JP2009185609A - Fuel injection device for multiple cylinder internal combustion engine - Google Patents

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己喜男 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device for a multiple cylinder internal combustion engine, efficiently boosting different kinds of fuels and supplying them to fuel injection valves. <P>SOLUTION: This fuel injection device 20 includes: the fuel injection valves 25 provided to every cylinders 2 injecting GTL fuel and light fuel oil; a fuel pump 21 pressuring the GTL fuel; pressure boosting mechanisms 26 provided for every cylinders 2, having first pressure chambers 81a introducing the GTL fuel boosted by the fuel pumps 21 and boosting the light fuel oil in time before fuel injection timing comes by using pressure of the GTL fuel introduced into the first pressure chambers 81a; connection passages 90A to 90D connecting the first pressure chambers 81a of the two pressure boosting mechanisms 26 having mutually different light fuel oil boosting timing; and operating valves 91A to 91D opening/closing the connection passages 90A to 90D in conjunction with light fuel oil boosting operation by the pressure boosting mechanisms 26. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、気筒毎に燃料噴射時期が設定された多気筒内燃機関に適用され、2種類の燃料を噴射できるように構成された燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device that is applied to a multi-cylinder internal combustion engine in which fuel injection timing is set for each cylinder and configured to be able to inject two types of fuel.

高セタン価の燃料と低セタン価の燃料といった2種類の互いに異なる燃料を内燃機関の運転状態に応じた比率で燃焼室に噴射する燃料噴射装置が知られている。このような2種類の燃料を共通の燃料噴射弁で選択的に噴射させるには、各燃料を所定の燃圧まで昇圧することが必要である。なお、本発明に関連する先行技術文献として特許文献1〜5が存在する。   2. Description of the Related Art There is known a fuel injection device that injects two different types of fuel such as a high cetane number fuel and a low cetane number fuel into a combustion chamber at a ratio corresponding to the operating state of the internal combustion engine. In order to selectively inject such two types of fuel with a common fuel injection valve, it is necessary to increase the pressure of each fuel to a predetermined fuel pressure. Note that Patent Documents 1 to 5 exist as prior art documents related to the present invention.

実開平2−115961号公報Japanese Utility Model Publication 2-115596 特開平10−220301号公報JP-A-10-220301 特開2002−206470号公報JP 2002-206470 A 特表2002−534642号公報JP 2002-534642 A 特開2003−193913号公報JP 2003-193913 A

上記のような燃料毎の昇圧を実現するため、燃料ポンプを燃料毎に設けて各燃料を別々に昇圧することも考えられるが、燃料ポンプの数が増えるほどその駆動のためにそれだけエネルギを消費するから効率が悪い。   In order to realize boosting for each fuel as described above, it may be possible to boost each fuel separately by providing a fuel pump for each fuel. However, the more fuel pumps are used, the more energy is consumed to drive them. So efficiency is bad.

そこで、本発明は、互いに異なる異種の燃料をそれぞれ効率良く昇圧して燃料噴射弁に供給できる多気筒内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection device for a multi-cylinder internal combustion engine capable of efficiently boosting different types of different fuels and supplying them to a fuel injection valve.

本発明の燃料噴射装置は、気筒毎に燃料噴射時期が設定された多気筒内燃機関に適用される多気筒内燃機関の燃料噴射装置において、互いに異なる第1燃料と第2燃料とを噴射可能な前記気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、前記第1燃料又は前記第2燃料のうち、いずれか一方の燃料を昇圧する燃料ポンプと、前記燃料ポンプにて昇圧された前記一方の燃料を前記燃料噴射弁に供給する第1供給手段と、前記燃料ポンプにて昇圧された前記一方の燃料が導入される圧力室を有し、かつ前記圧力室に導入された前記一方の燃料の圧力を利用して燃料噴射時期の到来前に合わせて前記他方の燃料を昇圧する前記気筒毎に設けられた増圧機構と、前記増圧機構にて昇圧された前記他方の燃料を前記燃料噴射弁に供給する第2供給手段と、前記他方の燃料の昇圧時期が互いに相違する二つの前記増圧機構の前記圧力室同士を結ぶ接続通路と、前記増圧機構による前記他方の燃料の昇圧動作に連動して前記接続通路を開閉する開閉手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。   The fuel injection device of the present invention is a fuel injection device for a multi-cylinder internal combustion engine that is applied to a multi-cylinder internal combustion engine in which fuel injection timing is set for each cylinder, and is capable of injecting different first fuel and second fuel. A fuel injection valve provided for each cylinder; a fuel pump for boosting one of the first fuel and the second fuel; and the one fuel boosted by the fuel pump A first supply means for supplying fuel to the fuel injection valve; a pressure chamber into which the one fuel boosted by the fuel pump is introduced; and the pressure of the one fuel introduced into the pressure chamber is used. Then, a pressure increasing mechanism provided for each cylinder for boosting the other fuel in accordance with the arrival of the fuel injection timing, and supplying the other fuel boosted by the pressure increasing mechanism to the fuel injection valve Second supply means for performing the other A connecting passage connecting the pressure chambers of the two pressure increasing mechanisms having different pressure increasing timings, and an opening / closing means for opening and closing the connecting passage in conjunction with the pressure increasing operation of the other fuel by the pressure increasing mechanism. By solving, the above-mentioned problem is solved.

この燃料噴射装置によれば、燃料ポンプにて昇圧された一方の燃料の圧力を利用して他方の燃料を増圧機構にて昇圧することができる。このため、第1燃料及び第2燃料のそれぞれに対して燃料ポンプを設ける必要がなくなるから、燃料毎に燃料ポンプを設ける場合と比べて効率良く第1燃料と第2燃料とをそれぞれ昇圧できる。しかも、燃料の昇圧時期が互いに異なる二つの増圧機構の圧力室同士が接続通路で結ばれ、その接続通路は増圧機構による燃料の昇圧動作に連動して開閉手段にて開閉される。このため、先に昇圧時期が到来する増圧機構による昇圧が終わった後に接続通路を開閉手段にて開放することにより、昇圧に利用した後の燃料を、昇圧時期が後に到来する増圧機構の圧力室に導くことができる。つまり、気筒毎に設けられた増圧機構相互間で昇圧に利用した燃料を再利用できるから燃料ポンプの吐出流量を低減できる。これにより、このような再利用を実施しない場合よりも第1燃料及び第2燃料をそれぞれ昇圧するための効率が向上する。   According to this fuel injection device, the pressure of one fuel boosted by the fuel pump can be used to boost the pressure of the other fuel by the pressure increasing mechanism. For this reason, since it is not necessary to provide a fuel pump for each of the first fuel and the second fuel, it is possible to increase the pressure of the first fuel and the second fuel more efficiently than when a fuel pump is provided for each fuel. In addition, the pressure chambers of the two pressure increasing mechanisms having different fuel boosting timings are connected by a connection passage, and the connection passage is opened and closed by the opening / closing means in conjunction with the fuel pressure increasing operation by the pressure increasing mechanism. For this reason, by opening the connection passage with the opening / closing means after the pressure increase by the pressure increase mechanism that the pressure increase timing comes first, the fuel used for the pressure increase is supplied to the pressure increase mechanism that the pressure increase timing comes later. Can lead to a pressure chamber. That is, since the fuel used for boosting can be reused between the pressure boosting mechanisms provided for each cylinder, the discharge flow rate of the fuel pump can be reduced. As a result, the efficiency for boosting the first fuel and the second fuel is improved as compared with the case where such reuse is not performed.

