where the problem that the accuracy of the image is reduced occurs.

【0046】図13の実施形態では、油圧供給通路20
9をリーク室130に接続することにより、この問題を
解決している。すなわち、図13の実施形態では、燃料
噴射弁開弁時(制御弁300が中間リフト位置またはフ
ルリフト位置にあるとき)には、油圧供給通路209か
らリーク室130に流入した燃料は、制御室109に流
入することなく、直接リーク通路117から低圧部に排
出される。このため、油圧供給通路209から流入する
燃料油により燃料噴射弁の開弁操作が影響を受けること
が防止されるようになる。一方、燃料噴射弁閉弁時(制
御弁300が閉弁位置にあるとき)には、油圧供給通路
209からリーク室130に流入した燃料油は、2つの
油圧リターン通路201、203を通って制御室130
に流入するようになる。このため、制御弁300が閉弁
すると燃料油圧力が低い場合でも、制御室109内の油
圧は短時間で上昇し燃料圧力が低い場合にも燃料噴射制
御の精度低下が生じることが防止される。なお、この場
合油圧供給通路209の径は、任意に決定することがで
きるが、通路209の径が過度に小さくなると、燃料噴
射弁の閉弁速度が低下し、過度に大きいと燃料噴射弁開
弁時にリーク通路117に排出される高圧燃料の量が増
大し燃料ポンプの損失が大きくなる。このため、油圧供
給通路209の径は機関の運転全領域にわたって最適に
なるように実験等により決定することが好ましい。
In the embodiment shown in FIG.
9 is connected to the leak chamber 130 to solve this problem. That is, in the embodiment of FIG. 13, when the fuel injection valve is opened (when the control valve 300 is at the intermediate lift position or the full lift position), the fuel flowing from the hydraulic pressure supply passage 209 into the leak chamber 130 is supplied to the control chamber 109. Without flowing into the low pressure part directly from the leak passage 117. Therefore, the valve opening operation of the fuel injection valve is prevented from being affected by the fuel oil flowing from the hydraulic pressure supply passage 209. On the other hand, when the fuel injection valve is closed (when the control valve 300 is at the closed position), the fuel oil flowing from the hydraulic supply passage 209 into the leak chamber 130 is controlled through the two hydraulic return passages 201 and 203. Room 130
It will flow into. For this reason, even when the fuel oil pressure is low when the control valve 300 is closed, the oil pressure in the control chamber 109 increases in a short time, and even when the fuel pressure is low, a decrease in the accuracy of the fuel injection control is prevented. . In this case, the diameter of the hydraulic pressure supply passage 209 can be arbitrarily determined. However, if the diameter of the passage 209 is excessively small, the closing speed of the fuel injection valve is reduced. The amount of the high-pressure fuel discharged into the leak passage 117 at the time of valve opening increases, and the loss of the fuel pump increases. For this reason, it is preferable that the diameter of the hydraulic pressure supply passage 209 is determined by experiments or the like so as to be optimal over the entire operation range of the engine.

【0047】図14は、図13の実施形態の変形例を示
す。本実施形態では、図13と同様にリーク室130に
接続される油圧供給通路209に加えて、制御室109
と高圧燃料通路123とを直接接続する第2の油圧供給
通路213が設けられている。第2の油圧供給通路21
3には、絞り部213aが設けられており、通路213
を通って制御室109に流入する燃料の流量が小さくな
るようにされている。
FIG. 14 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In the present embodiment, in addition to the hydraulic supply passage 209 connected to the leak chamber 130 as in FIG.
A second hydraulic pressure supply passage 213 is provided for directly connecting the high pressure fuel passage 123 to the second hydraulic pressure supply passage 213. Second hydraulic supply passage 21
3 is provided with a throttle portion 213a.
The flow rate of the fuel flowing into the control chamber 109 through the passage is reduced.

