JP2010038047A - Fuel injection device - Google Patents

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JP2010038047A JP2008202524A JP2008202524A JP2010038047A JP 2010038047 A JP2010038047 A JP 2010038047A JP 2008202524 A JP2008202524 A JP 2008202524A JP 2008202524 A JP2008202524 A JP 2008202524A JP 2010038047 A JP2010038047 A JP 2010038047A
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Seitaro Misawa
誠太郎 三澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device using high-cetane fuel as well as low-cetane fuel as fuel, suppressing hydrocarbon emission in comparison with the use of only the low-cetane fuel, and improving fuel consumption. <P>SOLUTION: A fuel injection valve 10 provided to the fuel injection valve 1 has a first seal 15 provided at the end of a nozzle body 11, and a second seal 16 provided on a side nearer to a base end than the first seal 15. A first fuel supply portion 17 is formed between the first seal 15 and the second seal 16. A second fuel supply portion 18 is formed on the side nearer to the base end than the second seal 16. Gas to liquid (GTL) fuel is supplied to the first fuel supply portion 17, and main fuel is supplied to the second fuel supply portion 18. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料噴射装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection device.

昨今、エネルギーセキュリティーの観点から、原油由来としない代替燃料の検討、開発が盛んに行われている。
例えば、Gas To Liquid(GTL)燃料と称される燃料が開発されている。GTL燃料は天然ガスから合成される液体燃料であり、直鎖飽和炭化水素を主成分とし、セタン価が高いという特徴を備える。GTL燃料は着火性がよく、HC(ハイドロカーボン)の排出量も少ない。
Recently, from the viewpoint of energy security, studies and development of alternative fuels that are not derived from crude oil have been actively conducted.
For example, a fuel called Gas To Liquid (GTL) fuel has been developed. GTL fuel is a liquid fuel synthesized from natural gas, and has a feature of having a straight chain saturated hydrocarbon as a main component and a high cetane number. GTL fuel has good ignitability and low HC (hydrocarbon) emissions.

一方、ガソリン機関にはバイオエタノールの実用化が開始されており、今後、ディーゼル機関においてもエタノールや、その他の代替燃料が用いられるようになることが考えられる。ディーゼル機関においてエタノールやその他の代替燃料を用いる場合、セタン価低下による着火性の低下が懸念される。低セタン価燃料は着火遅れ期間が長くなり、これに起因して着火遅れ期間に噴射される燃料量も増加する。この結果、シリンダのボア壁周辺等、比較的温度の低い領域にまで燃料が拡散、到達し、さらに着火性が悪化する。燃料の着火性が悪化すれば、燃料が未燃のまま排出されるおそれが高まる。また、燃費の悪化も懸念される。   On the other hand, bioethanol has been put into practical use in gasoline engines, and ethanol and other alternative fuels may be used in diesel engines in the future. When using ethanol or other alternative fuels in a diesel engine, there is a concern about a decrease in ignitability due to a decrease in cetane number. Low cetane number fuel has a longer ignition delay period, and as a result, the amount of fuel injected during the ignition delay period also increases. As a result, the fuel diffuses and reaches a relatively low temperature region such as the periphery of the bore wall of the cylinder, and the ignitability is further deteriorated. If the ignitability of the fuel deteriorates, the risk of the fuel being discharged unburned increases. Moreover, there is a concern about deterioration of fuel consumption.

このように自己着火性が低い低セタン価燃料をディーゼルエンジンに使用する場合、燃料に強制的に着火を行うことが行われている。例えば、ピストン頂部に燃焼室が凹設されている直接噴射式ディーゼル機関で、噴射弁には主噴射弁と着火用噴射弁の二系統があり、前者は後者に先立ち噴射をする提案がされている。この提案では、まず、主噴射弁から噴射をし、あらかじめ設定された期間の後、着火用噴射弁から燃料が噴射され、この燃料にグロープラグで強制着火する(特許文献1参照)。   Thus, when using low cetane number fuel with low self-ignitability for a diesel engine, forcibly igniting fuel is performed. For example, in a direct injection diesel engine with a combustion chamber recessed at the top of the piston, the injection valve has two systems, a main injection valve and an ignition injection valve, and the former has been proposed to inject prior to the latter Yes. In this proposal, first, injection is performed from a main injection valve, and after a preset period, fuel is injected from an ignition injection valve, and this fuel is forcibly ignited by a glow plug (see Patent Document 1).

特開平5−126024号公報JP-A-5-126024

しかしながら、低セタン価燃料は着火性に問題があるため、グロープラグによる強制着火を試みても着火されないおそれがあり、着火されなかった燃料は未燃HCとして排出されるおそれがある。また、燃料が着火されなければ燃費の向上も困難となる。   However, since the low cetane number fuel has a problem in ignitability, there is a possibility that it will not be ignited even if forced ignition by the glow plug is attempted, and there is a possibility that the fuel that has not been ignited will be discharged as unburned HC. Further, if the fuel is not ignited, it is difficult to improve the fuel consumption.

