JP3557871B2

JP3557871B2 - Fuel injection device

Info

Publication number: JP3557871B2
Application number: JP28383597A
Authority: JP
Inventors: 俊則田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: JPH11117825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はディーゼルエンジン等に使用されるコモンレールを有する高圧の燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種コモンレール式燃料噴射装置として、特公平７−１２２４２２号公報、特開昭６４−７３１６６号公報に記載されたものが公知である。
【０００３】
まず、特公平７−１２２４２２号公報に記載されたものでは、高圧ポンプとして、電磁弁による圧送ストローク制御が可能な可変吐出量ポンプを使用し、該ポンプのポンプ室の燃料の圧送可能行程期間中において、電磁弁を閉弁させ燃料をポンプ室からコモンレールへ圧送させ、所定時間、この電磁弁の閉弁を維持し、その圧送行程期間の途中において電磁弁を開弁させて燃料を低圧燃料通路へ流出させるようにして、コモンレール内の燃料圧力を所定圧力に制御するようにしたものである。
【０００４】
また、特開昭６４−７３１６６号公報に記載されたものでは、高圧ポンプとして、外開式電磁弁による圧送ストローク制御が可能な可変吐出量ポンプを使用し、該ポンプにおける圧送可能行程期間途中の所定時期に電磁弁を閉弁させ燃料をポンプ室からコモンレールへ圧送させ、この電磁弁の閉弁をポンプの圧送行程期間終了まで維持するようにし、上記電磁弁を閉弁させる通電タイミングを制御することにより、コモンレール内の燃料圧力を所定圧力に制御するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置では、ポンプにおける燃料の圧送可能期間内においてポンプの圧送ストローク制御用の電磁弁の閉弁と開弁の期間を、コモンレール圧力とかエンジンの回転数、負荷状態に応じて制御しているため、電磁弁の制御電流の正確なオン、オフ制御が必要であり、その電磁弁の制御が極めて困難であるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ポンプの制御用電磁弁の通電制御を容易に行なえるようにした燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料噴射装置は、加圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレール内の燃料をエンジンの各気筒に噴射し、電気信号に応答して燃料噴射を断続する噴射ノズルと、燃料が流入するポンプ室を有し、このポンプ室の燃料を上記コモンレールに向けて圧送し、上記コモンレール内の燃料を加圧する高圧供給ポンプと、上記ポンプ室と低圧燃料通路とを連通する通路に設けられ、開弁時に上記ポンプ室と上記低圧燃料通路とを連通させ、閉弁時に上記ポンプ室から上記コモンレールへ燃料を圧送させる電磁弁と、上記ポンプ室の燃料の圧送可能行程期間の全期間において、上記電磁弁の全閉または全開を調整し上記高圧供給ポンプにおける上記コモンレールへの吐出量を制御して上記コモンレール内の燃料圧力を所定圧力に制御する制御手段と、上記コモンレールと上記低圧通路側との間に設けられ上記コモンレール内の燃料圧力を調整する圧力制御バルブとを備えたものである。
【０００８】
また、圧力制御バルブは、電磁式から構成されているものである。
【０００９】
また、圧力制御バルブは、機械式からなるものである。
【００１０】
また、コモンレールにこのコモンレール内の圧力を検出する圧力センサを設け、制御手段はこの圧力センサの出力信号が、エンジンの運転状態に応じて予め定められた値となる様に電磁弁の全閉期間と全開期間、並びに圧力制御バルブの開閉を各々補正制御するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１におけるコモンレール式の燃料噴射装置の概略構成図である。
【００１３】
まず、図１において、１は、エンジンで、４サイクルの４気筒ディーゼルエンジンである。２は、このエンンジン１の各気筒の燃焼室に各々配設された噴射ノズルである４個のインジェクタ、３はこれら各インンジェクタに各々設けられ、ＯＮ−ＯＦＦによりエンジンへの燃料の噴射を制御する噴射制御用電磁弁、４は、上記エンジンの各気筒共通の高圧蓄圧配管いわゆるコモンレールで、上記インジェクタ２に接続されており、噴射制御用電磁弁３が開いている間、コモンレール４内の燃料がインジェクタ２よりエンジン１に噴射される。５は上記コモンレール４へ所定圧の燃料を供給し得る供給配管、６はこの供給配管に設けられたチェックバルブである。
【００１４】
