JP2005127289A - Fuel injection device for internal combustion device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、さらに詳しくは低圧燃料噴射弁と高圧燃料噴射弁とから内燃機関に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies fuel to the internal combustion engine from a low pressure fuel injection valve and a high pressure fuel injection valve.
乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に燃料を供給する方法としては、内燃機関の気筒内に直接燃料を噴射する直噴噴射と、内燃機関の気筒内に空気を供給する吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射と、上記の2つの方法を合わせる、つまり内燃機関の運転状態に応じて直噴噴射とポート噴射を切り替える直噴/ポート噴射とがある。 As a method of supplying fuel to an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck, direct injection that directly injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine, and in the cylinder of the internal combustion engine There are a port injection in which fuel is injected into an intake port for supplying air and a direct injection / port injection in which the above two methods are combined, that is, direct injection and port injection are switched according to the operating state of the internal combustion engine.
上記の内燃機関の運転状態に応じて直噴/ポート噴射を行う内燃機関の燃料噴射装置としては、例えば特許文献1に示すものがある。この内燃機関の燃料噴射装置は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する高圧燃料噴射弁(主燃料噴射弁)と、吸気通路に燃料を噴射する低圧燃料噴射弁(補助燃料噴射弁)とを備える。低圧ポンプ(低圧燃料ポンプ)で加圧され、吐出された低圧燃料は、燃料供給配管を介して低圧燃料噴射弁に供給され、この低圧燃料噴射弁から吸気通路に噴射される。一方、低圧ポンプで加圧され、吐出された低圧燃料は、燃料配管および燃料フィルタを介して高圧ポンプに供給される。この高圧ポンプでさらに加圧され、吐出された高圧燃料は、高圧燃料噴射弁に供給され、この高圧燃料噴射弁から内燃機関の燃焼室に噴射される。
An example of a fuel injection device for an internal combustion engine that performs direct injection / port injection in accordance with the operating state of the internal combustion engine is disclosed in
この内燃機関の燃料噴射装置は、内燃機関の運転状態、例えばエンジン回転数(機関回転数)、吸入空気量、アクセル開度(スロットル開度)、冷却水水温などに基づいて作成されたマップにより、高圧燃料噴射弁および低圧燃料噴射弁の噴射(噴射タイミングや噴射量に対応する弁開度)を制御する。具体的には、上記マップは、高圧燃料噴射弁のみによる直噴領域、高圧燃料噴射弁および低圧燃料噴射弁の両方による直噴/ポート噴射領域、低圧燃料噴射弁のみによるポート噴射領域に区画されており、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置は、内燃機関の運転状態により、高圧燃料噴射弁、低圧燃料噴射弁の噴射を制御する。 This fuel injection device for an internal combustion engine is based on a map created based on the operating state of the internal combustion engine, for example, engine speed (engine speed), intake air amount, accelerator opening (throttle opening), cooling water temperature, and the like. The injection of the high-pressure fuel injection valve and the low-pressure fuel injection valve (the valve opening corresponding to the injection timing and the injection amount) is controlled. Specifically, the map is divided into a direct injection region that includes only the high pressure fuel injection valve, a direct injection / port injection region that includes both the high pressure fuel injection valve and the low pressure fuel injection valve, and a port injection region that includes only the low pressure fuel injection valve. The control device for the fuel injection device of the internal combustion engine controls the injection of the high pressure fuel injection valve and the low pressure fuel injection valve according to the operating state of the internal combustion engine.
ところで、上記従来の内燃機関の燃料噴射装置は、上述のように高圧燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧ポンプが備えられている。この高圧ポンプの駆動は、インテークカムシャフトあるいはエキゾーストカムシャフトに取り付けられたポンプ用駆動カムが回転することで行われる。つまり、このポンプ用駆動カムが回転することで、高圧ポンプに設けられたプランジャが往復運動し、高圧ポンプに供給された低圧ポンプで加圧された低圧燃料をさらに加圧するものである。ここで、内燃機関の燃料噴射装置の制御装置が高圧燃料噴射弁から高圧燃料を噴射しないように制御、つまり高圧燃料噴射弁を作動させていない状態でも、ポンプ用駆動カムが回転しているため、この高圧ポンプは駆動をし続けている。従って、高圧ポンプは、高圧燃料噴射弁において高圧ポンプにより加圧された高圧燃料が必要でない場合でも、高圧ポンプで加圧された高圧燃料を無駄に高圧燃料噴射弁に供給するという問題があった。 By the way, the conventional fuel injection device for an internal combustion engine includes a high-pressure pump for supplying high-pressure fuel to the high-pressure fuel injection valve as described above. The high-pressure pump is driven by rotation of a pump drive cam attached to the intake camshaft or the exhaust camshaft. That is, as the pump drive cam rotates, the plunger provided in the high-pressure pump reciprocates to further pressurize the low-pressure fuel pressurized by the low-pressure pump supplied to the high-pressure pump. Here, since the control device of the fuel injection device of the internal combustion engine is controlled not to inject high pressure fuel from the high pressure fuel injection valve, that is, even when the high pressure fuel injection valve is not operated, the pump drive cam rotates. This high-pressure pump continues to drive. Therefore, the high-pressure pump has a problem of wastefully supplying the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump to the high-pressure fuel injection valve even when the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump is not required in the high-pressure fuel injection valve. .