そこで、本発明は、燃料として低セタン価燃料と共に高セタン価燃料を用い、低セタン価燃料のみを用いたときと比較してHCの排出を抑制し、燃費を向上させることができる燃料噴射装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention uses a high cetane number fuel as a fuel together with a low cetane number fuel, and suppresses the emission of HC and improves the fuel consumption as compared with the case where only a low cetane number fuel is used. It is an issue to provide.

かかる課題を解決するための、本発明の燃料噴射装置は、内部にニードル弁が収容され、先端部に噴孔が設けられたノズルボディを有する燃料噴射弁と、前記噴孔周辺への低セタン価燃料の供給に先立って高セタン価燃料を前記噴孔周辺に供給する燃料供給手段と、を備える。そして、燃料噴射の際に、低セタン価燃料の噴射に先立って前記噴孔から高セタン価燃料を噴射する。   In order to solve such a problem, a fuel injection device of the present invention includes a fuel injection valve having a nozzle body in which a needle valve is housed and a nozzle hole is provided at a tip portion, and low cetane around the nozzle hole. Fuel supply means for supplying a high cetane fuel to the periphery of the nozzle hole prior to the supply of the fuel. Then, at the time of fuel injection, prior to the injection of the low cetane number fuel, the high cetane number fuel is injected from the nozzle hole.

筒内の温度分布に着目すると、シリンダボア壁の近傍が周囲と比較して低温である。このため、このような低温の領域に低セタン価燃料が分布すると未燃の燃料が生じ易くなる。そこで、噴射初期に高セタン価燃料が噴孔から噴射されるように燃料の供給を行う。噴射初期に高セタン価燃料が噴射されれば、噴霧の先端部分に高セタン価燃料が集中する。噴霧の先端部分はシリンダボア壁の近傍に到達するが、高セタン価燃料であれば周囲と比較して低温であるシリンダボア壁の近傍であっても良好な燃焼を実現することができ、着火遅れも抑制することができる。また、低セタン価燃料はシリンダの中心付近に分布し、燃焼することができる。着火遅れが抑制されれば、低セタン価燃料が、シリンダのボア壁周辺等、比較的温度の低い領域にまで拡散、到達することを抑制することができ、低セタン価燃料の良好な燃焼を実現することが可能となる。   When attention is paid to the temperature distribution in the cylinder, the vicinity of the cylinder bore wall is cooler than the surroundings. For this reason, when low cetane number fuel is distributed in such a low temperature region, unburned fuel is likely to be generated. Therefore, the fuel is supplied so that the high cetane fuel is injected from the injection hole in the initial stage of injection. If high cetane number fuel is injected at the beginning of injection, the high cetane number fuel concentrates at the tip of the spray. The tip of the spray reaches the vicinity of the cylinder bore wall, but if it is a high cetane fuel, good combustion can be achieved even in the vicinity of the cylinder bore wall, which is cooler than the surroundings, and the ignition delay is also reduced. Can be suppressed. Also, the low cetane number fuel is distributed near the center of the cylinder and can be burned. If the ignition delay is suppressed, it is possible to suppress the low cetane number fuel from diffusing and reaching a relatively low temperature region such as around the bore wall of the cylinder. It can be realized.

これにより、着火遅れを抑制し、未燃燃料を低減してHCの発生を抑制することができる。また、未燃燃料の低減により、燃費の向上も期待される。さらに、NOxや、粒子状物質(PM)の変化を抑制することができる。   Thereby, ignition delay can be suppressed, unburned fuel can be reduced, and generation | occurrence | production of HC can be suppressed. In addition, an improvement in fuel efficiency is expected due to a reduction in unburned fuel. Furthermore, changes in NOx and particulate matter (PM) can be suppressed.

なお、ディーゼルエンジンの燃焼温度の上昇を抑制するためにエンジンの圧縮比を低圧縮比方向に振ることがある。低圧縮比化が進行し、燃焼温度の上昇が抑えられるようになると、その一方で低セタン価燃料の燃焼は困難となる。しかしながら、本発明の燃料噴射装置であれば、筒内の温度の低い領域に高セタン価燃料を分布させるようにしたので燃料の着火遅れを抑制し、未燃燃料の低減、ひいては、HCの発生抑制、燃費の向上を図ることができる。   In order to suppress an increase in the combustion temperature of the diesel engine, the compression ratio of the engine may be swung in the low compression ratio direction. As the compression ratio progresses and the increase in combustion temperature is suppressed, combustion of low cetane number fuel becomes difficult. However, in the fuel injection device according to the present invention, the high cetane number fuel is distributed in the low temperature region in the cylinder, so that the ignition delay of the fuel is suppressed, the unburned fuel is reduced, and hence the generation of HC. Suppression and fuel consumption can be improved.