７は上記チェックバルブ６、供給配管５を介してコモンレール４へ高圧燃料を圧送し得る高圧供給ポンプで、以下（図２）に示すポンプのカム式駆動機構８によって駆動される。９はこのポンプに付設されたスピル制御電磁弁、１０は上記高圧供給ポンプ７に燃料を供給し得る低圧供給ポンプ、１１はこのポンプ１０に連通される燃料タンクである。
【００１５】
１２は、上記噴射制御用電磁弁３、スピル制御電磁弁９および後述する圧力制御バルブ１６を制御する電子制御ユニットで、エンジン回転数センサ１３、負荷センサ１４、およびコモンレール圧を検出する圧力センサ１５により、回転数と負荷の情報およびコモンレール圧が入力される。１６は、コモンレール４と燃料タンク１１との間に設けられた電磁式の圧力制御バルブで、コモンレール４内の燃料圧力を調整するものである。
【００１６】
すなわち、このコモンレール式の燃料噴射装置では、高圧コモンレールシステムを制御する電子制御ユニット１２には、各センサ１３、１４、１５によりエンジン回転数と負荷の情報およびコモンレール圧が入力される。
【００１７】
電子制御ユニット１２はコモンレール圧の負帰還制御を行ないながら、これらの信号より判断されるエンジン状態に応じて決定される最適の噴射時期、噴射量となるように噴射制御用電磁弁３に制御信号を出力すると共に、スピル制御電磁弁９並びに電磁式の圧力制御バルブ１６に制御信号を出力し、コモンレール圧を最適噴射圧となるように制御する。
【００１８】
たとえば、圧力１００Ｍｐａに蓄圧されたコモンレール４内の燃料の内、噴射制御用電磁弁３への制御パルスが発生する毎に、一定量の燃料が消費される。これを補って、常に一定の１００ＭＰａレベルにコモンレール圧を維持すべく、高圧供給ポンプ７は間欠的に消費量に対応した必要量だけをコモンレール４内に吐出する。この必要量は、噴射量や回転数により変化するため、スピル制御電磁弁９が作用し、高圧供給ポンプ７の吐出量を調整する。また、圧力制御バルブ１６を開閉して所定のコモンレール圧になるように調整される。かかる高圧の供給、維持、制御を行うためには、噴射装置の１作動サイクル、すなわち、１噴射毎に燃料の補充を各サイクルに同期して行うようにするため、高圧供給ポンプ７には、エンジンの燃焼回数だけ燃料の圧送を行なえる間欠型往復タイプのジャーク式ポンプを使用する。
【００１９】
次に図２を用いて高圧供給ポンプ７の詳細を説明する。
図２において、７０はポンプハウジングであり、下端にポンプ駆動機構８のカム室８０が形成されている。
７１は上記ポンプハウジング７０内に取り付けられたシリンダ、７２はこのシリンダ内に往復動かつ摺動自在に装着されたプランジャ、７３はこのプランジャの上端面とシリンダ７１の内周面とにより形成されたポンプ室、７４はこのポンプ室に連絡する連絡通路として上記チェックバルブ６に連通された吐出孔、７５は燃料溜まりで、導入管７６を介して低圧供給ポンプ１０によって低圧燃料が供給される。７７はこの燃料溜まり７５と上記スピル制御弁９とを連通する通路である。
【００２０】
７８は上記プランジャ７２の下端に連結された弁座、７９はこの弁座をカムフォロア８１に押し付けているプランジャスプリング、８２はこのカムフォロア８１に一体的に設けられたカムローラ、８３は、このカムローラに摺接するカムで、このカムの駆動軸８４はエンジン回転数の１／２回転数で回転するものであり、かつ、カム８３はその外周に均等に形成された４山形状を呈している。
【００２１】
従って、カム８３の駆動軸８４の回転によりカム８３が回転すると、カムローラ８２、カムフォロア８１および弁座７８を通じてプランジャ７２が往復駆動される。このプランジャ７２の往復ストロークはカム８３の高低差により決定される。従って、プランジャ７２がシリンダ７１内を往復動することにより、低圧側の燃料がポンプ室７３へ吸入され、その吸入された燃料は、以下に詳述するスピル制御電磁弁９の閉弁時に圧送され、開弁時には低圧側ヘリターンされる。
【００２２】
次にスピル制御電磁弁９について詳述する。
９１は上記シリンダ７１に形成された通路７７と連通する通路９２を有するボディ、９３はこのボディのポンプ室７３側に設けられた弁座、９４は電磁コイルで、リード線９５を介して通電される。９６はこの電磁コイルの通電による磁力により、スプリング９７の付勢力に抗して図２上方向へ吸引されるアマチュア、９８はこのアマチュアと一体的に連結された外開弁で、上記電磁コイル９４の消勢時にはスプリング９７の弾性力により図２の下方向に位置して、通路９２とポンプ室７３とを連通し、上記電磁コイル９４の付勢時（通電時）に外開弁９８が弁座９３に着座して通路９２とポンプ室７３との通路を遮断する。９９は上記外開弁９８の下方向の位置を決定する如くシリンダ７１に設けられたストッパで、上記電磁コイル９４の消勢時に外開弁９８の下端と当接して位置を規制しており、また、燃料が流通可能な如く貫通孔９９ａが複数形成されている。
【００２３】
このスピル制御電磁弁９は、所定のタイミングで通電されることにより、外開弁９８が弁座９３に着座してプランジャ７２の加圧開始時期を設定するプレストローク制御式の電磁弁である。
【００２４】
