JP3531896B2 - Common rail fuel injector - Google Patents

Common rail fuel injector

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JP3531896B2 JP30785996A JP30785996A JP3531896B2 JP 3531896 B2 JP3531896 B2 JP 3531896B2 JP 30785996 A JP30785996 A JP 30785996A JP 30785996 A JP30785996 A JP 30785996A JP 3531896 B2 JP3531896 B2 JP 3531896B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、蓄圧器を介して燃
料を噴射するディーゼルエンジンのコモンレール式燃料
噴射装置に関する。 【0002】 【従来の技術】例えば、図5に示すように、燃料タンク
1に設けられたプレフィルタ2aを有する電動ポンプ2
が燃料回路f1に介装された燃料フィルタ3を介して圧
力制御弁を有する高圧ポンプ4に接続され、その高圧ポ
ンプ4のアウトプット側が燃料回路f2により燃料噴射
装置のパイプ状の蓄圧器5(以降、コモンレールとい
う)に接続され、そのコモンレール5に接続された燃料
噴射ノズル7(図示の例は6気筒を示す)を介して制御
装置8からの電気信号により燃料が各気筒に噴射される
コモンレール式燃料噴射装置は知られている。ここで、
符号5aはレイル圧センサ、5bはフローリミッタ、5
cはプレッシャリミッタ・バルブ、f3及びf4は燃料
リターン回路をそれぞれ示している。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
技術においては、コモンレールの容積が一定であるた
め、その容積が噴射系の機能、即ちエンジンの運転の安
定性や応答性に影響を与えるので、その容積を噴射系に
マッチさせることが重要である。一般にコモンレール即
ち蓄圧器の容積は蓄圧器内の圧力と密接な関係にあり、
容積が大であるほど圧力安定性がよく、容積が小である
ほど圧力の応答性はよいという特性を有する。したがっ
て、一定容積の蓄圧器においては、高速或は高負荷運転
で要求される圧力安定性と低速軽負荷運転で要求される
圧力応答性即ち低速における安定した運転とを良好に両
立させることは困難であり、特に車輌用のエンジンのよ
うに運転条件が高範囲に変化する場合は、一定容積で妥
協点に達することは極めて困難であった。また、特開平
2−112662号公報の技術が開示されているが、蓄
圧式燃料噴射装置における燃料噴射ノズルの噴射量特性
の改良に関するものであり、本願の課題に関するもので
ない。 【0004】したがって、本発明は、圧力安定性と圧力
上昇性とを両立させるコモンレール式燃料噴射装置を提
供することを目的としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、蓄圧器
を介して燃料を噴射するディーゼルエンジンのコモンレ
ール式燃料噴射装置において、パイプ状に構成された蓄
圧器の内側にピストンが摺動自在に設けられ、そのピス
トンで区切られた蓄圧器の第1の部分は高圧ポンプ及び
燃料噴射管により燃料噴射ノズルに接続されており、ピ
ストンで区切られた蓄圧器の第2の部分はピストンを第
1の部分方向へ付勢するスプリングが設けられると共
に、第1及び第2の開閉弁に接続され、第1の開閉弁は
前記高圧ポンプに接続され、第2の開閉弁は燃料タンク
へのリターン回路に接続され、それらの開閉弁はエンジ
ンを制御する制御装置に接続されている。 【0006】 【0007】以上説明したように構成されているので、
本発明は以下の優れた効果を奏することができる。即
ち、コモンレール内の圧力脈動が大きい高回転時や高負
荷時にコモンレール内の容積を大として圧力を安定化す
ることが出来、ポンプ圧送能力が低い低回転時にはレー
ルの内容積を元に戻すことにより圧力の応答性を高く保
持できる。 【0008】したがって、車輌用エンジンのように高速
・高負荷からアイドリングまで広い運転条件に対しても
充分スムーズに対応できる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図において、従来技術と同じ機
能を有する部材には同じ符号を付して重複説明は省略す
る。 【0010】図1は本発明にかかるコモンレール式燃料
噴射装置のブロック図を示し、燃料タンク1は燃料フィ
ルタ3が介装された燃料回路f1により高圧ポンプ4の
インレット側4aに接続され、高圧ポンプ4のアウトレ
