JP2006170034A - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a booster piston type fuel injection device using only one electromagnetic valve 7 due to cost-practicability and controlling a lift amount of a booster piston 5 and a lift amount of a nozzle needle of a fuel injection nozzle 1. <P>SOLUTION: When the electromagnetic valve 7 is changed from a first position to a second position, a throttle valve 6 expands an opening area of a fuel discharge passage 45-47 and therefore oil pressure in a piston control chamber 32 is lowered. This causes the booster piston 5 to start lifting and fuel introduced from a common rail 2 into a booster chamber 33 is pressurized. Oil pressure in a nozzle hole part is increased with a rise of oil pressure in the booster chamber 33. When the oil pressure in the nozzle hole part exceeds a sum of oil pressure and spring biasing force in a nozzle back pressure chamber, the nozzle needle of the fuel injection nozzle 1 is separated from a valve seat and fuel injection into the combustion chamber of a corresponding cylinder of an engine is started. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関用燃料噴射装置に関するもので、特に燃料噴射ノズルから噴射される燃料の噴射圧力を、燃料供給ポンプから圧送された燃料圧力(ジャーク圧)またはコモンレール内に蓄圧された燃料圧力(コモンレール圧)よりも増圧することが可能な燃料増圧機構を備えた増圧ピストン型燃料噴射装置に係わる。   The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, and in particular, a fuel pressure (jerk pressure) pumped from a fuel supply pump or a fuel pressure accumulated in a common rail. The present invention relates to a pressure-increasing piston type fuel injection device having a fuel pressure-increasing mechanism capable of increasing pressure more than (common rail pressure).

[従来の技術]
近年、例えばディーゼルエンジンの排気ガス浄化の規制が厳しくなり、ディーゼルエンジンの燃焼現象の解明が進んで来ている。これに伴い、エンジンより排出される排気ガスをよりクリーンにするために、特に黒煙(スモーク)を代表とするディーゼルパティキュレートを低減するために、燃料噴射ノズルの噴孔部から噴射される燃料を極限まで微粒化することが重要である。この燃料の微粒化を促進するためには、燃料の噴射圧力を高噴射圧化することが有効である。しかし、自動車等の車両に搭載されるディーゼルエンジン用燃料噴射システムにおける高噴射圧化は限界に近づいており、例えばコモンレール式燃料噴射システムにおいても燃料の噴射圧力の高圧化要求が非常に厳しいものになっており、コモンレール内に高圧燃料を圧送供給するサプライポンプの耐圧限界を超えた値が要求されるようになってきた。
[Conventional technology]
In recent years, for example, regulations on exhaust gas purification of diesel engines have become stricter, and elucidation of the combustion phenomenon of diesel engines has progressed. Along with this, in order to make the exhaust gas discharged from the engine cleaner, in particular, the fuel injected from the nozzle hole portion of the fuel injection nozzle in order to reduce diesel particulates typified by black smoke (smoke) It is important to atomize to the limit. In order to promote the atomization of the fuel, it is effective to increase the fuel injection pressure. However, increasing the injection pressure in diesel engine fuel injection systems mounted on vehicles such as automobiles is approaching the limit. For example, even in common rail fuel injection systems, the demand for higher fuel injection pressure is extremely severe. Therefore, a value exceeding the pressure limit of a supply pump that supplies high pressure fuel into the common rail has been demanded.

そこで、コモンレール内に蓄圧される燃料圧力(コモンレール圧力)よりも、燃料の噴射圧力を増圧させる燃料増圧機構を備えた増圧ピストン型燃料噴射装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、燃料噴射ノズルからの燃料噴射時に増圧するので、燃料噴射ノズルのノズルニードルの開弁直後の噴射率の立ち上がりが緩やかとなり、また、ノズルニードルの閉弁時においては増圧燃料の圧力が利用できず、スプリングの付勢力のみによりノズルニードルの閉弁を行うので、噴射率の低下も緩やかとなる。   Thus, a pressure-increasing piston type fuel injection device having a fuel pressure-increasing mechanism for increasing the fuel injection pressure over the fuel pressure accumulated in the common rail (common rail pressure) has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). This is because the pressure is increased when fuel is injected from the fuel injection nozzle, so that the injection rate immediately rises immediately after the nozzle needle of the fuel injection nozzle is opened, and the pressure of the increased pressure fuel is increased when the nozzle needle is closed. Since the nozzle needle is closed only by the urging force of the spring, it is not possible to use the valve, so that the decrease in the injection rate is moderate.

[従来の技術の不具合]
ところが、特許文献1に記載の増圧ピストン型燃料噴射装置においては、噴射率波形がほぼ台形となり、エンジンより排出される排気ガスをよりクリーンにすることが可能な噴射率波形(スクエア型噴射率波形、ブーツ型噴射率波形、デルタ型噴射率波形等)を設定することができなかった。特に、燃料噴射終了時には、迅速にノズルニードルを閉弁させて噴射切れ(シャープカット)を良好とすることで、スモークやパティキュレートの発生を抑制することができないという問題が生じている。
[Conventional technical problems]
However, in the pressure-increasing piston type fuel injection device described in Patent Document 1, the injection rate waveform is substantially trapezoidal, and an injection rate waveform (a square injection rate) that can make exhaust gas discharged from the engine cleaner. Waveform, boot type injection rate waveform, delta type injection rate waveform, etc.) could not be set. In particular, at the end of fuel injection, there is a problem that the occurrence of smoke and particulates cannot be suppressed by quickly closing the nozzle needle to improve the injection cut (sharp cut).

また、背圧室と中間室と加圧室とが形成されたシリンダ内に、加圧室内の燃料を増圧させる増圧ピストンを備えた増圧ピストン型燃料噴射装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これは、燃料噴射の開始および停止を制御するインジェクタ駆動電磁弁の開弁時期、閉弁時期と、中間室と燃料タンクとを連通する流路に介装されて、増圧ピストンのリフト量を制御する増圧ピストン電磁弁の開弁時期、閉弁時期とを制御して、燃料の噴射率波形を、初期噴射を抑えた噴射率波形と略矩形状の噴射率波形とに切り替えるようにしている。また、増圧ピストン電磁弁の閉弁時期を、インジェクタ駆動電磁弁の閉弁時期よりも早くすることで、高圧燃料がインジェクタに作用する期間または時間を短くして、インジェクタからのリーク燃料を低減している。しかるに、特許文献2に記載の増圧ピストン型燃料噴射装置においては、インジェクタ駆動電磁弁と増圧ピストン電磁弁との2つの電磁弁が必要となるので、構成が複雑で部品点数が多く、大型化および高コストとなるという問題が生じている。   Further, there has been proposed a pressure-intensifying piston type fuel injection device having a pressure-increasing piston for increasing the pressure of fuel in a pressure chamber in a cylinder in which a back pressure chamber, an intermediate chamber, and a pressure chamber are formed (for example, , See Patent Document 2). This is provided between the opening timing and closing timing of the injector-driven solenoid valve that controls the start and stop of fuel injection, and the flow path that connects the intermediate chamber and the fuel tank. By controlling the valve opening timing and valve closing timing of the booster piston solenoid valve to be controlled, the fuel injection rate waveform is switched between an injection rate waveform suppressing initial injection and a substantially rectangular injection rate waveform. Yes. In addition, by reducing the closing time of the booster piston solenoid valve earlier than the closing timing of the injector drive solenoid valve, the period or time during which high-pressure fuel acts on the injector is shortened, and the leaked fuel from the injector is reduced. is doing. However, in the pressure-increasing piston type fuel injection device described in Patent Document 2, two solenoid valves, ie, an injector-driven solenoid valve and a pressure-increasing piston solenoid valve are required. Therefore, the configuration is complicated, the number of parts is large, and the large-sized There is a problem of increasing the cost and cost.

以上の観点から、増圧ピストン型燃料噴射装置においては下記の要求を満足することが望ましい。第1には、コスト的な実現性から電磁弁は1個が望ましい。第2には、排気ガス浄化の規制から、噴射率波形が少なくとも2つ以上に設定でき、燃料噴射終了時の噴射率の低下が速いことが望ましい。第3には、エンジンの運転条件により、噴射率波形形状を例えばスクエア型とブーツ型とに切り替えられるようにすることが望ましい。第4には、使用燃料量が噴射量×増圧比を大きく超えないこと(リーク燃料が少ないこと)が望ましい。第5には、システム全体が大型化しないことが望ましい。
独国特許出願公開第10123917号明細書 特開2003−148220号公報(第1−9頁、図6−図8)
From the above viewpoints, it is desirable that the pressure increasing piston type fuel injection device satisfies the following requirements. First, one solenoid valve is desirable because of cost feasibility. Secondly, it is desirable that the injection rate waveform can be set to at least two or more because of the restriction of exhaust gas purification, and the injection rate at the end of fuel injection is rapidly reduced. Third, it is desirable that the injection rate waveform shape can be switched, for example, between a square type and a boot type depending on the operating conditions of the engine. Fourth, it is desirable that the amount of fuel used does not greatly exceed the injection amount × pressure increase ratio (the amount of leaked fuel is small). Fifth, it is desirable that the entire system does not increase in size.
German Patent Application Publication No. 1012393917 JP 2003-148220 A (page 1-9, FIGS. 6 to 8)

本発明の目的は、コスト的な実現性から電磁弁等のアクチュエータを1個だけ使用しながらも、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを行うことのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。また、噴射率波形の形状を制御することのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。さらに、噴射率波形を切り替えることのできる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。   An object of the present invention is an internal combustion engine capable of controlling the lift amount of a pressure increasing piston and the lift amount of a nozzle needle while using only one actuator such as a solenoid valve because of cost feasibility. It is providing the fuel injection device for vehicles. Another object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can control the shape of the injection rate waveform. Furthermore, it is providing the fuel-injection apparatus for internal combustion engines which can switch an injection rate waveform.

請求項1に記載の発明によれば、アクチュエータによって弁装置を電気的な操作を介して駆動することにより、弁装置が流体導入通路または流体排出通路の開口面積を変更する。そして、ピストン背圧室内の流体圧力がピストン制御室内の流体圧力よりも大きくなると、シリンダ内に摺動自在に収容された増圧ピストンが、増圧室内の油圧力を増圧する側にリフトする。これにより、燃料圧送手段から増圧室内に導入される燃料の油圧力が上昇するため、増圧室から燃料噴射ノズルのノズル油溜り部内に導入される燃料の油圧力が上昇する。そして、増圧室から燃料噴射ノズルのノズル油溜り部内に導入された燃料の油圧力がノズル開弁圧を超えると、燃料噴射ノズルのノズルニードルが開弁側(噴孔を開く側、開弁方向)にリフトするため、燃料噴射ノズルから内燃機関の気筒に燃料が噴射される。   According to the first aspect of the present invention, the valve device changes the opening area of the fluid introduction passage or the fluid discharge passage by driving the valve device through an electric operation by the actuator. When the fluid pressure in the piston back pressure chamber becomes larger than the fluid pressure in the piston control chamber, the pressure-increasing piston slidably accommodated in the cylinder lifts to the side that increases the oil pressure in the pressure-increasing chamber. As a result, the oil pressure of the fuel introduced from the fuel pumping means into the pressure-increasing chamber increases, so that the oil pressure of the fuel introduced from the pressure-increasing chamber into the nozzle oil reservoir of the fuel injection nozzle increases. When the oil pressure of the fuel introduced from the pressure increasing chamber into the nozzle oil reservoir of the fuel injection nozzle exceeds the nozzle opening pressure, the nozzle needle of the fuel injection nozzle is opened (the side that opens the nozzle hole, the valve opening) The fuel is injected from the fuel injection nozzle into the cylinder of the internal combustion engine.

したがって、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、アクチュエータを用いて弁装置を電気的な操作を介して駆動することで、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを実施することができるので、システム構成が簡単で部品点数が少なく、また、システム全体の小型化を図ることができる。また、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、噴射率波形の形状を制御することができる。例えば排気ガス浄化の規制に対応した最適な噴射率波形を得ることができる。さらに、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、例えば内燃機関の運転条件に対応した最適な噴射率波形に切り替えることができるので、内燃機関の燃焼状態が良好となり、エミッションを改善でき、低燃費となる。   Therefore, by controlling the lift amount of the pressure increasing piston and the lift of the nozzle needle by driving the valve device through an electrical operation using the actuator while using only one actuator for cost feasibility. Therefore, the system configuration is simple, the number of parts is small, and the entire system can be downsized. Moreover, the shape of the injection rate waveform can be controlled while using only one actuator because of cost feasibility. For example, it is possible to obtain an optimal injection rate waveform corresponding to exhaust gas purification regulations. Furthermore, for example, since it is possible to switch to an optimal injection rate waveform corresponding to the operating conditions of the internal combustion engine while using only one actuator due to cost feasibility, the combustion state of the internal combustion engine is improved and emission is reduced. It can be improved and fuel consumption is reduced.

請求項2に記載の発明によれば、燃料増圧手段に、増圧ピストンを増圧室内の油圧力を増圧する側に対して逆側に付勢するピストン付勢手段を設けたことにより、燃料噴射終了時に、増圧ピストンのリフト位置を初期位置に戻すことができる。また、燃料噴射ノズルに、ノズルニードルに閉弁方向の流体圧力を作用させるためのノズル背圧室、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段を設けたことにより、ノズル開弁圧を、ノズル背圧室内の流体圧力にニードル付勢手段の付勢力を加えた力に基づいて設定することができる。すなわち、ノズル背圧室内の流体圧力またはニードル付勢手段の付勢力を変更することで、ノズル開弁圧を任意に変更することができる。   According to the second aspect of the present invention, the fuel pressure increasing means is provided with the piston urging means for urging the pressure increasing piston to the opposite side to the pressure increasing pressure in the pressure increasing chamber. At the end of fuel injection, the lift position of the booster piston can be returned to the initial position. Further, the fuel injection nozzle is provided with a nozzle back pressure chamber for applying a fluid pressure in the valve closing direction to the nozzle needle, and needle urging means for urging the nozzle needle in the valve closing direction. The pressure can be set based on a force obtained by adding the urging force of the needle urging means to the fluid pressure in the nozzle back pressure chamber. That is, the nozzle valve opening pressure can be arbitrarily changed by changing the fluid pressure in the nozzle back pressure chamber or the urging force of the needle urging means.

請求項3に記載の発明によれば、アクチュエータとして、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイルを有する1個の電磁式アクチュエータを用いても良い。この場合には、電磁式アクチュエータのソレノイドコイルへの駆動電流値に応じて弁装置を駆動することにより、弁装置が流体導入通路または流体排出通路の開口面積を変更する。これにより、ピストン背圧室内に導入する制御流体の導入量、あるいはピストン制御室内から排出される制御流体の排出量が調整されるため、ピストン背圧室内の流体圧力とピストン制御室内の流体圧力との圧力差が連続的または段階的に可変する。これによって、コスト的な実現性から電磁式アクチュエータを1個だけ使用しながらも、電磁式アクチュエータを用いて弁装置を電気的な操作を介して駆動することで、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを実施することができる。   According to the invention described in claim 3, as the actuator, one electromagnetic actuator having a solenoid coil that generates a magnetomotive force when energized may be used. In this case, the valve device changes the opening area of the fluid introduction passage or the fluid discharge passage by driving the valve device according to the drive current value to the solenoid coil of the electromagnetic actuator. As a result, the amount of control fluid introduced into the piston back pressure chamber or the amount of control fluid discharged from the piston control chamber is adjusted, so that the fluid pressure in the piston back pressure chamber and the fluid pressure in the piston control chamber The pressure difference varies continuously or stepwise. As a result, the lift amount of the pressure-intensifying piston can be controlled by driving the valve device via an electric operation using the electromagnetic actuator while using only one electromagnetic actuator because of cost feasibility. And the control of the lift amount of the nozzle needle.