【0048】本実施形態では、制御弁300が中間リフ
トまたはフルリフト位置にあり、油圧リターン通路20
1、203を通って制御室109から燃料油が流出して
いる状態でも制御室109には第2の油圧供給通路21
3から燃料油が流入する。このため、絞り部213aの
径は燃料圧力が高いときでも制御室109の圧力が確実
に低下するように小さな値に設定されている。本実施形
態では、制御弁300閉弁時には油圧供給通路209か
らリーク室130と油圧リターン通路201、203を
経由して流入する燃料油に加えて、更に制御室109に
は第2の油圧供給通路213から燃料油が流入するよう
になるため、制御室109の圧力上昇が速くなり、燃料
噴射弁の閉弁遅れが更に短縮されるようになる。
In this embodiment, the control valve 300 is in the middle lift or full lift position and the hydraulic return passage 20
Even when the fuel oil flows out of the control chamber 109 through the control chambers 1 and 203, the second hydraulic supply passage 21
Fuel oil flows in from 3. For this reason, the diameter of the throttle portion 213a is set to a small value so that the pressure in the control chamber 109 is reliably reduced even when the fuel pressure is high. In the present embodiment, when the control valve 300 is closed, in addition to the fuel oil flowing from the hydraulic pressure supply passage 209 through the leak chamber 130 and the hydraulic pressure return passages 201 and 203, the control chamber 109 further includes a second hydraulic pressure supply passage. Since the fuel oil flows into the control chamber 213, the pressure in the control chamber 109 increases quickly, and the delay in closing the fuel injection valve is further reduced.

【0049】[0049]

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、燃料噴
射弁の構造が簡易かつ小型となり、しかも、コモンレー
ル燃料噴射装置に使用した場合にも機関運転状態に応じ
て所望の燃料噴射特性を得ることが可能となるという共
通の効果を奏する。なお、図13、図14の構成の燃料
噴射弁を用いた場合にも、図8から図12の燃料噴射制
御を行うことができることはいうまでもない。
According to the invention described in each of the claims, the structure of the fuel injection valve is simple and small, and even when used in a common rail fuel injection device, a desired fuel injection characteristic can be obtained according to the engine operating condition. Has a common effect that it becomes possible to obtain It is needless to say that the fuel injection control shown in FIGS. 8 to 12 can be performed even when the fuel injection valve having the configuration shown in FIGS. 13 and 14 is used.

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

【図1】本発明の燃料噴射弁を自動車用ディーゼル機関
のコモンレール式燃料噴射装置に適用した場合の実施形
態の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which a fuel injection valve of the present invention is applied to a common rail type fuel injection device of an automobile diesel engine.

【図2】本発明の燃料噴射弁の1実施形態の構成を説明
する縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating the configuration of one embodiment of the fuel injection valve of the present invention.

【図3】図2の燃料噴射弁の一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the fuel injection valve of FIG. 2;

【図4】制御弁の中間リフト位置における燃料噴射弁の
動作を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of a fuel injection valve at an intermediate lift position of a control valve.

【図5】制御弁のフルリフト位置おける燃料噴射弁の動
作を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of the fuel injection valve at a full lift position of the control valve.

【図6】本発明の燃料噴射弁の別の実施形態を説明す
る、図3と同様な図である。
FIG. 6 is a view similar to FIG. 3, illustrating another embodiment of the fuel injection valve of the present invention.

【図7】図6の実施形態の変形例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a modification of the embodiment of FIG. 6;

【図8】本発明の燃料噴射弁を用いた燃料噴射特性制御
の第1の実施形態を説明するタイミング図である。
FIG. 8 is a timing chart for explaining a first embodiment of the fuel injection characteristic control using the fuel injection valve of the present invention.

【図9】本発明の燃料噴射弁を用いた燃料噴射特性制御
の第2の実施形態を説明するタイミング図である。
FIG. 9 is a timing chart for explaining a second embodiment of the fuel injection characteristic control using the fuel injection valve of the present invention.

【図10】本発明の燃料噴射弁を用いた燃料噴射特性制
御の第3の実施形態を説明するタイミング図である。
FIG. 10 is a timing chart illustrating a third embodiment of the fuel injection characteristic control using the fuel injection valve of the present invention.