本発明によれば、着火遅れを抑制し、未燃燃料の低減、HCの排出抑制、燃費の向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress ignition delay, reduce unburned fuel, suppress HC emission, and improve fuel efficiency.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、実施例の燃料噴射装置1の概略構成を示す説明図である。図2は、燃料噴射装置1に含まれる燃料噴射弁10を模式的に示す概略構成図であり、図2(A)は、燃料噴射前の状態を示し、図2(B)は、燃料噴射時の状態を示し、図2(C)は、燃料噴射後の状態を示している。なお、図2において、燃料噴射弁10の先端部であるA部を拡大して示している。   FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fuel injection device 1 according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing the fuel injection valve 10 included in the fuel injection device 1, FIG. 2A shows a state before fuel injection, and FIG. 2B shows fuel injection. FIG. 2 (C) shows a state after fuel injection. In FIG. 2, an A portion that is a tip portion of the fuel injection valve 10 is shown in an enlarged manner.

燃料噴射装置1は、4気筒ディーゼルエンジンに装着されるものである。燃料噴射装置1は、内部にニードル弁12が収容され、先端部に噴孔11aが設けられたノズルボディ11を有する燃料噴射弁10を備えている。ニードル弁12の基端側には、ピエゾ素子13が積層されて配置されている。各ピエゾ素子13にはElectronic Drive Unit(EDU)14が接続されている。ピエゾ素子13への電圧印加を制御することによってニードル弁12がノズルボディ11内を摺動する。EDU14には、Electronic control unit(ECU)50が接続されている。このECU50は、本発明における制御部に相当する。燃料噴射弁10は、ECU50の指令に従って開閉し、燃料の噴射を行う。   The fuel injection device 1 is attached to a four-cylinder diesel engine. The fuel injection device 1 includes a fuel injection valve 10 having a nozzle body 11 in which a needle valve 12 is housed and an injection hole 11a is provided at a tip portion. On the proximal end side of the needle valve 12, a piezo element 13 is laminated and disposed. An electronic drive unit (EDU) 14 is connected to each piezo element 13. The needle valve 12 slides in the nozzle body 11 by controlling the voltage application to the piezo element 13. An electronic control unit (ECU) 50 is connected to the EDU 14. The ECU 50 corresponds to a control unit in the present invention. The fuel injection valve 10 opens and closes according to a command from the ECU 50 to inject fuel.

燃料噴射弁10は、気筒毎に装備されるものであり、4本準備されている。燃料噴射弁10は1本で2種類の燃料を噴射することができる。2種類の燃料は、主燃料となる低セタン価燃料と、この低セタン価燃料よりもセタン価が高いGTL燃料である。   Four fuel injection valves 10 are provided for each cylinder, and four fuel injection valves 10 are prepared. One fuel injection valve 10 can inject two types of fuel. The two kinds of fuels are a low cetane number fuel as a main fuel and a GTL fuel having a higher cetane number than the low cetane number fuel.

燃料噴射弁10は、図2のA部に詳しく示されるようにノズルボディ11の先端側に設けられた第1シール部15と、この第1シール部15よりも基端側に設けられた第2シール部16とを有している。そして、第1シール部15と第2シール部16との間に第1燃料供給部17が形成されている。また、第2シール部16よりも基端側に第2燃料供給部18が形成されている。第1燃料供給部17にはGTL燃料が供給され、第2燃料供給部18には主燃料が供給される。   As shown in detail in part A of FIG. 2, the fuel injection valve 10 includes a first seal portion 15 provided on the distal end side of the nozzle body 11, and a first seal portion 15 provided on the base end side of the first seal portion 15. 2 seal portions 16. A first fuel supply part 17 is formed between the first seal part 15 and the second seal part 16. A second fuel supply unit 18 is formed on the base end side of the second seal unit 16. The first fuel supply unit 17 is supplied with GTL fuel, and the second fuel supply unit 18 is supplied with main fuel.

このように、燃料噴射弁10には、ノズルボディ1内の噴孔11aに近い側に第1燃料供給部17が設けられ、また、ノズルボディ11内の第1燃料供給部17よりも基端側に第2燃料供給部18が設けられている。これにより、噴孔11a周辺への主燃料の供給に先立ってGTL燃料を噴孔11a周辺に供給することができる。   As described above, the fuel injection valve 10 is provided with the first fuel supply unit 17 on the side close to the injection hole 11 a in the nozzle body 1, and more proximal than the first fuel supply unit 17 in the nozzle body 11. A second fuel supply unit 18 is provided on the side. Thereby, GTL fuel can be supplied to the periphery of the nozzle hole 11a prior to the supply of the main fuel to the periphery of the nozzle hole 11a.

燃料噴射装置1は、燃料噴射弁10にGTL燃料を供給する第1燃料ライン20と、燃料噴射弁10に主燃料を供給する第2燃料ライン30を含んでいる。これらの第1燃料ライン20、第2燃料ライン30は、第1燃料供給部17、第2燃料供給部18と共に本発明における燃料供給手段を構成する。第1燃料ライン20、第2燃料ライン30は、噴孔11aへの低セタン価燃料である主燃料の供給に先立って高セタン価燃料であるGTL燃料を噴孔周辺に供給できるように燃料噴射弁10に接続されている。   The fuel injection device 1 includes a first fuel line 20 that supplies GTL fuel to the fuel injection valve 10 and a second fuel line 30 that supplies main fuel to the fuel injection valve 10. The first fuel line 20 and the second fuel line 30 together with the first fuel supply unit 17 and the second fuel supply unit 18 constitute fuel supply means in the present invention. The first fuel line 20 and the second fuel line 30 are fuel-injected so that GTL fuel, which is a high cetane fuel, can be supplied around the nozzle holes before the main fuel, which is a low cetane fuel, is supplied to the nozzle holes 11a. Connected to the valve 10.

