JP2005076510A - Fuel injection device and its control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射装置及びその制御装置に関し、特に蓄圧室に蓄えられた燃料をさらに増圧して噴射することが可能な装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device and a control device therefor, and more particularly, to a device capable of further injecting and injecting fuel stored in a pressure accumulating chamber.
この種の燃料噴射装置の一例が特許第2885076号(特許文献1)に開示されている。特許文献1においては、蓄圧室から送出された燃料を増圧ピストンによりさらに増圧することができる増圧装置が設けられている。増圧ピストンは大油室内の燃料により加圧されており、中油室内の圧力を開放することで増圧ピストンが小油室内の燃料を加圧する力が増大して噴射圧が増大する。中油室内の圧力の供給/開放を電磁弁により切り換えることで、蓄圧室からの燃料を直接噴射弁に送って噴射する低圧噴射と、増圧装置にてさらに増圧した燃料を噴射弁に送って噴射する高圧噴射と、の切り換えが可能となっている。なお、高圧噴射を行った後の増圧ピストンは、ばねの力によって初期位置まで戻される。
An example of this type of fuel injection device is disclosed in Japanese Patent No. 2885076 (Patent Document 1). In
また、その他の背景技術として、特許文献2,3の燃料噴射装置が開示されている。
Further, as other background art, the fuel injection devices of
特許文献1に示す燃料噴射装置においては、増圧装置の作動の安定性を確保するために蓄圧室の容積を大きく設定する必要があるので、内燃機関の始動時に蓄圧室内を始動可能な圧力まで短時間で昇圧させることが困難であり、内燃機関の始動性が悪化してしまうという問題点がある。そして、高圧噴射後に増圧ピストンを初期位置に戻す動作がばねの力のみによって行われるので、短時間で増圧ピストンを初期位置まで戻すことが困難であり、内燃機関の高速運転時に高圧噴射を安定して行うことが困難であるという問題点がある。さらに、前述したように蓄圧室の容積を大きく設定する必要があるので、蓄圧室内を減圧する必要がある場合に、蓄圧室内を短時間で減圧することが困難であるという問題点がある。
In the fuel injection device shown in
本発明は、増圧装置を有する燃料噴射装置を利用する内燃機関の始動性を改善することを目的の1つとする。また、本発明は、内燃機関の高速運転時においても増圧装置を安定して作動させることができる燃料噴射装置及びその制御装置を提供することを目的の1つとする。また、本発明は、蓄圧室内を速やかに減圧することができる増圧装置を有する燃料噴射装置の制御装置を提供することを目的の1つとする。 An object of the present invention is to improve the startability of an internal combustion engine that uses a fuel injection device having a pressure boosting device. Another object of the present invention is to provide a fuel injection device and a control device for the fuel injection device that can stably operate the pressure booster even during high-speed operation of the internal combustion engine. Another object of the present invention is to provide a control device for a fuel injection device having a pressure increasing device capable of quickly reducing the pressure in the pressure accumulating chamber.
本発明に係る燃料噴射装置及びその制御装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 The fuel injection device and the control device thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.
本発明に係る燃料噴射装置は、ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧手段と、該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を該増圧ピストンに作用させる制御力の変化により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、を備え、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧して噴射することが可能な燃料噴射装置であって、前記蓄圧手段は、前記第2シリンダ室と連通し、ポンプから供給される燃料を蓄圧する第1蓄圧室と、第1蓄圧室より容積が大きく、前記第1シリンダ室と連通し、第1蓄圧室から供給される燃料を蓄圧する第2蓄圧室と、第1蓄圧室内の燃料の圧力が所定値以下のときに、第1蓄圧室から第2蓄圧室への燃料の供給を遮断する遮断弁と、を有することを要旨とする。 The fuel injection device according to the present invention includes a pressure accumulating means for accumulating fuel supplied from a pump, and a pressure increasing piston that is pressurized by the pressure of the fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber. The pressure piston pressurizes the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber by increasing the control force that acts on the pressure-increasing piston, thereby accumulating in the fuel reservoir that communicates with the second cylinder chamber. A pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel that has been stored, and an injection nozzle for injecting the fuel stored in the fuel reservoir by the operation of a needle, and the fuel stored in the pressure storing means is increased by the pressure increasing means. A fuel injection device capable of injecting under pressure, wherein the pressure accumulating means communicates with the second cylinder chamber and has a first accumulator chamber for accumulating fuel supplied from a pump and a volume from the first accumulator chamber. But When the pressure of the fuel in the first pressure accumulation chamber is below a predetermined value, the second pressure accumulation chamber communicates with the first cylinder chamber and accumulates fuel supplied from the first pressure accumulation chamber. And a shutoff valve that shuts off the supply of fuel to the second pressure accumulating chamber.
この本発明においては、燃料を蓄圧する蓄圧室として、燃料噴射用の第1蓄圧室と、増圧手段作動用の第2蓄圧室とが備えられており、第1蓄圧室の容積は第2蓄圧室の容積より小さい。そして、内燃機関を始動する際は、第1蓄圧室から第2蓄圧室への燃料の供給が遮断弁により遮断されるため、第1蓄圧室及び燃料溜り内における燃料の圧力を速やかに上昇させることができる。したがって、この本発明によれば、内燃機関の始動性を改善することができる。 In the present invention, as a pressure accumulating chamber for accumulating fuel, a first pressure accumulating chamber for fuel injection and a second pressure accumulating chamber for operating pressure increasing means are provided, and the volume of the first pressure accumulating chamber is the second. It is smaller than the volume of the accumulator. When starting the internal combustion engine, the supply of fuel from the first pressure accumulation chamber to the second pressure accumulation chamber is shut off by the shutoff valve, so that the fuel pressure in the first pressure accumulation chamber and the fuel reservoir is quickly increased. be able to. Therefore, according to the present invention, the startability of the internal combustion engine can be improved.
また、本発明に係る燃料噴射装置は、ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧手段と、該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を該増圧ピストンに作用させる制御力の変化により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、を備え、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧して噴射することが可能な燃料噴射装置であって、前記蓄圧手段は、前記第2シリンダ室と連通し、ポンプから供給される燃料を蓄圧する第1蓄圧室と、前記第1シリンダ室と連通し、第1蓄圧室から供給される燃料を蓄圧する第2蓄圧室と、第1蓄圧室内の燃料の圧力が第2蓄圧室内の燃料の圧力より高くなるように、第1蓄圧室と第2蓄圧室との間を開閉する差圧発生弁と、を有することを要旨とする。 The fuel injection device according to the present invention includes a pressure accumulating means for accumulating the fuel supplied from the pump, and a pressure increasing piston that is pressurized by the pressure of the fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber, A fuel reservoir that communicates with the second cylinder chamber by increasing the force by which the pressure increasing piston pressurizes the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber by changing the control force that acts on the pressure increasing piston. Pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel stored in the fuel reservoir, and an injection nozzle for injecting the fuel stored in the fuel reservoir by the operation of a needle, and the pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel stored in the pressure accumulating means The pressure-accumulating means communicates with the second cylinder chamber and accumulates fuel supplied from a pump, and the first cylinder. A first accumulator chamber that communicates with the chamber and accumulates fuel supplied from the first accumulator chamber, and the pressure of the fuel in the first accumulator chamber is higher than the pressure of the fuel in the second accumulator chamber. And a differential pressure generating valve that opens and closes between the first pressure accumulating chamber and the second pressure accumulating chamber.