また、この高圧ポンプは、プランジャにより低圧ポンプで加圧された低圧燃料をさらに
加圧する際に必要な力を駆動源であるポンプ用駆動カムから得ている。このポンプ用駆動カムが固定されているインテークシャフトあるいはエキゾーストカムシャフトは、タイミングチェーンを介して内燃機関のクランクシャフトの回転が伝達されて回転するものである。従って、高圧燃料噴射弁において高圧ポンプにより加圧された高圧燃料が必要でない場合でも、高圧ポンプは、低圧ポンプで加圧された低圧燃料をさらに加圧する際に必要な力を内燃機関のクランクシャフトから得ていることとなり、これが内燃機関の無駄なフリクションとなるという問題もあった。
The high-pressure pump obtains a force necessary for further pressurizing the low-pressure fuel pressurized by the low-pressure pump by the plunger from a pump drive cam that is a drive source. The intake shaft or the exhaust camshaft to which the pump drive cam is fixed is rotated by transmitting the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine via the timing chain. Therefore, even when the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump is not required in the high-pressure fuel injection valve, the high-pressure pump provides the force necessary for further pressurizing the low-pressure fuel pressurized by the low-pressure pump. There is also a problem that this becomes useless friction of the internal combustion engine.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関に供給される燃料の無駄を排除すると共に、内燃機関の無駄なフリクションを排除することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and provides a fuel injection device for an internal combustion engine that eliminates waste of fuel supplied to the internal combustion engine and eliminates waste of friction of the internal combustion engine. It is for the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、低圧ポンプで加圧し、吐出される低圧燃料を高圧ポンプに供給し、低圧燃料を高圧ポンプでさらに加圧し、吐出される高圧燃料を噴射する高圧燃料噴射弁と、低圧ポンプで加圧し、吐出される低圧燃料を噴射する低圧燃料噴射弁とを備える内燃機関の燃料噴射装置において、高圧燃料噴射弁の非作動時に高圧ポンプの高圧燃料吐出量をほぼ0とする吐出抑制手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention pressurizes with a low-pressure pump, supplies the discharged low-pressure fuel to the high-pressure pump, further pressurizes the low-pressure fuel with the high-pressure pump, and discharges the high-pressure A fuel injection device for an internal combustion engine comprising a high-pressure fuel injection valve that injects fuel and a low-pressure fuel injection valve that pressurizes and discharges low-pressure fuel that is pressurized by a low-pressure pump. Discharge suppression means for reducing the high-pressure fuel discharge amount to approximately 0 is provided.
また、この発明では、上記内燃機関の燃料噴射装置において、吐出抑制手段は、高圧ポンプと当該高圧ポンプを駆動する駆動源との連結を解除することを特徴とする。 According to the present invention, in the fuel injection device for an internal combustion engine, the discharge suppression means releases the connection between the high-pressure pump and the drive source that drives the high-pressure pump.
また、この発明では、上記内燃機関の燃料噴射装置において、吐出抑制手段は、低圧燃料を高圧ポンプに供給しないことを特徴とする。 In the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention, the discharge suppression means does not supply low-pressure fuel to the high-pressure pump.
この発明にかかる内燃機関の燃料噴射装置は、高圧燃料噴射弁において高圧ポンプにより加圧された高圧燃料が必要でない場合、つまり高圧燃料噴射弁の非作動時に、吐出抑制手段が高圧ポンプと当該高圧ポンプを駆動する駆動源との連結を解除する、あるいは低圧燃料を高圧ポンプに供給しないことにより、高圧ポンプの高圧燃料吐出量をほぼ0とする。従って、内燃機関に供給される燃料の無駄を排除することができると共に、内燃機関の無駄なフリクションを排除することができるという効果を奏する。 In the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention, when the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump is not required in the high-pressure fuel injection valve, that is, when the high-pressure fuel injection valve is not operated, By releasing the connection with the drive source that drives the pump, or by not supplying the low-pressure fuel to the high-pressure pump, the high-pressure fuel discharge amount of the high-pressure pump is made substantially zero. Therefore, it is possible to eliminate the waste of fuel supplied to the internal combustion engine and to eliminate the wasteful friction of the internal combustion engine.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下に説明する燃料噴射装置は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関であるエンジンに燃料を供給する装置である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same. Here, the fuel injection device described below is a device that supplies fuel to an engine that is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck.