第1燃料ライン20は、第1燃料タンク21、この第1燃料タンク21と第1コモンレール22とを接続する第1供給経路23を有している。この第1供給経路23には第1ポンプ24が配設されている。第1燃料ライン20は、第1コモンレール22と各燃料噴射弁10とを接続する第2供給経路25を有している。この第2供給経路25は、燃料噴射弁10内に形成された第1燃料供給部17に接続されている。この第1燃料供給部17と第2供給経路25と接続部には、第1弁54が配設されている。この第1弁54は、第1燃料供給部17への燃料の供給を遮断することができるものであり、圧電素子を備えている。圧電素子は、ECU50と電気的に接続されている。ECU50は第1弁54の開閉制御を行う。圧電素子は、ECU50の指令に基づいて電圧が印加されると収縮し、接続部を開放して第2供給経路25と第1燃料供給部17とを連通させる。これにより、第1燃料供給部17へのGTL燃料の流入を許容する。   The first fuel line 20 includes a first fuel tank 21 and a first supply path 23 that connects the first fuel tank 21 and the first common rail 22. A first pump 24 is disposed in the first supply path 23. The first fuel line 20 has a second supply path 25 that connects the first common rail 22 and each fuel injection valve 10. The second supply path 25 is connected to a first fuel supply unit 17 formed in the fuel injection valve 10. A first valve 54 is disposed in the first fuel supply unit 17, the second supply path 25, and the connection part. The first valve 54 can shut off the supply of fuel to the first fuel supply unit 17 and includes a piezoelectric element. The piezoelectric element is electrically connected to the ECU 50. The ECU 50 performs opening / closing control of the first valve 54. The piezoelectric element contracts when a voltage is applied based on a command from the ECU 50, opens the connection portion, and connects the second supply path 25 and the first fuel supply portion 17. Thereby, the inflow of GTL fuel into the first fuel supply unit 17 is allowed.

さらに、第1燃料ライン20は、各燃料噴射弁10と第1燃料タンク21とを接続するリターン経路26を有している。このリターン経路26は、燃料噴射弁10内に形成された第1燃料供給部17に接続されている。この第1燃料供給部17とリターン経路26と接続部には、第2弁55が配設されている。この第2弁55は、第1燃料供給部17からの燃料の排出を遮断することができるものであり、圧電素子を備えている。圧電素子は、ECU50と電気的に接続されている。ECU50は第2弁55の開閉制御を行う。圧電素子は、ECU50の指令に基づいて電圧が印加されると収縮し、接続部を開放してリターン経路26と第1燃料供給部17とを連通させる。これにより、第1燃料供給部17からのGTL燃料の排出を許容する。   Further, the first fuel line 20 has a return path 26 that connects each fuel injection valve 10 and the first fuel tank 21. The return path 26 is connected to a first fuel supply unit 17 formed in the fuel injection valve 10. A second valve 55 is disposed in the first fuel supply unit 17, the return path 26, and the connection unit. The second valve 55 can block the discharge of fuel from the first fuel supply unit 17 and includes a piezoelectric element. The piezoelectric element is electrically connected to the ECU 50. The ECU 50 performs opening / closing control of the second valve 55. The piezoelectric element contracts when a voltage is applied based on a command from the ECU 50, opens the connecting portion, and connects the return path 26 and the first fuel supply unit 17. Thereby, the GTL fuel is allowed to be discharged from the first fuel supply unit 17.

第2燃料ライン30は、第2燃料タンク31、この第2燃料タンク31と第2コモンレール32とを接続する第3供給経路33を有している。この第3供給経路33には第2ポンプ34が配設されている。第2燃料ライン30は、第2コモンレール32と各燃料噴射弁10とを接続する第4供給経路35を有している。この第4供給経路35は、燃料噴射弁10内まで延びており、第2燃料供給部18と連通している。   The second fuel line 30 includes a second fuel tank 31 and a third supply path 33 that connects the second fuel tank 31 and the second common rail 32. A second pump 34 is disposed in the third supply path 33. The second fuel line 30 has a fourth supply path 35 that connects the second common rail 32 and each fuel injection valve 10. The fourth supply path 35 extends into the fuel injection valve 10 and communicates with the second fuel supply unit 18.