次に図３に示す高圧ポンプ７とポンプ駆動機構８との概略構成について説明する。
第３図において、８５はカム駆動軸８４に同軸的に取り付けられた回転円盤で、エンジン気筒数に対応する４個の突起（４山形状）を有する。
１８はこの突起に対向配置された電磁ピックアップであるカム角度センサで、上記突起８５がこのカム角度センサ１８の近傍を通過する毎に信号が電子制御ユニット１２に送られる。
８６はカム駆動軸８４に同軸的に取り付けられた気筒判別用の回転円盤で、１個のみの突起が形成されている。
１７はこの突起に対向配置された気筒判別センサで、ポンプ１回転につき１個の信号を発生し、電子制御ユニット１２に送られる。上記気筒判別センサ１７とカム角度センサ１８の信号とから電子制御ユニット１２はポンプのシリンダの下死点信号を判別入手する。
【００２５】
図３の構成のものでは、カム駆動軸８４の回転に伴って往復動されるプランジャ７２は、下降するときスピル制御電磁弁９が開いており、燃料タンク１１より低圧供給ポンプ１０、スピル制御電磁弁９を介してポンプ室７３内に燃料が導入され、上昇する際、プランジャ７２はポンプ室７３内の燃料を加圧しようとする。このときスピル制御電磁弁９が通電されていない場合、外開弁９８は開弁しており、ポンプ室７３内の燃料は燃料通路９２、７７、燃料溜まり７５、低圧通路７６を順次介して溢流する。
一方、スピル制御電磁弁９に制御パルスが送られ、スピル制御電磁弁９が通電されると、外開弁９８は弁座９３に着座し、閉塞される。
【００２６】
そのため、プランジャ７２によるポンプ室７３内の燃料加圧が開始され、ポンプ室７３内の燃料圧力がチェック弁６に背設されたスプリング６１の付勢力に打ち勝つと、吐出孔７４を介して圧送された燃料は弁体６２を押し開き、コモンレール４内へ吐出される。コモンレール４内の圧力は圧力センサ１５によって検出され、所定の圧力に調整するべく圧力制御バルブ１６が開または閉路される。
【００２７】
次に、図３および図４を用いて、本発明の実施の形態１の可変吐出量高圧ポンプを用いたコモンレール式燃料噴射装置の作動を説明する。
図４は本発明の実施の形態１のポンプ７の作動の様子をおよそポンプ１回転、即ち３６０°カム回転間にわたって示すタイムチャートである。
【００２８】
図４において、（Ａ）は図３の気筒判別センサ１７の信号、（Ｂ）はカム角度センサ１８の信号を示す。これら両センサ１７、１８の信号から電子制御ユニット１２はポンプ７のシリンダ７１の下死点信号を判別入手する。（Ｃ）はカム８３のリフト量を示し、カム駆動軸８４の１回転の間に、エンジン気筒数に対応する４回の圧送可能行程が行われる。（Ｄ）は電磁弁９への制御信号を示している。
【００２９】
カム８３が回転駆動され、カム角信号Ｃ_１から所定のタイミングＴ_１（あるいはカム角）で電子制御ユニット１２から電磁弁９へ制御信号が送られ、この制御信号は次のカム角信号Ｃ_２で遮断される。従って、電磁弁９へ制御信号が送られている間は、電磁弁９は閉弁しているので、この閉弁以後のカムリフトＨ_１の間にプランジャ７２によって加圧されたポンプ室７３内の燃料は図４に斜線で示す部分に対応してチェック弁６を経てコモンレール４内へ流入し、コモンレール４内に蓄圧される。同様に、次のカム角信号Ｃ_３からタイミングＴ_１経過後、電子制御ユニット１２から電磁弁９へ制御信号が送られ、この制御信号は次のカム角信号Ｃ_４で遮断される。
【００３０】
この様にこの実施の形態１のものでは、カム駆動軸８４の１回転の間に２回のポンプ圧送行程が行なわれ、しかも、そのポンプ圧送可能行程の全期間においてスピル制御電磁弁９を閉弁させてポンプ室７３内の燃料を加圧しコモンレール４内へ蓄圧させるようにしている。
【００３１】
なお、スピル制御電磁弁９への制御信号すなわち、スピル制御電磁弁９の閉弁を、エンジン回転数（回転数センサ１３にて検出）、エンジン負荷（負荷センサ１４にて検出）あるいはコモンレール圧（圧力センサ１５にて検出）に応じてカム駆動軸８４の１回転の間のポンプ圧送行程の回数（０〜４回）を制御すれば、目標とするコモンレール圧の生成・維持に必要な燃料の吐出量の制御ができ、所望のコモンレール圧を達成することができる。
つまり、カム角信号Ｃ_１〜Ｃ_４の発生から所定のタイミングＴ_１（あるいはカム角）毎に各々電子制御ユニット１２からスピル制御電磁弁９へ制御信号を送れば、カム駆動軸８４の１回転の間に４回のポンプ圧送行程が行なわれるので、燃料の吐出量は増加し、一方、カム角信号Ｃ_１〜Ｃ_４が発生しても、電子制御ユニット１２からスピル制御電磁弁９へ全く制御信号を送らなければ、スピル制御電磁弁９は通電されないため、ポンプ室７３内の燃料は低圧側へ戻され、加圧されないので、燃料の吐出量は低減する。
【００３２】
また、この実施の形態１のものでは、コモンレール４と低圧側の燃料タンク１１との間に電磁式の圧力制御バルブ１６を設けている。この圧力制御バルブ１６を図５を用いて詳細に説明する。
【００３３】
図５において、１９はコモンレール４と圧力制御バルブ１６との間を連通する連通管、２０は圧力制御バルブ１６と燃料タンク１２との間を連通する戻し管、２１は圧力制御バルブ１６のハウジング、２２，２３はこのハウジングに各々設けられた連通路で、連通路２２は連通管１９に、連通路２３は戻し管２０に各々接続されている。