図1は、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置の構成例を示す図である。図2は、内燃機関の構成例を示す図である。図3−1は、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置の高圧ポンプの構成例を示す図である。図3−2は、高圧ポンプの動作説明図である。図4−1は、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置の吐出抑制手段の構成例を示す図である。図4−2は、図4−1のA部分拡大斜視図である。図4−3は、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置の吐出抑制手段の動作説明図である。図1および図4−1に示すように、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射装置1は、低圧燃料噴射弁であるポート
噴射用燃料噴射弁2と、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3と、低圧ポンプ4と、高圧ポンプ5と、吐出抑制手段であるアクチュエータ6とにより構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a fuel injection device for an internal combustion engine according to a first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the internal combustion engine. FIG. 3A is a diagram of a configuration example of the high-pressure pump of the fuel injection device for the internal combustion engine according to the first embodiment. FIG. 3-2 is an operation explanatory diagram of the high-pressure pump. FIG. 4A is a diagram of a configuration example of the discharge suppression unit of the fuel injection device for the internal combustion engine according to the first embodiment. FIG. 4B is an enlarged perspective view of a portion A in FIG. FIG. 4-3 is a diagram for explaining the operation of the discharge suppression unit of the fuel injection device for the internal combustion engine according to the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 4-1, a
低圧燃料噴射弁であるポート噴射用燃料噴射弁2および高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3は、図1および図2に示すように、直列4気筒の内燃機関の各気筒20のそれぞれに設けられている。ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3は、電磁弁であり、後述する制御装置7からの噴射信号により噴射タイミングや噴射量が制御される。複数のポート噴射用燃料噴射弁2は、低圧デリバリーパイプ2aを介して、後述する低圧ポンプ4から吐出された低圧燃料が供給される。一方、直噴用燃料噴射弁3は、高圧デリバリーパイプ3aを介して、後述する高圧ポンプ5から吐出された高圧燃料が供給される。なお、3bは直噴用燃料噴射弁3に供給される高圧燃料の圧力を検出する圧力センサである。ここで、内燃機関の気筒数は、4気筒に限定されるものではない。従って、例えば6気筒の内燃機関の場合、内燃機関の燃料噴射装置1では、ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3をそれぞれ6個備えることとなる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a port injection
内燃機関の各気筒20は、図2に示すように、シリンダブロック21と、ピストン22と、シリンダブロック21に固定されたシリンダヘッド23と、ピストン22とシリンダヘッド23との間に形成される燃焼室24と、吸気弁25と、排気弁26と、吸気ポート27と、排気ポート28と、点火プラグ29とにより構成されている。ポート噴射用燃料噴射弁2は、図示しない吸気通路と連通する吸気ポート27内に低圧燃料を噴射できるように備えられている。また、直噴用燃料噴射弁3は、シリンダヘッド23に固定され、燃焼室24内に高圧燃料を直接噴射できるように備えられている。なお、22aは、直噴用燃料噴射弁3から噴射された燃料を点火プラグ29近傍に導くための凹部である。なお、ポート噴射用燃料噴射弁2は、図示しない吸気通路内あるいはこの吸気通路の上流側に設けられる図示しないサージタンク内に低圧燃料を噴射し、内燃機関に燃料を供給するようにしても良い。
As shown in FIG. 2, each
低圧ポンプ4は、図1に示すように、後述する制御装置7からの駆動信号により駆動し、燃料タンク8内に貯留された燃料を所定圧力(例えば、0.4MPa程度の低圧)まで加圧し、低圧通路9に低圧燃料を吐出する電動式ポンプである。この低圧ポンプ4から吐出された低圧燃料は、この低圧通路9および低圧デリバリーパイプ2aを介して複数のポート噴射用燃料噴射弁2に供給されるとともに、低圧通路9の途中から分岐する分岐通路10を介して高圧ポンプ5に供給される。なお、4aは、低圧通路9内の低圧燃料の圧力が所定圧力(低圧)よりも高くなった際に、低圧ポンプ4から吐出された低圧燃料の一部を燃料タンク8に戻し、低圧通路9内、つまりポート噴射用燃料噴射弁2および高圧ポンプ5に供給する低圧燃料の圧力を一定に保つレギュレータである。