この本発明においては、第1蓄圧室内の燃料の圧力が第2蓄圧室内の燃料の圧力より高くなるように、第1蓄圧室と第2蓄圧室との間が差圧発生弁により開閉される。これによって、燃料を増圧手段により増圧して噴射した後に増圧ピストンを初期位置に戻す際には、第2シリンダ室内の燃料の圧力を従来より高くすることができるので、増圧ピストンを初期位置に戻すための復元力を従来より増大させることができる。したがって、この本発明によれば、増圧ピストンを初期位置まで戻すのに要する時間を短縮することができるので、内燃機関の高速運転時においても燃料を増圧手段により増圧して噴射する動作を安定して行うことができる。 In the present invention, the differential pressure generating valve opens and closes the first accumulator chamber and the second accumulator chamber so that the fuel pressure in the first accumulator chamber is higher than the fuel pressure in the second accumulator chamber. . As a result, when the pressure increasing piston is returned to the initial position after the fuel is injected by increasing the pressure by the pressure increasing means, the pressure of the fuel in the second cylinder chamber can be made higher than before, so that the pressure increasing piston is initialized. The restoring force for returning to the position can be increased as compared with the prior art. Therefore, according to the present invention, the time required to return the pressure-increasing piston to the initial position can be shortened. Therefore, even during high-speed operation of the internal combustion engine, the operation of increasing and injecting fuel by the pressure-intensifying means is performed. It can be performed stably.
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記差圧発生弁は、第1蓄圧室内の燃料の圧力と第2蓄圧室内の燃料の圧力との差が所定値以下のときに、第1蓄圧室から第2蓄圧室への燃料の供給を遮断する弁を含むものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置において、前記差圧発生弁は、第2蓄圧室内の燃料の圧力が第1蓄圧室内の燃料の圧力より大きいときに、第1蓄圧室と第2蓄圧室とを連通させる弁を含むものとすることもできる。 In the fuel injection device according to the present invention, the differential pressure generating valve is configured to move from the first pressure accumulation chamber when the difference between the fuel pressure in the first pressure accumulation chamber and the fuel pressure in the second pressure accumulation chamber is equal to or less than a predetermined value. A valve that shuts off the supply of fuel to the second pressure accumulating chamber may be included. In the fuel injection device according to the present invention, the differential pressure generating valve has a first pressure accumulation chamber and a second pressure accumulation chamber when the pressure of the fuel in the second pressure accumulation chamber is larger than the pressure of the fuel in the first pressure accumulation chamber. A valve to be communicated may be included.
また、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置は、ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧手段と、該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を制御室内の圧力開放により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、前記制御室内に制御圧を供給する第1状態と、前記制御室内の圧力を開放する第2状態との切り換えが可能な切換手段と、前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、を備える燃料噴射装置を対象として、前記切換手段を第1状態から第2状態に切り換えるとともに前記ニードルを作動させる制御を行うことで、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させることが可能な制御装置であって、燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させた後、前記切換手段を第2状態から第1状態に切り換えて移動した増圧ピストンの位置を戻すときに、前記第2シリンダ室内の燃料の圧力が増大するように、前記ニードルを作動させずに前記切換手段を一時的に第1状態から第2状態に切り換える切換制御を行う制御手段を有することを要旨とする。 The control device for a fuel injection device according to the present invention includes a pressure accumulating means for accumulating fuel supplied from a pump, and a pressure increasing piston pressurized by the pressure of the fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber. The pressure increasing piston increases the force of pressurizing the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber by releasing the pressure in the control chamber, so that the pressure increasing piston is stored in the fuel reservoir communicating with the second cylinder chamber. Pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel, switching means capable of switching between a first state in which the control pressure is supplied into the control chamber and a second state in which the pressure in the control chamber is released, and the fuel reservoir And switching the switching means from the first state to the second state and operating the needle for a fuel injection device including an injection nozzle for injecting the fuel stored in the nozzle by the operation of the needle By performing the control, the control device is capable of injecting the fuel accumulated in the pressure accumulating means by increasing the pressure by the pressure increasing means, and injecting the fuel by increasing the pressure by the pressure increasing means. Thereafter, when the switching means is switched from the second state to the first state to return the position of the pressure increasing piston, the needle is not operated so that the fuel pressure in the second cylinder chamber increases. The gist of the invention is to have control means for performing switching control for temporarily switching the switching means from the first state to the second state.
この本発明においては、燃料を増圧手段により増圧させて噴射させた後、切換手段を第2状態から第1状態に切り換えて移動した増圧ピストンの位置を戻すときに、ニードルを作動させずに切換手段を一時的に第1状態から第2状態に切り換えている。これによって、第2シリンダ室内の燃料の圧力が増大し、この増大した第2シリンダ室内の圧力及び制御室内に供給される圧力を増圧ピストンの復元力として作用させることができるので、増圧ピストンの戻り速度を速くすることができる。したがって、この本発明によれば、増圧ピストンを初期位置に戻すのに要する時間を短縮することができるので、内燃機関の高速運転時においても燃料を増圧手段により増圧して噴射する動作を安定して行うことができる。 In this invention, after the fuel is boosted by the pressure boosting means and injected, the needle is operated when the switching means is switched from the second state to the first state to return the position of the boosting piston that has moved. Instead, the switching means is temporarily switched from the first state to the second state. As a result, the pressure of the fuel in the second cylinder chamber increases, and the increased pressure in the second cylinder chamber and the pressure supplied to the control chamber can act as a restoring force of the pressure increasing piston. The return speed can be increased. Therefore, according to the present invention, the time required to return the pressure-increasing piston to the initial position can be shortened. Therefore, even during the high-speed operation of the internal combustion engine, the operation of increasing the fuel pressure by the pressure-intensifying means and injecting the fuel is performed. It can be performed stably.