接続通路によって圧力室が結ばれる増圧機構の組み合わせは、昇圧時期が相違するものであれば如何なる組み合わせでもよい。増圧機構による昇圧時期は燃料噴射時期の到来前に合わせて設定されるため、例えば燃料噴射時期が互いに隣り合う二つの気筒に対して設けられた二つの増圧機構の圧力室同士を接続通路で結んでもよい。また、3気筒以上の内燃機関に本発明の燃料噴射装置を適用する場合には、燃料噴射時期が互いに隣り合わない二つの気筒に対して設けられた二つの増圧機構の圧力室同士を接続通路で結んでもよい。   The combination of the pressure increasing mechanisms in which the pressure chambers are connected by the connection passage may be any combination as long as the pressure increasing timing is different. Since the pressure increase timing by the pressure increase mechanism is set before the arrival of the fuel injection timing, for example, the pressure chambers of two pressure increase mechanisms provided for two cylinders whose fuel injection timing is adjacent to each other are connected to each other You may tie in. In addition, when the fuel injection device of the present invention is applied to an internal combustion engine having three or more cylinders, the pressure chambers of two pressure increasing mechanisms provided for two cylinders whose fuel injection timings are not adjacent to each other are connected to each other. You may connect with a passage.

第1燃料と第2燃料とを区別して噴射できる限度で燃料噴射弁の構成に特段の制限はない。例えば、前記燃料噴射弁は、中心側に第1弁室が、外周側に前記第1弁室に対して隔壁で仕切られた第2弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第1弁室に通じる第1噴孔と、前記第2弁室に通じる第2噴孔とが設けられたバルブ本体と、前記第1噴孔を開閉できるようにして前記第1弁室に配置された第1弁体と、前記第2噴孔を開閉できるようにして前記第2弁室に配置された第2弁体と、前記第1弁体を開閉駆動する第1駆動機構と、前記第1駆動機構による前記第1弁体の駆動とは独立して前記第2弁体を開閉駆動する第2駆動機構と、を有し、前記第1供給手段は前記第1弁室又は前記第2弁室のいずれか一方の弁室に前記一方の燃料を、前記第2供給手段は前記第1弁室又は前記第2弁室のいずれか他方の弁室に前記他方の燃料をそれぞれ供給してもよい(請求項2)。この態様によれば、燃料噴射弁の第1駆動機構にて第1弁体を開閉駆動すれば、第1弁室に導かれた燃料がバルブ本体の第1噴孔から噴射され、第2駆動機構にて第2弁体を開閉駆動すれば、第2弁室に導かれた燃料が同一のバルブ本体の第2噴孔から噴射される。これにより、2種類の異なる燃料を互いに独立して噴射することができる。一回の燃料噴射時期における第1燃料と第2燃料との噴射比率は内燃機関の運転状態に応じて適宜定めてよい。その噴射比率は第1駆動機構及び第2駆動機構をそれぞれ操作することにより実現することができる。   There is no particular limitation on the configuration of the fuel injection valve as long as the first fuel and the second fuel can be distinguished and injected. For example, the fuel injection valve is provided with a first valve chamber on the center side and a second valve chamber partitioned by a partition wall with respect to the first valve chamber on the outer peripheral side, and the first valve chamber is provided at the tip. A valve main body provided with a first nozzle hole communicating with the valve chamber and a second nozzle hole communicating with the second valve chamber, and disposed in the first valve chamber so as to be able to open and close the first nozzle hole. A first valve body, a second valve body disposed in the second valve chamber so as to be able to open and close the second nozzle hole, a first drive mechanism for opening and closing the first valve body, and the first A second drive mechanism that opens and closes the second valve body independently of driving the first valve body by a drive mechanism, wherein the first supply means is the first valve chamber or the second valve. The one fuel is supplied to one of the valve chambers, and the second supply means is connected to the other valve chamber of the first valve chamber or the second valve chamber. Fee may be supplied (claim 2). According to this aspect, when the first valve body is driven to open and close by the first drive mechanism of the fuel injection valve, the fuel guided to the first valve chamber is injected from the first injection hole of the valve body, and the second drive is performed. When the second valve body is driven to open and close by the mechanism, the fuel guided to the second valve chamber is injected from the second injection hole of the same valve body. Thereby, two different types of fuel can be injected independently of each other. The injection ratio of the first fuel and the second fuel at one fuel injection timing may be appropriately determined according to the operating state of the internal combustion engine. The injection ratio can be realized by operating the first drive mechanism and the second drive mechanism, respectively.

本発明の燃料噴射装置の一態様においては、前記内燃機関がディーゼルエンジンであり、前記第1燃料がGTL燃料であり、前記第2燃料が軽油であってもよい(請求項3)。この態様によれば、GTL燃料を所定の燃圧にまで昇圧できる燃料ポンプを一つ用意すれば、軽油も増圧機構にて昇圧することができるから、GTL燃料と軽油とをそれぞれ効率良く昇圧することができる。   In one aspect of the fuel injection device of the present invention, the internal combustion engine may be a diesel engine, the first fuel may be GTL fuel, and the second fuel may be light oil. According to this aspect, if one fuel pump capable of boosting the GTL fuel to a predetermined fuel pressure is prepared, the gas oil can be boosted by the pressure boosting mechanism. be able to.

以上説明したように、本発明によれば、燃料ポンプにて昇圧された一方の燃料の圧力を利用して他方の燃料を増圧機構にて昇圧できるから、第1燃料及び第2燃料を効率良く昇圧できる。しかも、燃料の昇圧時期が互いに異なる二つの増圧機構の圧力室同士が接続通路で結ばれて、その接続通路が増圧機構による燃料の昇圧動作に連動して開閉手段にて開閉されるため、気筒毎に設けられた増圧機構相互間で昇圧に利用した燃料を再利用できる。これにより、このような再利用を実施しない場合よりも第1燃料及び第2燃料をそれぞれ昇圧するための効率が向上する。   As described above, according to the present invention, since the pressure of one fuel boosted by the fuel pump can be used to boost the pressure of the other fuel by the pressure increasing mechanism, the first fuel and the second fuel can be efficiently used. Boosts well. In addition, since the pressure chambers of the two pressure increasing mechanisms having different fuel boosting timings are connected by a connecting passage, the connecting passage is opened and closed by the opening / closing means in conjunction with the fuel pressure increasing operation by the pressure increasing mechanism. The fuel used for boosting can be reused between the boosting mechanisms provided for each cylinder. As a result, the efficiency for boosting the first fuel and the second fuel is improved as compared with the case where such reuse is not performed.

図1は、本発明に係る燃料噴射装置を多気筒内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下、エンジンと略称する。)に適用した形態を示している。エンジン1は、車両に走行用の動力源として搭載されるもので、図中の左右方向に一列に並べられた複数(図では4つ)の気筒2と、気筒2内に吸気を導く吸気通路3と、気筒2からの排気が導かれる排気通路4と、吸気通路3と排気通路4との間に設けられたターボチャージャ5とを備えている。   FIG. 1 shows a form in which a fuel injection device according to the present invention is applied to a diesel engine (hereinafter abbreviated as an engine) as a multi-cylinder internal combustion engine. The engine 1 is mounted on a vehicle as a driving power source, and includes a plurality of (four in the figure) cylinders 2 arranged in a line in the left-right direction in the figure, and an intake passage that guides intake air into the cylinders 2. 3, an exhaust passage 4 through which exhaust from the cylinder 2 is guided, and a turbocharger 5 provided between the intake passage 3 and the exhaust passage 4.

吸気通路3のコンプレッサ5aよりも上流側には、吸入空気を濾過するためのエアクリーナ6及び吸入空気量を検出するためのエアフローメータ7が設けられている。コンプレッサ5aの下流側には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁8が設けられている。一方、排気通路4のタービン5bの下流側には、少なくとも一つの排気浄化触媒9が設けられている。排気通路4のエキゾーストマニホールド4aにはEGR通路10が接続されている。気筒2からエキゾーストマニホールド4aに排出された排気の一部はEGR通路10のEGRクーラ11及びEGR弁12を順次通過して吸気通路3の吸気絞り弁8とインテークマニホールド3aとの間に還流する。   An air cleaner 6 for filtering the intake air and an air flow meter 7 for detecting the intake air amount are provided upstream of the compressor 5a in the intake passage 3. An intake throttle valve 8 for adjusting the intake air amount is provided on the downstream side of the compressor 5a. On the other hand, at least one exhaust purification catalyst 9 is provided in the exhaust passage 4 on the downstream side of the turbine 5b. An EGR passage 10 is connected to the exhaust manifold 4 a of the exhaust passage 4. A part of the exhaust discharged from the cylinder 2 to the exhaust manifold 4a sequentially passes through the EGR cooler 11 and the EGR valve 12 in the EGR passage 10, and returns between the intake throttle valve 8 in the intake passage 3 and the intake manifold 3a.