As shown in FIG. 1, the low-
高圧ポンプ5は、図1および図3−1に示すように、低圧通路9および分岐通路10を介して、低圧ポンプ4で加圧され、吐出された低圧燃料をさらに加圧する。そして、この加圧された高圧燃料を吐出し、高圧通路11および高圧デリバリーパイプ3aを介して、複数の直噴燃料噴射弁3に供給するものである。この高圧ポンプ5は、低圧燃料ポート5aと、高圧燃料ポート5bと、電磁弁5cと、加圧室5dと、プランジャ5eとにより構成されている。なお、5fは、加圧室5d内の燃料が所定圧力(例えば、12MPa程度の高圧)になった際に開弁し、高圧燃料を高圧通路11に吐出するチェック弁である。なお、高圧ポンプ5は、図4−1および図4−2に示すように、シリンダヘッド23内に回転自在に支持されるインテークカムシャフト13およびエキゾーストカムシャフトを覆うシリンダヘッドカバー30に固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 3-1, the
低圧燃料ポート5aは、図1に示す分岐通路10と連通しており、低圧ポンプ4で加圧され、吐出された低圧燃料を高圧ポンプ5に供給するものである。この低圧燃料ポート5
aの一端は、加圧室5dと連通している。この低圧燃料ポート5aに供給された低圧燃料は、電磁弁5cを介して、加圧室5dに供給される。電磁弁5cは、後述する制御装置7からの開度信号により開閉し、加圧室5d内に供給する低圧燃料供給量を制御するものである。この電磁弁5cの弁開度は、図1に示す圧力センサ3bから検出される高圧デリバリーパイプ3a内の高圧燃料の圧力が所定圧力に維持されるように、この高圧燃料の圧力に基づいて、デューディー制御されるものである。この加圧室5dは、チェック弁5fを介して高圧燃料ポート5bと連通している。また、加圧室5dで加圧された高圧燃料は、高圧通路11に吐出される。この加圧室5d内では、プランジャ5eが矢印B方向に往復運動可能に支持されており、このプランジャ5eの往復運動により、加圧室5dに供給された低圧燃料が加圧される。プランジャ5eは、リフタ5gに固定されている。このリフタ5gは、リフタガイド5h内を矢印B方向に上下動可能に支持されている。また、リフタ5gは、図示しないスプリングの付勢力により、高圧ポンプ5の駆動源であるポンプ用駆動カム12に常に接触している。
The low-
One end of a communicates with the pressurizing
ここで、ポンプ用駆動カム12は、図4−1および図4−2に示すように、カム小径部12aと、このカム小径部12aと連続するように形成されたカム部12bとにより構成されている。このポンプ用駆動カム12は、インテークカムシャフト13に固定されている。この、インテークカムシャフト13は、図2に示す各気筒20のピストン22が回転自在に支持されているクランクシャフト14と図示しないタイミングチェーンを介して、連結されている。つまり、インテークカムシャフト13には、内燃機関のクランクシャフト14の回転がタイミングチェーンを介して伝達され、このクランクシャフト14の回転方向と同一方向、すなわち矢印C方向に回転する。また、インテークカムシャフト13は、同図に示すように、各気筒20に対応するバルブ用駆動カム13aが複数個固定されている。このバルブ用駆動カム13aには、各気筒20の吸気弁25が図示しないスプリングの付勢力により常に接触し、インテークシャフト13が矢印C方向に回転することで、この吸気弁25の開閉が繰り返し行われる。
Here, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
次に、高圧ポンプ5の動作について説明する。内燃機関が運転状態であると、クランクシャフト14が回転しているため、インテークカムシャフト13は、クランクシャフト14と同様に矢印C方向に回転する。インテークカムシャフト13が矢印C方向に回転することで、ポンプ用駆動カム12のカム部12bの突出部12cと、高圧ポンプ5のリフタ5gが接触し始める。これにより、リフタ5がリフタガイド5h内を上方向に移動し始めると共に、プランジャ5eが加圧室5d内を上方向に移動し始める。なお、電磁弁5cは、予め制御装置7からの開度信号により開弁されており、低圧燃料が低圧燃料ポート5aから矢印Dに示すように加圧室5dに供給されている。
Next, the operation of the
そして、制御装置7は、プランジャ5eが加圧室5d内を上方向、つまり加圧室5d内の低圧燃料を加圧する方向に移動し始めと同時に、電磁弁5cに出力されている開度信号を停止する。これにより、電磁弁5cは、図示しないスプリングの付勢力により、矢印E方向に移動、つまり低圧燃料ポート5aと加圧室5dとの連通を遮断し、後述する加圧された高圧燃料が低圧燃料ポート5aから分岐通路10に流入することを防止する。プランジャ5eが加圧室5d内を上方向に移動すると、加圧室5d内の低圧燃料は、急激に加圧され、所定圧力(高圧)の高圧燃料となる。チェック弁5fは、高圧燃料が所定圧力(高圧)以上となると開弁するように設定されているので、図3−2の矢印Fに示すように、加圧室5d内の高圧燃料は、このチェック弁5fを介して高圧燃料ポート5bを通り、高圧通路11に吐出される。
Then, the
カム部12bの突出部12cの図示しない頂点(カム部12bの中心からの距離が最も長い点)を過ぎると、プランジャ5eおよびリフタ5gは、図示しないスプリングの付勢力により、加圧室5d内およびリフタガイド5h内を下方向に移動し始める。このとき、
制御装置7は、電磁弁5cに対して開度信号の出力し、この電磁弁5cを開弁して、低圧燃料ポート5aから低圧燃料を吸入する。以上を繰り返すことで、高圧ポンプ5は、低圧ポンプ4により加圧された低圧燃料をさらに加圧し、高圧燃料として高圧通路11に吐出する。
After passing the apex (not shown) of the
The
高圧ポンプ5から高圧通路11に吐出された高圧燃料は、図1に示すように、高圧通路11および高圧デリバリーパイプ3aを介して複数の直噴用燃料噴射弁3に供給される。なお、15は、高圧デリバリーパイプ3a内の高圧燃料の圧力が過上昇した際に、この高圧デリバリーパイプ3a内の高圧燃料の一部を燃料タンク8に戻すことで、高圧デリバリーパイプ3a内の高圧燃料の圧力を一定に保つリリーフ弁である。
As shown in FIG. 1, the high-pressure fuel discharged from the high-