ット側4bは燃料回路f2により第1の蓄圧器であるメ
インコモンレール5の一端5dに接続されている。 【0011】また、メインコモンレール5の他端5gは
高圧開閉弁11を介して第2の蓄圧器であるサブコモン
レール10に接続され、高圧開閉弁11は電気回路によ
りエンジンの制御装置8に接続されている。 【0012】そして、メインコモンレール5に接続され
た圧力制御弁9は燃料のリターン回路f4により燃料タ
ンク1に接続され、圧力制御弁9は電気回路で制御装置
8に接続され、メインコモンレール5に取り付けられた
圧力センサ5aは電気回路で制御装置8に接続されてい
る。 【0013】さらに、制御装置8は電気回路により図示
しないエンジンの回転センサ、水温センサ、エアフロー
センサ等に接続され、それらのセンサからの信号により
下記の通り所要量の燃料を各気筒にノズルを介して供給
(噴射)するよう構成されている。 【0014】即ち、通常運転時には回転センサ、エアフ
ローセンサ等からの信号により制御装置8はコモンレー
ル5の容積に対する圧力を演算し、圧力制御弁9の開度
を決定し、圧力制御弁9を駆動してコモンレール5内の
圧力を保持している。 【0015】この状態において、例えば、車輌の加速時
等エンジンの負荷が急にかかった場合は、図3を参照し
て、回転センサ、コモンレイルの圧力センサ5a等の信
号を入力し(ステップS1)、メインコモンレール5の
容積を拡大するか否か、すなわち、安定性を向上する必
要があるか否かを判断する(ステップS2)。YESだ
ったら、開閉弁11を開き(ステップS3)、NOの場
合は開閉弁11を閉じて(ステップS4)、応答性を向
上するよう制御してリターンする。 【0016】したがって、高速、高負荷と低速或はアイ
ドル運転において、共に効率がよく滑らかな運転状態を
実現出来る。 【0017】図2は本発明の別の実施の形態を示し、コ
モンレール20の内側に摺動自在にピストン21を設
け、そのピストンにコモンレール20の容積を縮小する
方向に付勢するリタンスプリング22を取り付け、コモ
ンレール20の内側にピストン21のストッパ20aを
設け、図におけるピストンの左側をコモンレールの容積
としたものである。 【0018】そして、そのピストン21の左側に設けら
れた圧力センサ5aを制御装置に電気回路で接続し、コ
モンレール20のピストン21の左右両側を開閉弁23
を介して連結し、コモンレール21のリターンスプリン
グ22側を開閉弁24を介して、燃料のリターン回路f
4に接続している。 【0019】よって、通常の運転状態においては、第1
の実施の形態と同様に開閉弁23が閉じられ、開閉弁2
4が開かれた状態で圧力制御弁9を制御して運転され
る。 そして、例えば、車輌の加速時等エンジンの負荷
が急にかかった場合は、図4を参照して、回転センサ、
コモンレイルの圧力センサ5a等の信号を入力し(ステ
ップS1)、コモンレール20の容積を拡大するか否
か、すなわち、安定性を向上する必要があるか否かを判
断する(ステップS2)。YESだったら、開閉弁23
を閉じ開閉弁24を開き(ステップS3)、NOの場合
は開閉弁23を開いて開閉弁24を閉じて(ステップS
4)、応答性を向上するよう制御してリターンする。 【0020】したがって、運転状態に対応して最もよい
コモンレールの容積が設定出来、第1の実施の形態より
もさらにきめ細かい制御が出来る利点がある。 【0021】 【発明の効果】本発明は上記のように構成されており、
以下の優れた効果を奏することができる。 (1) コモンレール内の圧力脈動が大きい高回転時や
高負荷時にレール内容積を大として圧力を安定化出来
る。 (2) ポンプ圧送能力が低い低回転時にはレールの内
容積を元に戻すことで圧力の応答性を高く保持できる。 (3) また、ピストンを用いた可変容積の場合はエン
ジン状態に適したレール内容積が設定出来る。 (4) したがって、車輌用エンジンのように広い運転
条件に対しても充分に対応でき、スムーズな運転が可能
となる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a common rail type fuel injection device for a diesel engine which injects fuel through an accumulator. 2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, for example, an electric pump 2 having a pre-filter 2a provided in a fuel tank 1 is shown in FIG.