請求項4に記載の発明によれば、弁装置として、流体導入通路または流体排出通路の途中に介装された流体圧作動式のスロットル弁を用いても良い。また、アクチュエータとして、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイル、およびこのソレノイドコイルの起磁力に応じて動作する弁体を有する1個の電磁弁を用いても良い。この場合には、電磁弁のソレノイドコイルの起磁力に応じて弁体を動作させて、スロットル弁の圧力制御室内に導入する制御流体の導入量とスロットル弁の圧力制御室内から排出される制御流体の排出量とを調整する。すると、スロットル弁が圧力制御室内の流体圧力に対応して流体導入通路または流体排出通路の開口面積を変更する。これにより、ピストン背圧室内に導入する制御流体の導入量とピストン制御室内から排出される制御流体の排出量とが調整されるため、ピストン背圧室内の流体圧力とピストン制御室内の流体圧力との圧力差が連続的または段階的に可変する。これによって、コスト的な実現性から電磁弁を1個だけ使用しながらも、電磁弁を用いて流体圧作動式のスロットル弁を電気的な操作を介して駆動することで、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを実施することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, a fluid pressure actuated throttle valve interposed in the middle of the fluid introduction passage or the fluid discharge passage may be used as the valve device. Further, as the actuator, a solenoid coil that generates a magnetomotive force when energized and a solenoid valve having a valve element that operates in accordance with the magnetomotive force of the solenoid coil may be used. In this case, the valve body is operated in accordance with the magnetomotive force of the solenoid coil of the solenoid valve to introduce the control fluid introduced into the pressure control chamber of the throttle valve and the control fluid discharged from the pressure control chamber of the throttle valve. Adjust the amount of emissions. Then, the throttle valve changes the opening area of the fluid introduction passage or the fluid discharge passage according to the fluid pressure in the pressure control chamber. As a result, the amount of control fluid introduced into the piston back pressure chamber and the amount of control fluid discharged from the piston control chamber are adjusted, so that the fluid pressure in the piston back pressure chamber, the fluid pressure in the piston control chamber, The pressure difference varies continuously or stepwise. As a result, the lift of the pressure-increasing piston can be achieved by using a solenoid valve to drive a fluid pressure actuated throttle valve through electrical operation while using only one solenoid valve for cost feasibility. Control of the amount and control of the lift amount of the nozzle needle can be carried out.

ここで、電磁弁の開弁時期または閉弁時期および開弁期間または閉弁期間を制御して、ピストン背圧室内に導入される制御流体の流速または流量、あるいはピストン制御室内から排出される制御流体の流速または流量を制御することで、増圧ピストンのリフト開始時期およびリフト量を変更するようにしても良い。この場合には、増圧室内の燃料の増圧開始時期、圧力上昇速度(単位時間当たりの圧力上昇量)または圧力降下速度(単位時間当たりの圧力降下量)および増圧終了時期を変更できるので、燃料噴射ノズルのノズルニードルの開弁時期、開弁期間およびリフト量が調整される。これによって、電磁弁の開弁時期または閉弁時期および開弁期間または閉弁期間を制御することで、燃料噴射ノズルから内燃機関の気筒に噴射される燃料の噴射時期、燃料噴射量および噴射率波形の形状を制御することが可能となる。   Here, the flow rate or flow rate of the control fluid introduced into the piston back pressure chamber or the control discharged from the piston control chamber is controlled by controlling the valve opening timing or valve closing timing and valve opening period or valve closing period of the solenoid valve. The lift start timing and the lift amount of the pressure increasing piston may be changed by controlling the flow rate or flow rate of the fluid. In this case, the pressure increase start timing, pressure increase rate (pressure increase amount per unit time) or pressure decrease rate (pressure decrease amount per unit time), and pressure increase end timing can be changed. The valve opening timing, the valve opening period, and the lift amount of the nozzle needle of the fuel injection nozzle are adjusted. Thus, by controlling the valve opening timing or valve closing timing and valve opening period or valve closing period of the electromagnetic valve, the injection timing, fuel injection amount and injection rate of the fuel injected from the fuel injection nozzle into the cylinder of the internal combustion engine It becomes possible to control the shape of the waveform.

請求項5に記載の発明によれば、電磁弁として、スロットル弁の圧力制御室内に制御流体を導入する第1位置とスロットル弁の圧力制御室内から制御流体を排出する第2位置とを有する2位置切換弁を用いても良い。これにより、流体排出通路の開口面積を少なくとも2段階に切り替えることができるので、ピストン制御室内から排出される制御流体の流速または流量を少なくとも2段階に切り替えることができる。したがって、増圧ピストンのリフト量を少なくとも2段階に大きくすることができるので、ノズルニードルのリフト量も少なくとも2段階に大きくすることができる。この結果、例えば内燃機関の燃焼騒音や振動を低減し、内燃機関から排出される排気ガスのエミッションを改善するための初期噴射率を抑制するブーツ型の噴射率波形を得ることができる。なお、2位置切換弁の位置制御に伴って、スロットル弁のストローク量をリニア(連続的または段階的)に増減させることができる。   According to the invention described in claim 5, the electromagnetic valve has a first position for introducing the control fluid into the pressure control chamber of the throttle valve and a second position for discharging the control fluid from the pressure control chamber of the throttle valve. A position switching valve may be used. Thereby, since the opening area of the fluid discharge passage can be switched to at least two stages, the flow velocity or flow rate of the control fluid discharged from the piston control chamber can be switched to at least two stages. Therefore, since the lift amount of the pressure increasing piston can be increased in at least two stages, the lift amount of the nozzle needle can also be increased in at least two stages. As a result, for example, a boot-type injection rate waveform that reduces the combustion noise and vibration of the internal combustion engine and suppresses the initial injection rate for improving the emission of exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be obtained. Note that the stroke amount of the throttle valve can be increased or decreased linearly (continuously or stepwise) with the position control of the two-position switching valve.

請求項6に記載の発明によれば、電磁弁として、スロットル弁の圧力制御室内から排出される制御流体の流量を可変する流量制御弁を用いても良い。これにより、流体排出通路の開口面積を連続的に切り替えることができるので、ピストン制御室内から排出される制御流体の流速または流量を連続的に切り替えることができる。したがって、増圧ピストンのリフト量を連続的に大きくすることができるので、ノズルニードルのリフト量も連続的に大きくすることができる。この結果、例えば内燃機関の燃焼騒音や振動を低減し、内燃機関から排出される排気ガスのエミッションを改善するための初期噴射率を抑制するブーツ型の噴射率波形を得ることができる。なお、流量制御弁の位置制御に伴って、スロットル弁のストローク量をリニア(連続的または段階的)に増減させることができる。また、請求項7に記載の発明によれば、スロットル弁のストローク量(リフト量)を、30〜200μmの範囲に設定しても良い。   According to the sixth aspect of the present invention, a flow rate control valve that varies the flow rate of the control fluid discharged from the pressure control chamber of the throttle valve may be used as the electromagnetic valve. Thereby, since the opening area of the fluid discharge passage can be switched continuously, the flow velocity or flow rate of the control fluid discharged from the piston control chamber can be switched continuously. Therefore, since the lift amount of the pressure increasing piston can be continuously increased, the lift amount of the nozzle needle can also be continuously increased. As a result, for example, a boot-type injection rate waveform that reduces the combustion noise and vibration of the internal combustion engine and suppresses the initial injection rate for improving the emission of exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be obtained. Note that the stroke amount of the throttle valve can be increased or decreased linearly (continuously or stepwise) in accordance with the position control of the flow control valve. According to the seventh aspect of the present invention, the stroke amount (lift amount) of the throttle valve may be set in the range of 30 to 200 μm.

請求項8に記載の発明によれば、スロットル弁は、例えば圧力源(高圧側)からピストン背圧室内に制御流体を導入するための流体導入通路の開口面積を可変することで、ピストン背圧室内に導入する制御流体の流速または流量を制御することができる。あるいはピストン制御室内から低圧側に制御流体を排出するための流体排出通路の開口面積を可変することで、ピストン制御室内から排出される制御流体の流速または流量を制御することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the throttle valve can change the opening area of the fluid introduction passage for introducing the control fluid into the piston back pressure chamber from the pressure source (high pressure side), for example. The flow rate or flow rate of the control fluid introduced into the chamber can be controlled. Alternatively, the flow rate or flow rate of the control fluid discharged from the piston control chamber can be controlled by varying the opening area of the fluid discharge passage for discharging the control fluid from the piston control chamber to the low pressure side.

請求項9に記載の発明によれば、アクチュエータによって弁装置を電気的な操作を介して駆動することにより、弁装置が第2流体導入通路の開口面積と流体排出通路の開口面積との面積比を変更する。そして、ピストン背圧室内の流体圧力がピストン制御室内の流体圧力よりも大きくなると、シリンダ内に摺動自在に収容された増圧ピストンが、増圧室内の油圧力を増圧する側にリフトする。これにより、燃料圧送手段から増圧室内に導入される燃料の油圧力が上昇するため、増圧室から燃料噴射ノズルのノズル油溜り部内に導入される燃料の油圧力が上昇する。そして、増圧室から燃料噴射ノズルのノズル油溜り部内に導入された燃料の油圧力がノズル開弁圧を超えると、燃料噴射ノズルのノズルニードルが開弁側(噴孔を開く側、開弁方向)にリフトするため、燃料噴射ノズルから内燃機関の気筒に燃料が噴射される。   According to the ninth aspect of the present invention, the valve device is driven by an actuator through an electric operation so that the valve device has an area ratio between the opening area of the second fluid introduction passage and the opening area of the fluid discharge passage. To change. When the fluid pressure in the piston back pressure chamber becomes larger than the fluid pressure in the piston control chamber, the pressure-increasing piston slidably accommodated in the cylinder lifts to the side that increases the oil pressure in the pressure-increasing chamber. As a result, the oil pressure of the fuel introduced from the fuel pumping means into the pressure-increasing chamber increases, so that the oil pressure of the fuel introduced from the pressure-increasing chamber into the nozzle oil reservoir of the fuel injection nozzle increases. When the oil pressure of the fuel introduced from the pressure increasing chamber into the nozzle oil reservoir of the fuel injection nozzle exceeds the nozzle opening pressure, the nozzle needle of the fuel injection nozzle is opened (the side that opens the nozzle hole, the valve opening) The fuel is injected from the fuel injection nozzle into the cylinder of the internal combustion engine.

したがって、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、アクチュエータを用いて弁装置を電気的な操作を介して駆動することで、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを実施することができるので、システム構成が簡単で部品点数が少なく、また、システム全体の小型化を図ることができる。また、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、噴射率波形の形状を制御することができる。さらに、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、例えば内燃機関の運転条件に対応した最適な噴射率波形に切り替えることができる。   Therefore, by controlling the lift amount of the pressure increasing piston and the lift of the nozzle needle by driving the valve device through an electrical operation using the actuator while using only one actuator for cost feasibility. Therefore, the system configuration is simple, the number of parts is small, and the entire system can be downsized. Moreover, the shape of the injection rate waveform can be controlled while using only one actuator because of cost feasibility. Furthermore, it is possible to switch to an optimum injection rate waveform corresponding to the operating conditions of the internal combustion engine, for example, while using only one actuator because of cost feasibility.

請求項10に記載の発明によれば、アクチュエータによって弁装置を電気的な操作を介して駆動することにより、弁装置が第2流体導入通路の開口面積と流体排出通路の開口面積との面積比を変更する。これにより、ピストン背圧室内またはピストン制御室内に導入する制御流体の導入量、あるいはピストン制御室内から排出される制御流体の排出量が調整されるため、ピストン背圧室内の流体圧力とピストン制御室内の流体圧力との圧力差が連続的または段階的に可変する。これによって、コスト的な実現性からアクチュエータを1個だけ使用しながらも、アクチュエータを用いて弁装置を電気的な操作を介して駆動することで、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを実施することができる。   According to the tenth aspect of the present invention, the valve device is driven by an actuator through an electric operation so that the valve device has an area ratio between the opening area of the second fluid introduction passage and the opening area of the fluid discharge passage. To change. As a result, the amount of control fluid introduced into the piston back pressure chamber or the piston control chamber or the amount of control fluid discharged from the piston control chamber is adjusted, so that the fluid pressure in the piston back pressure chamber and the piston control chamber are adjusted. The pressure difference from the fluid pressure varies continuously or stepwise. As a result, while using only one actuator for cost feasibility, the actuator is used to drive the valve device via an electric operation, thereby controlling the lift amount of the pressure increasing piston and the nozzle needle. The lift amount can be controlled.

本発明を実施するための最良の形態は、コスト的な実現性から電磁弁等のアクチュエータを1個だけ使用しながらも、排気ガス浄化の規制に対応した最適な噴射率波形を得るという目的を、また、内燃機関の運転条件に対応した最適な噴射率波形に切り替えるという目的を、1個の電磁弁等のアクチュエータで、ピストン背圧室内の流体圧力またはピストン制御室内の流体圧力を調整して、増圧ピストンのリフト量の制御とノズルニードルのリフト量の制御とを実施することで実現した。   The best mode for carrying out the present invention is to obtain an optimal injection rate waveform corresponding to the regulations of exhaust gas purification while using only one actuator such as a solenoid valve because of cost feasibility. The purpose of switching to the optimum injection rate waveform corresponding to the operating conditions of the internal combustion engine is to adjust the fluid pressure in the piston back pressure chamber or the fluid pressure in the piston control chamber with an actuator such as a single solenoid valve. This was realized by controlling the lift amount of the booster piston and the lift amount of the nozzle needle.

[実施例1の構成]
図1ないし図8は本発明の実施例1を示したもので、図1は増圧ピストン型燃料噴射装置の全体構成を示した図で、図2は燃料噴射ノズルの概略構成を示した図で、図3はスロットル弁を示した図である。
[Configuration of Example 1]
FIGS. 1 to 8 show Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a pressure-increasing piston type fuel injection device, and FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection nozzle. FIG. 3 is a view showing a throttle valve.

本実施例の内燃機関用燃料噴射装置は、自動車等の車両に搭載された多気筒(4気筒)ディーゼルエンジン等の内燃機関(以下エンジンと呼ぶ)用の燃料噴射システムとしてのコモンレール式燃料噴射システム(蓄圧式燃料噴射装置)に適用される。また、この内燃機関用燃料噴射装置は、燃料噴射ノズル1から噴射される燃料の噴射圧力を、燃料供給ポンプ(サプライポンプ:図示せず)から圧送された燃料圧力(ジャーク圧)またはコモンレール2内に蓄圧された燃料圧力(コモンレール圧)よりも増圧することが可能な燃料増圧機構を備えた増圧ピストン型燃料噴射装置である。なお、図1は、エンジンの各気筒の燃料噴射ノズル1のうち、1気筒分の燃料噴射ノズル1とその燃料系のみを詳細に表しており、他の3つの燃料噴射ノズル1については、図示を省略している。   A fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a common rail fuel injection system as a fuel injection system for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a multi-cylinder (4-cylinder) diesel engine mounted on a vehicle such as an automobile. It is applied to (accumulation type fuel injection device). In addition, the fuel injection device for the internal combustion engine is configured such that the fuel injection pressure from the fuel injection nozzle 1 is a fuel pressure (jerk pressure) pumped from a fuel supply pump (supply pump: not shown) or in the common rail 2. This is a pressure-increasing piston type fuel injection device provided with a fuel pressure-increasing mechanism that can increase the fuel pressure (common rail pressure) accumulated in the fuel. FIG. 1 shows in detail only the fuel injection nozzles 1 for one cylinder and the fuel system among the fuel injection nozzles 1 of each cylinder of the engine, and the other three fuel injection nozzles 1 are shown in the figure. Is omitted.

サプライポンプは、エンジンにより回転駆動されて、燃料タンク3内から図示しないフィードポンプにより汲み上げられた燃料を加圧して、低圧の燃料をコモンレール2内に吐出する。ここで、サプライポンプより吐出される燃料吐出量は、図示しないエンジン制御ユニット(以下ECUと呼ぶ)からのポンプ駆動信号に基づいて制御される。サプライポンプは、ポンプ駆動信号に応じてコモンレール2内に吐出する燃料吐出量を調整することで、サプライポンプより吐出される吐出圧力(ジャーク圧)を変化させ、コモンレール2内の燃料圧力(コモンレール圧)を変更する。   The supply pump is rotationally driven by the engine, pressurizes the fuel pumped from the fuel tank 3 by a feed pump (not shown), and discharges the low-pressure fuel into the common rail 2. Here, the fuel discharge amount discharged from the supply pump is controlled based on a pump drive signal from an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) (not shown). The supply pump changes the discharge pressure (jerk pressure) discharged from the supply pump by adjusting the fuel discharge amount discharged into the common rail 2 in accordance with the pump drive signal, and the fuel pressure (common rail pressure) in the common rail 2 is changed. ).