エンジン1が搭載されるべき車両には燃料タンク14が設けられている。その燃料タンク14には、第1燃料としてのGTL(Gas to Liquidsの略)燃料を蓄える第1貯留室15と、第2燃料としての軽油を蓄える第2貯留室16とが設けられている。燃料タンク14のそれぞれの燃料は燃料噴射装置20によってエンジン1の気筒2内に噴射される。   A fuel tank 14 is provided in a vehicle on which the engine 1 is to be mounted. The fuel tank 14 is provided with a first storage chamber 15 for storing GTL (abbreviation of Gas to Liquids) fuel as the first fuel, and a second storage chamber 16 for storing light oil as the second fuel. Each fuel in the fuel tank 14 is injected into the cylinder 2 of the engine 1 by the fuel injection device 20.

燃料噴射装置20は、第1貯留室15のGTL燃料をセジメンタ17を介して吸い込んで昇圧する燃料ポンプ21と、第2貯留室16の軽油をセジメンタ17を介して送り出す低圧のフィードポンプ22と、燃料ポンプ21から送り出される高圧のGTL燃料を蓄えるコモンレール23と、フィードポンプ22から送り出される低圧の軽油が導かれるデリバリパイプ24と、コモンレール23及びデリバリパイプ24にそれぞれ接続されてGTL燃料及び軽油を気筒2内に噴射する燃料噴射弁25と、デリバリパイプ24を経由して導かれた軽油を、燃料ポンプ21にて昇圧されたGTL燃料の圧力を利用して昇圧する増圧機構26とを備えている。   The fuel injection device 20 includes a fuel pump 21 that sucks the GTL fuel in the first storage chamber 15 through the segmenter 17 and pressurizes the fuel, and a low-pressure feed pump 22 that sends out light oil in the second storage chamber 16 through the segmenter 17. A common rail 23 for storing high-pressure GTL fuel fed from the fuel pump 21, a delivery pipe 24 for guiding low-pressure light oil sent from the feed pump 22, and a common rail 23 and a delivery pipe 24 are connected to the common rail 23 and the delivery pipe 24, respectively. A fuel injection valve 25 that injects into the fuel tank 2 and a pressure-increasing mechanism 26 that boosts the light oil introduced through the delivery pipe 24 using the pressure of the GTL fuel that has been boosted by the fuel pump 21. Yes.

フィードポンプ22の吐出圧は燃料ポンプ21の吐出圧と比べて低い。例えば燃料ポンプの吐出圧が100MPa程度あるいはそれを超える高圧であるのに対してフィードポンプ22の吐出圧は0.5MPa程度である。燃料噴射弁25は気筒2毎に設けられている。増圧機構26は燃料噴射弁25に対して一つずつ、つまり気筒2毎に設けられている。各燃料噴射弁25は、GTL燃料及び軽油をそれぞれ独立して気筒2内に噴射する機能を有している。燃料噴射弁25と燃料タンク14の貯留室15、16との間には、余剰の燃料を戻すためのリターン配管18、19がそれぞれ設けられている。エンジン1は燃料噴射弁25による燃料噴射時期が気筒2毎に設定されている。エンジン1の気筒2の並び方向の左側の一端から右側の他端に向かって気筒番号#1、#2、#3、#4を付した場合、これらの気筒2に対する燃料噴射時期は#1、#3、#4、#2の順序に設定されている。以下、各気筒2を互いに区別する必要がある場合には上記の気筒番号を使用することがある。   The discharge pressure of the feed pump 22 is lower than the discharge pressure of the fuel pump 21. For example, while the discharge pressure of the fuel pump is about 100 MPa or higher, the discharge pressure of the feed pump 22 is about 0.5 MPa. The fuel injection valve 25 is provided for each cylinder 2. One pressure increasing mechanism 26 is provided for each fuel injection valve 25, that is, for each cylinder 2. Each fuel injection valve 25 has a function of injecting GTL fuel and light oil into the cylinder 2 independently of each other. Between the fuel injection valve 25 and the storage chambers 15 and 16 of the fuel tank 14, return pipes 18 and 19 for returning excess fuel are provided, respectively. In the engine 1, the fuel injection timing by the fuel injection valve 25 is set for each cylinder 2. When cylinder numbers # 1, # 2, # 3, and # 4 are assigned from one left end to the other right end in the direction in which the cylinders 2 of the engine 1 are arranged, the fuel injection timing for these cylinders 2 is # 1, The order is # 3, # 4, and # 2. Hereinafter, when the cylinders 2 need to be distinguished from each other, the above cylinder numbers may be used.

次に、図2を参照して燃料噴射弁25の詳細を説明する。図2は燃料噴射弁25の構成を模式的に示した断面模式図である。図示するように、燃料噴射弁25は、燃料噴射弁25の全体のケーシングとして機能するバルブ本体31と、そのバルブ本体31に内蔵された第1弁体としての第1ニードル32及び第2弁体としての第2ニードル33と、第1ニードル32を駆動する第1駆動機構34と、第2ニードル33を駆動する第2駆動機構35とを備えている。   Next, the details of the fuel injection valve 25 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the configuration of the fuel injection valve 25. As shown in the figure, the fuel injection valve 25 includes a valve main body 31 that functions as a casing of the entire fuel injection valve 25, and a first needle 32 and a second valve body as first valve bodies built in the valve main body 31. As a second needle 33, a first drive mechanism 34 that drives the first needle 32, and a second drive mechanism 35 that drives the second needle 33.

第1ニードル32は中実の軸状であり、第2ニードル33は中空筒状である。バルブ本体31の先端部(図2において下端部)31aの中心側には第1弁室36が設けられ、外周側には第2弁室37が設けられている。これらの弁室36、37は、隔壁38により燃料の流通が不可能となるように仕切られている。バルブ本体31の先端部31aは先細りのコーン状に形成され、その先端部31aには第1弁室36に通じる第1噴孔39と、第2弁室37に通じる第2噴孔40とがそれぞれ設けられている。第1ニードル32は、その後端のピストンフランジ32aが隔壁38の内周面38aに嵌め合わされることにより、燃料噴射弁25の中心線CLの方向に移動自在な状態で第1弁室36に配置されている。   The first needle 32 has a solid shaft shape, and the second needle 33 has a hollow cylindrical shape. A first valve chamber 36 is provided on the center side of the distal end portion (lower end portion in FIG. 2) 31a of the valve main body 31, and a second valve chamber 37 is provided on the outer peripheral side. These valve chambers 36 and 37 are partitioned by a partition wall 38 so that fuel cannot flow. The tip 31a of the valve body 31 is formed in a tapered cone shape, and the tip 31a has a first injection hole 39 that communicates with the first valve chamber 36 and a second injection hole 40 that communicates with the second valve chamber 37. Each is provided. The first needle 32 is disposed in the first valve chamber 36 so as to be movable in the direction of the center line CL of the fuel injection valve 25 by fitting the piston flange 32a at the rear end thereof to the inner peripheral surface 38a of the partition wall 38. Has been.

第2ニードル33は、隔壁38の外周面38bに嵌め合わされることにより、中心線CLの方向に移動自在な状態で第2弁室37に配置されている。第1ニードル32がバルブ本体31の先端側に移動すると、その第1ニードル32の先端のテーパ面32bによって第1噴孔39が閉じられ、第1ニードル32がバルブ本体31の後端側(図2において上端側)に移動すると第1噴孔39が開口する。一方、第2ニードル33がバルブ本体31の先端側に移動すると、その第2ニードル33の先端のテーパ面33bによって第2噴孔40が閉じられ、第2ニードル33がバルブ本体31の後端側(図2において上端側)に移動すると第2噴孔40が開口する。   The second needle 33 is disposed in the second valve chamber 37 so as to be movable in the direction of the center line CL by being fitted to the outer peripheral surface 38 b of the partition wall 38. When the first needle 32 moves to the distal end side of the valve body 31, the first injection hole 39 is closed by the tapered surface 32b at the distal end of the first needle 32, and the first needle 32 is moved to the rear end side (see FIG. 2, the first nozzle hole 39 is opened. On the other hand, when the second needle 33 moves to the distal end side of the valve body 31, the second injection hole 40 is closed by the tapered surface 33 b at the distal end of the second needle 33, and the second needle 33 is moved to the rear end side of the valve body 31. When it moves to (the upper end side in FIG. 2), the second nozzle hole 40 opens.