この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の回転速度が所定値以上の場合に、前記切換制御を行うものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の要求トルクが所定値以上の場合に、前記切換制御を行うものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、所定サイクルの間前記切換制御を行わずに燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させた場合は、該切換制御を行うものとすることもできる。 In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control when the rotational speed of the internal combustion engine into which the fuel is injected is a predetermined value or more. In the control device for a fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control when a required torque of an internal combustion engine into which fuel is injected is a predetermined value or more. In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means performs the switching control when the fuel is boosted and injected by the pressure increasing means without performing the switching control for a predetermined cycle. It can also be done.
また、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置は、ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧手段と、該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を制御室内の圧力開放により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、前記制御室と前記蓄圧手段とを連通する第1状態と、前記制御室内の圧力を開放する第2状態との切り換えが可能な切換手段と、前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、を備える燃料噴射装置を対象として、前記切換手段を第1状態から第2状態に切り換えるとともに前記ニードルを作動させる制御を行うことで、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させることが可能な制御装置であって、前記ニードルを作動させずに前記切換手段を一時的に第1状態から第2状態に切り換える切換制御を行うことにより、燃料を噴射させずに前記蓄圧手段内の燃料の圧力を減少させる制御手段を有することを要旨とする。 The control device for a fuel injection device according to the present invention includes a pressure accumulating means for accumulating fuel supplied from a pump, and a pressure increasing piston pressurized by the pressure of the fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber. The pressure increasing piston increases the force of pressurizing the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber by releasing the pressure in the control chamber, so that the pressure increasing piston is stored in the fuel reservoir communicating with the second cylinder chamber. A pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel, a switching means capable of switching between a first state in which the control chamber and the pressure accumulating means are communicated, and a second state in which the pressure in the control chamber is released; Switching the switching means from the first state to the second state and operating the needle for a fuel injection device comprising an injection nozzle for injecting fuel stored in a fuel reservoir by operation of the needle The control device is capable of injecting the fuel accumulated in the pressure accumulating means by the pressure intensifying means, and injecting the fuel temporarily, without operating the needle. The gist of the invention is that it has control means for reducing the pressure of the fuel in the pressure accumulating means without injecting fuel by performing switching control for switching from the first state to the second state.
この本発明においては、ニードルを作動させずに切換手段を一時的に第1状態から第2状態に切り換えることにより、燃料を噴射させずに蓄圧手段内の燃料の圧力を減少させているので、蓄圧手段内の燃料の圧力を減圧弁を用いることなく速やかに減少させることができる。 In the present invention, the pressure of the fuel in the pressure accumulating means is decreased without injecting fuel by temporarily switching the switching means from the first state to the second state without operating the needle. The pressure of the fuel in the pressure accumulating means can be quickly reduced without using a pressure reducing valve.
この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、前記切換制御を繰り返して行うものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、燃料の噴射を行う作動状態時には、燃料噴射期間を避けて前記切換制御を行うものとすることもできる。 In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control repeatedly. In the control apparatus for a fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control while avoiding a fuel injection period in an operating state in which fuel is injected.
この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の回転減速度が所定値以上の場合に、前記切換制御を行うものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の要求トルクの低下速度が所定値以上の場合に、前記切換制御を行うものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、前記蓄圧手段内の燃料の圧力が設定圧力より所定値以上高い場合に、前記切換制御を行うものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置の制御装置において、前記制御手段は、内燃機関への燃料の噴射を停止した場合に、前記切換制御を行うものとすることもできる。ここで、内燃機関への燃料の噴射を停止する場合は、内燃機関の運転中に一時的にフューエルカットを行う場合、内燃機関の運転を停止する場合等が挙げられる。 In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control when the rotational deceleration of the internal combustion engine into which the fuel is injected is a predetermined value or more. In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control when the rate of decrease in the required torque of the internal combustion engine into which the fuel is injected is a predetermined value or more. . In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control when the pressure of the fuel in the pressure accumulating means is higher than a set pressure by a predetermined value or more. In the control device for the fuel injection device according to the present invention, the control means may perform the switching control when the fuel injection to the internal combustion engine is stopped. Here, the case of stopping the fuel injection to the internal combustion engine includes a case where fuel cut is temporarily performed during the operation of the internal combustion engine, and the case where the operation of the internal combustion engine is stopped.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