【００３４】
２４は上記ハウジング２１に設けられたシリンダ部、２５はこのシリンダ部に移動可能に装着された可動弁体で、環状溝２５ａが形成されている。２６はこの可動弁体の頭部２５ｂとハウジング２１との間に装着された圧縮コイルスプリング、２７は上記ハウジング２１内に固着された電磁コイルで、消勢時には図５に示す如くスプリング２６が可動弁体２５を弾性力でシリンダ部２４の最下端に押し下げており、付勢時にはスプリング２６の弾性力に抗して可動弁体２５を上方へ吸引し、環状溝２５ａを介し、連通路２２と連通路２３とを連通する。
【００３５】
この連通路２２と連通路２３との連通により、コモンレール４内の燃料が連通管１９、連通路２２、環状溝２５ａ、連通路２３、戻し管２０を介して燃料タンク１１へ戻され、コモンレール４内の燃圧は低下する。一方、電磁コイル２７の消勢により、可動弁体２５がスプリング２６により押し下げられ、連通路２２と連通路２３との連通は可動弁体２５によって遮断され、コモンレール４内から燃料の低圧側への戻しは阻止される。
【００３６】
このようにこの実施の形態１のものでは、高圧ポンプ７の圧送可能行程の全期間に亘りスピル制御電磁弁９を閉弁（全閉）または開弁（全開）し、この閉弁または開弁をエンジン回転数、エンジン負荷、コモンレール圧に応じて制御すると共に、圧力制御バルブ１６の電磁コイル２７をエンジン回転数、エンジン負荷、コモンレール圧に応じて制御することにより、所望のコモンレール圧を達成するようにしている。
【００３７】
即ち、図６において、特性ａは目標コモンレール圧、特性ｂはインジェクタ２の噴射量、特性ｃは高圧ポンプ７による燃料の補充量、特性ｄ，ｅは圧力制御バルブ１６により制御されたコモンレール圧を各々示している。
まず、特性ｄのものでは、インジェクタ２の１回毎の噴射タイミングに応じて、高圧ポンプ７より燃料が補充され、その１回毎の補充に応じて、圧力制御バルブ１６の電磁コイル２７をを付勢して低圧側へ燃料を戻して燃圧を低下せしめるように制御するようにしたものである。この圧力制御バルブ１６を設けない場合、破線Ａの如くコモンレール圧が目標圧力に比して高くなるが、この実施の形態１の如く圧力制御バルブ１６を設けることにより、コモンレール４内の圧力を目標圧に近い特性に設定することができる。
【００３８】
また、特性ｅのものでは、インジェクタ２の２回の噴射タイミング毎、高圧ポンプ７の２回の燃料補充の毎に、圧力制御バルブ１６の電磁コイル２７を付勢してコモンレール４内の燃料を低圧側へ戻すことで、コモンレール圧を目標値に近づけるようにしたものである。この場合、圧力制御バルブ１６を設けない場合は破線Ｂの如くコモンレール圧は異常に高くなるが、圧力制御バルブ１６を設けることにより、より目標値に近づけることが可能となる。
更に、この実施の形態１のものでは、スピル制御電磁弁９への通電制御に関し、従来の公知のものより、煩雑な制御が不要となるので、極めて制御が簡単となる利点を有する。
【００３９】
実施の形態２．
なお、上記の実施の形態１では、圧力制御バルブとして電磁コイル２７を用いた電磁式を例示したが、電磁コイル２７を用いることなく、コモンレール４内の圧力が高くなるとスプリング等の弾性力に抗して弁体が開き、低圧側へ燃料を戻すことでコモンレール圧を低下させるように制御する機械式の圧力制御バルブでもよい。
【００４０】
実施の形態３．
また、上記の実施の形態１．２では、圧力制御バルブ１６をコモンレール４と連通した連通管１９を介して装着するものを例示したが、圧力制御バルブ１６をコモンレール４に直結してもよい。この実施の形態３のものでは、連通管１９が不要となる利点がある。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によれば、加圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレール内の燃料をエンジンの各気筒に噴射し、電気信号に応答して燃料噴射を継続する噴射ノズルと、燃料が流入するポンプ室を有しこのポンプ室の燃料をコモンレールに向けて圧送し、コモンレール内の燃料を加圧する高圧供給ポンプと、ポンプ室と低圧燃料通路とを連通する通路に設けられ、開弁時にポンプ室と低圧燃料通路とを連通させ閉弁時にポンプ室からコモンレールへ燃料を圧送させる電磁弁と、ポンプ室の燃料の圧送可能行程期間の全期間において電磁弁の全閉または全開を調整し上記高圧供給ポンプにおける上記コモンレールへの吐出量を制御してコモンレール内の燃料圧力を制御する制御手段と、コモンレール内の燃料圧力を調整する圧力制御バルブとを備えることにより、高圧供給ポンプの制御用電磁弁の通電制御を容易に行なえ、かつ、簡単な構成によりコモンレール圧を所定値に設定できるという効果を有する。また、電磁弁は、全開または全閉となるので、弁を閉じる時の衝撃エネルギーが少なく、耐久性が向上する。
【００４２】
また、圧力制御バルブを電磁式とすることにより、コモンレール圧をより正確に所定値に制御できる。