【図11】本発明の燃料噴射弁を用いた燃料噴射特性制
御の第4の実施形態を説明するタイミング図である。
FIG. 11 is a timing chart illustrating a fourth embodiment of the fuel injection characteristic control using the fuel injection valve of the present invention.

【図12】本発明の燃料噴射弁を用いた燃料噴射特性制
御の第5の実施形態を説明するタイミング図である。
FIG. 12 is a timing chart illustrating a fifth embodiment of the fuel injection characteristic control using the fuel injection valve of the present invention.

【図13】本発明の燃料噴射弁の構成の、図2から図7
とは別の実施形態を説明する図である。
FIG. 13 is a view showing the configuration of the fuel injection valve according to the present invention;
It is a figure explaining another embodiment.

【図14】本発明の燃料噴射弁の構成の、図2から図
7、及び図13とは異なる実施形態を説明する図であ
る。
FIG. 14 is a view for explaining an embodiment of the configuration of the fuel injection valve of the present invention which is different from FIGS. 2 to 7 and FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料噴射弁 103…燃料噴射孔 105…ニードル 109…制御室 201、203…油圧リターン通路 201a、203a…絞り 207、209…油圧供給通路 300…制御弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel injection valve 103 ... Fuel injection hole 105 ... Needle 109 ... Control chamber 201, 203 ... Hydraulic return passage 201a, 203a ... Restrictor 207, 209 ... Hydraulic supply passage 300 ... Control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 61/20 F02M 61/20 N Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD07 BA13 BA67 CC01 CC05T CC05U CC08T CC08U CC14 CC64T CC64U CC67 CC68T CE13 CE22 CE34 CE35 DA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) F02M 61/20 F02M 61/20 NF term (reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD07 BA13 BA67 CC01 CC05T CC05U CC08T CC08U CC14 CC64T CC64U CC67 CC68T CE13 CE22 CE34 CE35 DA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングと、 該ハウジングに開口する燃料噴射孔と、 該燃料噴射孔に接続される高圧燃料通路と前記燃料噴射
孔を開閉するニードルと前記ハウジングの前記ニードル
の前記燃料噴射孔とは反対の端部に形成された制御室
と、 前記高圧燃料通路と前記制御室とを接続し、制御室内に
ニードルを前記燃料噴射孔を閉鎖する方向に付勢する油
圧を供給する油圧供給通路と、 前記制御室をハウジング外の低圧部に接続し、制御室内
の油圧を低下させることにより、前記ニードルを前記燃
料噴射孔を開放する方向に移動させる少なくとも2つの
油圧リターン通路と、 前記油圧リターン通路を開閉する制御弁とを備え、 前記制御弁は、前記油圧リターン通路の全部を閉鎖する
第1の位置と、前記油圧リターン通路のうち少なくとも
1つを閉鎖し、少なくとも1つを開放する第2の位置
と、前記油圧リターン通路の全部を開放する第3の位置
とをとることを特徴とする、燃料噴射弁。
A housing, a fuel injection hole opened to the housing, a high-pressure fuel passage connected to the fuel injection hole, a needle for opening and closing the fuel injection hole, and the fuel injection hole of the needle of the housing. A control chamber formed at the opposite end, a hydraulic supply passage connecting the high-pressure fuel passage and the control chamber, and supplying a hydraulic pressure for urging the needle into the control chamber in a direction to close the fuel injection hole. Connecting at least two hydraulic return passages for connecting the control chamber to a low-pressure portion outside the housing and reducing the hydraulic pressure in the control chamber to move the needle in a direction to open the fuel injection holes; A control valve for opening and closing a passage, wherein the control valve is configured to close at least one of the hydraulic return passages and at least one of the hydraulic return passages And a third position in which at least one of the hydraulic return passages is opened and a third position in which at least one of the hydraulic return passages is opened.
【請求項2】 更に、前記油圧リターン通路の少なくと
も1つは、前記制御弁と前記制御室との間に絞り部を有
し、前記高圧燃料通路は更に、前記少なくとも1つの油
圧リターン通路の前記絞り部と前記制御弁との間に接続
されている、請求項1に記載の燃料噴射弁。