アクチュエータ6は、吐出抑制手段であり、油圧式あるいは電動式のアクチュエータである。このアクチュエータ6は、図4−1に示すように、インテークカムシャフト13の一端に配置されており、後述する制御装置7からの駆動信号により、このインテークカムシャフト13を矢印G方向に移動させるものである。
The
制御装置7は、図2に示すように、内燃機関の各所に取り付けられたセンサ、例えばエンジン回転数を検出するクランクシャフト14に取り付けられた角度センサ41、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ42、内燃機関に吸入される空気の吸入空気量を検出する流量センサ43などから、エンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量などが入力信号として入力される。また、この入力信号および記憶部7cに記憶されている各種マップに基づいて、ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3の噴射タイミングや噴射量を制御する噴射制御、低圧ポンプ7の駆動制御、高圧ポンプ5の電磁弁5cの開閉制御、アクチュエータ6の駆動制御などを行う出力信号を出力する。具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行うインターフェース部7aと、ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3の噴射タイミングや噴射量などを算出する処理部7bと、上記マップなどを記憶する記憶部7cとにより構成されている。なお、この制御装置7は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても良い。また、処理部7bは、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)により構成され、ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3の噴射制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、噴射制御方法などを実現させるものであっても良い。また、内燃機関を制御するECU(Engine Control Unit)に制御装置7を組み込んでも良い。さらに、記憶部7cは、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ROM(Read Only Memory)のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはRAM(Random Access Memory)のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
As shown in FIG. 2, the
次に、この実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置1の動作について説明する。制御装置7の処理部7bは、まず低圧ポンプ4に駆動信号を出力し、低圧ポンプ4を回転させる。これにより、低圧ポンプ4で加圧された燃料タンク8内の燃料は、低圧燃料として、ポート噴射用燃料噴射弁2および高圧ポンプ5に供給される。次に、処理部7bは、圧力センサ3bにより検出された高圧デリバリーポンプ3a内の高圧燃料の圧力と、記憶部7cに記憶されているこの高圧燃料の圧力および高圧ポンプ5の電磁弁5cの弁開度とを関連付けたマップに基づいて、高圧ポンプ5の電磁弁5cに開度信号を出力し、電磁弁5cのデューディー制御を行う。この電磁弁5cの開閉と、駆動源であるポンプ用駆動カム12によるプランジャ5eの往復運動により、低圧ポンプ4で加圧され、吐出された低圧燃料をさらに加圧し、高圧燃料として直噴用燃料噴射弁3に供給する。
Next, the operation of the
次に、処理部7bは、内燃機関の運転状態に応じて、ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3の噴射制御を行う。具体的には、処理部7bは、制御装置7に入力さ
れるエンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量などから内燃機関の運転状態、例えば、内燃機関の回転域が高回転域あるいは低回転域であるか、内燃機関の負荷領域が高負荷領域あるいは低負荷領域であるか、内燃機関の燃料が均質燃料あるいは成層燃料であるかなどを判断する。そして、処理部7bは、内燃機関の運転状態および記憶部7cに記憶されているマップに基づいて、ポート噴射用燃料噴射弁2および直噴用燃料噴射弁3の噴射制御を行う。ここで、記憶部7cに記憶されているマップは、直噴用燃料噴射弁3のみによる直噴領域、直噴用燃料噴射弁3およびポート噴射用燃料噴射弁2の両方による直噴/ポート噴射領域、ポート噴射用燃料噴射弁2のみによるポート噴射領域に区画されている。
Next, the
処理部7bは、内燃機関の運転状態から噴射領域が直噴領域である判断すると、例えば、各気筒20の圧縮工程末期において1回だけ直噴用燃料噴射弁3から各気筒20の燃焼室24内に直接高圧燃料を噴射するように、この直噴用燃料噴射弁3に噴射信号を出力する。また、内燃機関の運転状態から噴射領域が直噴/ポート噴射領域である判断すると、例えば、各気筒20の吸気工程初期において1回だけ吸気ポート27内に燃料を噴射するように、このポート噴射用燃料噴射弁2に噴射信号を出力し、各気筒20の圧縮工程末期において1回だけ直噴用燃料噴射弁3から各気筒20の燃焼室24内に直接高圧燃料を噴射するように、この直噴用燃料噴射弁3に噴射信号を出力する。また、内燃機関の運転状態から噴射領域がポート噴射領域である判断すると、例えば、各気筒20の吸気工程初期において1回だけ吸気ポート27内に燃料を噴射するように、このポート噴射用燃料噴射弁2に噴射信号を出力する。
When determining that the injection region is the direct injection region from the operating state of the internal combustion engine, the