「第1実施形態」
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。本実施形態の燃料噴射装置は、例えば圧縮点火式内燃機関に適用されるものであり、燃料加圧ポンプ1、第1の蓄圧室31、第2の蓄圧室32、差圧発生弁33、及びインジェクタ100を備えている。そして、インジェクタ100は、各気筒に対応して設けられており、ノズル5、噴射制御バルブ9、増圧装置4、及び増圧制御バルブ11を備えている。なお、本実施形態の燃料噴射装置を用いた燃料噴射制御は、コントローラ30によって実行される。
“First Embodiment”
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention. The fuel injection device of this embodiment is applied to, for example, a compression ignition internal combustion engine, and includes a
燃料加圧ポンプ1は、図示しないタンクに蓄えられた燃料を汲み上げて第1の蓄圧室31へ供給する。第1の蓄圧室31は、燃料加圧ポンプ1から供給された燃料を所定圧力で蓄える。第2の蓄圧室32は、第1の蓄圧室31から差圧発生弁33を介して供給された燃料を所定圧力で蓄える。圧力センサ41は、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力を検出する。圧力センサ41の検出値はコントローラ30に入力され、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が設定圧力となるように燃料加圧ポンプ1の駆動制御がコントローラ30によって行われる。なお、ここでの設定圧力は、例えば40〜120MPa程度の値であり、機関回転速度及び要求トルク(駆動負荷)が高いほど大きい値がコントローラ30内で設定される。
The
増圧装置4は、増圧ピストン10及びばね15を有しており、増圧装置4内には、第1シリンダ室34、第2シリンダ室35、及び増圧装置制御室14が形成されている。第1シリンダ室34は第2の蓄圧室32と連通しており、第1シリンダ室34には第2の蓄圧室32から燃料が供給される。この第1シリンダ室34内に供給された燃料の圧力により、増圧ピストン10が加圧される。そして、第2シリンダ室35は圧力遮断弁17を介して第1の蓄圧室31と連通しており、第2シリンダ室35には第1の蓄圧室31から圧力遮断弁17を介して燃料が供給される。また、増圧装置制御室14は増圧制御バルブ11を介して第2の蓄圧室32及びタンクと連通しており、増圧装置制御室14内に第2の蓄圧室32からの燃料の圧力を供給可能であるとともに、増圧装置制御室14内の圧力を開放可能である。ここで、増圧装置制御室14における圧力の供給/開放については、増圧制御バルブ11により切り換え可能である。
The
図2に示すように、増圧ピストン10の摺動方向と垂直な面に関して、第1シリンダ室34内の燃料の圧力を受ける面積A1は、第2シリンダ室35内の燃料の圧力を受ける面積A3より大きい。さらに、増圧装置制御室14内の燃料の圧力を受ける面積をA2とすると、A1=A2+A3の関係が成立している。また、ばね15は、増圧ピストン10を第1シリンダ室34側へ付勢する力を発生している。
As shown in FIG. 2, the area A1 that receives the fuel pressure in the
増圧制御バルブ11は、増圧装置制御室14と第2の蓄圧室32とを連通して第2の蓄圧室32内における燃料の圧力を増圧装置制御室14に供給する第1状態と、増圧装置制御室14とタンクとを連通して増圧装置制御室14内の圧力を開放する第2状態と、の切り換えが可能である。増圧制御バルブ11を第1状態から第2状態に切り換えると、増圧装置制御室14内の圧力が開放されるため、第2シリンダ室35内の燃料の圧力が増大する。このように、増圧装置制御室14内の燃料の圧力は、第2シリンダ室35内の燃料の圧力を変化させるために、増圧ピストン10に作用させる制御圧力として機能する。
The pressure
ノズル5内には燃料溜り6が形成されており、燃料溜り6は、油路7及び圧力遮断弁17を介して第1の蓄圧室31と連通しているとともに、油路7,8を介して第2シリンダ室35と連通している。そして、ノズル5のシート部16には噴射孔20が形成されており、ノズル5内には燃料溜り6と噴射孔20との連通を開閉するニードル13が摺動自在に収容されている。
A
ニードル13の作動は、インジェクタ制御室3内の燃料の圧力を開放することによって行われる。ここで、インジェクタ制御室3は、オリフィス18及び圧力遮断弁17を介して第1の蓄圧室31と連通しているとともに、オリフィス18及び油路8を介して第2シリンダ室35と連通している。インジェクタ制御室3に燃料の圧力が供給されているときは、ニードル13は作動せず、燃料溜り6に貯溜された燃料は噴射されない。
The operation of the
噴射制御バルブ9を作動させることにより、インジェクタ制御室3内の燃料がオリフィス19を介して排出するとともに、コマンドピストン12及びニードル13がインジェクタ制御室3側に移動して燃料溜り6と噴射孔20とが連通し、燃料溜り6に貯溜された燃料が噴射孔20から図示しない内燃機関の燃焼室内に噴射される。ここで、増圧制御バルブ11を第1状態に維持した状態で噴射制御バルブ9を作動させたときは、第1の蓄圧室31に蓄圧された燃料が増圧装置4により増圧されることなく噴射される。
By operating the injection control valve 9, the fuel in the
一方、増圧制御バルブ11を第1状態から第2状態に切り換え、噴射制御バルブ9を作動させると、第2シリンダ室35内の燃料の圧力が増大して燃料溜り6に貯溜された燃料の圧力が増大しているため、燃料が増圧装置4により増圧されて噴射される。このように、本実施形態に係る燃料噴射装置は、第1の蓄圧室31に蓄圧した燃料を増圧装置4によりさらに増圧して噴射することが可能である。
On the other hand, when the pressure
圧力遮断弁17は、増圧装置4により増圧された燃料が第1の蓄圧室31へ逆流することを防止するために設けられている。ここでの圧力遮断弁17は、第1の蓄圧室31から第2シリンダ室35及び燃料溜り6へ向かう方向のみの燃料の流れを許容するチェック弁により構成することができる。
The pressure shut-off
コントローラ30は、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が設定圧力となるように燃料加圧ポンプ1の吐出流量の制御を行う。そして、コントローラ30は、噴射制御バルブ9の作動タイミングの制御を行うことで燃料噴射タイミングの制御を行う。さらに、コントローラ30は、燃料を増圧装置4により増圧させて噴射させるために増圧制御バルブ11の切り換え制御も行う。
The
本実施形態においては、燃料を蓄圧する蓄圧室(コモンレール)として、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32が設けられている。ここで、第1の蓄圧室31は燃料溜り6、インジェクタ制御室3及び第2シリンダ室35への燃料供給源として機能し、第2の蓄圧室32は第1シリンダ室34及び増圧装置制御室14への燃料供給源として機能する。そして、第2の蓄圧室32の容積は第1の蓄圧室31の容積より大きく設定されている。この理由としては、内燃機関の始動時に第1の蓄圧室31内における燃料の圧力を速やかに上昇させる必要があるのと、燃料を増圧装置4により増圧して噴射する際は大流量の燃料を第2の蓄圧室32から第1シリンダ室34に供給する必要があるためである。典型的な例としては、第1の蓄圧室31の容積は50cm3以下で、第2の蓄圧室32の容積は100cm3以上である。
In the present embodiment, a first
さらに、第1の蓄圧室31と第2の蓄圧室32との間に差圧発生弁33が設けられており、所定条件の下で第1の蓄圧室31と第2の蓄圧室32との連通が差圧発生弁33により遮断される。以下、差圧発生弁33のより詳細な構成の一例を図3を用いて説明する。図3に示すように、差圧発生弁33は、弁301,302,303を有している。
Further, a differential
弁301は、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が所定値X1(例えば30〜35MPa程度の値)より大きいときに、第1の蓄圧室31と連通した流路304と流路305とを連通させる。一方、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が所定値X1以下のとき、弁301は閉じる。これによって、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が所定値X1以下のときは、第1の蓄圧室31から第2の蓄圧室32への燃料の供給が遮断される。
The
弁302は、弁301に対して第2の蓄圧室32側に直列に設けられている。弁302は、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力と第2の蓄圧室32内における燃料の圧力との差が所定値X2(例えば2〜5MPa程度の値)より大きいときに、流路305と第2の蓄圧室32と連通した流路306とを連通させる。一方、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力と第2の蓄圧室32内における燃料の圧力との差が所定値X2以下のとき、弁302は閉じる。
The
弁303は、弁302と並列に設けられている。弁303は、第2の蓄圧室32内における燃料の圧力が第1の蓄圧室31内における燃料の圧力より大きいときに、流路305と流路306とを連通させる。一方、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が第2の蓄圧室32内における燃料の圧力以上のとき、弁303は閉じる。
The
以上の弁302,303の動作から、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力と第2の蓄圧室32内における燃料の圧力との差が所定値X2以下で且つ第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が第2の蓄圧室32内における燃料の圧力以上のときは、流路305と流路306との連通が遮断されることになる。