第1駆動機構34は、第1ニードル32をバルブ本体31の先端部31aに向かって押し付ける第1ニードルリターンスプリング42と、バルブ本体31の第1シリンダ43に摺動自在に嵌め合わされた第1コマンドピストン44と、バルブ本体31の第1ソレノイド室45に配置された第1アウタバルブ46と、第1アウタバルブ46を第1気筒43側に押し付ける第1アウタバルブリターンスプリング47と、その第1アウタバルブリターンスプリング47の外周に配置された第1ソレノイドコイル48とを備えている。   The first drive mechanism 34 is slidably fitted to a first needle return spring 42 that presses the first needle 32 toward the tip 31 a of the valve body 31 and a first cylinder 43 of the valve body 31. A piston 44, a first outer valve 46 disposed in the first solenoid chamber 45 of the valve body 31, a first outer valve return spring 47 that presses the first outer valve 46 toward the first cylinder 43, and a first outer valve return thereof And a first solenoid coil 48 disposed on the outer periphery of the spring 47.

第1コマンドピストン44により第1シリンダ43の内部は先端側の第1スプリング室43aと後端側の第1コマンド室43bとに区分されている。第1コマンドピストン44の先端側には小径のニードル保持軸44aが設けられている。そのニードル保持軸44aは、第1ニードル32が第1噴孔39を閉じているときに第1ニードル32の後端と当接可能である。第1コマンド室43bには第1高圧燃料通路50が第1オリフィス51を介して接続されている。第1高圧燃料通路50はバルブ本体31に形成されており、その一部は第1弁室36にも通じている。第1コマンド室43bは第2オリフィス52を介して第1ソレノイド室45と通じている。第2オリフィス52の内径は第1オリフィス51の内径よりも小さく設定されている。更に、第1スプリング室43a及び第1ソレノイド室45のそれぞれは、バルブ本体31に形成された第1低圧燃料通路53と接続されている。   The interior of the first cylinder 43 is divided into a first spring chamber 43a on the front end side and a first command chamber 43b on the rear end side by the first command piston 44. A small-diameter needle holding shaft 44 a is provided on the distal end side of the first command piston 44. The needle holding shaft 44 a can come into contact with the rear end of the first needle 32 when the first needle 32 closes the first injection hole 39. A first high pressure fuel passage 50 is connected to the first command chamber 43 b via a first orifice 51. The first high-pressure fuel passage 50 is formed in the valve main body 31, and a part thereof communicates with the first valve chamber 36. The first command chamber 43 b communicates with the first solenoid chamber 45 through the second orifice 52. The inner diameter of the second orifice 52 is set smaller than the inner diameter of the first orifice 51. Further, each of the first spring chamber 43 a and the first solenoid chamber 45 is connected to a first low-pressure fuel passage 53 formed in the valve body 31.

第1アウタバルブ46は磁性材料にて構成されている。第1ソレノイドコイル48が非励磁状態にあるとき、第1アウタバルブ46は第1アウタバルブリターンスプリング47のばね力で第2オリフィス52を閉じる位置に保持される。この場合、第1コマンド室43bと第1低圧燃料通路53との間は閉鎖される。一方、第1ソレノイドコイル48が励磁されると第1アウタバルブ46が開かれ、それにより、第1コマンド室43bが第2オリフィス52及び第1ソレノイド室45を介して第1低圧燃料通路53に接続される。   The first outer valve 46 is made of a magnetic material. When the first solenoid coil 48 is in a non-excited state, the first outer valve 46 is held at a position where the second orifice 52 is closed by the spring force of the first outer valve return spring 47. In this case, the space between the first command chamber 43b and the first low-pressure fuel passage 53 is closed. On the other hand, when the first solenoid coil 48 is excited, the first outer valve 46 is opened, whereby the first command chamber 43 b is connected to the first low-pressure fuel passage 53 via the second orifice 52 and the first solenoid chamber 45. Is done.

第2駆動機構35は、第2ニードル33をバルブ本体31の先端部31aに向かって押し付ける第2ニードルリターンスプリング62と、バルブ本体31の第2気筒63に摺動自在に嵌め合わされた第2コマンドピストン64と、バルブ本体31の第2ソレノイド室65に配置された第2アウタバルブ66と、第2アウタバルブ66を第2シリンダ63側に押し付ける第2アウタバルブリターンスプリング67と、第2アウタバルブリターンスプリング67の外周に配置された第2ソレノイドコイル68とを備えている。   The second drive mechanism 35 includes a second needle return spring 62 that presses the second needle 33 toward the tip 31 a of the valve body 31 and a second command that is slidably fitted to the second cylinder 63 of the valve body 31. Piston 64, second outer valve 66 disposed in second solenoid chamber 65 of valve body 31, second outer valve return spring 67 that presses second outer valve 66 against second cylinder 63, and second outer valve return spring And a second solenoid coil 68 disposed on the outer periphery of 67.

第2コマンドピストン64により第2気筒63の内部は先端側の第2スプリング室63aと後端側の第2コマンド室63bとに区分されている。第2コマンドピストン64の先端側には中空のニードル保持軸64aが設けられている。そのニードル保持軸64aは、第2ニードル33が第2噴孔40を閉じているときに第2ニードル33の後端と当接可能である。第2コマンド室63bには第2高圧燃料通路70が第1オリフィス71を介して接続されている。第2高圧燃料通路70はバルブ本体31に形成されており、その一部は第2弁室37にも通じている。第2コマンド室63bは第2オリフィス72を介して第2ソレノイド室65と通じている。第2オリフィス62の内径は第1オリフィス61の内径よりも小さく設定されている。更に、第2スプリング室63a及び第2ソレノイド室65のそれぞれは、バルブ本体31に形成された第2低圧燃料通路73と接続されている。   The inside of the second cylinder 63 is divided into a second spring chamber 63a on the front end side and a second command chamber 63b on the rear end side by the second command piston 64. A hollow needle holding shaft 64 a is provided on the distal end side of the second command piston 64. The needle holding shaft 64 a can come into contact with the rear end of the second needle 33 when the second needle 33 closes the second injection hole 40. A second high pressure fuel passage 70 is connected to the second command chamber 63 b via a first orifice 71. The second high-pressure fuel passage 70 is formed in the valve body 31, and a part of the second high-pressure fuel passage 70 communicates with the second valve chamber 37. The second command chamber 63 b communicates with the second solenoid chamber 65 through the second orifice 72. The inner diameter of the second orifice 62 is set smaller than the inner diameter of the first orifice 61. Further, each of the second spring chamber 63 a and the second solenoid chamber 65 is connected to a second low-pressure fuel passage 73 formed in the valve body 31.

第2アウタバルブ66は磁性材料にて構成されている。第2ソレノイドコイル68が非励磁状態にあるとき、第2アウタバルブ66は、第2アウタバルブリターンスプリング67のばね力で第2オリフィス72を閉じる位置に保持される。この場合、第2コマンド室63bと第2低圧燃料通路73との間は閉鎖される。一方、第2ソレノイドコイル68が励磁されると第2アウタバルブ66が開かれ、それにより、第2コマンド室63bが第2オリフィス72及び第2ソレノイド室65を介して第2低圧燃料通路73と接続される。   The second outer valve 66 is made of a magnetic material. When the second solenoid coil 68 is in a non-excited state, the second outer valve 66 is held at a position where the second orifice 72 is closed by the spring force of the second outer valve return spring 67. In this case, the space between the second command chamber 63b and the second low pressure fuel passage 73 is closed. On the other hand, when the second solenoid coil 68 is excited, the second outer valve 66 is opened, so that the second command chamber 63b is connected to the second low-pressure fuel passage 73 via the second orifice 72 and the second solenoid chamber 65. Is done.