ECU50には、着火遅れ検知手段に相当する筒内圧センサ51が電気的に接続されている。ECU50は、自らが発する噴射指令のタイミングと、筒内圧センサ51によって取得される筒内圧に関する情報とを比較して、筒内の燃焼状態を把握する。より具体的には、筒内で着火遅れが発生しているか否かの判断を行う。噴射指令を発してから筒内圧の上昇が緩慢であれば着火遅れが発生していると推定することができる。   An in-cylinder pressure sensor 51 corresponding to ignition delay detection means is electrically connected to the ECU 50. The ECU 50 compares the timing of the injection command issued by itself with the information related to the in-cylinder pressure acquired by the in-cylinder pressure sensor 51 to grasp the combustion state in the cylinder. More specifically, it is determined whether or not an ignition delay has occurred in the cylinder. If the increase in the in-cylinder pressure is slow after the injection command is issued, it can be estimated that an ignition delay has occurred.

以上のように構成される燃料噴射装置1における燃料噴射弁10の基本的な動作につき、図2を参照しつつ説明する。燃料噴射弁10は、パイロット噴射、主噴射等、種々の噴射を行うことができるが、いずれの噴射の場合であっても、同様の動作をさせることができる。まず、燃料噴射前の状態について説明する。燃料噴射前は、図2(A)に示すように、ニードル弁12は、第1シール部15及び第2シール部16に着座している。この状態で、第1弁54を開弁状態とすると共に第2弁55を閉弁状態とすることにより第1燃料供給部17にGTL燃料を貯留する。また、第2燃料供給部18には主燃料が供給される。このように燃料噴射前の状態において、燃料噴射弁10の先端側に高セタン価燃料であるGTL燃料が貯留され、基端側に低セタン価燃料である主燃料が貯留された状態となる。   The basic operation of the fuel injection valve 10 in the fuel injection device 1 configured as described above will be described with reference to FIG. The fuel injection valve 10 can perform various injections such as pilot injection and main injection, but the same operation can be performed in any case. First, the state before fuel injection will be described. Before fuel injection, the needle valve 12 is seated on the first seal portion 15 and the second seal portion 16 as shown in FIG. In this state, the GTL fuel is stored in the first fuel supply unit 17 by opening the first valve 54 and closing the second valve 55. Further, the main fuel is supplied to the second fuel supply unit 18. Thus, in the state before fuel injection, the GTL fuel, which is a high cetane fuel, is stored on the distal end side of the fuel injection valve 10, and the main fuel, which is a low cetane fuel, is stored on the proximal end side.

次に燃料噴射時の状態について説明する。図2(B)に示すように、ニードル弁12が基端側に引き上げられると、第1シール部15におけるニードル弁12の着座が解除され、噴孔11aが開放される。また、第2シール部16におけるニードル弁12の着座が解除され、第1燃料供給部17と第2燃料供給部18とが連通する。このとき、第1弁54、第2弁55は、基本的にはいずれも閉弁状態としておく。   Next, the state at the time of fuel injection will be described. As shown in FIG. 2B, when the needle valve 12 is pulled up to the proximal end side, the seating of the needle valve 12 in the first seal portion 15 is released, and the injection hole 11a is opened. Further, the seating of the needle valve 12 on the second seal portion 16 is released, and the first fuel supply portion 17 and the second fuel supply portion 18 communicate with each other. At this time, both the first valve 54 and the second valve 55 are basically closed.

噴孔11aが開放されると燃料が噴射される。このとき、噴孔11aに近い位置に貯留されているのはGTL燃料であるため、主燃料に先立ってGTL燃料が噴射される。そしてGTL燃料に追従して主燃料が第1燃料供給部17を通過し、噴射される。図3は、筒内に噴射された燃料の噴霧の様子を模式的に表した説明図である。噴霧における燃料の分布は、図3中、参照番号Bを付して示した噴霧先端部においてGTL燃料の濃度が高い分布となる。噴霧先端部は周囲と比較して温度が低いシリンダボア壁に近づくが、噴霧先端部には高セタン燃料であるGTL燃料が分布しているので着火遅れを抑制することができる。   When the nozzle hole 11a is opened, fuel is injected. At this time, since GTL fuel is stored in a position near the injection hole 11a, GTL fuel is injected prior to the main fuel. Then, following the GTL fuel, the main fuel passes through the first fuel supply unit 17 and is injected. FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the state of spraying of the fuel injected into the cylinder. The fuel distribution in the spray is a distribution in which the concentration of the GTL fuel is high at the spray tip portion indicated by reference numeral B in FIG. The spray tip approaches a cylinder bore wall whose temperature is lower than that of the surroundings, but since the GTL fuel, which is a high cetane fuel, is distributed at the spray tip, the ignition delay can be suppressed.