2. The apparatus of claim 2, wherein at least one of the hydraulic return passages has a throttle between the control valve and the control chamber, and the high-pressure fuel passage further includes a throttle of the at least one hydraulic return passage. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel injection valve is connected between a throttle section and the control valve.
【請求項3】 ハウジングと、 該ハウジングに開口する燃料噴射孔と、 該燃料噴射孔に接続される高圧燃料通路と前記燃料噴射
孔を開閉するニードルと前記ハウジングの前記ニードル
の前記燃料噴射孔とは反対の端部に形成された制御室
と、 前記制御室と少なくとも2つの油圧リターン通路で接続
されたリーク室と、 前記リーク室と前記高圧燃料通路とを接続しリーク室内
に高圧燃料を供給する油圧供給通路と、 前記リーク室をハウジング外の低圧部に接続するリーク
通路と、 前記リーク室内に設けられ、前記リーク通路を開閉する
弁体を有する制御弁と、を備え、 前記制御弁は、前記弁体が前記リーク通路を閉鎖し、か
つ全部の油圧リターン通路を開放する第1の位置と、前
記弁体が前記リーク通路を開放し、かつ前記油圧リター
ン通路のうち少なくとも1つを閉鎖し、少なくとも1つ
を開放する第2の位置と、前記リーク通路と前記油圧リ
ターン通路の全部とを開放する第3の位置とをとり、 前記制御弁は、 前記第1の位置をとることにより、前記油圧供給通路か
らリーク室内に流入する燃料油を、前記油圧リターン通
路の全部を介して前記制御室に流入させ、前記制御室内
の油圧を上昇させて前記ニードルを前記燃料噴射孔を閉
鎖する方向に付勢し、 前記第2または第3の位置をとることにより、前記油圧
供給通路から前記リーク室に流入する燃料油を前記リー
ク通路を介して前記低圧部に排出し、同時に前記制御室
内の燃料油を前記油圧リターン通路を介して前記リーク
室内に流入させ、更に前記リーク通路から低圧部に排出
し、制御室内の油圧を低下させて前記ニードルを前記燃
料噴射孔を開放する方向に移動させることを特徴とす
る、燃料噴射弁。
3. A housing, a fuel injection hole opened in the housing, a high-pressure fuel passage connected to the fuel injection hole, a needle for opening and closing the fuel injection hole, and the fuel injection hole of the needle of the housing. Is a control chamber formed at the opposite end, a leak chamber connected to the control chamber by at least two hydraulic return passages, and connects the leak chamber and the high-pressure fuel passage to supply high-pressure fuel to the leak chamber. A hydraulic pressure supply passage, a leak passage connecting the leak chamber to a low-pressure section outside the housing, and a control valve provided in the leak chamber and having a valve body that opens and closes the leak passage. A first position in which the valve body closes the leak passage and opens all hydraulic return passages; and a valve body opens the leak passage and opens the hydraulic return passage. A second position in which at least one of the first and second positions is closed and at least one is opened, and a third position in which the leak passage and the entire hydraulic return passage are opened. By taking the position 1, the fuel oil flowing into the leak chamber from the hydraulic pressure supply passage flows into the control chamber through the entire hydraulic return passage, and the needle in the control chamber is raised by raising the hydraulic pressure in the control chamber. By urging the fuel injection holes in the closing direction, and taking the second or third position, the fuel oil flowing into the leak chamber from the hydraulic pressure supply passage to the low-pressure portion via the leak passage. And at the same time, the fuel oil in the control chamber flows into the leak chamber via the hydraulic return passage, and is further discharged from the leak passage to a low-pressure section, and the oil pressure in the control chamber is reduced to reduce the knee pressure. A fuel injection valve for moving a dollar in a direction to open the fuel injection hole.
【請求項4】 更に、前記高圧燃料通路と前記制御室と
を接続する、絞り部を有する第2の油圧供給通路を備え
た、請求項3に記載の燃料噴射弁。
4. The fuel injection valve according to claim 3, further comprising a second hydraulic pressure supply passage having a throttle portion, which connects the high-pressure fuel passage and the control chamber.
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