【００４３】
さらに、圧力制御バルブを機械式とすることにより、構成を簡単にできる効果を奏する。
【００４４】
また、コモンレールにこのコモンレール内の圧力を検出する圧力センサを設け、制御手段はこの圧力センサの出力信号が、エンジンの運転状態に応じて予め定められた値となる様に電磁弁の全閉期間と、全開期間、並びに圧力制御バルブの開閉を各々補正制御することにより、より正確な制御が可能となる。
【００４５】
さらにまた、圧力制御バルブをコモンレールと低圧通路との間に設けたので、圧力制御バルブの設置位置の自由度が増す効果を有する。
【００４６】
また、圧力制御バルブをコモンレールに直結したので、連通管等が不要となり構成を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における燃料噴射装置の概略構成である。
【図２】この発明の実施の形態１における高圧供給ポンプの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における高圧供給ポンプとポンプ駆動機構との概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１における高圧供給ポンプの動作を示すタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における電磁式の圧力制御バルブの構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における動作説明のための特性図である。
【符号の説明】
１エンジン２インジェクタ
３噴射制御用電磁弁４コモンレール
５供給配管６チェックバルブ
７７ａ高圧供給ポンプ８カム式駆動機構
９スピル制御電磁弁１０低圧供給ポンプ
１１燃料タンク１２電子制御ユニット
１３エンジン回転数センサ１４負荷センサ
１５圧力センサ１６圧力制御バルブ
１７気筒判別センサ１８カム角度センサ
２５可動弁体２６スプリング
２７電磁コイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure fuel injection device having a common rail used for a diesel engine or the like.
[0002]
[Prior art]
As this kind of common rail type fuel injection device, those described in Japanese Patent Publication No. 7-122422 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-73166 are known.
[0003]
First, in the device described in Japanese Patent Publication No. 7-122422, a variable discharge pump capable of controlling a pumping stroke by an electromagnetic valve is used as a high-pressure pump. In the above, the solenoid valve is closed, fuel is pumped from the pump chamber to the common rail, and the solenoid valve is kept closed for a predetermined time, and the solenoid valve is opened in the middle of the pumping stroke to transfer fuel to the low-pressure fuel passage. The fuel pressure in the common rail is controlled to a predetermined pressure by causing the fuel to flow to the common rail.
[0004]
Further, in the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-73166, a variable discharge pump capable of controlling a pressure-feeding stroke by an externally-open solenoid valve is used as a high-pressure pump, and the pump is in the middle of a pressure-feedable stroke period. At a predetermined time, the solenoid valve is closed to cause the fuel to be pumped from the pump chamber to the common rail, and the closing of the solenoid valve is maintained until the end of the pumping stroke period of the pump, and the energization timing for closing the solenoid valve is controlled. Thus, the fuel pressure in the common rail is controlled to a predetermined pressure.