Is connected to a high-pressure pump 4 having a pressure control valve via a fuel filter 3 interposed in a fuel circuit f1, and the output side of the high-pressure pump 4 is connected by a fuel circuit f2 to a pipe-shaped accumulator 5 ( Hereinafter, the common rail is connected to a common rail 5, and fuel is injected to each cylinder by an electric signal from a control device 8 through a fuel injection nozzle 7 (the illustrated example shows six cylinders) connected to the common rail 5. 2. Description of the Related Art Fuel injectors are known. here,
Reference numeral 5a denotes a rail pressure sensor, 5b denotes a flow limiter, 5
c indicates a pressure limiter valve, and f3 and f4 indicate fuel return circuits, respectively. [0003] However, in the above technique, since the volume of the common rail is constant, the volume affects the function of the injection system, that is, the stability and responsiveness of the operation of the engine. It is important to match the volume to the injection system. In general, the volume of the common rail or accumulator is closely related to the pressure in the accumulator,
The larger the volume, the better the pressure stability, and the smaller the volume, the better the pressure response. Accordingly, it is difficult for a pressure accumulator having a constant volume to achieve both the pressure stability required for high-speed or high-load operation and the pressure response required for low-speed light-load operation, that is, stable operation at low speed. In particular, when operating conditions change to a high range, such as in a vehicle engine, it has been extremely difficult to reach a compromise with a constant volume. Also, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-112662 is disclosed, but relates to the improvement of the injection amount characteristic of the fuel injection nozzle in the accumulator type fuel injection device, and does not relate to the problem of the present application. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a common rail type fuel injection device which achieves both pressure stability and pressure increasing performance. According to the present invention, in a common rail type fuel injection device for a diesel engine for injecting fuel through an accumulator, a piston is provided inside a pipe-shaped accumulator. A first part of the pressure accumulator, which is slidably provided and separated by a piston, is connected to the fuel injection nozzle by a high-pressure pump and a fuel injection pipe, and a second part of the pressure accumulator separated by the piston is A spring is provided for biasing the piston in a first partial direction, and is connected to the first and second on-off valves, the first on-off valve is connected to the high-pressure pump, and the second on-off valve is a fuel tank. The on-off valves are connected to a control device for controlling the engine. [0007] Since it is configured as described above,
The present invention has the following excellent effects. In other words, when the pressure pulsation in the common rail is large, the volume in the common rail can be increased during high rotation or high load to stabilize the pressure, and when the pumping capacity is low, the internal volume of the rail can be restored to the original volume. High pressure response can be maintained. [0008] Therefore, it is possible to sufficiently smoothly cope with a wide range of operating conditions from high speed and high load to idling, such as a vehicle engine. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, members having the same functions as those of the related art are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 1 is a block diagram of a common rail fuel injection device according to the present invention. A fuel tank 1 is connected to an inlet side 4a of a high pressure pump 4 by a fuel circuit f1 in which a fuel filter 3 is interposed. The outlet side 4b of 4 is connected by a fuel circuit f2 to one end 5d of a main common rail 5, which is a first accumulator. The other end 5g of the main common rail 5 is connected to a sub-common rail 10 as a second accumulator via a high-pressure on-off valve 11, and the high-pressure on-off valve 11 is connected to an engine control device 8 by an electric circuit. ing. The pressure control valve 9 connected to the main common rail 5 is connected to the fuel tank 1 by a fuel return circuit f4, and the pressure control valve 9 is connected to the control device 8 by an electric circuit and attached to the main common rail 5. The pressure sensor 5a is connected to the control device 8 by an electric circuit. Further, the control device 8 is connected to an engine rotation sensor (not shown), a water temperature sensor, an air flow sensor, and the like by an electric circuit, and supplies a required amount of fuel to each cylinder via a nozzle according to a signal from these sensors as described below. It is configured to supply (inject). That is, during normal operation, the control device 8 calculates the pressure with respect to the volume of the common rail 5 based on signals from a rotation sensor, an air flow sensor and the like, determines the opening of the pressure control valve 9, and drives the pressure control valve 9. Thus, the pressure in the common rail 5 is maintained. In this state, when the load of the engine is suddenly applied, for example, when the vehicle is accelerating, signals from the rotation sensor, the common rail pressure sensor 5a and the like are input with reference to FIG. 3 (step S1). Then, it is determined whether or not the volume of the main common rail 5 is to be increased, that is, whether or not the stability needs to be improved (step S2). If YES, the on-off valve 11 is opened (Step S3), and if NO, the on-off valve 11 is closed (Step S4), control is performed to improve responsiveness, and the routine returns. Therefore, in high-speed, high-load and low-speed or idle operation, both efficient and smooth operation can be realized. FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. A piston 21 is slidably provided inside a common rail 20, and a return spring 22 for urging the piston in a direction to reduce the volume of the common rail 20 is provided. The stopper 20a of the piston 21 is provided inside the common rail 20 for attachment, and the left side of the piston in the drawing is the volume of the common rail. A pressure sensor 5a provided on the left side of the piston 21 is connected to a control device by an electric circuit.