以上の構成を備えた燃料噴射弁25において、第1高圧燃料通路50にはコモンレール23に蓄えられた高圧のGTL燃料が供給され、第2高圧燃料通路70には増圧機構26にて昇圧された軽油が供給されるようになっている。これにより、燃料噴射弁25の第1弁室36及び第1コマンド室43bに高圧のGTL燃料が導入され、第2弁室37及び第2コマンド室63bに高圧の軽油が導入される。そして、第1低圧燃料通路53は第1リターン配管18と接続され、第2低圧燃料通路73は第2リターン配管19と接続される。   In the fuel injection valve 25 having the above configuration, high-pressure GTL fuel stored in the common rail 23 is supplied to the first high-pressure fuel passage 50, and the pressure is increased by the pressure-increasing mechanism 26 to the second high-pressure fuel passage 70. Gas oil is supplied. As a result, high-pressure GTL fuel is introduced into the first valve chamber 36 and the first command chamber 43b of the fuel injection valve 25, and high-pressure light oil is introduced into the second valve chamber 37 and the second command chamber 63b. The first low-pressure fuel passage 53 is connected to the first return pipe 18, and the second low-pressure fuel passage 73 is connected to the second return pipe 19.

図2に示したように、ソレノイドコイル48、68がそれぞれ非励磁の状態では、第2オリフィス52、72がアウタバルブ46、66によってそれぞれ閉じられているので、各コマンド室43b、63bに燃料圧力が閉じ込められる。それにより、コマンドピストン44、64が燃料噴射弁25の先端側に押し出され、それに伴って、ニードル保持軸44a、64aがニードル32、33を押し込んで噴孔39、40が閉じられる。これらの状態ではいずれの燃料も噴射されない。   As shown in FIG. 2, when the solenoid coils 48 and 68 are respectively de-energized, the second orifices 52 and 72 are closed by the outer valves 46 and 66, respectively, so that the fuel pressure is applied to the command chambers 43b and 63b. Be trapped. As a result, the command pistons 44 and 64 are pushed out toward the distal end side of the fuel injection valve 25, and the needle holding shafts 44a and 64a push the needles 32 and 33 along with them, and the nozzle holes 39 and 40 are closed. In these states, no fuel is injected.

一方、ソレノイドコイル48、68が励磁された場合には、図3に示すようにアウタバルブ46、66がソレノイドコイル48、68に引き寄せられ、第2オリフィス52、72が開いてコマンド室43b、63bの燃料が低圧燃料通路53、73にそれぞれ流出する。これにより、コマンド室43b、63bの圧力が低下してニードル32、33を燃料噴射弁25の先端側に押し付ける力が低下する。その結果、ニードル32、33がそれらのピストンフランジ32a、33aに作用する燃料の圧力で燃料噴射弁25の後端部へと押し込まれて噴孔39、40が開口する。これにより、第1噴孔39からはGTL燃料が、第2噴孔40からは軽油がそれぞれ噴射される。噴孔39、40からの燃料の噴射量はソレノイドコイル48、68に励磁電流を供給する時間長(PWM制御の場合はオンデューティー比)を変化させることにより適宜に調整することができる。しかも、第1ソレノイドコイル48及び第2ソレノイドコイル68への励磁電流の供給を互いに独立して変化させることにより、噴孔39、40のそれぞれからの燃料の噴射時期を独立して設定することができ、更には燃料の噴射量の比率(以下、噴射比率と呼ぶ。)も変化させることができる。   On the other hand, when the solenoid coils 48 and 68 are energized, the outer valves 46 and 66 are attracted to the solenoid coils 48 and 68 as shown in FIG. 3, and the second orifices 52 and 72 are opened to open the command chambers 43b and 63b. The fuel flows out into the low pressure fuel passages 53 and 73, respectively. As a result, the pressure in the command chambers 43b and 63b decreases, and the force for pressing the needles 32 and 33 against the distal end side of the fuel injection valve 25 decreases. As a result, the needles 32 and 33 are pushed into the rear end portion of the fuel injection valve 25 by the pressure of the fuel acting on the piston flanges 32a and 33a, and the injection holes 39 and 40 are opened. As a result, GTL fuel is injected from the first injection hole 39 and light oil is injected from the second injection hole 40. The amount of fuel injected from the nozzle holes 39 and 40 can be appropriately adjusted by changing the length of time for supplying the exciting current to the solenoid coils 48 and 68 (on-duty ratio in the case of PWM control). In addition, by changing the supply of exciting currents to the first solenoid coil 48 and the second solenoid coil 68 independently of each other, the timing of fuel injection from each of the nozzle holes 39 and 40 can be set independently. Further, the ratio of the fuel injection amount (hereinafter referred to as the injection ratio) can be changed.

次に、図4を参照して増圧機構26の詳細を説明する。図4は増圧機構26の構成を模式的に示すとともに、気筒2毎に設けられた増圧機構26の相互の接続関係及びこれらの増圧機構26と燃料噴射弁25等の他の構成との接続関係を模式的に示している。増圧機構26はコモンレール23から供給されるGTL燃料の圧力を利用して、フィードポンプ22から送られる軽油の圧力を昇圧する。   Next, the details of the pressure increasing mechanism 26 will be described with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows the configuration of the pressure-increasing mechanism 26, the mutual connection relationship of the pressure-increasing mechanisms 26 provided for each cylinder 2, and other configurations such as these pressure-increasing mechanisms 26 and the fuel injection valves 25. The connection relation of is schematically shown. The pressure increasing mechanism 26 increases the pressure of the light oil sent from the feed pump 22 by using the pressure of the GTL fuel supplied from the common rail 23.

この昇圧機能を実現するため、増圧機構26は増圧シリンダ81と、その増圧シリンダ81の内部に摺動自在に収容された増圧ピストン82と、GTL燃料の供給及びその停止を切り替える電磁駆動式の制御弁83とを備えている。増圧ピストン82はピストン部82aと、そのピストン部82aの一端に同軸に配置された加圧プランジャ82bとを有している。増圧シリンダ81は、増圧ピストン82のピストン部82aにより、第1圧力室81a及び第2圧力室81bにそれぞれ区分されている。更に、第2圧力室81bには増圧室81cが接続され、その増圧室81cに加圧プランジャ82bが嵌め合わされている。増圧室81cの内径は第1圧力室81aのそれよりも十分に小さい。よって、増圧ピストン82のピストン部82aの面積と比較して加圧プランジャ82bの面積も十分に小さい。増圧室81cには、その容積が拡大する方向に増圧ピストン82を付勢するリターンスプリング89が設けられている。   In order to realize this boosting function, the pressure increasing mechanism 26 includes a pressure increasing cylinder 81, a pressure increasing piston 82 slidably accommodated in the pressure increasing cylinder 81, and an electromagnetic for switching between supply and stop of GTL fuel. And a drive type control valve 83. The pressure-increasing piston 82 has a piston part 82a and a pressurizing plunger 82b arranged coaxially at one end of the piston part 82a. The pressure increasing cylinder 81 is divided into a first pressure chamber 81 a and a second pressure chamber 81 b by a piston portion 82 a of the pressure increasing piston 82. Further, a pressure increasing chamber 81c is connected to the second pressure chamber 81b, and a pressure plunger 82b is fitted into the pressure increasing chamber 81c. The inner diameter of the pressure increasing chamber 81c is sufficiently smaller than that of the first pressure chamber 81a. Therefore, the area of the pressure plunger 82b is sufficiently small as compared with the area of the piston portion 82a of the pressure increasing piston 82. The pressure increasing chamber 81c is provided with a return spring 89 that urges the pressure increasing piston 82 in the direction in which the volume increases.