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional device, the period during which the solenoid valve for controlling the pumping stroke of the pump is closed and opened during the period in which the fuel can be pumped is controlled according to the common rail pressure, the engine speed, and the load state. In addition, accurate on / off control of the control current of the solenoid valve is required, and there is a problem that control of the solenoid valve is extremely difficult.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a fuel injection device capable of easily controlling the energization of a solenoid valve for controlling a pump.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The fuel injection device according to the present invention includes a common rail that accumulates pressurized fuel, an injection nozzle that injects fuel in the common rail to each cylinder of the engine, and intermittently injects fuel in response to an electric signal. A high-pressure supply pump for pumping the fuel in the pump chamber toward the common rail, and pressurizing the fuel in the common rail; and a passage communicating the pump chamber and the low-pressure fuel passage. opening when communicated to the pump chamber and the said low-pressure fuel passage, a solenoid valve for pumping fuel to the common rail from the pumping chamber when the valve is closed, the entire duration of the pumpable stroke period of the fuel of the pump chamber, the control the fuel pressure in the closed or full of the solenoid valve to adjust the fully open by controlling the discharge amount to the common rail in the high-pressure supply pump in said common rail to a predetermined pressure And control means for, in which a pressure control valve for adjusting the fuel pressure in the common rail is provided between the common rail and the low-pressure passage side.