Through a return spring 22 of the common rail 21 via an on-off valve 24.
4 is connected. Therefore, in a normal operating state, the first
The on-off valve 23 is closed, and the on-off valve 2
The pressure control valve 9 is operated while the pressure control valve 9 is open. Then, for example, when the load of the engine is suddenly applied such as when accelerating the vehicle, referring to FIG.
A signal from the common rail pressure sensor 5a or the like is input (step S1), and it is determined whether or not the capacity of the common rail 20 is to be increased, that is, whether or not the stability needs to be improved (step S2). If YES, open / close valve 23
Is closed and the on-off valve 24 is opened (step S3). In the case of NO, the on-off valve 23 is opened and the on-off valve 24 is closed (step S3).
4), control is performed to improve the response, and the process returns. Therefore, there is an advantage that the best common rail volume can be set in accordance with the operation state, and finer control can be performed than in the first embodiment. The present invention is configured as described above,
The following excellent effects can be obtained. (1) The pressure inside the common rail can be stabilized by increasing the inner volume of the rail during high rotation or high load when pressure pulsation in the common rail is large. (2) When the pump pumping capacity is low and the rotation is low, the inner volume of the rail is returned to the original state, so that high pressure responsiveness can be maintained. (3) In the case of a variable volume using a piston, a rail internal volume suitable for the engine condition can be set. (4) Accordingly, it is possible to sufficiently cope with a wide range of operating conditions such as a vehicle engine, and it is possible to smoothly drive.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図。 【図2】本発明の別の実施の形態を示すブロック図。 【図3】図1の制御のフローチャート図。 【図4】図2の制御のフローチャート図。 【図5】従来の技術の例を示す全体構成図。 【符号の説明】 1・・・燃料タンク 2・・・電動ポンプ 3・・・燃料フィルタ 4・・・高圧ポンプ 5、20・・・コモンレール 6・・・燃料噴射管 7・・・燃料噴射ノズル 8・・・制御装置 9・・・圧力制御弁 10・・・サブコモンレール 11、23、24・・・開閉弁 21・・・ピストン 22・・・リターンスプリング[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart of the control in FIG. 1; FIG. 4 is a flowchart of the control in FIG. 2; FIG. 5 is an overall configuration diagram showing an example of a conventional technique. [Explanation of symbols] 1 ... fuel tank 2 ... Electric pump 3 ... Fuel filter 4 High pressure pump 5, 20, ... common rail 6. Fuel injection tube 7. Fuel injection nozzle 8 ... Control device 9 ... Pressure control valve 10 ... Sub common rail 11, 23, 24 ... on-off valve 21 ... Piston 22 ・ ・ ・ Return spring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 47/00 F02M 47/02 F02M 55/00 F02M 55/02 310 F02M 55/02 350 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02M 47/00 F02M 47/02 F02M 55/00 F02M 55/02 310 F02M 55/02 350

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 蓄圧器を介して燃料を噴射するディーゼ
ルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置において、パ
イプ状に構成された蓄圧器の内側にピストンが摺動自在
に設けられ、そのピストンで区切られた蓄圧器の第1の
部分は高圧ポンプ及び燃料噴射管により燃料噴射ノズル
に接続されており、ピストンで区切られた蓄圧器の第2
の部分はピストンを第1の部分方向へ付勢するスプリン
グが設けられると共に、第1及び第2の開閉弁に接続さ
れ、第1の開閉弁は前記高圧ポンプに接続され、第2の
開閉弁は燃料タンクへのリターン回路に接続され、それ
らの開閉弁はエンジンを制御する制御装置に接続された
ことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
(57) [Claim 1] In a diesel engine common rail type fuel injection device for injecting fuel via an accumulator, a piston is slidably inserted inside a pressure accumulator formed in a pipe shape. A first portion of the accumulator, separated by a piston, is connected to the fuel injection nozzle by a high-pressure pump and a fuel injection pipe, and a second portion of the accumulator separated by the piston.
Is provided with a spring for biasing the piston in the first partial direction, is connected to the first and second on-off valves, the first on-off valve is connected to the high-pressure pump, and the second on-off valve Is connected to a return circuit to a fuel tank, and their on-off valves are connected to a control device for controlling an engine.
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