From the operations of the
次に、本実施形態に係る燃料噴射装置の動作について説明する。なお、内燃機関の始動前は、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内に燃料が蓄圧されていないものとする。
Next, the operation of the fuel injection device according to this embodiment will be described. It is assumed that fuel is not accumulated in the first
内燃機関を始動させる際には、燃料加圧ポンプ1が駆動されて第1の蓄圧室31に燃料が供給される。ここでは弁301は閉じており、第2の蓄圧室32に燃料は供給されないため、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力は速やかに上昇する。噴射制御バルブ9を作動させることで、燃料が燃焼室内に噴射されて内燃機関が始動される。
When starting the internal combustion engine, the
第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が所定値X1より大きくなると弁301,302が開き、第1の蓄圧室31から第2の蓄圧室32に燃料が供給される。ここでは弁303は閉じている。第2の蓄圧室32に燃料が供給されて第1の蓄圧室31内における燃料の圧力と第2の蓄圧室32内における燃料の圧力との差が所定値X2以下になると、弁302が閉じて第1の蓄圧室31から第2の蓄圧室32への燃料の供給が遮断されることで、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が第2の蓄圧室32内における燃料の圧力より高い状態が保たれる。
When the fuel pressure in the first
内燃機関の低負荷運転時には、増圧制御バルブ11を第1状態のままで噴射制御バルブ9を作動させることで、燃料を増圧装置4により増圧することなく噴射する。一方、内燃機関の高負荷運転時には、増圧制御バルブ11を第1状態から第2状態に切り換え噴射制御バルブ9を作動させることで、燃料を増圧装置4により増圧して噴射する。ニードル13が作動すると、第1シリンダ室34内の燃料により加圧されている増圧ピストン10が第2シリンダ室35側へ移動して燃料が増圧されて噴射される。増圧装置4が作動することで第1の蓄圧室31内の圧力と第2の蓄圧室32内の圧力との差が所定値X2より大きくなると、弁302が開いて第1の蓄圧室31から第2の蓄圧室32へ燃料が供給される。このとき、第1の蓄圧室31内の圧力と第2の蓄圧室32内の圧力との関係は、図4におけるほぼ実線上を移動することになり、第1の蓄圧室31内の圧力と第2の蓄圧室32内の圧力との差がほぼ所定値X2に保たれる。
During low load operation of the internal combustion engine, the fuel is injected without increasing the pressure by the
燃料を増圧装置4により増圧して噴射した後に増圧ピストン10を初期位置まで戻す際には、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換える。増圧制御バルブ11を第1状態に切り換えた直後は、燃料が第2の蓄圧室32から増圧装置制御室14に流入するとともにばね15の復元力により増圧ピストン10が第1シリンダ室34側へ移動する。その後は、ばね15の復元力により増圧ピストン10が第1シリンダ室34側へ移動する。また、増圧ピストン10を戻す際には、第1の蓄圧室31から第2シリンダ室35に燃料が供給され、第2シリンダ室35内の燃料の圧力も増圧ピストン10の復元力として作用する。ここで、弁302の動作により第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が第2の蓄圧室32内における燃料の圧力より高いため、第2シリンダ室35内の燃料の圧力が第1シリンダ室34及び増圧装置制御室14内の燃料の圧力より高くなる。したがって、従来より大きい復元力を増圧ピストン10に作用させることができるので、増圧ピストン10を初期位置まで戻すのに要する時間を短縮することができる。
When the pressure-increasing
また、コントローラ30は、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内における燃料の減圧を短時間に行う必要があると判定した場合は、以下に示す減圧制御を行う。この減圧制御は、燃料加圧ポンプ1を停止させるか吐出流量を低下させるとともに、噴射制御バルブ9を作動させずに、すなわちニードル13を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換えることにより行われる。増圧制御バルブ11を第1状態から第2状態に切り換えると増圧装置制御室14内の圧力が開放され、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換えると増圧装置制御室14に第2の蓄圧室32からの燃料の圧力が供給される。この切り換え動作によって、第2の蓄圧室32内の燃料が排出されて圧力が減少する。そして、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力と第2の蓄圧室32内における燃料の圧力との差が所定値X2より大きくなると弁302が開くため、第1の蓄圧室31内の燃料が第2の蓄圧室32及び増圧装置制御室14を経由して排出されることで、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力も減少する。さらに圧力を減少させる必要がある場合は、この切り換え動作を繰り返すことにより燃料の排出を繰り返して圧力をさらに減少させる。
In addition, when it is determined that the fuel in the first
なお、上記の減圧制御を行う場合の例としては、内燃機関の回転減速度(回転速度の時間減少量)が所定値以上の場合、内燃機関の要求トルクの低下速度が所定値以上の場合、フューエルカットを行う場合、内燃機関を停止した場合、圧力センサ41により検出された第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が設定圧力より所定値以上高い場合等が挙げられる。
As an example of performing the above-described pressure reduction control, when the rotational deceleration (time reduction amount of the rotational speed) of the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined value, For example, when the fuel cut is performed, when the internal combustion engine is stopped, the fuel pressure in the first
また、増圧装置4による増圧を行わずに極少量の燃料を噴射するとともに減圧を行う場合も考えられる。その場合に、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が第2の蓄圧室32内における燃料の圧力より低くなると、弁303が開いて第2の蓄圧室32から第1の蓄圧室31へ燃料が供給されるため、第1の蓄圧室31内の減圧速度が遅くなる。このとき、第1の蓄圧室31内の圧力と第2の蓄圧室32内の圧力との関係は、図5におけるほぼ破線上を移動することになり、第2の蓄圧室32内の圧力が弁302により設定される適正値より高くなる。この状態は、燃料加圧ポンプ1と増圧装置4の駆動履歴、及び圧力センサ41の検出値に基づいて推定できる。あるいは圧力センサにより第2の蓄圧室32内の圧力を直接検出してもよい。この状態が推定または検出された場合も、上記の減圧制御を行うことで第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内の圧力を減少させる。圧力の減少とともに、第1の蓄圧室31内の圧力と第2の蓄圧室32内の圧力との関係も図4におけるほぼ実線上へ移行する。なお、その場合は、燃料噴射期間を避けて噴射制御バルブ9を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換える動作を行う。
Further, it is conceivable that a very small amount of fuel is injected and pressure is reduced without increasing the pressure by the
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関の始動時には弁301が閉じているので、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32のうち第1の蓄圧室31のみに燃料加圧ポンプ1からの燃料が供給される。第1の蓄圧室31の容積は第2の蓄圧室32の容積より小さいため、内燃機関の始動時に第1の蓄圧室31内における燃料の圧力を速やかに上昇させることができる。したがって、内燃機関の始動性を改善することができる。
As described above, according to this embodiment, since the
そして、第1の蓄圧室31内における燃料の圧力が第2の蓄圧室32内における燃料の圧力より高くなるように、弁302,303の開閉動作が行われる。これによって、燃料を増圧装置4により増圧して噴射した後に増圧ピストン10を初期位置に戻す際には、第2シリンダ室35内の燃料の圧力を第1シリンダ室34及び増圧装置制御室14内の燃料の圧力より高くすることができるので、増圧ピストン10を初期位置に戻すための復元力を増大させることができる。したがって、増圧ピストン10を初期位置まで戻すのに要する時間を短縮することができるので、内燃機関の高速運転時に増圧装置4を安定して作動させることができる。さらに、増圧ピストン10に復元力を作用させるばね15の設計自由度も増すため、増圧装置4の小型化も実現できる。
Then, the
また、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内の圧力を短時間で減少させることが必要な場合は、噴射制御バルブ9を作動させずに、すなわちニードル13を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換えている。これによって、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内に蓄圧された燃料を増圧装置制御室14を経由して排出することができるので、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内における燃料の圧力を減圧弁を用いることなく速やかに減少させることができる。
Further, when it is necessary to reduce the pressure in the first