燃料噴射ノズル1は、図1および図2に示したように、コモンレール2より分岐する各燃料導入経路の下流端に接続されており、エンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を直接噴射供給するもので、各燃料噴射ノズル1に対応して搭載された燃料増圧機構と共に電磁式燃料噴射弁(インジェクタ)を構成する。この燃料噴射ノズル1は、エンジンのシリンダブロックまたはシリンダヘッドに(各気筒毎に対応して)取り付けられるノズルハウジング11と、このノズルハウジング11の内部において図示上下方向に摺動可能に配置された弁体としてのノズルニードル12と、このノズルニードル12を閉弁方向に付勢するスプリング13とを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel injection nozzle 1 is connected to the downstream end of each fuel introduction path branched from the common rail 2, and directly injects and supplies high-pressure fuel into the combustion chamber of each cylinder of the engine. Thus, an electromagnetic fuel injection valve (injector) is configured together with a fuel pressure increasing mechanism mounted corresponding to each fuel injection nozzle 1. The fuel injection nozzle 1 includes a nozzle housing 11 attached to a cylinder block or cylinder head of an engine (corresponding to each cylinder), and a valve disposed inside the nozzle housing 11 so as to be slidable in the vertical direction in the figure. It has a nozzle needle 12 as a body and a spring 13 that urges the nozzle needle 12 in the valve closing direction.

ノズルハウジング11の先端側には、ノズル噴孔部(サックボリューム)14を形成する半球状の円頂部が設けられている。この円頂部には、ノズル噴孔部14内部と外部(エンジンの各気筒の燃焼室内)とを連通する複数の噴孔15が設けられている。そして、ノズルハウジング11内部には、ノズルニードル12の大径部16が摺動するニードル摺動孔17が形成されている。そして、ノズルハウジング11内部には、燃料導入通路21を介して燃料増圧機構の増圧室33と連通する第1燃料流路22が形成されている。また、ノズルハウジング11内部には、燃料導入通路23、24を介してコモンレール2の分岐管19と連通する第2燃料流路25が形成されている。   On the tip end side of the nozzle housing 11, a hemispherical top portion forming a nozzle injection hole portion (sack volume) 14 is provided. A plurality of nozzle holes 15 that communicate the inside of the nozzle nozzle hole part 14 with the outside (the combustion chamber of each cylinder of the engine) are provided at the top of the circle. A needle sliding hole 17 through which the large diameter portion 16 of the nozzle needle 12 slides is formed inside the nozzle housing 11. A first fuel flow path 22 is formed inside the nozzle housing 11 and communicates with the pressure increasing chamber 33 of the fuel pressure increasing mechanism via the fuel introduction path 21. In addition, a second fuel flow path 25 communicating with the branch pipe 19 of the common rail 2 through the fuel introduction passages 23 and 24 is formed inside the nozzle housing 11.

第1燃料流路22は、ノズルハウジング11の先端側(ノズルボデー)の内部にて、ノズルニードル12の大径部16の図示下方に形成されたノズル油溜り部26に連通している。また、第2燃料流路25は、ノズルハウジング11の後端側(ノズルホルダ)の内部にて、ノズルニードル12の大径部16の背面側(図示上端面側)に設けられたノズル背圧室27に連通している。なお、ノズルハウジング11内部に、ノズルニードル12が最大リフト量(フルリフト量)に到達した際に、それ以上の複数の噴孔15を開く側(開弁方向)への移動を規制する規制部を設けても良い。   The first fuel passage 22 communicates with a nozzle oil reservoir 26 formed below the large-diameter portion 16 of the nozzle needle 12 inside the tip side (nozzle body) of the nozzle housing 11. The second fuel flow path 25 is a nozzle back pressure provided on the back side (the upper end surface side in the drawing) of the large-diameter portion 16 of the nozzle needle 12 inside the rear end side (nozzle holder) of the nozzle housing 11. It communicates with the chamber 27. In addition, when the nozzle needle 12 reaches the maximum lift amount (full lift amount) inside the nozzle housing 11, a restricting portion that restricts movement toward the side where the plurality of nozzle holes 15 are opened (valve opening direction) is provided. It may be provided.

そして、スプリング13は、ノズル背圧室27内に収容されて、ノズルニードル12の大径部16とノズルハウジング11の内壁との間に設けられており、ノズルニードル12に対して複数の噴孔15を閉じる側(閉弁方向:図示下方)の付勢力を与えるニードル付勢手段として機能する。また、ノズル油溜り部26内に導入される燃料の油圧力は、ノズルニードル12の大径部16の受圧面(図示下端面)に開弁方向(図示上方)に押し上げる方向の力を与えるニードル駆動(押圧)手段として機能する。また、ノズル背圧室27内に導入される燃料の油圧力は、ノズルニードル12の大径部16の受圧面(図示上端面)に閉弁方向(図示下方)に押し下げる方向の力を与えるニードル駆動(押圧)手段として機能する。ここで、ノズル開弁圧は、ノズル背圧室27内の油圧力にスプリング13の付勢力を加えた力に基づいて設定することができる。すなわち、ノズル背圧室27内の油圧力またはスプリング13の付勢力を変更することで、ノズル開弁圧を任意に変更することができる。   The spring 13 is housed in the nozzle back pressure chamber 27 and is provided between the large diameter portion 16 of the nozzle needle 12 and the inner wall of the nozzle housing 11. It functions as a needle urging means for applying an urging force on the side of closing 15 (valve closing direction: downward in the figure). In addition, the oil pressure of the fuel introduced into the nozzle oil reservoir 26 is a needle that applies a force in the valve opening direction (upward in the drawing) to the pressure receiving surface (lower end surface in the drawing) of the large diameter portion 16 of the nozzle needle 12. It functions as a driving (pressing) means. Further, the oil pressure of the fuel introduced into the nozzle back pressure chamber 27 is a needle that applies a force in a direction to push down the pressure receiving surface (upper end surface in the drawing) of the large diameter portion 16 of the nozzle needle 12 in the valve closing direction (downward in the drawing). It functions as a driving (pressing) means. Here, the nozzle opening pressure can be set based on the force obtained by adding the urging force of the spring 13 to the oil pressure in the nozzle back pressure chamber 27. That is, the nozzle valve opening pressure can be arbitrarily changed by changing the oil pressure in the nozzle back pressure chamber 27 or the urging force of the spring 13.

コモンレール2は、サプライポンプから吐出された燃料を蓄圧すると共に、エンジンの各気筒毎に搭載された複数の燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26に所定の油圧力の燃料を分配供給する蓄圧器である。このコモンレール2内に蓄圧される燃料圧力(コモンレール圧)は、燃料圧力検出手段としてのコモンレール圧センサ(図示せず)によって測定されている。そして、コモンレール2と複数の燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26との間には、各燃料噴射ノズル1の複数の噴孔15からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される燃料の噴射圧力を、コモンレール圧よりも増圧させる燃料増圧機構が設けられている。なお、燃料増圧機構は、エンジンの各気筒毎に、つまり各燃料噴射ノズル1毎に対応して搭載されている。そして、コモンレール2には、各燃料噴射ノズル1毎に対応して分岐管19が設けられている。   The common rail 2 accumulates fuel discharged from the supply pump and distributes fuel of a predetermined oil pressure to the nozzle oil reservoirs 26 of the plurality of fuel injection nozzles 1 mounted for each cylinder of the engine. It is. The fuel pressure accumulated in the common rail 2 (common rail pressure) is measured by a common rail pressure sensor (not shown) as fuel pressure detecting means. And between the common rail 2 and the nozzle oil sump part 26 of the some fuel injection nozzle 1, the injection pressure of the fuel injected into the combustion chamber of each cylinder of an engine from the some injection hole 15 of each fuel injection nozzle 1 Is provided with a fuel pressure increasing mechanism for increasing the pressure above the common rail pressure. The fuel pressure increasing mechanism is mounted for each cylinder of the engine, that is, for each fuel injection nozzle 1. The common rail 2 is provided with a branch pipe 19 corresponding to each fuel injection nozzle 1.

本実施例の燃料増圧機構は、本発明の燃料増圧手段に相当するもので、ピストン背圧室31、ピストン制御室32および増圧室33を有するシリンダ4と、このシリンダ4内に摺動自在に収容された増圧ピストン5と、この増圧ピストン5のリフト量を制御する油圧作動式のスロットル弁6と、このスロットル弁6のストローク量を制御する電磁弁7と、これらと燃料噴射ノズル1、コモンレール2および燃料タンク3とを選択的に連通させる燃料給排経路とを備えている。   The fuel pressure increasing mechanism of the present embodiment corresponds to the fuel pressure increasing means of the present invention, and includes a cylinder 4 having a piston back pressure chamber 31, a piston control chamber 32 and a pressure increasing chamber 33, and a slide inside the cylinder 4. A pressure-increasing piston 5 that is movably accommodated, a hydraulically operated throttle valve 6 that controls the lift amount of the pressure-increasing piston 5, a solenoid valve 7 that controls the stroke amount of the throttle valve 6, and these and fuel A fuel supply / discharge path for selectively communicating the injection nozzle 1, the common rail 2, and the fuel tank 3 is provided.

ここで、燃料給排経路は、コモンレール2からシリンダ4のピストン背圧室31内に燃料を導入する第1燃料導入経路、コモンレール2から電磁弁7を経由してシリンダ4のピストン制御室32内に燃料を導入する第2燃料導入経路、コモンレール2からシリンダ4の増圧室33を経由して燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内に燃料を導入する第3燃料導入経路(燃料導入通路20、21)、コモンレール2から電磁弁7を経由してスロットル弁6の圧力制御室37内に燃料を導入する第4燃料導入経路、およびコモンレール2から燃料噴射ノズル1のノズル背圧室27内に燃料を導入する第5燃料導入経路(燃料導入通路23、24)を有している。そして、燃料給排経路は、シリンダ4のピストン制御室32内からスロットル弁6を経由して低圧側としての燃料タンク3に燃料を排出する第1燃料排出経路、およびスロットル弁6の圧力制御室37内から燃料タンク3に燃料を排出する第2燃料排出経路を有している。   Here, the fuel supply / discharge path is a first fuel introduction path for introducing fuel from the common rail 2 into the piston back pressure chamber 31 of the cylinder 4, and the inside of the piston control chamber 32 of the cylinder 4 via the electromagnetic valve 7 from the common rail 2. A second fuel introduction path for introducing fuel into the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 from the common rail 2 via the pressure increasing chamber 33 of the cylinder 4 (fuel introduction path). 20, 21), a fourth fuel introduction path for introducing fuel from the common rail 2 to the pressure control chamber 37 of the throttle valve 6 via the electromagnetic valve 7, and the nozzle back pressure chamber 27 of the fuel injection nozzle 1 from the common rail 2 Has a fifth fuel introduction path (fuel introduction passages 23, 24) for introducing fuel into the fuel. The fuel supply / discharge path includes a first fuel discharge path for discharging fuel from the piston control chamber 32 of the cylinder 4 to the fuel tank 3 on the low pressure side via the throttle valve 6, and a pressure control chamber for the throttle valve 6. A second fuel discharge path for discharging fuel from inside 37 to the fuel tank 3 is provided.

増圧ピストン5は、シリンダ4内部に形成された大径のボア内を油密を保って摺動可能な大径ピストン34と、シリンダ4内部に形成された大径のボア内を油密を保って摺動可能な小径プランジャ35とを有し、これらの大径ピストン34と小径プランジャ35との中心軸線を略一致させて一体的に動作可能に設けられている。大径ピストン34の図示上端面とシリンダ4の大径のボアとで囲まれた一方の大径空間は、ピストン背圧室31を形成している。このピストン背圧室31は、第1燃料導入経路を形成する燃料導入通路(第1流体導入通路)41を介してコモンレール2の分岐管19に常時連通している。   The pressure-increasing piston 5 has a large-diameter piston 34 that can slide while maintaining oil-tightness in a large-diameter bore formed in the cylinder 4, and an oil-tightness in a large-diameter bore formed in the cylinder 4. A small-diameter plunger 35 that can be kept and slid is provided, and the central axes of the large-diameter piston 34 and the small-diameter plunger 35 are substantially coincided with each other so as to be integrally operable. One large-diameter space surrounded by the illustrated upper end surface of the large-diameter piston 34 and the large-diameter bore of the cylinder 4 forms a piston back pressure chamber 31. The piston back pressure chamber 31 is always in communication with the branch pipe 19 of the common rail 2 via a fuel introduction passage (first fluid introduction passage) 41 that forms a first fuel introduction passage.

そして、大径ピストン34の図示下端面(環状端面)とシリンダ4の大径のボアとで囲まれた他方の大径空間は、ピストン制御室32を形成している。このピストン制御室32は、第2燃料導入経路を形成する燃料導入通路23、燃料導入通路(第2流体導入通路)42、43および燃料通路44を介してコモンレール2の分岐管19に連通している。また、ピストン制御室32は、第1燃料排出経路を形成する燃料通路44および燃料排出通路(流体排出通路)45〜47を介して燃料タンク3に連通している。なお、燃料導入通路43の途中には、燃料の逆流を防止するための逆止弁38が介装されており、また、燃料排出通路46の途中には、通路断面積を絞るための固定絞り(オリフィス)39が介装されている。これにより、ピストン制御室32内の制御流体としての燃料は、電磁弁7のスプール弁64の制御位置に応じて導入(供給)または遮断および排出される。   The other large-diameter space surrounded by the lower end face (annular end face) of the large-diameter piston 34 and the large-diameter bore of the cylinder 4 forms a piston control chamber 32. The piston control chamber 32 communicates with the branch pipe 19 of the common rail 2 via a fuel introduction passage 23 that forms a second fuel introduction passage, fuel introduction passages (second fluid introduction passages) 42 and 43, and a fuel passage 44. Yes. The piston control chamber 32 communicates with the fuel tank 3 via a fuel passage 44 and fuel discharge passages (fluid discharge passages) 45 to 47 that form a first fuel discharge passage. A check valve 38 for preventing back flow of fuel is interposed in the middle of the fuel introduction passage 43, and a fixed throttle for reducing the cross-sectional area of the passage in the middle of the fuel discharge passage 46. (Orifice) 39 is interposed. Thereby, the fuel as the control fluid in the piston control chamber 32 is introduced (supplied) or shut off and discharged according to the control position of the spool valve 64 of the electromagnetic valve 7.

そして、小径プランジャ35の図示下端面(環状端面)とシリンダ4の小径のボアとで囲まれた小径空間は、増圧室33を形成している。この増圧室33は、第3燃料導入経路を形成する燃料導入通路20を介してコモンレール2の分岐管19に連通している。また、増圧室33は、第3燃料導入経路を形成する燃料導入通路21を介して燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26に連通している。なお、燃料導入通路20には、燃料の逆流を防止するための逆止弁40が介装されている。そして、ピストン制御室32内には、戻しスプリング36が収容されている。この戻しスプリング36は、増圧ピストン5の大径ピストン34とシリンダ4の内壁との間に設けられており、増圧ピストン5のリフト位置を初期位置に戻す側(図示上方)の付勢力を与えるピストン付勢手段として機能する。   A small-diameter space surrounded by the lower end surface (annular end surface) of the small-diameter plunger 35 and the small-diameter bore of the cylinder 4 forms a pressure increasing chamber 33. The pressure increasing chamber 33 communicates with the branch pipe 19 of the common rail 2 through the fuel introduction passage 20 that forms the third fuel introduction path. The pressure increasing chamber 33 communicates with the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 through the fuel introduction passage 21 that forms the third fuel introduction path. The fuel introduction passage 20 is provided with a check valve 40 for preventing back flow of fuel. A return spring 36 is accommodated in the piston control chamber 32. The return spring 36 is provided between the large-diameter piston 34 of the pressure-increasing piston 5 and the inner wall of the cylinder 4, and applies a biasing force on the side (upward in the drawing) that returns the lift position of the pressure-increasing piston 5 to the initial position. Functions as a piston biasing means.