次に、燃料噴射後の状態について説明する。図2(C)に示すように、ニードル弁12は、第1シール部15及び第2シール部16に着座している。噴射直後の第1弁54及び第2弁55はいずれも開弁状態としておく。これは、燃料噴射時に第1燃料供給部17に入り込んだ主燃料を排出するための措置である。すなわち、第1弁54を開弁しておくことによりGTL燃料を第1燃料供給部17内に導入し、第2弁55を開弁しておくことにより第1燃料供給部17に入り込んだ主燃料を導入されたGTL燃料により押し出し、排出することができる。第1燃料供給部17から所望量の主燃料が排出された後、第2弁55を閉弁すれば、図2(A)に示した燃料噴射前の状態とすることができる。   Next, the state after fuel injection will be described. As shown in FIG. 2C, the needle valve 12 is seated on the first seal portion 15 and the second seal portion 16. The first valve 54 and the second valve 55 immediately after injection are both opened. This is a measure for discharging the main fuel that has entered the first fuel supply unit 17 during fuel injection. That is, the GTL fuel is introduced into the first fuel supply unit 17 by opening the first valve 54, and the main fuel that has entered the first fuel supply unit 17 by opening the second valve 55 is opened. The fuel can be pushed out and discharged by the introduced GTL fuel. If the second valve 55 is closed after the desired amount of main fuel is discharged from the first fuel supply unit 17, the state before fuel injection shown in FIG.

以上が燃料噴射装置1における燃料噴射弁10の基本的な動作である。次に、燃料噴射装置1の制御の一例を図4に示したチャートを参照しつつ説明する。   The above is the basic operation of the fuel injection valve 10 in the fuel injection device 1. Next, an example of control of the fuel injection device 1 will be described with reference to the chart shown in FIG.

まず、制御の方針について説明する。本実施例の主燃料とGTL燃料を用いているが、主燃料、GTL燃料といっても一定のセタン価を有しているとは限らず、給油毎にそのセタン価が異なることが想定される。そこで、セタン価が変化しても着火遅れを抑制して着火時期をほぼ一定に保つようにする。これにより、できるだけPM、NOxの変化を抑制し、HCの排出をほぼ一定に保つようにする。   First, the control policy will be described. Although the main fuel and the GTL fuel of the present embodiment are used, the main fuel and the GTL fuel do not always have a constant cetane number, and the cetane number is assumed to be different for each refueling. The Therefore, even if the cetane number changes, the ignition delay is suppressed to keep the ignition timing substantially constant. As a result, changes in PM and NOx are suppressed as much as possible, and HC emissions are kept substantially constant.

筒内圧は、筒内での着火遅れの影響を受けて変化する。また、着火遅れは燃料のセタン価の影響を受ける。そこで、着火遅れ検知手段となる筒内圧センサ51により取得された情報に基づいて第1弁54、第2弁55の開閉制御を行い、噴霧における燃料の分布を制御する。   The in-cylinder pressure changes under the influence of the ignition delay in the cylinder. In addition, the ignition delay is affected by the cetane number of the fuel. Therefore, the opening / closing control of the first valve 54 and the second valve 55 is performed based on the information acquired by the in-cylinder pressure sensor 51 serving as the ignition delay detection means, thereby controlling the fuel distribution in the spray.

まず、予めセッティングされた標準状態の第1弁54、第2弁55の開閉制御について説明する。標準状態とは適切な期間内に着火することができる状態として予め定めた状態である。主燃料やGTL燃料のセタン価が異なってくると、この標準状態から外れてくる。   First, the opening / closing control of the first valve 54 and the second valve 55 in the standard state set in advance will be described. The standard state is a state predetermined as a state in which ignition can be performed within an appropriate period. If the cetane number of the main fuel or GTL fuel is different, it will deviate from this standard state.

標準状態における燃料噴射前では、第1弁54は開弁状態とし、一方、第2弁55は閉弁状態としておく。そして、噴射時に、ニードル弁12の開弁に合わせて第1弁54を閉弁する。このとき、第2弁55は閉弁状態を維持する。これにより、第1燃料供給部17内のGTL燃料が噴孔11aから噴射され、これに追随する形で主燃料が噴射される。噴射後は、ニードル弁12の閉弁に合わせて第1弁54、第2弁55ともに開弁状態とする。これにより、前記のように第1燃料供給部17からの主燃料の排出及び第1燃料供給部17へのGTL燃料の充填を行う。ここで、第2弁55の開弁時間は第1燃料供給部17から主燃料を排出することができる時間に設定されている。   Before fuel injection in the standard state, the first valve 54 is opened, while the second valve 55 is closed. At the time of injection, the first valve 54 is closed in accordance with the opening of the needle valve 12. At this time, the second valve 55 maintains the closed state. Thereby, the GTL fuel in the 1st fuel supply part 17 is injected from the injection hole 11a, and the main fuel is injected in the form which follows this. After injection, both the first valve 54 and the second valve 55 are opened according to the closing of the needle valve 12. As a result, the main fuel is discharged from the first fuel supply unit 17 and the GTL fuel is filled into the first fuel supply unit 17 as described above. Here, the valve opening time of the second valve 55 is set to a time during which the main fuel can be discharged from the first fuel supply unit 17.