ここで、制御装置7の処理部7bは、上記噴射領域が直噴領域あるいは直噴/ポート噴射領域でない場合、つまり噴射領域がポート噴射領域であり、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3が非作動時であると判断すると、アクチュエータ6に駆動信号を出力する。アクチュエータ6は、制御装置7から駆動信号が出力されると、図4−1に示すように、インテークカムシャフト13を矢印G方向に移動させる。インテークカムシャフト13が矢印G方向に移動すると、図4−3に示すように、高圧ポンプ5の駆動源であるポンプ用駆動カム12も矢印G方向に移動し、ポンプ用駆動カム12のカム部12とこの高圧ポンプ5のリフタ5gとの連結が解除される。つまり、直噴用燃料噴射弁3において高圧ポンプ5により加圧され、吐出された高圧燃料が必要でない場合に、吐出抑制手段であるアクチュエータ6により、高圧ポンプ5と当該高圧ポンプ5を駆動する駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を解除し、高圧ポンプ5の駆動を停止する。従って、高圧ポンプ5から高圧通路11を介して直噴用燃料噴射弁3に吐出される高圧燃料の高圧燃料吐出量をほぼ0とすることができる。これにより、高圧ポンプ5で加圧され、吐出された高圧燃料を無駄に直噴用燃料噴射弁3に供給することがなくなり、内燃機関に供給される燃料の無駄を排除することができる。なお、処理部7bは、上記噴射領域が直噴領域あるいは直噴/ポート噴射領域からポート噴射領域となったと判断すると、アクチュエータ6に出力されていた駆動信号を停止する。これにより、インテークカムシャフト13は、図示しないスプリングの付勢力により、矢印G方向と反対方向に移動し、駆動源であるポンプ用駆動カム12と高圧ポンプとが連結される。
Here, when the injection region is not the direct injection region or the direct injection / port injection region, that is, the
また、高圧燃料噴射弁である直墳用燃料噴射弁3の非作動時には、この高圧ポンプ5が駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を吐出抑制手段であるアクチュエータ6により解除されるため、ポンプ用駆動カム12からリフタ5gを介してプランジャ5cに低圧ポンプ4で加圧された低圧燃料をさらに加圧する際に必要な力を伝達する必要はない。従って、このポンプ用駆動カム12が固定されているインテークカムシャフト13を回転させるクランクシャフト14に無駄なフリクションを与えることがないので、内燃機関の無駄なフリクションを排除することができる。
Further, when the direct
ここで、高圧ポンプ5の電磁弁5cを制御装置7からの開度信号により開弁する際に、
この高圧ポンプ5内で脈動が発生し、分岐通路10および低圧通路9にこの脈動が伝播する。この脈動により低圧燃料噴射弁であるポート噴射用燃料噴射弁2から噴射されるべき噴射量の低圧燃料を噴射できない虞がある。しかしながら、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3の非作動時、つまり少なくともポート噴射用燃料噴射弁2の作動時には、高圧ポンプ5の駆動は停止されている。従って、高圧ポンプ5において発生する脈動が抑制されるため、分岐通路10および低圧通路9に伝播する脈動が抑制され、制御装置7からの噴射信号に基づいた噴射量の低圧燃料をポート噴射用燃料噴射弁2から噴射することができる。
Here, when the
A pulsation occurs in the high-
図5−1は、実施例2にかかる内燃機関の燃料噴射装置の吐出抑制手段の構成例を示す図である。図5−2は、実施例2にかかる内燃機関の燃料噴射装置の吐出抑制手段の動作説明図である。実施例2にかかる内燃機関の燃料噴射装置1が、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置1と異なる点は、インテークカムシャフト13を移動させることで高圧ポンプ5と駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を解除する吐出抑制手段であるアクチュエータ6の代わりに、高圧ポンプ5を移動させることで高圧ポンプ5と駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を解除する吐出抑制手段であるアクチュエータ16を設けた点である。なお、実施例2にかかる内燃機関の燃料噴射装置1の基本的構成および基本的動作は、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置1の基本的構成および基本的動作と同様であるため、その説明は省略する。
FIG. 5A is a diagram of a configuration example of the discharge suppressing unit of the fuel injection device for the internal combustion engine according to the second embodiment. FIG. 5-2 is an explanatory diagram of the operation of the discharge suppression unit of the fuel injection device for the internal combustion engine according to the second embodiment. The
アクチュエータ16は、吐出抑制手段であり、油圧式のアクチュエータである。このアクチュエータ16は、図5−1に示すように、高圧ポンプ5を覆うようにシリンダヘッドカバー30に固定されている。このアクチュエータは、油貯留装置16aと、切替弁16bと、油圧ポンプ16cと、仕切板16dとにより構成されている。油貯留装置16a内には、高圧ポンプ5が上下動可能に仕切板16dにより支持されている。この油貯留装置16a内は、この仕切板16dにより、第1油貯留部16eと第2油貯留部16fとが形成されている。
The