ここで、増圧ピストン5で加圧される増圧室33内の油圧力は、大径ピストン34の図示上端面の受圧面積と小径プランジャ35の図示下端面の受圧面積との比(増圧比)に比例した値となる。例えば増圧ピストン5の両端面の受圧面積比が2〜3である場合には、コモンレール2から増圧室33内に100MPaの油圧力が供給されると、増圧室33から燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内に200〜300MPaの高圧燃料が導入されることになる。   Here, the hydraulic pressure in the pressure increasing chamber 33 pressurized by the pressure increasing piston 5 is a ratio between the pressure receiving area of the upper end surface of the large diameter piston 34 and the pressure receiving area of the lower end surface of the small diameter plunger 35 (pressure increasing ratio). ). For example, when the pressure receiving area ratio of the both end surfaces of the pressure increasing piston 5 is 2 to 3, when the oil pressure of 100 MPa is supplied from the common rail 2 into the pressure increasing chamber 33, the fuel injection nozzle 1 is supplied from the pressure increasing chamber 33. The high pressure fuel of 200 to 300 MPa is introduced into the nozzle oil reservoir 26.

スロットル弁6は、本発明の弁装置に相当するもので、圧力制御室37および弁孔51を有するハウジング52と、弁孔51の開口面積を可変する弁体(バルブ)53と、このバルブ53を弁孔51の開口面積を小さくする側(図示下方)に付勢するスプリング54とによって構成されている。弁孔51は、第1燃料排出経路を形成する流体排出通路45、46間に形成されている。このバルブ53の図示上端面とハウジング52の壁面とで囲まれた上部空間は、圧力制御室37を形成している。この圧力制御室37は、第4燃料導入経路を形成する燃料導入通路23、燃料導入通路42および燃料通路48を介してコモンレール2の分岐管19に連通している。また、圧力制御室37は、第2燃料排出経路を形成する燃料通路48、燃料排出通路49および燃料排出通路47を介して燃料タンク3に連通している。これにより、圧力制御室37内の制御流体としての燃料は、電磁弁7のスプール弁64の制御位置に応じて導入または排出される。そして、スプリング54は、圧力制御室37内に収容されて、バルブ53とハウジング52の内壁との間に設けられており、バルブ53に対して閉弁方向(図示下方)の付勢力を与えるニードル付勢手段として機能する。   The throttle valve 6 corresponds to the valve device of the present invention, and includes a housing 52 having a pressure control chamber 37 and a valve hole 51, a valve body (valve) 53 that changes the opening area of the valve hole 51, and the valve 53. And a spring 54 that urges the valve hole 51 toward the side (lower side in the drawing) that reduces the opening area of the valve hole 51. The valve hole 51 is formed between the fluid discharge passages 45 and 46 that form the first fuel discharge path. An upper space surrounded by the illustrated upper end surface of the valve 53 and the wall surface of the housing 52 forms a pressure control chamber 37. The pressure control chamber 37 communicates with the branch pipe 19 of the common rail 2 through the fuel introduction passage 23, the fuel introduction passage 42, and the fuel passage 48 that form the fourth fuel introduction passage. The pressure control chamber 37 communicates with the fuel tank 3 via a fuel passage 48, a fuel discharge passage 49, and a fuel discharge passage 47 that form a second fuel discharge passage. Thereby, the fuel as the control fluid in the pressure control chamber 37 is introduced or discharged according to the control position of the spool valve 64 of the electromagnetic valve 7. The spring 54 is housed in the pressure control chamber 37 and is provided between the valve 53 and the inner wall of the housing 52. The needle 54 applies a biasing force in the valve closing direction (downward in the drawing) to the valve 53. It functions as an urging means.

以上の構成により、スロットル弁6は、圧力制御室37内の流体圧力に対応してバルブ53が軸線方向にストロークすることで、燃料排出通路45〜47の途中に設けられた弁孔51の開口面積を可変することで、シリンダ4のピストン制御室32から排出される燃料の流速または流量を制御できるので、シリンダ4のピストン制御室32内の油圧力を制御できる。これにより、増圧ピストン5のリフト位置を制御できるため、増圧室33内で増圧される燃料の油圧力の上昇速度(単位時間当たりの燃圧上昇量)を制御できる。   With the above configuration, the throttle valve 6 opens the valve hole 51 provided in the middle of the fuel discharge passages 45 to 47 when the valve 53 strokes in the axial direction corresponding to the fluid pressure in the pressure control chamber 37. By changing the area, the flow rate or flow rate of the fuel discharged from the piston control chamber 32 of the cylinder 4 can be controlled, so that the oil pressure in the piston control chamber 32 of the cylinder 4 can be controlled. As a result, the lift position of the pressure-increasing piston 5 can be controlled, so that the rate of increase in the oil pressure of the fuel that is increased in the pressure-increasing chamber 33 can be controlled.

なお、本実施例のスロットル弁6は、バルブ53がハウジング52内部に設けられる円環状の弁座55に着座している状態では、図3に示したように、弁孔51の開口面積が0mm2 となり、また、バルブ53が弁座55より離座を開始してからプレリフト量(例えば0.05mm程度)に到達するまでは、弁孔51の小径孔51aの内径面とバルブ53の嵌合部(シート部)53aの外径面とのクリアランスが小さく、また、バルブ53のリフト量がプレリフト量よりも大きくなると、弁孔51の大径孔51bの内径面とバルブ53の嵌合部(シート部)53aの外径面とのクリアランスが大きくなるように構成されている。これにより、本実施例のスロットル弁6のストローク量(リフト量)に対する開弁面積特性は、図4に示したように、リフト開始初期からプレリフト量に到達するまで弁孔51の開口面積の小さい値がリフト量の増加に対して略一定の値をとり、その後にプレリフト量よりも大きくなると弁孔51の開口面積が大きな値をとる。なお、スロットル弁6のストローク量(リフト量)を、30〜200μmの範囲に設定しても良い。 In the throttle valve 6 of this embodiment, when the valve 53 is seated on an annular valve seat 55 provided inside the housing 52, the opening area of the valve hole 51 is 0 mm as shown in FIG. 2 until the valve 53 reaches the pre-lift amount (for example, about 0.05 mm) from the valve seat 55 until the valve 53 is fitted to the inner diameter surface of the small-diameter hole 51a. When the clearance with the outer diameter surface of the portion (seat portion) 53a is small and the lift amount of the valve 53 becomes larger than the pre-lift amount, the inner diameter surface of the large diameter hole 51b of the valve hole 51 and the fitting portion ( The sheet portion 53a is configured to have a large clearance from the outer diameter surface. Thereby, the valve opening area characteristic with respect to the stroke amount (lift amount) of the throttle valve 6 of the present embodiment has a small opening area of the valve hole 51 from the beginning of the lift until the pre-lift amount is reached as shown in FIG. When the value takes a substantially constant value with respect to the increase in the lift amount and then becomes larger than the pre-lift amount, the opening area of the valve hole 51 takes a large value. The stroke amount (lift amount) of the throttle valve 6 may be set in the range of 30 to 200 μm.

電磁弁7は、スロットル弁6のバルブ53を、電気的な操作を介して駆動するアクチュエータであって、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイル61と、このソレノイドコイル61の通電時に磁化されるステータコア(図示せず)およびムービングコア63と、このムービングコア63と一体的に軸線方向に動作するスプール弁(弁体)64と、このスプール弁64を弁座に着座する側(第1位置側)に付勢するスプリング65と、スプール弁64を収容するバルブケース66とを有している。なお、ステータコアには、ムービングコア63を吸引する吸引部(図示せず)が設けられている。また、ソレノイドコイル61は、スプール弁64を弁座より離座する側(第2位置側)に駆動する弁体駆動手段として機能する。また、スプリング65は、スプール弁64を弁座に着座する側(第1位置側)に付勢する弁体付勢手段として機能する。   The electromagnetic valve 7 is an actuator that drives the valve 53 of the throttle valve 6 through electrical operation, and is magnetized when the solenoid coil 61 is energized, and a solenoid coil 61 that generates a magnetomotive force when energized. A stator core (not shown) and a moving core 63, a spool valve (valve element) 64 operating integrally with the moving core 63 in the axial direction, and a side (first position) where the spool valve 64 is seated on the valve seat. And a valve case 66 that houses the spool valve 64. The stator core is provided with a suction portion (not shown) for sucking the moving core 63. Further, the solenoid coil 61 functions as a valve body driving means for driving the spool valve 64 to the side (second position side) away from the valve seat. The spring 65 functions as a valve body urging means that urges the spool valve 64 to the side (first position side) where the spool valve 64 is seated on the valve seat.

そして、電磁弁7は、ソレノイドコイル61への通電が停止(OFF)されると、スプリング65の付勢力によってスプール弁64がバルブケース66の弁座に着座する第1位置(初期位置)に位置制御される。この第1位置では、バルブケース66内部に設けられる切替室67の第1ポートを燃料導入通路42に連通し、且つ切替室67の第2ポートを燃料導入通路43および燃料通路48に連通する。また、電磁弁7は、ソレノイドコイル61への通電が実施(ON)されると、ムービングコア63がステータコアの吸引部に吸引されるため、スプリング65の付勢力に抗してスプール弁64がバルブケース66の弁座より離座する第2位置(フルリフト位置)に位置制御される。この第2位置では、切替室67の第2ポートを、燃料通路48に連通し、且つ切替室67の第3ポートを、燃料排出通路49に連通する。   When the energization of the solenoid coil 61 is stopped (OFF), the solenoid valve 7 is positioned at the first position (initial position) where the spool valve 64 is seated on the valve seat of the valve case 66 by the urging force of the spring 65. Be controlled. In this first position, the first port of the switching chamber 67 provided in the valve case 66 is communicated with the fuel introduction passage 42, and the second port of the switching chamber 67 is communicated with the fuel introduction passage 43 and the fuel passage 48. In addition, when the solenoid coil 61 is energized (ON), the solenoid valve 7 attracts the moving core 63 to the suction portion of the stator core, so that the spool valve 64 resists the urging force of the spring 65. The position is controlled to the second position (full lift position) where the case 66 is separated from the valve seat. In this second position, the second port of the switching chamber 67 communicates with the fuel passage 48 and the third port of the switching chamber 67 communicates with the fuel discharge passage 49.

これにより、電磁弁7は、ソレノイドコイル61へのOFF、ONによって、切替室67の第1ポートと第2ポートとを連通する第1位置と、切替室67の第2ポートと第3ポートとを連通する第2位置とを切り替える2位置3方切換弁を構成する。また、電磁弁7は、スプール弁64の位置制御に伴ってスロットル弁6の圧力制御室37内の油圧力を増減制御することによって、スロットル弁6のバルブ53のストローク量を、圧力制御室37内から排出される燃料の流速または流量に対応して、あるいは圧力制御室37内に導入される燃料の流速または流量およびスプリング54の付勢力に対応してリニアに増減させることができる。   As a result, the solenoid valve 7 has a first position where the first port and the second port of the switching chamber 67 communicate with each other by turning OFF and ON the solenoid coil 61, and the second port and the third port of the switching chamber 67. A two-position three-way switching valve for switching between the second position and the second position communicating with each other is configured. Further, the electromagnetic valve 7 increases or decreases the oil pressure in the pressure control chamber 37 of the throttle valve 6 in accordance with the position control of the spool valve 64, thereby reducing the stroke amount of the valve 53 of the throttle valve 6. The flow rate can be increased or decreased linearly in accordance with the flow rate or flow rate of the fuel discharged from the inside, or in accordance with the flow rate or flow rate of the fuel introduced into the pressure control chamber 37 and the biasing force of the spring 54.

一方、ECUには、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROM、RAM等のメモリ)等の機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。また、コモンレール圧センサからの検出信号(電圧信号)や、その他の各種センサからのセンサ信号は、A/D変換器でA/D変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、ECUは、エンジンの運転状態または運転条件に応じた最適な燃料噴射量、燃料噴射時期を演算する。具体的には、クランク角度センサ等の回転速度検出手段(図示せず)によって検出されたエンジン回転速度とアクセル開度センサ等のエンジン負荷検出手段(図示せず)によって検出されたアクセル開度とによって基本噴射量を算出する。   On the other hand, the ECU is provided with a known microcomputer configured to include functions such as a CPU that performs control processing and arithmetic processing, and various storage devices (memory such as ROM and RAM) that store various programs and data. . Further, the detection signal (voltage signal) from the common rail pressure sensor and the sensor signals from various other sensors are A / D converted by the A / D converter and then input to the microcomputer. Yes. Then, the ECU calculates an optimal fuel injection amount and fuel injection timing according to the operating state or operating conditions of the engine. Specifically, the engine rotation speed detected by a rotation speed detection means (not shown) such as a crank angle sensor and the accelerator opening detected by an engine load detection means (not shown) such as an accelerator opening sensor To calculate the basic injection amount.

次に、基本噴射量に、エンジン冷却水温や燃料温度等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量を算出する。次に、エンジン回転速度とアクセル開度とによって指令噴射時期を算出する。あるいはエンジン回転速度と指令噴射量とによって指令噴射時期を算出する。次に、指令噴射量とコモンレール圧とによって燃料増圧機構の電磁弁7のソレノイドコイル61への通電時間(指令噴射期間)を算出する。なお、コモンレール圧の代わりに、増圧室33内の油圧力を測定して、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電時間(指令噴射期間)を算出しても良い。   Next, the command injection amount is calculated by adding the injection amount correction amount considering the engine coolant temperature, the fuel temperature and the like to the basic injection amount. Next, the command injection timing is calculated from the engine speed and the accelerator opening. Alternatively, the command injection timing is calculated from the engine speed and the command injection amount. Next, the energization time (command injection period) to the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 of the fuel pressure increasing mechanism is calculated from the command injection amount and the common rail pressure. Instead of the common rail pressure, the oil pressure in the pressure increasing chamber 33 may be measured to calculate the energization time (command injection period) to the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7.

[実施例1の作用]
次に、本実施例の増圧ピストン型燃料噴射装置の作用を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。ここで、図5および図6は本実施例の増圧ピストン型燃料噴射装置により得られる噴射圧力特性を模式的に表した図である。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the pressure-increasing piston type fuel injection device of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams schematically showing injection pressure characteristics obtained by the pressure-increasing piston type fuel injection device of this embodiment.

ここで、本実施例のECUは、電磁弁7のスプール弁64の位置(第1位置:OFFまたは第2位置:ON)を制御して、スロットル弁6のストローク量を変更することで、シリンダ4のピストン制御室32内の油圧力を制御することができる。これにより、ECUは、増圧ピストン5のリフト量を可変制御することができるので、燃料噴射ノズル1の実開弁時期、実開弁期間を制御することができ、また、燃料の噴射率波形を次のように切り替えることができる。   Here, the ECU of the present embodiment controls the position of the spool valve 64 of the electromagnetic valve 7 (first position: OFF or second position: ON), and changes the stroke amount of the throttle valve 6 to change the cylinder amount. The oil pressure in the four piston control chambers 32 can be controlled. As a result, the ECU can variably control the lift amount of the pressure-increasing piston 5, so that it can control the actual valve opening timing and the actual valve opening period of the fuel injection nozzle 1, and the fuel injection rate waveform. Can be switched as follows.