筒内圧センサ51により取得された情報から着火遅れが生じておらず、しかも、標準状態よりもセタン価が高い燃料が使用されていると判断されるときは、燃料噴射後の第2弁55の開弁時間を短時間とする。燃料噴射後における第2弁55の開弁時間は、着火遅れの程度が小さくなるほど短時間とすることができる。第2弁55の開弁時間を短時間とすると第1燃料供給部17から排出される主燃料の量が減少する。この結果、噴射されるGTL燃料の量も減少する。主燃料のセタン価が高めであったり、GTL燃料のセタン価が高めであったりする場合、GTL燃料の噴射量を減少させても着火遅れを起こすことなく、良好な着火状態を実現することができる。   When it is determined from the information acquired by the in-cylinder pressure sensor 51 that there is no ignition delay and fuel having a higher cetane number than the standard state is used, the second valve 55 after fuel injection Shorten the valve opening time. The opening time of the second valve 55 after fuel injection can be made shorter as the ignition delay becomes smaller. When the opening time of the second valve 55 is short, the amount of main fuel discharged from the first fuel supply unit 17 is reduced. As a result, the amount of GTL fuel injected is also reduced. When the cetane number of the main fuel is high or the cetane number of the GTL fuel is high, even if the injection amount of the GTL fuel is decreased, a good ignition state can be realized without causing an ignition delay. it can.

一方、筒内圧センサ51により取得された情報から着火遅れが生じており、標準状態よりもセタン価が低い燃料が使用されていると判断されるときは、第1弁54の開弁時間を長時間とする。第1弁54の開弁時間は、着火遅れの程度が大きくなるほど長時間とすることができる。すなわち、ニードル弁12が開弁状態となった後も第1弁54を開弁状態としておき、GTL燃料の供給を継続する。これにより、セタン価が高いGTL燃料の割合を増加させ、着火遅れを抑制することができる。   On the other hand, when it is determined from the information acquired by the in-cylinder pressure sensor 51 that an ignition delay has occurred and fuel having a lower cetane number than that in the standard state is used, the opening time of the first valve 54 is lengthened. Time. The valve opening time of the first valve 54 can be made longer as the degree of ignition delay increases. That is, even after the needle valve 12 is opened, the first valve 54 is kept open, and the supply of GTL fuel is continued. Thereby, the ratio of GTL fuel with a high cetane number can be increased, and ignition delay can be suppressed.

以上のように本発明によれば、燃料として低セタン価燃料と共に高セタン価燃料を用い、低セタン価燃料燃料のみを用いたときと比較して着火遅れを抑制することができ、この結果、HCの排出を抑制し、燃費を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, a high cetane fuel can be used together with a low cetane fuel as a fuel, and the ignition delay can be suppressed as compared with the case where only a low cetane fuel is used. HC emissions can be suppressed and fuel consumption can be improved.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、上記実施例では、高セタン価燃料としてGTL燃料を用いているが、他の燃料を用いることもできる。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. For example, in the above embodiment, GTL fuel is used as the high cetane fuel, but other fuels can be used.

図1は、実施例の燃料噴射装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fuel injection device according to an embodiment. 図2は、燃料噴射弁を模式的に示す概略構成図であり、図2(A)は、燃料噴射前の状態を示し、図2(B)は、燃料噴射時の状態を示し、図2(C)は、燃料噴射後の状態を示す図である。2 is a schematic configuration diagram schematically showing the fuel injection valve. FIG. 2 (A) shows a state before fuel injection, FIG. 2 (B) shows a state at the time of fuel injection, and FIG. (C) is a figure which shows the state after fuel injection. 図3は、筒内に噴射された燃料の噴霧の様子を模式的に表した説明図である。FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the state of spraying of the fuel injected into the cylinder. 図4は、燃料噴射装置の制御の一例を示したチャートである。FIG. 4 is a chart showing an example of control of the fuel injection device.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料噴射装置 10…燃料噴射弁
11…ノズルボディ 11a…噴孔
12…ニードル弁 13…ピエゾ素子
14…EDU 15…第1弁
16…第2弁 17…第1燃料供給部
18…第2燃料供給部 20…第1燃料ライン
21…第1燃料タンク 22…第1コモンレール
24…第1ポンプ 30…第2燃料ライン
31…第2燃料タンク 32…第2コモンレール
34…第2ポンプ 50…ECU
51…筒内圧センサ 54…第1弁
55…第2弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection apparatus 10 ... Fuel injection valve 11 ... Nozzle body 11a ... Injection hole 12 ... Needle valve 13 ... Piezo element 14 ... EDU 15 ... 1st valve 16 ... 2nd valve 17 ... 1st fuel supply part 18 ... 2nd Fuel supply unit 20 ... first fuel line 21 ... first fuel tank 22 ... first common rail 24 ... first pump 30 ... second fuel line 31 ... second fuel tank 32 ... second common rail 34 ... second pump 50 ... ECU
51 ... In-cylinder pressure sensor 54 ... First valve 55 ... Second valve

Claims (8)