「第2実施形態」
図6は、本発明の第2実施形態に係る制御装置の制御対象となる燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。本実施形態においては、第1実施形態と比較して燃料を蓄圧する蓄圧室(コモンレール)が分かれておらず共通化されており、差圧発生弁33が省略されている。すなわち、本実施形態の蓄圧室31は、燃料溜り6、インジェクタ制御室3、第1シリンダ室34、第2シリンダ室35及び増圧装置制御室14への燃料供給源として機能する。なお、他の構成については第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
“Second Embodiment”
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a configuration of a fuel injection device to be controlled by the control device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, compared with the first embodiment, the pressure accumulation chamber (common rail) for accumulating fuel is not divided and is shared, and the differential
本実施形態においても、燃料を増圧装置4により増圧して噴射した後に増圧ピストン10を初期位置まで戻す際には、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換える。
Also in this embodiment, when the pressure-increasing
ここで、燃料を増圧装置4により増圧して噴射した直後は、第2シリンダ室35内にはまだ高圧の燃料が残っている。そして、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換えた直後は、第2シリンダ室35内の燃料の圧力の他に増圧装置制御室14内に流入する燃料の圧力も増圧ピストン10に作用するため、増圧ピストン10を初期位置に戻す復元力は大きく、図7の初期戻り量部分に示すように増圧ピストン10の戻り速度は速い。しかし、その後は、ばね15の復元力のみによって増圧ピストン10が戻ることになるため、図7の戻り勾配α部分に示すように増圧ピストン10の戻り速度が遅くなる。したがって、図8に示すように、増圧ピストン10が完全に初期位置まで戻るのに時間がかかり、内燃機関の高速運転時には増圧ピストン10が初期位置に戻る前に再び第2シリンダ室35側に移動してしまうことになる。この動作が繰り返されると、図8に示すように、増圧ピストン10のストローク量が不足し、増圧装置4により十分に燃料の増圧を行うことができなくなってしまう。
Here, immediately after the fuel is boosted and injected by the
そこで、本実施形態において、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換えて増圧ピストン10を戻す際には、コントローラ30は、噴射制御バルブ9を作動させずに、すなわちニードル13を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換える制御を行う。増圧制御バルブ11を第2状態に切り換えると、増圧装置制御室14内の圧力が開放されるとともに第2シリンダ室35内の燃料の圧力が増大する。その状態で増圧制御バルブ11を第1状態に切り換えると、ばね15の復元力だけでなく、増大した第2シリンダ室35内の燃料の圧力及び増圧装置制御室14内に流入する燃料の圧力も増圧ピストン10の復元力として作用する。したがって、図9に示すように、増圧ピストン10の戻り速度を一時的に速くすることができるので、増圧ピストン10を初期位置まで戻すのに要する時間を短縮することができる。この増圧制御バルブ11を一時的に第2状態に切り換えるタイミングは増圧ピストン10の戻り速度が遅くなった後が好ましく、実験的または解析的にこのタイミングを設定することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the pressure
なお、この切り換え制御については、1サイクル中1回に限らず1サイクル中に複数回繰り返して行ってもよい。さらに、この切り換え制御については、増圧ピストン10を戻す度に行わずに、増圧ピストン10のストローク不足の発生を予測して行ってもよい。増圧ピストン10のストローク不足の発生が予測される場合の例としては、内燃機関の回転速度が所定値以上の場合、内燃機関の要求トルクが所定値以上の場合、所定サイクルの間この切り換え制御を行わずに燃料を増圧装置4により増圧させて噴射させた場合等が挙げられる。
This switching control is not limited to once in one cycle, and may be repeated a plurality of times in one cycle. Further, this switching control may be performed by predicting the occurrence of a stroke shortage of the boosting
また、本実施形態においても、コントローラ30は、第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32内における燃料の減圧を短時間に行う必要があると判定した場合は、以下に示す減圧制御を行う。この減圧制御は、第1実施形態と同様に、燃料加圧ポンプ1を停止させるか吐出流量を低下させるとともに、噴射制御バルブ9を作動させずに、すなわちニードル13を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換えることにより行われる。増圧制御バルブ11を第1状態から第2状態に切り換えると増圧装置制御室14内の圧力が開放され、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換えると増圧装置制御室14に蓄圧室31からの燃料の圧力が供給される。この切り換え動作によって、蓄圧室31内の燃料が排出されて圧力が減少する。さらに圧力を減少させる必要がある場合は、この切り換え動作を繰り返すことにより燃料の排出を繰り返して圧力をさらに減少させる。
Also in this embodiment, when the
なお、上記の減圧制御を行う場合の例としては、内燃機関の回転減速度(回転速度の時間減少量)が所定値以上の場合、内燃機関の要求トルクの低下速度が所定値以上の場合、フューエルカットを行う場合、内燃機関を停止した場合、圧力センサ41により検出された蓄圧室31内における燃料の圧力が設定圧力より所定値以上高い場合等が挙げられる。
As an example of performing the above-described pressure reduction control, when the rotational deceleration (time reduction amount of the rotational speed) of the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined value, when the decrease rate of the required torque of the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined value, For example, when the fuel cut is performed, when the internal combustion engine is stopped, the fuel pressure in the
また、増圧装置4による増圧を行わずに極少量の燃料を噴射するとともに減圧を行う場合も考えられるが、この場合も、上記の減圧制御を行うことで蓄圧室31内の圧力を減少させる。ただし、その場合は、燃料噴射期間を避けて噴射制御バルブ9を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換える動作を行う。
In addition, it is conceivable that a very small amount of fuel is injected and the pressure is reduced without increasing the pressure by the
なお、他の動作については第1実施形態と同様であるため説明を省略する。 Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
以上説明したように、本実施形態によれば、燃料を増圧装置4により増圧して噴射した後、増圧制御バルブ11を第2状態から第1状態に切り換えて増圧ピストン10を戻す際には、噴射制御バルブ9を作動させずに、すなわちニードル13を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換えている。これによって、増大した第2シリンダ室35内の燃料の圧力及び増圧装置制御室14内に流入する燃料の圧力を増圧ピストン10の復元力として作用させることができるので、増圧ピストン10の戻り速度を一時的に速くすることができる。したがって、増圧ピストン10を初期位置に戻すのに要する時間を短縮することができるので、内燃機関の高速運転時に増圧装置4を安定して作動させることができる。さらに、増圧ピストン10に復元力を作用させるばね15の設計自由度も増すため、増圧装置4の小型化も実現できる。
As described above, according to the present embodiment, after the fuel is boosted and injected by the
また、蓄圧室31内の圧力を短時間で減少させることが必要な場合は、噴射制御バルブ9を作動させずに、すなわちニードル13を作動させずに増圧制御バルブ11を一時的に第1状態から第2状態に切り換えている。これによって、蓄圧室31内に蓄圧された燃料を増圧装置制御室14を経由して排出することができるので、蓄圧室31内における燃料の圧力を減圧弁を用いることなく速やかに減少させることができる。
When it is necessary to reduce the pressure in the
図1では、第1の蓄圧室31と第2の蓄圧室32とが外観上分かれて示されているが、実際には外観上2つに分ける必要はなく1本のコモンレールの内部を分けて差圧発生弁を取り付けた構造であってもよい。
In FIG. 1, the
図1では、第2の蓄圧室32からインジェクタ100までの油路について、第1シリンダ室34への油路と増圧制御バルブ11への油路とが別々であるが、インジェクタ100外では油路を共通化してインジェクタ100内で分岐するように油路を構成してもよい。同様に、図6では、蓄圧室31からインジェクタ100までの油路について、圧力遮断弁17への油路、第1シリンダ室34への油路及び増圧制御バルブ11への油路が別々であるが、インジェクタ100外では油路を共通化してインジェクタ100内で分岐するように油路を構成してもよい。