切替弁16bは、制御装置7からの切替信号により、矢印H方向に移動して油路を切り替えるものである。この切替弁16bが油路を切り替えることにより、後述する油圧ポンプ16cから供給される作動流体である油が第1油貯留部16eあるいは第2油貯留部16fのいずれか一方に供給される。油圧ポンプ16cは、制御装置7からの駆動信号により、油タンク16g内に貯留されている油を油路および切替弁16bを介して、油貯留装置16aの第1油貯留部16eあるいは第2油貯留部16fのいずれか一方に供給するものである。仕切板16dは、高圧ポンプ5に取り付けられるものであり、第1油貯留部16eと第2油貯留部16fとの油の移動を抑制するものである。なお、油圧ポンプ16は、内燃機関が備える油ポンプを用いても良い。
The switching
処理部7bは、噴射領域が直噴領域あるいは直噴/ポート噴射領域でない場合、つまり噴射領域がポート噴射領域であり、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3が非作動時であると判断すると、アクチュエータ16の切替弁16bに切替信号が出力されている場合は、切替信号の出力を停止する。アクチュエータ16の切替弁16bは、制御装置7から切替信号の出力が停止されると、図示しないスプリングの付勢力により、図5−1に示す位置に移動する。切替弁16bが同図に示す位置に移動すると、この切替弁16bが同図に示す位置に移動する前に油圧ポンプ16cから油貯留装置16aの第1油貯留部16eに供給されていた油は、切替弁16bにより、同図に示すように、油貯留装置16aの第2油貯留部16fに供給される。第2油貯留部16fに油が供給されると、第1油貯留部16eに貯留されている油は、切替弁16bにより、油タンク16gに戻される。これにより、高圧ポンプ5は、図5−1に示すように、油貯留装置16a内を矢印I方向に移
動する。高圧ポンプ5が矢印I方向に移動すると、図5−2に示すように、ポンプ用駆動カム12のカム部12とこの高圧ポンプ5のリフタ5gとの連結が解除される。つまり、直噴用燃料噴射弁3において高圧ポンプ5により加圧され、吐出された高圧燃料が必要でない場合に、吐出抑制手段であるアクチュエータ16により、高圧ポンプ5と当該高圧ポンプ5を駆動する駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を解除し、高圧ポンプ5の駆動を停止する。これにより、上記実施例1と同様に、内燃機関に供給される燃料の無駄を排除することができる。
When the injection region is not the direct injection region or the direct injection / port injection region, that is, the
なお、処理部7bは、上記噴射領域が直噴領域あるいは直噴/ポート噴射領域からポート噴射領域となったと判断すると、アクチュエータ16の切替弁16bに切替信号を出力する。これにより、切替弁16bは、図5−1に示すように、矢印H方向に移動し、この切替弁16bが矢印H方向に移動する前に油圧ポンプ16cから油貯留装置16aの第2油貯留部16fに供給されていた油は、切替弁16bにより、図5−2に示すように、油貯留装置16aの第1油貯留部16eに供給される。第1油貯留部16eに油が供給されると、第2油貯留部16fに貯留されている油は、矢印H方向に移動した切替弁16bにより、油タンク16gに戻される。これにより、高圧ポンプ5は、図5−2に示すように、油貯留装置16a内を矢印I方向と反対方向に移動し、図5−1に示すように駆動源であるポンプ用駆動カム12と高圧ポンプとが連結される。
When the
また、この高圧ポンプ5が駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を吐出抑制手段であるアクチュエータ16により解除されるため、リフタ5gを介してプランジャ5cに低圧ポンプ4で加圧された低圧燃料をさらに加圧する際に必要な力を伝達する必要はない。従って、上記実施例1と同様に、内燃機関の無駄なフリクションを排除することができる。さらに、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3の非作動時、つまり少なくともポート噴射用燃料噴射弁2の作動時には、高圧ポンプ5の駆動は停止されるので、上記実施例1と同様に、高圧ポンプ5において発生する脈動が抑制され、制御装置7からの噴射信号に基づいた噴射量の低圧燃料をポート噴射用燃料噴射弁2から噴射することができる。
Further, since the high-
実施例3にかかる内燃機関の燃料噴射装置1が、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置1と異なる点は、インテークカムシャフト13を移動させることで高圧ポンプ5と駆動源であるポンプ用駆動カム12との連結を解除する吐出抑制手段であるアクチュエータ6を設けずに、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3の非作動時に低圧燃料を高圧ポンプ5に供給しないように、高圧ポンプ5の電磁弁5cを制御することで吐出抑制手段とした点である。なお、実施例3にかかる内燃機関の燃料噴射装置1の基本的構成および基本的動作は、実施例1にかかる内燃機関の燃料噴射装置1の基本的構成および基本的動作と同様であるため、その説明は省略する。
The
ここで、処理部7bは、噴射領域がポート噴射領域であっても、高圧ポンプ5の電磁弁5cに開度信号を出力し、この電磁弁5cをデューディー制御している。しかしながら、この実施例3にかかる内燃機関の燃料噴射装置1において、処理部7bは、噴射領域が直噴領域あるいは直噴/ポート噴射領域でない場合、つまり噴射領域がポート噴射領域であり、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3が非作動時であると判断すると、高圧ポンプ5の電磁弁5cに開度信号を常に出力しない。つまり、通常噴射領域がポート噴射領域であっても行われる電磁弁5cのデューディー制御を行わず、この電磁弁5cを常に閉弁とする。従って、駆動源であるポンプ用駆動カム12により、高圧ポンプ5のプランジャ5eが往復運動しても、加圧室5d内に低圧燃料ポート5aから低圧燃料を供給しない、つまり低圧燃料を高圧ポンプ5に供給しないので、この高圧ポンプ5から高圧通路11を介して直噴用燃料噴射弁3に吐出される高圧燃料の高圧燃料吐出量をほぼ0とすることができる。これにより、高圧ポンプ5で加圧され、吐出された高圧燃料を無駄に直噴用燃料
噴射弁3に供給することがなくなり、内燃機関に供給される燃料の無駄を排除することができる。
Here, even if the injection region is the port injection region, the