増圧機構26には、コモンレール23と第1圧力室81aとを接続して高圧のGTL燃料を第1圧力室81aに導くための第1高圧燃料通路85と、デリバリパイプ24と増圧室81cとを接続して低圧の軽油を増圧室81cに導くための低圧燃料通路86とが設けられている。第1高圧燃料通路85は途中で分岐されており、その分岐路85aは燃料噴射弁25の第1高圧燃料通路50に通じている。即ち、燃料ポンプ21にて昇圧されたGTL燃料はコモンレール23及び第1高圧燃料通路85を通じて燃料噴射弁25に供給されるから、コモンレール23及び第1高圧燃料通路85によって本発明に係る第1供給手段が構成される。低圧燃料通路86にて導かれた低圧の軽油は逆止弁87を介して増圧室81cに導かれる。逆止弁87は増圧室81cから低圧燃料通路86への軽油の逆流を阻止できる向きで設けられている。増圧室81cには第2高圧燃料通路88が接続されており、その第2高圧燃料通路88は燃料噴射弁25の第2高圧燃料通路70に通じている。即ち、増圧機構26にて昇圧された軽油は第2高圧燃料通路88を通じて燃料噴射弁25に供給されるから、第2高圧燃料通路88にて本発明に係る第2供給手段が構成される。   The pressure-increasing mechanism 26 includes a first high-pressure fuel passage 85 for connecting the common rail 23 and the first pressure chamber 81a to guide high-pressure GTL fuel to the first pressure chamber 81a, a delivery pipe 24, and a pressure-increasing chamber 81c. And a low pressure fuel passage 86 for guiding low pressure light oil to the pressure increasing chamber 81c. The first high-pressure fuel passage 85 is branched halfway, and the branch passage 85 a communicates with the first high-pressure fuel passage 50 of the fuel injection valve 25. That is, since the GTL fuel boosted by the fuel pump 21 is supplied to the fuel injection valve 25 through the common rail 23 and the first high pressure fuel passage 85, the first supply according to the present invention is performed by the common rail 23 and the first high pressure fuel passage 85. Means are configured. The low-pressure light oil guided in the low-pressure fuel passage 86 is guided to the pressure increasing chamber 81 c through the check valve 87. The check valve 87 is provided in a direction that can prevent the backflow of light oil from the pressure increasing chamber 81 c to the low pressure fuel passage 86. A second high pressure fuel passage 88 is connected to the pressure increasing chamber 81 c, and the second high pressure fuel passage 88 communicates with the second high pressure fuel passage 70 of the fuel injection valve 25. That is, since the light oil boosted by the pressure increasing mechanism 26 is supplied to the fuel injection valve 25 through the second high pressure fuel passage 88, the second supply means according to the present invention is configured by the second high pressure fuel passage 88. .

このような構成により、高圧のGTL燃料が第1圧力室81aに導かれて各増圧機構26の第1圧力室81aの圧力が高まると増圧ピストン82がリターンスプリング89のばね力に打ち勝って押し下げられる。増圧ピストン82の押し下げにより加圧プランジャ82bが増圧室81cの容積を縮小する。増圧室81cは低圧の軽油で満たされているので、増圧室81c内の軽油は加圧プランジャ82bによって昇圧された状態で燃料噴射弁25の第2高圧通路70へ導かれる。軽油の昇圧に利用したGTL燃料の一部は第2圧力室81bにリークし、そのリークしたGTL燃料はリーク通路95を介してリターン配管18に戻される。また、プランジャ82bの加圧によりリークした軽油はリーク通路96を介してリターン配管19に戻される。   With such a configuration, when the high pressure GTL fuel is guided to the first pressure chamber 81 a and the pressure in the first pressure chamber 81 a of each pressure increasing mechanism 26 increases, the pressure increasing piston 82 overcomes the spring force of the return spring 89. Pushed down. The pressurizing plunger 82b reduces the volume of the pressure increasing chamber 81c by pushing down the pressure increasing piston 82. Since the pressure increasing chamber 81c is filled with low pressure light oil, the light oil in the pressure increasing chamber 81c is guided to the second high pressure passage 70 of the fuel injection valve 25 while being pressurized by the pressure plunger 82b. A part of the GTL fuel used for boosting the light oil leaks into the second pressure chamber 81 b, and the leaked GTL fuel is returned to the return pipe 18 through the leak passage 95. Further, the light oil leaked by the pressurization of the plunger 82 b is returned to the return pipe 19 through the leak passage 96.

本形態の燃料噴射装置20は、軽油の昇圧に利用した高圧のGTL燃料を他の増圧機構26で再利用するため、昇圧時期が隣り合う二つの増圧機構26の第1圧力室81a同士が接続通路90A〜90Dにて結ばれている。軽油の昇圧時期は、各気筒2に対する燃料噴射時期の到来前に合うように設定されている。つまり、各気筒2に対する燃料噴射時期の順番と同様に、#1、#3、#4、#2、#1・・・の順序で軽油が昇圧される。従って、接続通路90Aは#1の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aと#3の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aとを結んでおり、接続通路90Bは#3の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aと#4の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aとを結んでおり、接続通路90Cは#4の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aと#2の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aとを結んでおり、接続通路90Dは#2の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aと#1の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aとを結んでいる。各接続通路90A〜90Dには開閉手段としての電磁駆動式の開閉弁91A〜91Dが設けられている。   In the fuel injection device 20 of the present embodiment, the high pressure GTL fuel used for boosting the light oil is reused by the other pressure boosting mechanisms 26, and therefore the first pressure chambers 81a of the two pressure boosting mechanisms 26 adjacent to each other in pressure boosting timing. Are connected by connection passages 90A to 90D. The pressurization timing of the light oil is set so as to meet before the arrival of the fuel injection timing for each cylinder 2. That is, light oil is boosted in the order of # 1, # 3, # 4, # 2, # 1,. Accordingly, the connecting passage 90A connects the first pressure chamber 81a of the pressure increasing mechanism 26 provided in the # 1 cylinder 2 and the first pressure chamber 81a of the pressure increasing mechanism 26 provided in the # 2 cylinder 2. The connection passage 90B connects the first pressure chamber 81a of the pressure increasing mechanism 26 provided in the # 3 cylinder 2 and the first pressure chamber 81a of the pressure increasing mechanism 26 provided in the # 2 cylinder 2; The connection passage 90C connects the first pressure chamber 81a of the pressure-increasing mechanism 26 provided in the # 4 cylinder 2 and the first pressure chamber 81a of the pressure-increasing mechanism 26 provided in the # 2 cylinder 2. The passage 90D connects the first pressure chamber 81a of the pressure-increasing mechanism 26 provided in the # 2 cylinder 2 and the first pressure chamber 81a of the pressure-increasing mechanism 26 provided in the # 2 cylinder 2. The connection passages 90A to 90D are provided with electromagnetically driven on / off valves 91A to 91D as opening / closing means.