In FIG. 1, regarding the oil passage from the second
図1,6では、増圧制御バルブ11は3方弁として示されているが、2方弁式を用いてもよい。そして、図1,6では、増圧ピストン10に復元力を作用させるばね15が増圧装置制御室14内に設けられているが、第1シリンダ室34や第2シリンダ室35内にばね15を設けてもよい。
1 and 6, the pressure
また、例えばV型機関のように蓄圧室の配置に制限がある場合、第1実施形態では第1の蓄圧室31及び第2の蓄圧室32をそれぞれ複数設け、第2実施形態では蓄圧室31を複数設けることも可能である。
For example, when the arrangement of the pressure accumulating chamber is limited as in a V-type engine, a plurality of first accumulating
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
1 燃料加圧ポンプ、3 インジェクタ制御室、4 増圧装置、5 ノズル、6 燃料溜り、9 噴射制御バルブ、10 増圧ピストン、11 増圧制御バルブ、13 ニードル、14 増圧装置制御室、15 ばね、17 圧力遮断弁、20 噴射孔、30 コントローラ、31 第1の蓄圧室、32 第2の蓄圧室、33 差圧発生弁、34 第1シリンダ室、35 第2シリンダ室、100 インジェクタ、301,302,303 弁。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を該増圧ピストンに作用させる制御力の変化により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、
前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、
を備え、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧して噴射することが可能な燃料噴射装置であって、
前記蓄圧手段は、
前記第2シリンダ室と連通し、ポンプから供給される燃料を蓄圧する第1蓄圧室と、
第1蓄圧室より容積が大きく、前記第1シリンダ室と連通し、第1蓄圧室から供給される燃料を蓄圧する第2蓄圧室と、
第1蓄圧室内の燃料の圧力が所定値以下のときに、第1蓄圧室から第2蓄圧室への燃料の供給を遮断する遮断弁と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。 Pressure accumulation means for accumulating fuel supplied from the pump;
A pressure-increasing piston that is pressurized by the pressure of fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber, and the pressure-increasing piston applies a force that pressurizes the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber. Pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel stored in the fuel reservoir communicating with the second cylinder chamber by increasing it by a change in the control force acting on the pressure increasing piston;
An injection nozzle for injecting fuel stored in the fuel reservoir by the operation of a needle;
A fuel injection device capable of increasing and injecting fuel accumulated in the pressure accumulating means by the pressure increasing means,
The pressure accumulating means is
A first pressure accumulation chamber that communicates with the second cylinder chamber and accumulates fuel supplied from a pump;
A second pressure accumulation chamber having a larger volume than the first pressure accumulation chamber, communicating with the first cylinder chamber, and accumulating fuel supplied from the first pressure accumulation chamber;
A shutoff valve that shuts off the supply of fuel from the first pressure accumulation chamber to the second pressure accumulation chamber when the pressure of the fuel in the first pressure accumulation chamber is equal to or less than a predetermined value;
A fuel injection device comprising:
該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を該増圧ピストンに作用させる制御力の変化により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、
前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、
を備え、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧して噴射することが可能な燃料噴射装置であって、
前記蓄圧手段は、
前記第2シリンダ室と連通し、ポンプから供給される燃料を蓄圧する第1蓄圧室と、
前記第1シリンダ室と連通し、第1蓄圧室から供給される燃料を蓄圧する第2蓄圧室と、
第1蓄圧室内の燃料の圧力が第2蓄圧室内の燃料の圧力より高くなるように、第1蓄圧室と第2蓄圧室との間を開閉する差圧発生弁と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。 Pressure accumulation means for accumulating fuel supplied from the pump;
A pressure-increasing piston that is pressurized by the pressure of fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber, and the pressure-increasing piston applies a force that pressurizes the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber. Pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel stored in the fuel reservoir communicating with the second cylinder chamber by increasing it by a change in the control force acting on the pressure increasing piston;
An injection nozzle for injecting fuel stored in the fuel reservoir by the operation of a needle;
A fuel injection device capable of increasing and injecting fuel accumulated in the pressure accumulating means by the pressure increasing means,
The pressure accumulating means is
A first pressure accumulation chamber that communicates with the second cylinder chamber and accumulates fuel supplied from a pump;
A second pressure accumulation chamber that communicates with the first cylinder chamber and accumulates fuel supplied from the first pressure accumulation chamber;
A differential pressure generating valve that opens and closes between the first pressure accumulation chamber and the second pressure accumulation chamber so that the pressure of the fuel in the first pressure accumulation chamber is higher than the pressure of the fuel in the second pressure accumulation chamber;
A fuel injection device comprising:
前記差圧発生弁は、第1蓄圧室内の燃料の圧力と第2蓄圧室内の燃料の圧力との差が所定値以下のときに、第1蓄圧室から第2蓄圧室への燃料の供給を遮断する弁を含むことを特徴とする燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 2,
The differential pressure generating valve supplies fuel from the first pressure accumulation chamber to the second pressure accumulation chamber when the difference between the fuel pressure in the first pressure accumulation chamber and the fuel pressure in the second pressure accumulation chamber is a predetermined value or less. A fuel injection device including a shut-off valve.