また、吐出抑制手段である高圧ポンプ5の電磁弁5cが低圧燃料を高圧ポンプ5に供給しないため、ポンプ用駆動カム12は、リフタ5gを介してプランジャ5cに低圧ポンプ4で加圧された低圧燃料をさらに加圧する際に必要な力を伝達する必要ない。従って、上記実施例1と同様に、内燃機関の無駄なフリクションを排除することができる。さらに、高圧燃料噴射弁である直噴用燃料噴射弁3の非作動時、つまり少なくともポート噴射用燃料噴射弁2の作動時には、吐出抑制手段である高圧ポンプ5の電磁弁5cが低圧燃料を高圧ポンプ5に供給しないため、上記実施例1と同様に、高圧ポンプ5において発生する脈動が抑制され、制御装置7からの噴射信号に基づいた噴射量の低圧燃料をポート噴射用燃料噴射弁2から噴射することができる。
Further, since the
なお、上記実施例では、高圧ポンプ5の駆動源であるポンプ用駆動カム12をインテークカムシャフト13に固定したが、この発明はこれに限定されるものではなく、図2に示す排気弁26の開閉を行うエキゾーストカムシャフトに固定しても良い。
In the above embodiment, the
以上のように、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射装置は、内燃機関の運転状態に応じて駆動する高圧ポンプを備える内燃機関の燃料噴射装置に有用であり、特に、高圧燃料噴射弁の非作動時において、高圧ポンプによる内燃機関に供給される燃料の無駄および内燃機関に供給される燃料の無駄を排除することができる。 As described above, the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention is useful for a fuel injection device for an internal combustion engine that includes a high-pressure pump that is driven according to the operating state of the internal combustion engine. During operation, waste of fuel supplied to the internal combustion engine by the high-pressure pump and waste of fuel supplied to the internal combustion engine can be eliminated.
1 燃料噴射装置
2 ポート噴射用燃料噴射弁(低圧燃料噴射弁)
3 直噴用燃料噴射弁(高圧燃料噴射弁)
4 低圧ポンプ
5 高圧ポンプ
6 アクチュエータ(吐出抑制手段)
7 制御装置
8 燃料タンク
9 低圧通路
10 分岐通路
11 高圧通路
12 ポンプ用駆動カム
13 インテークカムシャフト
14 クランクシャフト
15 リリーフ弁
16 アクチュエータ(吐出抑制手段)
20 気筒
30 シリンダヘッドカバー
1
3. Fuel injection valve for direct injection (high pressure fuel injection valve)
4
7
20
Claims (3)
前記高圧燃料噴射弁の非作動時に前記高圧ポンプの高圧燃料吐出量をほぼ0とする吐出抑制手段を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。 Pressurizing with a low-pressure pump, supplying low-pressure fuel to be discharged to a high-pressure pump, further pressurizing the low-pressure fuel with a high-pressure pump, and pressurizing with a high-pressure fuel injection valve for injecting high-pressure fuel to be discharged; In a fuel injection device for an internal combustion engine comprising a low pressure fuel injection valve for injecting discharged low pressure fuel,
A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: a discharge suppressing means for reducing a high-pressure fuel discharge amount of the high-pressure pump to substantially zero when the high-pressure fuel injection valve is not operated.
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JP2003366375A JP2005127289A (en) | 2003-10-27 | 2003-10-27 | Fuel injection device for internal combustion device |
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JP2007177688A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Honda Motor Co Ltd | Fuel injection device for engine |
JPWO2006100938A1 (en) * | 2005-03-18 | 2008-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | Dual fuel injection internal combustion engine |
-
2003
- 2003-10-27 JP JP2003366375A patent/JP2005127289A/en active Pending
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