イ)電磁弁7のソレノイドコイル61への通電を停止(OFF)している時
電磁弁7のソレノイドコイル61への通電が停止(OFF)されていると、電磁弁7のスプール弁64がスプリング65の付勢力によってバルブケース66の弁座に着座する第1位置に押し付けられるため、コモンレール2の分岐管19から燃料導入通路23→燃料導入通路42→第1ポート→切替室67→第2ポート→燃料導入通路43→燃料通路44を経由してシリンダ4のピストン制御室32内に燃料が導入される。
A) When energization of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is stopped (OFF) When energization of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is stopped (OFF), the spool valve 64 of the solenoid valve 7 is spring-loaded. Since the urging force of 65 is pressed to the first position where the valve case 66 is seated on the valve seat, the fuel introduction passage 23 → the fuel introduction passage 42 → the first port → the switching chamber 67 → the second port from the branch pipe 19 of the common rail 2 The fuel is introduced into the piston control chamber 32 of the cylinder 4 via the fuel introduction passage 43 → the fuel passage 44.

このとき、スロットル弁6の圧力制御室37内には、コモンレール2の分岐管19から燃料導入通路23→燃料導入通路42→第1ポート→切替室67→第2ポート→燃料通路48を経由して燃料が導入されているため、スロットル弁6のバルブ53が弁座55に着座しており、燃料排出通路45〜47の途中に設けられた弁孔51の開口面積を0mm2 とする。つまり、燃料排出通路45〜47は、閉じられており、シリンダ4のピストン制御室32内から燃料タンク3への燃料の流出はない。 At this time, the pressure control chamber 37 of the throttle valve 6 passes from the branch pipe 19 of the common rail 2 through the fuel introduction passage 23 → the fuel introduction passage 42 → the first port → the switching chamber 67 → the second port → the fuel passage 48. Since the fuel is introduced, the valve 53 of the throttle valve 6 is seated on the valve seat 55, and the opening area of the valve hole 51 provided in the middle of the fuel discharge passages 45 to 47 is set to 0 mm 2 . That is, the fuel discharge passages 45 to 47 are closed, and no fuel flows out from the piston control chamber 32 of the cylinder 4 to the fuel tank 3.

一方、シリンダ4のピストン背圧室31内には、コモンレール2の分岐管19から燃料導入通路41を経由して燃料が導入されているため、増圧ピストン5の大径ピストン34の両端面に加わる油圧力が略同一となり、ピストン制御室32内に設けられた戻しスプリング36の付勢力によってシリンダ4の大径のボア内の図示上方側に増圧ピストン5が位置する。これにより、増圧ピストン5のリフト量は0(初期位置)となる。   On the other hand, since the fuel is introduced into the piston back pressure chamber 31 of the cylinder 4 from the branch pipe 19 of the common rail 2 via the fuel introduction passage 41, the fuel is introduced to both end surfaces of the large diameter piston 34 of the pressure increasing piston 5. The applied oil pressure becomes substantially the same, and the pressure-increasing piston 5 is positioned on the upper side in the figure in the large-diameter bore of the cylinder 4 by the urging force of the return spring 36 provided in the piston control chamber 32. Thereby, the lift amount of the pressure increasing piston 5 becomes 0 (initial position).

したがって、増圧ピストン5の小径プランジャ35の図示下端面とシリンダ4の小径のボアとで囲まれた増圧室(容積可変空間)33の内容積は、最も広い状態となり、増圧室33内の燃料を増圧することはできない。これにより、コモンレール2の分岐管19から燃料導入通路20→増圧室33→燃料導入通路21→第1燃料流路22を経由して燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内に導入される燃料の油圧力はコモンレール圧に維持される。なお、ノズルニードル12が開弁していない時には、図7および図8に示したように、ノズル噴孔部14内の圧力(ノズル噴孔部圧)はコモンレール圧(=サプライポンプの燃料吐出圧力に相当するジャーク圧)よりも低く、エンジンの気筒内圧力に相当する圧力(例えば2MPa程度)となる。   Therefore, the inner volume of the pressure increasing chamber (volume variable space) 33 surrounded by the lower end surface of the small diameter plunger 35 of the pressure increasing piston 5 and the small diameter bore of the cylinder 4 becomes the widest state. The fuel cannot be increased. As a result, the fuel is introduced from the branch pipe 19 of the common rail 2 into the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 via the fuel introduction passage 20 → the pressure increasing chamber 33 → the fuel introduction passage 21 → the first fuel passage 22. The oil pressure of the fuel is maintained at the common rail pressure. When the nozzle needle 12 is not open, as shown in FIGS. 7 and 8, the pressure in the nozzle injection hole 14 (nozzle injection hole pressure) is the common rail pressure (= fuel discharge pressure of the supply pump). Is a pressure equivalent to the cylinder pressure of the engine (for example, about 2 MPa).

一方、燃料噴射ノズル1のノズル背圧室27内には、コモンレール2の分岐管19から燃料導入通路23→燃料導入通路24→第2燃料流路25を経由して燃料が導入されている。このため、燃料噴射ノズル1のノズル背圧室27内の油圧力も、ノズル油溜り部26内の油圧力と同じコモンレール圧となり、燃料噴射ノズル1のノズルニードル12は、スプリング13の付勢力によってノズルハウジング11の弁座に押し付けられるため、ノズル油溜り部26とノズル噴孔部14との連通状態が遮断され、複数の噴孔15を開くことができず、複数の噴孔15からエンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射は実施されない。   On the other hand, fuel is introduced into the nozzle back pressure chamber 27 of the fuel injection nozzle 1 from the branch pipe 19 of the common rail 2 via the fuel introduction passage 23 → the fuel introduction passage 24 → the second fuel passage 25. Therefore, the oil pressure in the nozzle back pressure chamber 27 of the fuel injection nozzle 1 also becomes the same common rail pressure as the oil pressure in the nozzle oil reservoir 26, and the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 is driven by the biasing force of the spring 13. Since it is pressed against the valve seat of the nozzle housing 11, the communication state between the nozzle oil reservoir 26 and the nozzle injection hole 14 is blocked, and the plurality of injection holes 15 cannot be opened. Fuel injection into the combustion chamber of the cylinder is not performed.

ロ)噴射率波形の形状をスクエア型とする時
エンジンの当該気筒のピストン位置が上死点近傍となり、エンジンの当該気筒の指令噴射時期となったら、図5に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を開始する。すると、ステータコアおよびムービングコア63が磁化されるため、スプリング65の付勢力に抗してムービングコア63がステータコアの吸引部に吸引される。これにより、電磁弁7のスプール弁64がスプリング65の付勢力に抗してバルブケース66の弁座より離座する第2位置(フルリフト位置)に位置制御されるため、コモンレール2の分岐管19からシリンダ4のピストン制御室32内に燃料を導入する燃料導入通路42、43が遮断される。
B) When the shape of the injection rate waveform is a square type When the piston position of the cylinder of the engine is near the top dead center and the command injection timing of the cylinder of the engine is reached, as shown in FIG. The energization (ON) of the solenoid coil 61 is started. Then, since the stator core and the moving core 63 are magnetized, the moving core 63 is attracted to the attracting portion of the stator core against the urging force of the spring 65. As a result, the spool valve 64 of the electromagnetic valve 7 is controlled to the second position (full lift position) where the spool valve 64 separates from the valve seat of the valve case 66 against the urging force of the spring 65, and therefore the branch pipe 19 of the common rail 2. The fuel introduction passages 42 and 43 for introducing fuel into the piston control chamber 32 of the cylinder 4 are blocked.

このとき、スロットル弁6のバルブ53が弁座55より離座して図示上方へのストロークを開始するため、スロットル弁6のストローク量に応じて、スロットル弁6の圧力制御室37内の燃料が、燃料通路48→第2ポート→切替室67→第3ポート→燃料排出通路49→燃料排出通路47を経由して燃料タンク3に戻される。このため、燃料排出通路45〜47の開口面積が、図4に示したように、圧力制御室37内の油圧力の低下に従って徐々に拡げられる。   At this time, the valve 53 of the throttle valve 6 is separated from the valve seat 55 and starts an upward stroke in the figure, so that the fuel in the pressure control chamber 37 of the throttle valve 6 depends on the stroke amount of the throttle valve 6. The fuel passage 48 is returned to the fuel tank 3 via the second port → the switching chamber 67 → the third port → the fuel discharge passage 49 → the fuel discharge passage 47. For this reason, the opening areas of the fuel discharge passages 45 to 47 are gradually expanded as the oil pressure in the pressure control chamber 37 decreases as shown in FIG.

これにより、シリンダ4のピストン制御室32内から燃料通路44→燃料排出通路45→弁孔51→燃料排出通路46→燃料排出通路47を経由して燃料タンク3に戻される。このとき、燃料排出通路45〜47の開口面積は、スロットル弁6の弁孔51の内周とバルブ53の外周とのクリアランスおよび燃料排出通路46に設けられた固定絞り39のオリフィス径によって絞られているため、シリンダ4のピストン制御室32内から流出する燃料の流速が制限され、シリンダ4のピストン制御室32内から徐々に燃料が排出される。   As a result, the fuel is returned from the piston control chamber 32 of the cylinder 4 to the fuel tank 3 via the fuel passage 44 → the fuel discharge passage 45 → the valve hole 51 → the fuel discharge passage 46 → the fuel discharge passage 47. At this time, the opening area of the fuel discharge passages 45 to 47 is restricted by the clearance between the inner periphery of the valve hole 51 of the throttle valve 6 and the outer periphery of the valve 53 and the orifice diameter of the fixed throttle 39 provided in the fuel discharge passage 46. Therefore, the flow rate of the fuel flowing out from the piston control chamber 32 of the cylinder 4 is limited, and the fuel is gradually discharged from the piston control chamber 32 of the cylinder 4.

一方、シリンダ4のピストン背圧室31内には、コモンレール2の分岐管19から燃料導入通路41を経由して燃料が導入されているため、増圧ピストン5の大径ピストン34の両端面に加わる油圧力に圧力差が生じる。すなわち、ピストン背圧室31内に導入される燃料の導入量とピストン制御室32内から排出される燃料の排出量とがスロットル弁6のストローク量に応じて調整されるため、ピストン背圧室31内の油圧力とピストン制御室32内の油圧力との圧力差が連続的または段階的に変化することになる。   On the other hand, since the fuel is introduced into the piston back pressure chamber 31 of the cylinder 4 from the branch pipe 19 of the common rail 2 via the fuel introduction passage 41, the fuel is introduced to both end surfaces of the large diameter piston 34 of the pressure increasing piston 5. A pressure difference occurs in the applied oil pressure. That is, the amount of fuel introduced into the piston back pressure chamber 31 and the amount of fuel discharged from the piston control chamber 32 are adjusted according to the stroke amount of the throttle valve 6, so that the piston back pressure chamber The pressure difference between the oil pressure in 31 and the oil pressure in the piston control chamber 32 changes continuously or stepwise.

そして、ピストン制御室32内の油圧力に戻しスプリング36の付勢力を加えた力が、ピストン背圧室31内の油圧力よりも小さくなると、増圧ピストン5が図示下方へのリフトを開始する。これにより、図5に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を開始してから所定の待機時間が経過した後に、増圧室33の内容積が狭くなり始め、増圧室33内の燃料の増圧が開始される。このため、燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内の油圧力の上昇が開始される。   When the force obtained by adding the urging force of the return spring 36 to the oil pressure in the piston control chamber 32 becomes smaller than the oil pressure in the piston back pressure chamber 31, the pressure increasing piston 5 starts to lift downward in the figure. . As a result, as shown in FIG. 5, the internal volume of the pressure increasing chamber 33 starts to narrow after a predetermined waiting time has elapsed since the start of energization (ON) to the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7. The pressure increase of the fuel in the pressure increasing chamber 33 is started. For this reason, the increase in the oil pressure in the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 is started.

そして、増圧ピストン5のリフト量が所定値以上に大きくなると、燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内の油圧力が、燃料噴射ノズル1のノズル背圧室27内の油圧力にスプリング13の付勢力を加えた力よりも大きくなると、燃料噴射ノズル1のノズルニードル12がノズル油溜り部26内の油圧力によってリフトを開始し、ノズルニードル12が弁座から離れる(離間する)。   When the lift amount of the pressure increasing piston 5 becomes larger than a predetermined value, the oil pressure in the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 is changed to the oil pressure in the nozzle back pressure chamber 27 of the fuel injection nozzle 1. When the force becomes larger than the force applied, the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 starts to lift due to the oil pressure in the nozzle oil reservoir 26, and the nozzle needle 12 moves away (separates) from the valve seat.

すなわち、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を開始して、電磁弁7のスプール弁64が第1位置から第2位置に切り替えられると、スロットル弁6のバルブ53が燃料排出通路45〜47の開口面積を拡げるため、ピストン制御室32内の油圧力が低下し始める。これにより、ピストン制御室32内の油圧力に戻しスプリング36の付勢力を加えた力が、ピストン背圧室31内の油圧力よりも小さくなるため、増圧ピストン5が燃料の噴射圧力を増圧する側(図示下方)へのリフトを開始して、増圧室33の内容積が狭くなり、コモンレール2から増圧室33内に導入される燃料がコモンレール圧(=ジャーク圧)よりも増圧される。   That is, when energization (ON) to the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is started and the spool valve 64 of the solenoid valve 7 is switched from the first position to the second position, the valve 53 of the throttle valve 6 is connected to the fuel discharge passage. In order to increase the opening area of 45 to 47, the hydraulic pressure in the piston control chamber 32 begins to decrease. As a result, the force obtained by adding the urging force of the return spring 36 to the oil pressure in the piston control chamber 32 becomes smaller than the oil pressure in the piston back pressure chamber 31, so that the boosting piston 5 increases the fuel injection pressure. The lift to the pressure side (downward in the figure) is started, the internal volume of the pressure increasing chamber 33 is reduced, and the fuel introduced from the common rail 2 into the pressure increasing chamber 33 is increased from the common rail pressure (= jerk pressure). Is done.

そして、増圧室33内の油圧力の上昇に伴って、増圧室33からノズル油溜り部26内に導入される燃料の油圧力が上昇するため、燃料噴射ノズル1の内部圧力(ノズル油溜り部26内の油圧力)が上昇し始める。その後に、ノズル背圧室27内の燃料圧力による押し下げ方向(閉弁方向)の油圧力とスプリング13による押し下げ方向(閉弁方向)の付勢力との総和よりも、ノズル油溜り部26内の燃料圧力による押し上げ方向(開弁方向)の油圧力が上回ると、ノズルニードル12が弁座より離座(リフトを開始)して開弁方向に移動し出す。   As the oil pressure in the pressure increasing chamber 33 increases, the oil pressure of the fuel introduced from the pressure increasing chamber 33 into the nozzle oil reservoir 26 increases, so that the internal pressure of the fuel injection nozzle 1 (nozzle oil) The oil pressure in the reservoir 26 starts to rise. Thereafter, the sum of the oil pressure in the push-down direction (valve closing direction) due to the fuel pressure in the nozzle back pressure chamber 27 and the urging force in the push-down direction (valve closing direction) due to the spring 13 is greater in the nozzle oil reservoir 26. When the oil pressure in the push-up direction (valve opening direction) due to the fuel pressure exceeds, the nozzle needle 12 moves away from the valve seat (starts lifting) and starts moving in the valve opening direction.

したがって、燃料噴射ノズル1は、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を開始してから所定の開弁遅れ時間が経過した後に、燃料噴射ノズル1が開弁する(実開弁時期)。これにより、ノズル油溜り部26とノズル噴孔部14とが連通し、ノズルハウジング11の先端側に設けられた複数の噴孔15が開かれて、複数の噴孔15からエンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射が開始される。このとき、増圧ピストン5のリフト位置に対応して増圧された高圧燃料がエンジンの当該気筒の燃焼室内へ噴射される。   Therefore, the fuel injection nozzle 1 opens the valve after a predetermined valve opening delay time has elapsed since the start of energization (ON) of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 (actual valve opening timing). ). As a result, the nozzle oil reservoir portion 26 and the nozzle injection hole portion 14 communicate with each other, and a plurality of injection holes 15 provided on the front end side of the nozzle housing 11 are opened. Fuel injection into the combustion chamber is started. At this time, high-pressure fuel increased in pressure corresponding to the lift position of the pressure-increasing piston 5 is injected into the combustion chamber of the cylinder of the engine.