軽油の昇圧は、各増圧機構26の制御弁83と各開閉弁91A〜91Dとが連動するように操作されることにより実現される。例えば、#1の気筒2の燃料噴射時期の到来前に、開閉弁91Dを開いて利用済みのGTL燃料を#1の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aに導いてから開閉弁91Dを閉じる。開閉弁91Dにて接続通路90Dが閉鎖された状態で、#1の気筒2に設けられた増圧機構26の制御弁83を開いて、コモンレール23に蓄えられた高圧のGTL燃料を第1圧力室81aに導いて軽油の昇圧を行う。その昇圧が終了したら、今度は、開閉弁91Aを開いて利用済のGTL燃料を#3の気筒2に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aに導いてから開閉弁91Aを閉じる。以後同様に、開閉弁91Aにて接続通路90Aが閉鎖された状態で#3の気筒2に設けられた増圧機構26の制御弁83を開いて、コモンレール23に蓄えられた高圧のGTL燃料を第1圧力室81aに導いて軽油の昇圧を行う。その昇圧が終了したら、開閉弁91Bを開いて利用済みのGTL燃料を#4の気筒に設けられた増圧機構26の第1圧力室81aに導いてから開閉弁91Bを閉じる。・・・このようにして、順次、増圧機構26の昇圧動作に連動して各開閉弁91A〜91Dを操作することにより、増圧機構26の相互間で昇圧に利用したGTL燃料を再利用することができる。   The pressure increase of the light oil is realized by operating the control valve 83 of each pressure increasing mechanism 26 and each of the on-off valves 91A to 91D in conjunction with each other. For example, before the fuel injection timing of the # 1 cylinder 2 arrives, the on-off valve 91D is opened to guide the used GTL fuel to the first pressure chamber 81a of the pressure increasing mechanism 26 provided in the # 1 cylinder 2. The on-off valve 91D is closed. With the connection passage 90D closed by the on-off valve 91D, the control valve 83 of the pressure increasing mechanism 26 provided in the cylinder # 1 is opened, and the high pressure GTL fuel stored in the common rail 23 is supplied to the first pressure. It leads to the chamber 81a and pressurizes light oil. When the pressure increase ends, this time, the on-off valve 91A is opened, the used GTL fuel is guided to the first pressure chamber 81a of the pressure-increasing mechanism 26 provided in the # 2 cylinder 2, and then the on-off valve 91A is closed. Thereafter, similarly, the control valve 83 of the pressure increasing mechanism 26 provided in the cylinder # 3 is opened with the connection passage 90A closed by the on-off valve 91A, and the high-pressure GTL fuel stored in the common rail 23 is supplied. The pressure of the light oil is increased by guiding it to the first pressure chamber 81a. When the pressure increase is completed, the on-off valve 91B is opened, the used GTL fuel is guided to the first pressure chamber 81a of the pressure-increasing mechanism 26 provided in the # 4 cylinder, and then the on-off valve 91B is closed. ... In this way, by sequentially operating the on-off valves 91A to 91D in conjunction with the pressure increasing operation of the pressure increasing mechanism 26, the GTL fuel used for pressure increasing between the pressure increasing mechanisms 26 is reused. can do.

以上の構成を持つ燃料噴射装置20は、図1に示したエンジンコントロールユニット(ECU)100にて制御される。ECU100はエンジン1の運転状態を制御するためのコンピュータユニットとして構成されている。ECU100は、エアフローメータ7から出力される吸入空気量に対応した信号、クランク角センサ101から出力されるクランク角及びエンジン回転数(回転速度)に対応した信号、アクセル開度センサ102から出力されるアクセルペダルの開度に対応した信号等を参照して各種の演算を実行し、その演算結果に従って吸気絞り弁8、EGR弁12、燃料噴射弁25といった制御対象装置を操作することによりエンジン1の運転状態を目標とする状態に制御する。   The fuel injection device 20 having the above configuration is controlled by an engine control unit (ECU) 100 shown in FIG. The ECU 100 is configured as a computer unit for controlling the operating state of the engine 1. The ECU 100 outputs a signal corresponding to the intake air amount output from the air flow meter 7, a signal corresponding to the crank angle output from the crank angle sensor 101 and the engine speed (rotation speed), and an accelerator opening sensor 102. Various calculations are executed with reference to a signal corresponding to the opening of the accelerator pedal, and the engine 1 is operated by operating control target devices such as the intake throttle valve 8, the EGR valve 12, and the fuel injection valve 25 according to the calculation results. Control the operating state to the target state.

燃料噴射弁25の燃料噴射動作を制御するため、ECU100には第1コイル駆動回路103及び第2コイル駆動回路104が接続されている。なお、図1では一組のコイル駆動回路103、104のみを示したが、コイル駆動回路103、104は燃料噴射弁25毎に1組ずつ設けられている。第1コイル駆動回路103は、ECU100からの指示に従って、不図示の電源から燃料噴射弁25の第1ソレノイドコイル48への励磁電流の供給及び供給停止を切り替え、第2コイル駆動回路104は、ECU100からの指示に従って、電源から燃料噴射弁25の第2ソレノイドコイル68への励磁電流の供給及び供給停止を切り替える。これにより、燃料噴射弁25の第1駆動機構34にて第1ニードル32を開閉駆動すれば、第1弁室36に導かれたGTL燃料がバルブ本体31の第1噴孔39から噴射され、第2駆動機構35にて第2ニードル33を開閉駆動すれば、第2弁室37に導かれた軽油が同一のバルブ本体31の第2噴孔40から噴射される。これにより、2種類の異なる燃料を互いに独立して噴射することができる。一回の燃料噴射時期における第1燃料と第2燃料との噴射比率はエンジン1の運転状態に応じて適宜定めてよい。例えば、エンジン1の高負荷低回転の領域において軽油の噴射比率が最大となり、その領域から離れるほどGTL燃料の噴射比率が大きくなるように制御することができる。   In order to control the fuel injection operation of the fuel injection valve 25, a first coil drive circuit 103 and a second coil drive circuit 104 are connected to the ECU 100. Although only one set of coil drive circuits 103 and 104 is shown in FIG. 1, one set of coil drive circuits 103 and 104 is provided for each fuel injection valve 25. The first coil drive circuit 103 switches supply and stop of excitation current from a power source (not shown) to the first solenoid coil 48 of the fuel injection valve 25 in accordance with an instruction from the ECU 100. The second coil drive circuit 104 In accordance with the instruction from, the supply of the excitation current to the second solenoid coil 68 of the fuel injection valve 25 from the power source and the supply stop are switched. Thus, when the first needle 32 is driven to open and close by the first drive mechanism 34 of the fuel injection valve 25, the GTL fuel guided to the first valve chamber 36 is injected from the first injection hole 39 of the valve body 31, When the second needle 33 is driven to open and close by the second drive mechanism 35, the light oil guided to the second valve chamber 37 is injected from the second injection hole 40 of the same valve body 31. Thereby, two different types of fuel can be injected independently of each other. The injection ratio of the first fuel and the second fuel at one fuel injection timing may be appropriately determined according to the operating state of the engine 1. For example, the injection ratio of light oil can be maximized in the high load and low rotation region of the engine 1, and the GTL fuel injection ratio can be controlled to increase as the distance from the region increases.

また、増圧機構26による昇圧動作を制御するため、ECU100はクランク角センサ101の出力信号を参照して、各気筒2に対する燃料噴射時期の到来前に合わせて上述した順序で軽油が昇圧されるように各制御弁83及び各開閉弁91A〜91Dをそれぞれ操作する。その結果、こうした再利用を実施しない場合に比べて、GTL燃料を昇圧する燃料ポンプ21の吐出流量を低減できるから、GTL燃料と軽油とをそれぞれ昇圧するための効率が向上する。   Further, in order to control the pressure increasing operation by the pressure increasing mechanism 26, the ECU 100 refers to the output signal of the crank angle sensor 101 and boosts the light oil in the order described above before the fuel injection timing for each cylinder 2 arrives. Thus, each control valve 83 and each on-off valve 91A-91D are each operated. As a result, the discharge flow rate of the fuel pump 21 that pressurizes the GTL fuel can be reduced as compared with the case where such reuse is not performed, so that the efficiency for boosting the GTL fuel and the light oil is improved.

本発明は上述した形態に限ることなく、適宜の形態にて実施することができる。本発明は、GTL燃料と軽油とを利用する例に限らず、2種類の燃料を利用する限りにおいて適宜の燃料噴射装置に適用することができる。内燃機関の形式はディーゼルエンジンに限らず、例えば、2種類の燃料を利用する筒内直接噴射式の火花点火型のエンジン等に適用することもできる。   The present invention is not limited to the above-described form and can be carried out in an appropriate form. The present invention is not limited to an example using GTL fuel and light oil, and can be applied to an appropriate fuel injection device as long as two types of fuel are used. The type of the internal combustion engine is not limited to a diesel engine, and can be applied to, for example, an in-cylinder direct injection type spark ignition engine that uses two types of fuel.