前記差圧発生弁は、第2蓄圧室内の燃料の圧力が第1蓄圧室内の燃料の圧力より大きいときに、第1蓄圧室と第2蓄圧室とを連通させる弁を含むことを特徴とする燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 2 or 3,
The differential pressure generating valve includes a valve for communicating the first pressure accumulation chamber and the second pressure accumulation chamber when the pressure of the fuel in the second pressure accumulation chamber is larger than the pressure of the fuel in the first pressure accumulation chamber. Fuel injection device.
該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を制御室内の圧力開放により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、
前記制御室内に制御圧を供給する第1状態と、前記制御室内の圧力を開放する第2状態との切り換えが可能な切換手段と、
前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、
を備える燃料噴射装置を対象として、前記切換手段を第1状態から第2状態に切り換えるとともに前記ニードルを作動させる制御を行うことで、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させることが可能な制御装置であって、
燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させた後、前記切換手段を第2状態から第1状態に切り換えて移動した増圧ピストンの位置を戻すときに、前記第2シリンダ室内の燃料の圧力が増大するように、前記ニードルを作動させずに前記切換手段を一時的に第1状態から第2状態に切り換える切換制御を行う制御手段を有することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 Pressure accumulation means for accumulating fuel supplied from the pump;
A pressure increasing piston that is pressurized by the pressure of the fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber, and controls the force by which the pressure increasing piston pressurizes the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber A pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel stored in the fuel reservoir communicating with the second cylinder chamber by increasing the pressure by releasing the pressure in the chamber;
Switching means capable of switching between a first state in which the control pressure is supplied into the control chamber and a second state in which the pressure in the control chamber is released;
An injection nozzle for injecting fuel stored in the fuel reservoir by the operation of a needle;
For the fuel injection device comprising the above, the switching means is switched from the first state to the second state and the needle is operated to increase the pressure accumulated in the pressure accumulating means by the pressure increasing means. A control device capable of being injected and
After the fuel is boosted by the pressure boosting means and injected, when the switching means is switched from the second state to the first state and the position of the boosting piston moved is returned, the fuel in the second cylinder chamber is returned. A control device for a fuel injection device, comprising: control means for performing switching control for temporarily switching the switching means from the first state to the second state without operating the needle so that the pressure increases.
前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の回転速度が所定値以上の場合に、前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of Claim 5, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when a rotational speed of an internal combustion engine into which fuel is injected is a predetermined value or more.
前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の要求トルクが所定値以上の場合に、前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of Claim 5, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when a required torque of an internal combustion engine into which fuel is injected is a predetermined value or more.
前記制御手段は、所定サイクルの間前記切換制御を行わずに燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させた場合は、該切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of Claim 5, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when the fuel is boosted and injected by the pressure increasing means without performing the switching control for a predetermined cycle.
該蓄圧手段から第1シリンダ室に供給された燃料の圧力により加圧される増圧ピストンを含み、該増圧ピストンが該蓄圧手段から第2シリンダ室に供給された燃料を加圧する力を制御室内の圧力開放により増大させることで、該第2シリンダ室と連通する燃料溜りに貯溜された燃料の圧力を増大させる増圧手段と、
前記制御室と前記蓄圧手段とを連通する第1状態と、前記制御室内の圧力を開放する第2状態との切り換えが可能な切換手段と、
前記燃料溜りに貯溜された燃料をニードルの作動により噴射する噴射ノズルと、
を備える燃料噴射装置を対象として、前記切換手段を第1状態から第2状態に切り換えるとともに前記ニードルを作動させる制御を行うことで、前記蓄圧手段に蓄圧された燃料を前記増圧手段により増圧させて噴射させることが可能な制御装置であって、
前記ニードルを作動させずに前記切換手段を一時的に第1状態から第2状態に切り換える切換制御を行うことにより、燃料を噴射させずに前記蓄圧手段内の燃料の圧力を減少させる制御手段を有することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 Pressure accumulation means for accumulating fuel supplied from the pump;
A pressure increasing piston that is pressurized by the pressure of the fuel supplied from the pressure accumulating means to the first cylinder chamber, and controls the force by which the pressure increasing piston pressurizes the fuel supplied from the pressure accumulating means to the second cylinder chamber A pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel stored in the fuel reservoir communicating with the second cylinder chamber by increasing the pressure by releasing the pressure in the chamber;
Switching means capable of switching between a first state in which the control chamber and the pressure accumulating means communicate with each other and a second state in which the pressure in the control chamber is released;
An injection nozzle for injecting fuel stored in the fuel reservoir by the operation of a needle;
For the fuel injection device comprising the above, the switching means is switched from the first state to the second state and the needle is operated to increase the pressure accumulated in the pressure accumulating means by the pressure increasing means. A control device capable of being injected and
Control means for reducing the pressure of the fuel in the pressure accumulating means without injecting fuel by performing switching control for temporarily switching the switching means from the first state to the second state without operating the needle. A control device for a fuel injection device.
前記制御手段は、前記切換制御を繰り返して行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 A control device for a fuel injection device according to claim 9,
A control device for a fuel injection device, wherein the control means repeatedly performs the switching control.
前記制御手段は、燃料の噴射を行う作動状態時には、燃料噴射期間を避けて前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 A control device for a fuel injection device according to claim 9 or 10,
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control while avoiding a fuel injection period in an operation state in which fuel injection is performed.
前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の回転減速度が所定値以上の場合に、前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of any one of Claims 9-11, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when a rotational deceleration of an internal combustion engine into which fuel is injected is a predetermined value or more.
前記制御手段は、燃料が噴射される内燃機関の要求トルクの低下速度が所定値以上の場合に、前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of any one of Claims 9-11, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when a reduction rate of a required torque of an internal combustion engine into which fuel is injected is a predetermined value or more.
前記制御手段は、前記蓄圧手段内の燃料の圧力が設定圧力より所定値以上高い場合に、前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of any one of Claims 9-11, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when the pressure of the fuel in the pressure accumulating means is higher than a set pressure by a predetermined value or more.
前記制御手段は、内燃機関への燃料の噴射を停止した場合に、前記切換制御を行うことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。 It is a control apparatus of the fuel-injection apparatus of any one of Claims 9-11, Comprising:
The control device of the fuel injection device, wherein the control means performs the switching control when the fuel injection to the internal combustion engine is stopped.
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- 2003-08-29 JP JP2003306855A patent/JP2005076510A/en active Pending
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