その後に、指令噴射時期から指令噴射量に対応する指令噴射期間(電磁弁7のソレノイドコイル61への通電時間)が経過した時点で、図5に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電を停止(OFF)する。すると、ステータコアおよびムービングコア63が消磁されるため、スプリング65の付勢力によって、電磁弁7のスプール弁64がバルブケース66の弁座に着座する第1位置(初期位置)に位置制御される。このため、コモンレール2の分岐管19からシリンダ4のピストン制御室32内に燃料を導入する燃料導入通路42、43が開かれる。   Thereafter, when a command injection period corresponding to the command injection amount (a time for energizing the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7) has elapsed from the command injection timing, as shown in FIG. 5, the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is used. Stops energization to (OFF). Then, since the stator core and the moving core 63 are demagnetized, the position of the spool valve 64 of the electromagnetic valve 7 is controlled to the first position (initial position) where the solenoid valve 7 is seated on the valve seat of the valve case 66 by the urging force of the spring 65. For this reason, the fuel introduction passages 42 and 43 for introducing fuel from the branch pipe 19 of the common rail 2 into the piston control chamber 32 of the cylinder 4 are opened.

すなわち、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電が停止(OFF)されて、電磁弁7のスプール弁64が第2位置から第1位置に切り替えられると、上述したように、スロットル弁6のバルブ53が燃料排出通路45〜47の開口面積を縮小化するのに対してピストン制御室32内にコモンレール圧が導入され、ピストン制御室32内の油圧力が上昇し始める。そして、ピストン制御室32内の油圧力に戻しスプリング36の付勢力を加えた力が、ピストン背圧室31内の油圧力よりも大きくなると、戻しスプリング36の付勢力のアシストを受けながら増圧ピストン5のリフト量が小さくなり、増圧室33の内容積が拡げられ、増圧室33内の油圧力が低下し始める。   That is, when energization of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is stopped (OFF) and the spool valve 64 of the solenoid valve 7 is switched from the second position to the first position, as described above, the valve of the throttle valve 6 While 53 reduces the opening area of the fuel discharge passages 45 to 47, the common rail pressure is introduced into the piston control chamber 32, and the oil pressure in the piston control chamber 32 begins to rise. When the force obtained by adding the urging force of the return spring 36 to the oil pressure in the piston control chamber 32 becomes larger than the oil pressure in the piston back pressure chamber 31, the pressure is increased while receiving the assist of the urging force of the return spring 36. The lift amount of the piston 5 is reduced, the internal volume of the pressure increasing chamber 33 is expanded, and the oil pressure in the pressure increasing chamber 33 starts to decrease.

その後に、ノズル背圧室27内の燃料圧力による押し下げ方向(閉弁方向)の油圧力とスプリング13による押し下げ方向(閉弁方向)の付勢力との総和よりも、ノズル油溜り部26内の燃料圧力による押し上げ方向(開弁方向)の油圧力が下回ると、ノズルニードル12が閉弁方向に移動し始め、ノズルニードル12が弁座に着座する。   Thereafter, the sum of the oil pressure in the push-down direction (valve closing direction) due to the fuel pressure in the nozzle back pressure chamber 27 and the urging force in the push-down direction (valve closing direction) due to the spring 13 is greater in the nozzle oil reservoir 26. When the oil pressure in the push-up direction (valve opening direction) due to the fuel pressure falls, the nozzle needle 12 starts to move in the valve closing direction, and the nozzle needle 12 is seated on the valve seat.

したがって、燃料噴射ノズル1は、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電を停止(OFF)してから所定の閉弁遅れ時間が経過した後に、燃料噴射ノズル1が閉弁する(実閉弁時期)。これにより、ノズル油溜り部26とノズル噴孔部14との連通状態が遮断されるため、複数の噴孔15が閉じられて、複数の噴孔15からエンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射が終了する。   Therefore, the fuel injection nozzle 1 is closed after the predetermined valve closing delay time has elapsed since the energization of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is stopped (OFF) (actual valve closing timing). ). As a result, the communication state between the nozzle oil reservoir 26 and the nozzle injection hole 14 is cut off, so that the plurality of injection holes 15 are closed, and the fuel from the plurality of injection holes 15 into the combustion chamber of the cylinder of the engine Injection ends.

以上のように、電磁弁7の位置制御を1回だけ実施した場合、すなわち、電磁弁7の通電ON、OFFを1噴射行程中に1回だけ行った場合には、図5に示したように、略矩形状(スクエア型)の噴射率波形となる。ここで、図7はスクエア型の噴射率波形を得た場合のシミュレーション(実験)結果を示した図である。このシミュレーションは、コモンレール圧(ジャーク圧)を100MPaとし、増圧比を2.5として行ったもので、電磁弁7の通電ON、OFFを制御して、スクエア型の噴射率波形を得ている。   As described above, when the position control of the solenoid valve 7 is performed only once, that is, when the energization ON / OFF of the solenoid valve 7 is performed only once during one injection stroke, as shown in FIG. In addition, a substantially rectangular (square type) injection rate waveform is obtained. Here, FIG. 7 is a diagram showing a simulation (experiment) result when a square-type injection rate waveform is obtained. In this simulation, the common rail pressure (jerk pressure) is set to 100 MPa and the pressure increase ratio is set to 2.5, and the energization ON and OFF of the solenoid valve 7 is controlled to obtain a square type injection rate waveform.

ハ)噴射率波形の形状をブーツ型とする時
エンジンの当該気筒のピストン位置が上死点近傍となり、エンジンの当該気筒の指令噴射時期となったら、図6に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を開始する。すると、ステータコアおよびムービングコア63が磁化されるため、スプリング65の付勢力に抗してムービングコア63がステータコアの吸引部に吸引される。これにより、電磁弁7のスプール弁64がスプリング65の付勢力に抗してバルブケース66の弁座より離座する第2位置(フルリフト位置)に位置制御されるため、コモンレール2の分岐管19からシリンダ4のピストン制御室32内に燃料を導入する燃料導入通路42、43が遮断される。
C) When the shape of the injection rate waveform is a boot type When the piston position of the cylinder of the engine is near top dead center and the command injection timing of the cylinder of the engine is reached, as shown in FIG. The energization (ON) of the solenoid coil 61 is started. Then, since the stator core and the moving core 63 are magnetized, the moving core 63 is attracted to the attracting portion of the stator core against the urging force of the spring 65. As a result, the spool valve 64 of the electromagnetic valve 7 is controlled to the second position (full lift position) where the spool valve 64 separates from the valve seat of the valve case 66 against the urging force of the spring 65, and therefore the branch pipe 19 of the common rail 2. The fuel introduction passages 42 and 43 for introducing fuel into the piston control chamber 32 of the cylinder 4 are blocked.

これによって、電磁弁7が第1位置から第2位置に切り替えられると、上述したように、ピストン制御室32内の油圧力が低下するため、増圧ピストン5がリフトを開始し、増圧室33内の油圧力の上昇に伴ってノズル油溜り部26内の油圧力が上昇し、ノズルニードル12が弁座より離座する。したがって、燃料噴射ノズル1は、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を開始してから所定の開弁遅れ時間が経過した後に、燃料噴射ノズル1が開弁する(実開弁時期)。これにより、ノズル油溜り部26とノズル噴孔部14とが連通し、ノズルハウジング11の先端側に設けられた複数の噴孔15が開かれて、複数の噴孔15からエンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射が開始される。このとき、増圧ピストン5のリフト位置に対応して増圧された高圧燃料がエンジンの当該気筒の燃焼室内へ噴射される。   As a result, when the electromagnetic valve 7 is switched from the first position to the second position, the oil pressure in the piston control chamber 32 decreases as described above, so that the pressure increasing piston 5 starts to lift, and the pressure increasing chamber. As the oil pressure in 33 rises, the oil pressure in the nozzle oil reservoir 26 rises, and the nozzle needle 12 moves away from the valve seat. Therefore, the fuel injection nozzle 1 opens the valve after a predetermined valve opening delay time has elapsed since the start of energization (ON) of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 (actual valve opening timing). ). As a result, the nozzle oil reservoir portion 26 and the nozzle injection hole portion 14 communicate with each other, and a plurality of injection holes 15 provided on the front end side of the nozzle housing 11 are opened. Fuel injection into the combustion chamber is started. At this time, high-pressure fuel increased in pressure corresponding to the lift position of the pressure-increasing piston 5 is injected into the combustion chamber of the cylinder of the engine.

その後に、指令噴射時期から第1所定時間が経過した時点で、図6に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電を停止(OFF)する。その後に、第2所定時間が経過した時点(例えばノズルニードル12が実際に開弁する実開弁時期に到達した時点)で、図6に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電(ON)を再開する。その後に、指令噴射時期から指令噴射量に対応する指令噴射期間(電磁弁7のソレノイドコイル61への通電時間)が経過した時点で、図6に示したように、電磁弁7のソレノイドコイル61への通電を停止(OFF)する。   Thereafter, when the first predetermined time has elapsed from the command injection timing, the energization of the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 is stopped (OFF) as shown in FIG. Thereafter, when the second predetermined time has elapsed (for example, when the actual opening timing at which the nozzle needle 12 is actually opened) is reached, as shown in FIG. Resume energization (ON). Thereafter, when a command injection period corresponding to the command injection amount (energization time for the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7) elapses from the command injection timing, the solenoid coil 61 of the solenoid valve 7 as shown in FIG. Stops energization to (OFF).

したがって、電磁弁7の位置制御を2回以上実施した場合の噴射率波形、すなわち、電磁弁7の通電ON、OFFを1噴射行程中に2回以上行った場合の噴射率波形は、図6に示したように、ブーツ型となる。ここで、図8はブーツ型の噴射率波形を得た場合のシミュレーション(実験)結果を示した図である。このシミュレーションは、コモンレール圧(ジャーク圧)を100MPaとし、増圧比を2.5として行ったもので、電磁弁7の通電ON、OFFを2回以上繰り替えして、ブーツ型の噴射率波形を得ている。   Therefore, the injection rate waveform when the position control of the electromagnetic valve 7 is performed twice or more, that is, the injection rate waveform when the energization ON / OFF of the electromagnetic valve 7 is performed twice or more in one injection stroke is shown in FIG. As shown in Fig. 2, it becomes a boot type. Here, FIG. 8 is a diagram showing a simulation (experiment) result when a boot-type injection rate waveform is obtained. In this simulation, the common rail pressure (jerk pressure) was set to 100 MPa and the pressure increase ratio was set to 2.5, and the energization ON / OFF of the solenoid valve 7 was repeated twice or more to obtain a boot-type injection rate waveform. ing.

ここで、本実施例では、燃料噴射ノズル1からエンジンの当該気筒の燃焼室内への燃料噴射を増圧室33内の油圧力で制御しているので、図6および図8に示したようなブーツ型の噴射率波形を得るためには、燃料噴射初期に低い燃料の噴射圧力を得る必要が有る。すなわち、燃料噴射期間の初期において低圧の燃料を噴射し、所定時間経過後に高圧の燃料を噴射することで、初期噴射率を抑えたブーツ型の噴射率波形を得る必要が有る。このために、本実施例では、増圧室33内の油圧力を、ノズル開弁圧より少し大きい圧力になるように、ピストン制御室32内の油圧力を制御し、その後にピストン制御室32内の油圧力を燃料タンク3の内部圧力(タンク圧)に略等しくなるようにスロットル弁6を大きくストロークさせて、燃料排出通路45〜47の開口面積を大きく拡げるように制御する。   Here, in this embodiment, since the fuel injection from the fuel injection nozzle 1 into the combustion chamber of the cylinder of the engine is controlled by the oil pressure in the pressure increasing chamber 33, as shown in FIG. 6 and FIG. In order to obtain a boot-type injection rate waveform, it is necessary to obtain a low fuel injection pressure in the initial stage of fuel injection. That is, it is necessary to obtain a boot-type injection rate waveform in which the initial injection rate is suppressed by injecting low-pressure fuel at the beginning of the fuel injection period and injecting high-pressure fuel after a predetermined time has elapsed. For this reason, in this embodiment, the oil pressure in the piston control chamber 32 is controlled so that the oil pressure in the pressure increasing chamber 33 becomes a pressure slightly higher than the nozzle opening pressure, and then the piston control chamber 32. The throttle valve 6 is greatly stroked so that the internal oil pressure becomes substantially equal to the internal pressure (tank pressure) of the fuel tank 3, and the opening area of the fuel discharge passages 45 to 47 is controlled to be greatly expanded.

また、電磁弁7の位置制御(通電ON、OFFの切り替え)を1回だけ行うだけで、ブーツ型の噴射率波形が得られるように、スロットル弁6の開弁面積特性(可変絞り弁の絞り特性)を設定する。つまり略一定の値をとるストローク期間を長くするようにしても良い。しかし、より好適には、図7および図8のシミュレーション結果にも示したように、電磁弁7の位置制御を1回だけ行った時には、スクエア型の噴射率波形が得られるようにし(図5参照)、電磁弁7の位置制御を2回以上行った時には、ブーツ型の噴射率波形が得られるようにする(図6参照)ことが望ましい。   Further, the valve opening area characteristics of the throttle valve 6 (throttle of the variable throttle valve) can be obtained so that a boot-type injection rate waveform can be obtained by performing the position control of the solenoid valve 7 (switching between energization ON and OFF) only once. Set the characteristics. That is, the stroke period that takes a substantially constant value may be lengthened. However, more preferably, as shown in the simulation results of FIGS. 7 and 8, when the position control of the solenoid valve 7 is performed only once, a square injection rate waveform is obtained (FIG. 5). (See FIG. 6) It is desirable to obtain a boot-type injection rate waveform when the position control of the electromagnetic valve 7 is performed twice or more.

なお、スクエア型の噴射率波形とブーツ型の噴射率波形との切り替え条件としては、エンジン回転速度、指令噴射量を選ぶことができる。また、燃料噴射後期に、燃料噴射ノズル1のノズルニードル12の閉弁速度を増速して噴射切れ(シャープカット)を向上させる目的で、コモンレール2からピストン制御室32内に導入する燃料の流速を速くしたり、ピストン背圧室31内から排出される燃料の流速を速くしたりしても良い。これは、燃料導入通路41に低圧側の燃料タンク3に連通する燃料排出通路を例えばT字型またはY字型に接続し、その燃料排出通路に油圧作動式の可変絞り弁や油圧作動式の2位置切換弁等の弁装置を設置したり、燃料導入通路42、43に油圧作動式の可変絞り弁等の弁装置を設置したりして、電磁弁7の電気的な操作を介してその弁装置を駆動することで、電磁弁等のアクチュエータを追加することなく実現できる。   As a switching condition between the square type injection rate waveform and the boot type injection rate waveform, the engine speed and the command injection amount can be selected. Further, the flow rate of the fuel introduced from the common rail 2 into the piston control chamber 32 for the purpose of increasing the valve closing speed of the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 and improving the injection cut (sharp cut) in the later stage of fuel injection. The flow rate of the fuel discharged from the piston back pressure chamber 31 may be increased. For example, a fuel discharge passage communicating with the fuel tank 3 on the low pressure side is connected to the fuel introduction passage 41 in, for example, a T-shape or a Y-shape, and a hydraulically-operated variable throttle valve or a hydraulically-operated A valve device such as a two-position switching valve is installed, or a valve device such as a hydraulically operated variable throttle valve is installed in the fuel introduction passages 42 and 43, and the electromagnetic valve 7 is electrically operated. By driving the valve device, it can be realized without adding an actuator such as a solenoid valve.