内部にニードル弁が収容され、先端部に噴孔が設けられたノズルボディを有する燃料噴射弁と、
前記噴孔周辺への低セタン価燃料の供給に先立って高セタン価燃料を前記噴孔周辺に供給する燃料供給手段と、
を備え、
燃料噴射の際に、低セタン価燃料の噴射に先立って前記噴孔から高セタン価燃料を噴射することを特徴とした燃料噴射装置。
A fuel injection valve having a nozzle body in which a needle valve is housed and a nozzle hole is provided at the tip;
Fuel supply means for supplying high cetane fuel to the periphery of the nozzle hole prior to the supply of low cetane fuel to the periphery of the nozzle hole;
With
A fuel injection device for injecting high cetane number fuel from the nozzle hole prior to injection of low cetane number fuel during fuel injection.
前記燃料供給手段は、
前記ノズルボディ内の前記噴孔に近い側に設けられ、高セタン価燃料が供給される第1燃料供給部と、
前記ノズルボディ内の前記第1燃料供給部よりも基端側に設けられ、低セタン価燃料が供給される第2燃料供給部と、
を含むことを特徴とした請求項1記載の燃料噴射装置。
The fuel supply means includes
A first fuel supply unit that is provided on the side of the nozzle body close to the nozzle hole and that is supplied with high cetane fuel;
A second fuel supply unit provided at a base end side of the first fuel supply unit in the nozzle body and supplied with a low cetane number fuel;
The fuel injection device according to claim 1, comprising:
前記燃料供給手段は、
前記ノズルボディ内の前記噴孔に近い側に設けられ、高セタン価燃料が供給される第1燃料供給部と、
前記ノズルボディ内の前記第1燃料供給部よりも基端側に設けられ、低セタン価燃料が供給される第2燃料供給部と、
前記第1燃料供給部への燃料の供給を遮断する第1弁と、
前記第1燃料供給部からの燃料の排出を遮断する第2弁と、
前記第1弁の開閉制御と前記第2弁の開閉制御とを行う制御部と、
を備えたことを特徴とした請求項1記載の燃料噴射装置。
The fuel supply means includes
A first fuel supply unit that is provided on the side of the nozzle body close to the nozzle hole and that is supplied with high cetane fuel;
A second fuel supply unit provided at a base end side of the first fuel supply unit in the nozzle body and supplied with a low cetane number fuel;
A first valve that shuts off fuel supply to the first fuel supply unit;
A second valve for shutting off fuel discharge from the first fuel supply unit;
A control unit that performs open / close control of the first valve and open / close control of the second valve;
The fuel injection device according to claim 1, further comprising:
前記燃料噴射弁は、前記ノズルボディの先端側に設けられた第1シール部と、当該第1シール部よりも基端側に設けられた第2シール部とを有し、
前記第1シール部と前記第2シール部との間を前記第1燃料供給部とし、前記第2シール部よりも基端側を前記第2燃料供給部としたことを特徴とした請求項2又は3記載の燃料噴射装置。
The fuel injection valve includes a first seal portion provided on a distal end side of the nozzle body, and a second seal portion provided on a proximal end side with respect to the first seal portion,
3. The space between the first seal portion and the second seal portion is the first fuel supply portion, and the base end side of the second seal portion is the second fuel supply portion. Or the fuel-injection apparatus of 3.
筒内における着火遅れを検知する着火遅れ検知手段を備え、
前記制御部は、前記着火遅れ検知手段により取得された情報に基づいて前記第1弁の開閉及び前記第2弁の開閉を制御することを特徴とした請求項3記載の燃料噴射装置。
Equipped with ignition delay detection means for detecting the ignition delay in the cylinder;
4. The fuel injection device according to claim 3, wherein the control unit controls opening and closing of the first valve and opening and closing of the second valve based on information acquired by the ignition delay detection means.
筒内における着火遅れを検知する着火遅れ検知手段を備え、
前記制御部は、前記着火遅れ検知手段により取得された情報に基づいて前記第1弁の開閉及び前記第2弁の開閉を制御し、着火遅れの程度が小さくなるほど前記第2弁の開弁時間を短時間とすることを特徴とした請求項3記載の燃料噴射装置。
Equipped with ignition delay detection means for detecting the ignition delay in the cylinder;
The control unit controls the opening and closing of the first valve and the opening and closing of the second valve based on the information acquired by the ignition delay detecting means, and the valve opening time of the second valve becomes smaller as the degree of the ignition delay becomes smaller. 4. The fuel injection device according to claim 3, wherein a short time is set.
筒内における着火遅れを検知する着火遅れ検知手段を備え、
前記制御部は、前記着火遅れ検知手段により取得された情報に基づいて前記第1弁の開閉及び前記第2弁の開閉を制御し、着火遅れの程度が大きくなるほど前記第1弁の開弁時間を長時間とすることを特徴とした請求項3記載の燃料噴射装置。
Equipped with ignition delay detection means for detecting the ignition delay in the cylinder;
The control unit controls the opening and closing of the first valve and the opening and closing of the second valve based on information acquired by the ignition delay detection means, and the valve opening time of the first valve increases as the degree of ignition delay increases. The fuel injection device according to claim 3, wherein
前記第1弁及び前記第2弁は圧電素子を有することを特徴とした請求項3乃至7のいずれか一項記載の燃料噴射装置。   The fuel injection device according to any one of claims 3 to 7, wherein the first valve and the second valve have piezoelectric elements.
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