上述した形態では、燃料噴射時期が隣り合う二つの気筒2に対して設けられた増圧機構26の第1圧力室81a同士を接続通路90A〜90Dで結んでいるが昇圧時期が相違するものであれば十分である。例えば、3気筒以上の内燃機関に本発明の燃料噴射装置を適用する場合には、燃料噴射時期が互いに隣り合わない二つの気筒に対して設けられた二つの増圧機構の圧力室同士を接続通路にて結んでもよい。この場合においても増圧機構相互間で一方の燃料の昇圧に用いた燃料を他方の燃料の昇圧に再利用することができる。上述した形態の開閉弁91A〜91Dは開閉手段の一例にすぎない。従って、燃料ポンプにて加圧された燃料が接続通路を通じて二つの増圧機構の圧力室に同時に導入されることを阻止できるように増圧機構の昇圧動作に連動して接続通路を開閉するものであれば如何なる構成で開閉手段を実現してもよい。   In the embodiment described above, the first pressure chambers 81a of the pressure increasing mechanism 26 provided for the two cylinders 2 adjacent to each other in the fuel injection timing are connected by the connection passages 90A to 90D, but the pressure increasing timing is different. If there is enough. For example, when the fuel injection device of the present invention is applied to an internal combustion engine having three or more cylinders, the pressure chambers of two pressure increasing mechanisms provided for two cylinders whose fuel injection timings are not adjacent to each other are connected to each other. You may connect with a passage. Even in this case, the fuel used for boosting one fuel between the pressure increasing mechanisms can be reused for boosting the other fuel. The on-off valves 91 </ b> A to 91 </ b> D in the above-described form are only examples of on-off means. Accordingly, the connection passage is opened and closed in conjunction with the pressure increasing operation of the pressure increasing mechanism so that the fuel pressurized by the fuel pump can be prevented from being simultaneously introduced into the pressure chambers of the two pressure increasing mechanisms through the connection passage. The opening / closing means may be realized with any configuration.

増圧機構と燃料噴射弁とは一体化されてもよいし別体であってもよい。例えば、図2及び図3に示した燃料噴射弁25のバルブ本体31に増圧機構26を内蔵させて実施することもできる。   The pressure increasing mechanism and the fuel injection valve may be integrated or separate. For example, the pressure increasing mechanism 26 can be incorporated in the valve main body 31 of the fuel injection valve 25 shown in FIGS.

本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関を示す図。The figure which shows the internal combustion engine to which the fuel-injection apparatus which concerns on one form of this invention was applied. 燃料噴射弁の閉弁状態における断面模式図。The cross-sectional schematic diagram in the valve closing state of a fuel injection valve. 燃料噴射弁の開弁状態における断面模式図。The cross-sectional schematic diagram in the valve opening state of a fuel injection valve. 増圧機構の構成を模式的に示すとともに、増圧機構の相互の接続関係及び増圧機構と燃料噴射弁等の他の構成との接続関係を模式的に示した図。The figure which showed typically the structure of a pressure increase mechanism, and the connection relation of the pressure increase mechanism, and the connection relation of the pressure increase mechanism and other structures, such as a fuel injection valve.

符号の説明Explanation of symbols

1 多気筒内燃機関
2 気筒
20 燃料噴射装置
21 燃料ポンプ
23 コモンレール(第1供給手段)
25 燃料噴射弁
26 増圧機構
31 バルブ本体
32 第1ニードル(第1弁体)
33 第2ニードル(第2弁体)
34 第1駆動機構
35 第2駆動機構
36 第1弁室
37 第2弁室
38 隔壁
39 第1噴孔
40 第2噴孔
81a 第1圧力室(圧力室)
90A〜90D 接続通路
91A〜91D 開閉弁(開閉手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-cylinder internal combustion engine 2 Cylinder 20 Fuel-injection apparatus 21 Fuel pump 23 Common rail (1st supply means)
25 Fuel injection valve 26 Pressure increasing mechanism 31 Valve body 32 First needle (first valve body)
33 Second needle (second valve body)
34 1st drive mechanism 35 2nd drive mechanism 36 1st valve chamber 37 2nd valve chamber 38 Partition 39 1st injection hole 40 2nd injection hole 81a 1st pressure chamber (pressure chamber)
90A-90D Connection passages 91A-91D Open / close valve (open / close means)

Claims (3)

気筒毎に燃料噴射時期が設定された多気筒内燃機関に適用される多気筒内燃機関の燃料噴射装置において、
互いに異なる第1燃料と第2燃料とを噴射可能な前記気筒毎に設けられた燃料噴射弁と、前記第1燃料又は前記第2燃料のうち、いずれか一方の燃料を昇圧する燃料ポンプと、前記燃料ポンプにて昇圧された前記一方の燃料を前記燃料噴射弁に供給する第1供給手段と、前記燃料ポンプにて昇圧された前記一方の燃料が導入される圧力室を有し、かつ前記圧力室に導入された前記一方の燃料の圧力を利用して燃料噴射時期の到来前に合わせて前記他方の燃料を昇圧する前記気筒毎に設けられた増圧機構と、前記増圧機構にて昇圧された前記他方の燃料を前記燃料噴射弁に供給する第2供給手段と、前記他方の燃料の昇圧時期が互いに相違する二つの前記増圧機構の前記圧力室同士を結ぶ接続通路と、前記増圧機構による前記他方の燃料の昇圧動作に連動して前記接続通路を開閉する開閉手段と、を備えることを特徴とする多気筒内燃機関の燃料噴射装置。
In a fuel injection device for a multi-cylinder internal combustion engine applied to a multi-cylinder internal combustion engine in which fuel injection timing is set for each cylinder,
A fuel injection valve provided for each of the cylinders capable of injecting different first fuel and second fuel, a fuel pump for boosting one of the first fuel and the second fuel, First supply means for supplying the one fuel boosted by the fuel pump to the fuel injection valve; a pressure chamber into which the one fuel boosted by the fuel pump is introduced; and A pressure-increasing mechanism provided for each cylinder for boosting the other fuel in accordance with the pressure of the one fuel introduced into the pressure chamber before the fuel injection timing arrives; and the pressure-increasing mechanism A second supply means for supplying the other fuel whose pressure has been increased to the fuel injection valve; a connecting passage connecting the pressure chambers of the two pressure-increasing mechanisms having different pressure increasing timings of the other fuel; Boosting the other fuel by the pressure boosting mechanism The fuel injection system for a multi-cylinder internal combustion engine, characterized in that it comprises a closing means for opening and closing the connecting passage in conjunction with the work, the.
前記燃料噴射弁は、中心側に第1弁室が、外周側に前記第1弁室に対して隔壁で仕切られた第2弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第1弁室に通じる第1噴孔と、前記第2弁室に通じる第2噴孔とが設けられたバルブ本体と、前記第1噴孔を開閉できるようにして前記第1弁室に配置された第1弁体と、前記第2噴孔を開閉できるようにして前記第2弁室に配置された第2弁体と、前記第1弁体を開閉駆動する第1駆動機構と、前記第1駆動機構による前記第1弁体の駆動とは独立して前記第2弁体を開閉駆動する第2駆動機構と、を有し、
前記第1供給手段は前記第1弁室又は前記第2弁室のいずれか一方の弁室に前記一方の燃料を、前記第2供給手段は前記第1弁室又は前記第2弁室のいずれか他方の弁室に前記他方の燃料をそれぞれ供給する請求項1に記載の燃料噴射装置。
The fuel injection valve is provided with a first valve chamber on the center side and a second valve chamber partitioned by a partition wall with respect to the first valve chamber on the outer peripheral side, and the first valve chamber is provided at a tip portion. A valve body provided with a first nozzle hole communicating with the second valve hole and a second nozzle hole communicating with the second valve chamber; and a first valve chamber disposed in the first valve chamber so as to be able to open and close the first nozzle hole. A valve body; a second valve body disposed in the second valve chamber so as to be able to open and close the second nozzle hole; a first drive mechanism that opens and closes the first valve body; and the first drive mechanism. A second drive mechanism for opening and closing the second valve body independently of the driving of the first valve body by
The first supply means supplies the one fuel to one of the first valve chamber and the second valve chamber, and the second supply means uses either the first valve chamber or the second valve chamber. The fuel injection device according to claim 1, wherein the other fuel is supplied to the other valve chamber.
前記内燃機関がディーゼルエンジンであり、前記第1燃料がGTL燃料であり、前記第2燃料が軽油であることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料噴射装置。   The fuel injection device according to claim 1 or 2, wherein the internal combustion engine is a diesel engine, the first fuel is GTL fuel, and the second fuel is light oil.
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