[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の増圧ピストン型燃料噴射装置においては、コスト的な実現性から電磁弁7を1個だけ使用しながらも、電磁弁7の位置制御に伴って油圧作動式のスロットル弁6のストローク量を制御することで、シリンダ4のピストン制御室32内から燃料タンク3に制御流体としての燃料を排出するための燃料排出通路45〜47の開口面積が調整されるため、ピストン制御室32内から燃料タンク3に排出される燃料の流速を制御することができる。これにより、ピストン制御室32内の油圧力を可変制御することができるので、ピストン背圧室31内の油圧力とピストン制御室32内の油圧力との圧力差が調整され、戻しスプリング36の付勢力に抗して燃料増圧機構の増圧ピストン5のリフト量を可変制御することができる。そして、増圧ピストン5のリフト量に対応して燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内に導入される燃料の油圧力を微調整することができる。
[Effect of Example 1]
As described above, in the pressure-increasing piston type fuel injection device of the present embodiment, the hydraulically operated type accompanies the position control of the electromagnetic valve 7 while using only one electromagnetic valve 7 because of cost feasibility. By controlling the stroke amount of the throttle valve 6, the opening area of the fuel discharge passages 45 to 47 for discharging the fuel as the control fluid from the piston control chamber 32 of the cylinder 4 to the fuel tank 3 is adjusted. The flow rate of the fuel discharged from the piston control chamber 32 to the fuel tank 3 can be controlled. As a result, the oil pressure in the piston control chamber 32 can be variably controlled, so that the pressure difference between the oil pressure in the piston back pressure chamber 31 and the oil pressure in the piston control chamber 32 is adjusted, and the return spring 36 The lift amount of the pressure increasing piston 5 of the fuel pressure increasing mechanism can be variably controlled against the urging force. The oil pressure of the fuel introduced into the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 can be finely adjusted in accordance with the lift amount of the pressure increasing piston 5.

したがって、燃料噴射ノズル1の複数の噴孔15からエンジンの当該気筒の燃焼室内に噴射供給される燃料噴射量の調量制御を、径の異なる増圧ピストン5を備えた燃料増圧機構のピストン制御室32の内部圧力を制御して行うことができる。つまり、燃料噴射ノズル1より噴射される燃料噴射量の調量を、増圧ピストン5のリフト量を制御して増圧燃料圧力を制御することで行うことができる。そして、増圧燃料圧力の制御は、ピストン制御室32内から燃料タンク3に排出される燃料の流速を制御して行うことができる。これによって、燃料増圧機構の増圧ピストン5のリフト量の制御と燃料噴射ノズル1のノズルニードル12のリフト量の制御とを実施することができるので、システム構成が簡単で部品点数が少なく、また、システム全体の小型化を図ることができる。   Therefore, the control of the fuel injection amount injected and supplied from the plurality of nozzle holes 15 of the fuel injection nozzle 1 into the combustion chamber of the cylinder of the engine is performed using the piston of the fuel pressure increasing mechanism including the pressure increasing piston 5 having different diameters. This can be performed by controlling the internal pressure of the control chamber 32. That is, adjustment of the fuel injection amount injected from the fuel injection nozzle 1 can be performed by controlling the lift amount of the pressure-increasing piston 5 and controlling the pressure-increasing fuel pressure. The increased fuel pressure can be controlled by controlling the flow rate of the fuel discharged from the piston control chamber 32 to the fuel tank 3. As a result, control of the lift amount of the pressure increasing piston 5 of the fuel pressure increasing mechanism and control of the lift amount of the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 can be performed, so the system configuration is simple and the number of parts is small. In addition, the entire system can be reduced in size.

また、エンジンの当該気筒(のインジェクタ)の1回の噴射量制御期間中に、電磁弁7を1回だけON、OFFしたり、あるいは2回以上ON、OFFしたりすることで、電磁弁7のスプール弁64の位置制御を実施することにより、コスト的な実現性から電磁弁7を1個だけ使用しながらも、エンジンの運転状態または運転条件に対応して噴射率波形の形状を制御することができる。例えば排気ガス浄化の規制に対応した最適な噴射率波形(ブーツ型の噴射率波形やデルタ型の噴射率波形)を得ることができる。   Further, during one injection amount control period of the cylinder (injector) of the engine, the electromagnetic valve 7 is turned ON / OFF only once, or is turned ON / OFF twice or more, so that the electromagnetic valve 7 By controlling the position of the spool valve 64, the shape of the injection rate waveform is controlled in accordance with the operating state or operating condition of the engine while using only one electromagnetic valve 7 for cost feasibility. be able to. For example, it is possible to obtain an optimal injection rate waveform (a boot-type injection rate waveform or a delta-type injection rate waveform) corresponding to exhaust gas purification regulations.

さらに、エンジンの当該気筒(のインジェクタ)の1回の噴射量制御期間中に、電磁弁7を1回だけON、OFFする制御パターン(例えばスプール弁64の制御位置を第1位置→第2位置→第1位置の順に切り替えてスクエア型の噴射率波形を得る場合:図5参照)と電磁弁7を2回以上ON、OFFを繰り返す制御パターン(例えばスプール弁64の制御位置を第1位置→第2位置→第1位置→第2位置→第1位置の順に切り替えてブーツ型の噴射率波形を得る場合:図6参照)とを、エンジンの運転状態または運転条件に対応して選択することで、コスト的な実現性から電磁弁7を1個だけ使用しながらも、エンジンの運転状態または運転条件に対応した最適な噴射率波形に切り替えることができるので、エンジンの燃焼状態が良好となり、エミッションを改善でき、低燃費となる。ここで、例えばブーツ型やデルタ型の噴射率波形を得た場合には、燃料噴射開始時に初期噴射率を抑制することができるので、排気ガス中の窒素酸化物の排出量を減少させることが可能となる。また、例えばスクエア型、ブーツ型やデルタ型の噴射率波形を得た場合には、燃料噴射終了時に噴射切れ(シャープカット)を向上させることができるので、スモークやパティキュレートの発生を抑制することが可能となる。   Further, a control pattern (for example, the control position of the spool valve 64 is changed from the first position to the second position) in which the solenoid valve 7 is turned ON / OFF only once during the injection amount control period of the cylinder (injector) of the engine. → When switching to the first position in order to obtain a square-shaped injection rate waveform (see FIG. 5) and the control pattern of repeating the solenoid valve 7 ON and OFF twice or more (for example, the control position of the spool valve 64 is the first position → Switching between the second position, the first position, the second position, and the first position to obtain a boot-type injection rate waveform (see FIG. 6) is selected corresponding to the operating state or operating condition of the engine. Therefore, since only one solenoid valve 7 is used for cost feasibility, it can be switched to an optimal injection rate waveform corresponding to the operating state or operating condition of the engine, so that the combustion state of the engine is good. Ri, you can improve emissions, a low fuel consumption. Here, for example, when a boot-type or delta-type injection rate waveform is obtained, the initial injection rate can be suppressed at the start of fuel injection, so that the amount of nitrogen oxide emissions in the exhaust gas can be reduced. It becomes possible. In addition, for example, when a square-type, boot-type, or delta-type injection rate waveform is obtained, it is possible to improve the injection cut (sharp cut) at the end of fuel injection, thereby suppressing the occurrence of smoke and particulates. Is possible.

ここで、燃料噴射ノズル1のノズルニードル12を全閉状態から開弁方向に移動させる時(燃料噴射初期)に、例えば燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内の燃料の油圧力の上昇速度を抑制するか、あるいは例えば燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内の燃料の油圧力をノズル開弁圧よりも少しだけ上昇するように、電磁弁7の位置制御を実施すると、燃料噴射開始時の初期噴射率を抑制でき、窒素酸化物(NOx)の排出量を低減することができる。また、燃料噴射ノズル1のノズルニードル12を全開状態から閉弁方向に移動させる時(燃料噴射後期)に、例えば燃料噴射ノズル1のノズル油溜り部26内の燃料の油圧力が急激に下降するように、電磁弁7の位置制御を実施すると、燃料噴射ノズル1のノズルニードル12が迅速に閉弁して噴射切れ(シャープカット)を向上でき、スモークやパティキュレートの発生を抑制することができる。したがって、エンジンより排出される排気ガスのエミッションの低減を図ることができる。   Here, when the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 is moved from the fully closed state to the valve opening direction (initial fuel injection), for example, the rate of increase in the oil pressure of the fuel in the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 If the position control of the solenoid valve 7 is controlled so that the oil pressure of the fuel in the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 is slightly increased from the nozzle opening pressure, for example, fuel injection starts. The initial injection rate at the time can be suppressed, and the discharge amount of nitrogen oxides (NOx) can be reduced. Further, when the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 is moved from the fully opened state to the valve closing direction (late fuel injection period), for example, the oil pressure of the fuel in the nozzle oil reservoir 26 of the fuel injection nozzle 1 rapidly decreases. As described above, when the position control of the electromagnetic valve 7 is performed, the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 can be quickly closed to improve the injection cut (sharp cut), and the generation of smoke and particulates can be suppressed. . Therefore, it is possible to reduce the emission of exhaust gas discharged from the engine.

また、例えば燃料噴射を実施していない場合には、高圧燃料が燃料噴射ノズル1から低圧側へ漏れないようにすることで、リーク燃料を少なくすることができるので、使用燃料量が燃料噴射量×増圧比を大きく超えることはない。また、仮に燃料噴射ノズル1の図示上端部に、燃料増圧機構を搭載して、1個のインジェクタを構成した場合でも、電磁弁7を1個だけ使用するだけで良いので、インジェクタの体格が大型化することはない。   Further, for example, when fuel injection is not performed, the amount of fuel used can be reduced because the amount of leaked fuel can be reduced by preventing the high pressure fuel from leaking from the fuel injection nozzle 1 to the low pressure side. X The pressure increase ratio does not greatly exceed. Further, even if a fuel pressure increasing mechanism is mounted on the upper end of the fuel injection nozzle 1 shown in the drawing to form a single injector, only one electromagnetic valve 7 needs to be used. There is no increase in size.

図9および図10は本発明の実施例2を示したもので、図9は増圧ピストン型燃料噴射装置を示した図で、図10はスロットル弁の開弁面積特性を示した図である。   9 and 10 show a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a view showing a pressure-increasing piston type fuel injection device, and FIG. 10 is a view showing a valve opening area characteristic of a throttle valve. .

本実施例では、スロットル弁6のストローク量を連続的に可変制御することが可能な電磁式流量制御弁9を搭載している。この電磁式流量制御弁9は、スロットル弁6のバルブ53を、電気的な操作を介して駆動する電磁式アクチュエータであって、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイル71と、このソレノイドコイル71の通電時に磁化されるステータコア72およびムービングコア73と、このムービングコア73と一体的に軸線方向に動作するバルブ(弁体)74と、このバルブ74を閉弁方向に付勢するスプリング75と、バルブ74を収容するバルブケース76とを有している。なお、ステータコア72には、ムービングコア73を吸引する吸引部が設けられている。また、ソレノイドコイル71は、バルブ74を燃料排出通路49の上流端に設けた弁孔77の開口面積を大きくする側(開弁方向)に駆動する弁体駆動手段として機能する。また、スプリング75は、バルブ74を弁孔77の開口面積を小さくする側(閉弁方向)に付勢する弁体付勢手段として機能する。   In this embodiment, an electromagnetic flow control valve 9 capable of continuously and variably controlling the stroke amount of the throttle valve 6 is mounted. The electromagnetic flow control valve 9 is an electromagnetic actuator that drives the valve 53 of the throttle valve 6 through electrical operation. The solenoid coil 71 generates a magnetomotive force when energized, and the solenoid coil. A stator core 72 and a moving core 73 that are magnetized when energized 71, a valve (valve element) 74 that operates integrally with the moving core 73 in the axial direction, and a spring 75 that urges the valve 74 in the valve closing direction; And a valve case 76 for accommodating the valve 74. The stator core 72 is provided with a suction portion that sucks the moving core 73. Further, the solenoid coil 71 functions as a valve body driving means for driving the valve 74 to the side of increasing the opening area of the valve hole 77 provided at the upstream end of the fuel discharge passage 49 (the valve opening direction). Further, the spring 75 functions as a valve body urging means that urges the valve 74 toward the side (valve closing direction) that reduces the opening area of the valve hole 77.

電磁式流量制御弁9は、ソレノイドコイル71への駆動電流値に応じてバルブ74のリフト量を制御することにより燃料排出通路50、49、47の途中に設けられた弁孔77の開口面積を可変制御するもので、弁孔77の開口面積の可変制御に伴ってスロットル弁6の圧力制御室37内の油圧力を増減制御することによって、スロットル弁6のバルブ53のストローク量を、圧力制御室37内から排出される燃料の流速または流量に対応して、あるいは圧力制御室37内に導入される燃料の流速または流量およびスプリング54の付勢力に対応してリニアに増減させることができる。   The electromagnetic flow control valve 9 controls the lift amount of the valve 74 according to the drive current value to the solenoid coil 71, thereby reducing the opening area of the valve hole 77 provided in the middle of the fuel discharge passages 50, 49, 47. This is variably controlled. By controlling the oil pressure in the pressure control chamber 37 of the throttle valve 6 in accordance with the variable control of the opening area of the valve hole 77, the stroke amount of the valve 53 of the throttle valve 6 is controlled by pressure control. The flow rate can be increased or decreased linearly in accordance with the flow rate or flow rate of the fuel discharged from the chamber 37 or in response to the flow rate or flow rate of the fuel introduced into the pressure control chamber 37 and the biasing force of the spring 54.

ここで、本実施例のスロットル弁6のストローク量(リフト量)に対する開弁面積特性は、図10に示したように、リフト開始初期からプレリフト量(例えば0.1mm)に到達するまでリフト量の増加に対して略一定の傾き(弁孔51の開口面積を比較的に小さくする第1の傾き)をとり、その後にプレリフト量よりも大きくなると、リフト量の増加に対して略一定の傾き(弁孔51の開口面積を比較的に大きくする、第1の傾きよりも急角度の第2の傾き)をとる。なお、本実施例の燃料導入通路43の途中には、逆止弁38が介装され、また、燃料通路48の途中には、通路断面積を絞るための固定絞り(オリフィス)79が介装されている。   Here, the valve opening area characteristic with respect to the stroke amount (lift amount) of the throttle valve 6 of the present embodiment is as shown in FIG. 10 from the initial stage of the lift until the pre-lift amount (for example, 0.1 mm) is reached. A substantially constant inclination with respect to an increase in the amount (the first inclination that makes the opening area of the valve hole 51 relatively small) and then becomes larger than the pre-lift amount, a substantially constant inclination with respect to the increase in the lift amount (The second inclination of the steeper angle than the first inclination, which makes the opening area of the valve hole 51 relatively large). A check valve 38 is interposed in the middle of the fuel introduction passage 43 of the present embodiment, and a fixed throttle (orifice) 79 for restricting the cross-sectional area of the passage is interposed in the middle of the fuel passage 48. Has been.

[変形例]
本実施例では、ディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の各気筒毎に対応して搭載される燃料噴射ノズル1のノズルニードル12のリフト量を制御すると共に、燃料噴射ノズル1毎に対応して搭載される燃料増圧機構の増圧ピストン5のリフト量を制御するアクチュエータとして、2位置3方弁よりなる電磁弁7や電磁式流量制御弁9を用いた例を説明したが、充放電エネルギーに対応して伸縮動作を行う圧電式アクチュエータを使用しても良い。
[Modification]
In this embodiment, the lift amount of the nozzle needle 12 of the fuel injection nozzle 1 mounted corresponding to each cylinder of an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine is controlled, and corresponding to each fuel injection nozzle 1. The example using the electromagnetic valve 7 and the electromagnetic flow control valve 9 made up of a two-position three-way valve has been described as an actuator for controlling the lift amount of the pressure increasing piston 5 of the fuel pressure increasing mechanism. A piezoelectric actuator that performs an expansion / contraction operation corresponding to the above may be used.

本実施例では、本発明の内燃機関用燃料噴射装置を、コモンレール式燃料噴射システムに組み込まれて、増圧ピストン5を備えた増圧ピストン型燃料噴射装置に適用した例を説明したが、コモンレール2等の蓄圧器または蓄圧配管を持たず、燃料供給ポンプから燃料供給配管を経由して直接燃料噴射ノズル1および燃料増圧機構に低圧燃料を圧送供給するタイプの増圧ピストン型燃料噴射装置に適用しても良い。また、低圧燃料を吐出する燃料供給ポンプ(燃料圧送手段)として、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプを用いても良い。   In this embodiment, the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention is incorporated in a common rail fuel injection system and applied to a pressure increasing piston type fuel injection device including a pressure increasing piston 5. A pressure-increasing piston type fuel injection device of a type that does not have a pressure accumulator or pressure-accumulating piping such as 2 and that supplies low-pressure fuel directly from the fuel supply pump to the fuel injection nozzle 1 and the fuel pressure-increasing mechanism via the fuel supply piping It may be applied. In addition, as a fuel supply pump (fuel pumping means) for discharging low-pressure fuel, a row fuel injection pump or a distribution fuel injection pump may be used.

本実施例では、燃料噴射ノズルとして、ノズル噴孔部(サックボリューム)14を形成する円頂部に複数の噴孔15を設けた燃料噴射ノズル1を採用したが、燃料噴射ノズルとして、ノズルニードル12が着座するシート面(弁座)で複数の噴孔が開口する燃料噴射ノズルを採用しても良い。この場合には、サックボリュームを設けても、また、設けなくても構わない。また、ノズルニードル12と一体的に連動するコマンドピストンをノズルハウジング11内に摺動自在に設置して、ノズル背圧室27内の油圧力をコマンドピストンが受圧するように構成しても良い。また、燃料噴射ノズルとして、ノズルニードルのリフト量に応じて噴孔の開口面積を可変させる可変噴孔ノズルやツインニードル式の燃料噴射ノズル、あるいはノズルニードルの移動量を2段階(プレリフト量とフルリフト量と)に切り替える2スプリング式の燃料噴射ノズルを採用しても良い。   In the present embodiment, the fuel injection nozzle 1 provided with a plurality of injection holes 15 in the circular top part forming the nozzle injection hole part (sack volume) 14 is adopted as the fuel injection nozzle. However, the nozzle needle 12 is used as the fuel injection nozzle. A fuel injection nozzle in which a plurality of injection holes are opened on the seat surface (valve seat) on which the seat is seated may be employed. In this case, a sack volume may or may not be provided. In addition, a command piston that is integrally linked to the nozzle needle 12 may be slidably installed in the nozzle housing 11 so that the command piston receives the oil pressure in the nozzle back pressure chamber 27. In addition, as a fuel injection nozzle, a variable injection hole nozzle that changes the opening area of the injection hole according to the lift amount of the nozzle needle, a twin needle type fuel injection nozzle, or the movement amount of the nozzle needle in two stages (prelift amount and full lift amount) A two-spring type fuel injection nozzle that switches between the two types may be adopted.

増圧ピストン型燃料噴射装置の全体構成を示した構成図である(実施例1)。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of a booster piston type fuel injection device (Example 1). (a)、(b)は燃料噴射ノズルの概略構成を示した断面図である(実施例1)。(A), (b) is sectional drawing which showed schematic structure of the fuel-injection nozzle (Example 1). 油圧作動式のスロットル弁を示した断面図である(実施例1)。(Example 1) which is sectional drawing which showed the hydraulically operated throttle valve. スロットル弁のリフト量に対する流体排出通路の開口面積を示したグラフである(実施例1)。6 is a graph showing an opening area of a fluid discharge passage with respect to a lift amount of a throttle valve (Example 1). ノズルリフト量、ノズル噴孔部圧の変化を示したタイミングチャートである(実施例1)。6 is a timing chart showing changes in the nozzle lift amount and the nozzle nozzle hole pressure (Example 1). ノズルリフト量、ノズル噴孔部圧の変化を示したタイミングチャートである(実施例1)。6 is a timing chart showing changes in the nozzle lift amount and the nozzle nozzle hole pressure (Example 1). 図5のシミュレーション結果を示したタイミングチャートである(実施例1)。6 is a timing chart showing the simulation result of FIG. 5 (Example 1). 図6のシミュレーション結果を示したタイミングチャートである(実施例1)。(Example 1) which is the timing chart which showed the simulation result of FIG. 増圧ピストン型燃料噴射装置を示した構成図である(実施例2)。(Example 2) which is the block diagram which showed the pressure increase piston type fuel-injection apparatus. スロットル弁のリフト量に対する流体排出通路の開口面積を示したグラフである(実施例2)。(Example 2) which was the graph which showed the opening area of the fluid discharge passage with respect to the lift amount of a throttle valve.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料噴射ノズル
2 コモンレール
3 燃料タンク
4 シリンダ
5 増圧ピストン
6 油圧作動式のスロットル弁(弁装置)
7 電磁弁(アクチュエータ、電磁式アクチュエータ、2位置3方弁)
9 電磁式流量制御弁(アクチュエータ、電磁式アクチュエータ)
12 燃料噴射ノズルのノズルニードル(弁体)
13 スプリング(ニードル付勢手段)
26 燃料噴射ノズルのノズル油溜り部
27 燃料噴射ノズルのノズル背圧室
31 シリンダのピストン背圧室
32 シリンダのピストン制御室
33 シリンダの増圧室
34 増圧ピストンの大径ピストン
35 増圧ピストンの小径プランジャ
36 戻しスプリング(ピストン付勢手段)
37 スロットル弁の圧力制御室
41 燃料導入通路(流体導入通路、第1流体導入通路)
42 燃料導入通路(第2流体導入通路)
43 燃料導入通路(第2流体導入通路)
46 流体排出通路
47 流体排出通路
61 電磁弁のソレノイドコイル(弁体駆動手段)
64 電磁弁のスプール弁(弁体)
65 電磁弁のスプリング(弁体付勢手段)
71 電磁式流量制御弁のソレノイドコイル(弁体駆動手段)
74 電磁式流量制御弁のバルブ(弁体)
75 電磁式流量制御弁のスプリング(弁体付勢手段)
1 Fuel Injection Nozzle 2 Common Rail 3 Fuel Tank 4 Cylinder 5 Booster Piston 6 Hydraulically Operated Throttle Valve (Valve Device)
7 Solenoid valve (actuator, electromagnetic actuator, 2-position 3-way valve)
9 Electromagnetic flow control valve (actuator, electromagnetic actuator)
12 Nozzle needle (valve element) of fuel injection nozzle
13 Spring (needle biasing means)
26 Nozzle oil reservoir of fuel injection nozzle 27 Nozzle back pressure chamber of fuel injection nozzle 31 Piston back pressure chamber of cylinder 32 Piston control chamber of cylinder 33 Pressure increasing chamber of cylinder 34 Large diameter piston of pressure increasing piston 35 Pressure increasing piston Small-diameter plunger 36 Return spring (piston biasing means)
37 Pressure control chamber of throttle valve 41 Fuel introduction passage (fluid introduction passage, first fluid introduction passage)
42 Fuel introduction passage (second fluid introduction passage)
43 Fuel introduction passage (second fluid introduction passage)
46 Fluid discharge passage 47 Fluid discharge passage 61 Solenoid coil of solenoid valve (valve drive means)
64 Spool valve of solenoid valve (valve)
65 Solenoid valve spring (valve element biasing means)
71 Solenoid coil of electromagnetic flow control valve (valve element drive means)
74 Valve of electromagnetic flow control valve
75 Spring of electromagnetic flow control valve (valve biasing means)

Claims (10)

(a)燃料を吐出する燃料圧送手段と、
(b)この燃料圧送手段から増圧室内に導入される燃料を増圧する燃料増圧手段と、
(c)前記増圧室からノズル油溜り部内に導入される燃料の油圧力がノズル開弁圧を超えるとノズルニードルが開弁側にリフトして内燃機関の気筒に燃料噴射を行う燃料噴射ノズルと
を備えた内燃機関用燃料噴射装置において、
前記燃料増圧手段は、ピストン背圧室およびピストン制御室を形成したシリンダと、
このシリンダ内に摺動自在に収容されて、前記ピストン背圧室内の流体圧力が前記ピストン制御室内の流体圧力よりも大きくなると前記増圧室内の油圧力を増圧する側にリフトする増圧ピストンと、
前記ピストン背圧室内に制御流体を導入する流体導入通路と、
前記ピストン制御室内から制御流体を排出する流体排出通路と、
前記流体導入通路または前記流体排出通路の開口面積を変更する弁装置と、
この弁装置を電気的な操作を介して駆動するアクチュエータと
を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
(A) fuel pumping means for discharging fuel;
(B) fuel pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel introduced from the fuel pressure supplying means into the pressure increasing chamber;
(C) A fuel injection nozzle that lifts the nozzle needle to the valve opening side and injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine when the oil pressure of the fuel introduced from the pressure increasing chamber into the nozzle oil reservoir exceeds the nozzle opening pressure In a fuel injection device for an internal combustion engine comprising:
The fuel pressure increasing means includes a cylinder having a piston back pressure chamber and a piston control chamber,
A pressure-intensifying piston that is slidably accommodated in the cylinder and lifts to a side that increases the oil pressure in the pressure-increasing chamber when the fluid pressure in the piston back-pressure chamber becomes larger than the fluid pressure in the piston control chamber; ,
A fluid introduction passage for introducing a control fluid into the piston back pressure chamber;
A fluid discharge passage for discharging a control fluid from the piston control chamber;
A valve device for changing an opening area of the fluid introduction passage or the fluid discharge passage;
A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: an actuator for driving the valve device through electrical operation.
請求項1に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記燃料増圧手段は、前記増圧ピストンを前記増圧室内の油圧力を増圧する側に対して逆側に付勢するピストン付勢手段を有し、
前記燃料噴射ノズルは、前記ノズルニードルに閉弁方向の流体圧力を作用させるためのノズル背圧室、および前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段を有し、
前記ノズル開弁圧は、前記ノズル背圧室内の流体圧力に前記ニードル付勢手段の付勢力を加えた力に基づいて設定されていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel pressure-increasing means has piston urging means for urging the pressure-increasing piston in a direction opposite to a side in which the oil pressure in the pressure-increasing chamber is increased.
The fuel injection nozzle has a nozzle back pressure chamber for applying fluid pressure in the valve closing direction to the nozzle needle, and needle urging means for urging the nozzle needle in the valve closing direction,
The fuel injection device for an internal combustion engine, wherein the nozzle opening pressure is set based on a force obtained by adding an urging force of the needle urging means to a fluid pressure in the nozzle back pressure chamber.
請求項1または請求項2に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記アクチュエータは、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイルを有する1個の電磁式アクチュエータであって、
前記電磁式アクチュエータは、前記ソレノイドコイルへの駆動電流値に応じて前記弁装置を駆動して、前記ピストン背圧室内に導入する制御流体の導入量、あるいは前記ピストン制御室内から排出される制御流体の排出量を調整することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The actuator is one electromagnetic actuator having a solenoid coil that generates a magnetomotive force when energized,
The electromagnetic actuator drives the valve device in accordance with a drive current value to the solenoid coil, and introduces a control fluid introduced into the piston back pressure chamber or a control fluid discharged from the piston control chamber. A fuel injection device for an internal combustion engine, characterized by adjusting a discharge amount of the engine.
請求項1または請求項2に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記弁装置は、内部に制御流体が導入されるか、あるいは内部から制御流体が排出される圧力制御室を有し、前記圧力制御室内の流体圧力に対応して前記流体導入通路または前記流体排出通路の開口面積を可変する流体圧作動式のスロットル弁であって、
前記アクチュエータは、通電されると起磁力を発生するソレノイドコイル、およびこのソレノイドコイルの起磁力に応じて動作する弁体を有する1個の電磁弁であって、
前記電磁弁は、前記ソレノイドコイルの起磁力に応じて前記弁体を動作させて、前記圧力制御室内に導入する制御流体の導入量と前記圧力制御室内から排出される制御流体の排出量とを調整することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The valve device includes a pressure control chamber into which a control fluid is introduced or a control fluid is discharged from the inside, and the fluid introduction passage or the fluid discharge corresponds to the fluid pressure in the pressure control chamber. A fluid pressure actuated throttle valve that varies the opening area of the passage,
The actuator is a single solenoid valve having a solenoid coil that generates a magnetomotive force when energized, and a valve body that operates in accordance with the magnetomotive force of the solenoid coil,
The solenoid valve operates the valve body according to the magnetomotive force of the solenoid coil, and introduces the amount of control fluid introduced into the pressure control chamber and the amount of control fluid discharged from the pressure control chamber. A fuel injection device for an internal combustion engine characterized by adjusting.
請求項4に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記電磁弁は、前記圧力制御室内に制御流体を導入する第1位置と、前記圧力制御室内から制御流体を排出する第2位置とを有する2位置切換弁であることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 4,
The electromagnetic valve is a two-position switching valve having a first position for introducing a control fluid into the pressure control chamber and a second position for discharging the control fluid from the pressure control chamber. Fuel injection device.
請求項4に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記電磁弁は、前記圧力制御室内から排出される制御流体の流量を可変する流量制御弁であることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 4,
The fuel injection device for an internal combustion engine, wherein the electromagnetic valve is a flow rate control valve that varies a flow rate of a control fluid discharged from the pressure control chamber.
請求項4ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記スロットル弁のストローク量は、30〜200μmの範囲に設定されていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6,
The fuel injection device for an internal combustion engine, wherein a stroke amount of the throttle valve is set in a range of 30 to 200 μm.
請求項4ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記スロットル弁は、前記ピストン背圧室内に導入する制御流体の流速または流量を制御するか、あるいは前記ピストン制御室内から排出される制御流体の流速または流量を制御することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 7,
The throttle valve controls a flow rate or a flow rate of a control fluid introduced into the piston back pressure chamber, or controls a flow rate or a flow rate of a control fluid discharged from the piston control chamber. Fuel injection device.
(a)燃料を吐出する燃料圧送手段と、
(b)この燃料圧送手段から増圧室内に導入される燃料を増圧する燃料増圧手段と、
(c)前記増圧室からノズル油溜り部内に導入される燃料の油圧力がノズル開弁圧を超えるとノズルニードルが開弁側にリフトして内燃機関の気筒に燃料噴射を行う燃料噴射ノズルと
を備えた内燃機関用燃料噴射装置において、
前記燃料増圧手段は、ピストン背圧室およびピストン制御室を形成したシリンダと、
このシリンダ内に摺動自在に収容されて、前記ピストン背圧室内の流体圧力が前記ピストン制御室内の流体圧力よりも大きくなると前記増圧室内の油圧力を増圧する側にリフトする増圧ピストンと、
前記ピストン背圧室内に制御流体を導入する第1流体導入通路と、
前記ピストン制御室内に制御流体を導入する第2流体導入通路と、
前記ピストン制御室内から制御流体を排出する流体排出通路と、
前記第2流体導入通路の開口面積と前記流体排出通路の開口面積との面積比を変更する弁装置と、
この弁装置を電気的な操作を介して駆動するアクチュエータと
を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
(A) fuel pumping means for discharging fuel;
(B) fuel pressure increasing means for increasing the pressure of the fuel introduced from the fuel pressure supplying means into the pressure increasing chamber;
(C) A fuel injection nozzle that lifts the nozzle needle to the valve opening side and injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine when the oil pressure of the fuel introduced from the pressure increasing chamber into the nozzle oil reservoir exceeds the nozzle opening pressure In a fuel injection device for an internal combustion engine comprising:
The fuel pressure increasing means includes a cylinder having a piston back pressure chamber and a piston control chamber,
A pressure-intensifying piston that is slidably accommodated in the cylinder and lifts to a side that increases the oil pressure in the pressure-increasing chamber when the fluid pressure in the piston back-pressure chamber becomes larger than the fluid pressure in the piston control chamber; ,
A first fluid introduction passage for introducing a control fluid into the piston back pressure chamber;
A second fluid introduction passage for introducing a control fluid into the piston control chamber;
A fluid discharge passage for discharging a control fluid from the piston control chamber;
A valve device for changing an area ratio between an opening area of the second fluid introduction passage and an opening area of the fluid discharge passage;
A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: an actuator for driving the valve device through electrical operation.
請求項9に記載の内燃機関用燃料噴射装置において、
前記アクチュエータは、前記ピストン背圧室内または前記ピストン制御室内に導入する制御流体の導入量、あるいは前記ピストン制御室内から排出される制御流体の排出量を調整することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 9,
The actuator adjusts the introduction amount of the control fluid introduced into the piston back pressure chamber or the piston control chamber, or the discharge amount of the control fluid discharged from the piston control chamber. apparatus.
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