[0008]
The pressure control valve is of an electromagnetic type.
[0009]
The pressure control valve is of a mechanical type.
[0010]
Further, a pressure sensor for detecting the pressure in the common rail is provided on the common rail, and the control unit controls the solenoid valve so that the output signal of the pressure sensor becomes a predetermined value according to the operating state of the engine. And the full-open period, and the opening and closing of the pressure control valve.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[0012]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a common rail type fuel injection device according to the first embodiment.
[0013]
First, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine, which is a four-cycle four-cylinder diesel engine. Reference numeral 2 denotes four injectors, each of which is an injection nozzle disposed in a combustion chamber of each cylinder of the engine 1. Reference numeral 3 denotes each of these injectors, which controls the injection of fuel to the engine by ON-OFF. The injection control solenoid valve 4 is connected to the injector 2 by a so-called common rail, which is a high-pressure accumulator pipe common to each cylinder of the engine, and while the injection control solenoid valve 3 is open, fuel in the common rail 4 is discharged. The fuel is injected from the injector 2 into the engine 1. Reference numeral 5 denotes a supply pipe capable of supplying fuel at a predetermined pressure to the common rail 4, and reference numeral 6 denotes a check valve provided in the supply pipe.
[0014]
Reference numeral 7 denotes a high-pressure supply pump capable of pressure-feeding high-pressure fuel to the common rail 4 via the check valve 6 and the supply pipe 5, and is driven by a cam drive mechanism 8 of the pump shown below (FIG. 2). Reference numeral 9 denotes a spill control solenoid valve attached to the pump, reference numeral 10 denotes a low-pressure supply pump capable of supplying fuel to the high-pressure supply pump 7, and reference numeral 11 denotes a fuel tank connected to the pump 10.
[0015]
Reference numeral 12 denotes an electronic control unit for controlling the injection control solenoid valve 3, the spill control solenoid valve 9, and a pressure control valve 16, which will be described later. The electronic control unit 12 includes an engine speed sensor 13, a load sensor 14, and a pressure sensor 15 for detecting a common rail pressure. As a result, information on the number of revolutions and the load and the common rail pressure are input. Reference numeral 16 denotes an electromagnetic pressure control valve provided between the common rail 4 and the fuel tank 11 for adjusting the fuel pressure in the common rail 4.
[0016]
That is, in this common rail type fuel injection device, information on the engine speed and load and the common rail pressure are input to the electronic control unit 12 for controlling the high-pressure common rail system by the sensors 13, 14, and 15.
[0017]
While performing the negative feedback control of the common rail pressure, the electronic control unit 12 sends a control signal to the injection control solenoid valve 3 so as to obtain an optimum injection timing and injection amount determined according to the engine state determined from these signals. And a control signal is output to the spill control solenoid valve 9 and the electromagnetic pressure control valve 16 to control the common rail pressure to the optimum injection pressure.
[0018]
For example, a certain amount of fuel is consumed each time a control pulse to the injection control solenoid valve 3 is generated from the fuel in the common rail 4 accumulated at a pressure of 100 Mpa. In order to compensate for this, the high-pressure supply pump 7 intermittently discharges only a necessary amount corresponding to the consumption amount into the common rail 4 in order to always maintain the common rail pressure at a constant level of 100 MPa. Since the required amount changes depending on the injection amount and the rotation speed, the spill control solenoid valve 9 operates to adjust the discharge amount of the high-pressure supply pump 7. Further, the pressure is adjusted so that the pressure control valve 16 is opened and closed to obtain a predetermined common rail pressure. In order to supply, maintain, and control such high pressure, in order to perform fuel replenishment in one operation cycle of the injection device, that is, in each injection, in synchronization with each cycle, the high pressure supply pump 7 includes: Uses an intermittent reciprocating jerk pump that can pump fuel as many times as the engine burns.
[0019]
Next, the details of the high-pressure supply pump 7 will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, reference numeral 70 denotes a pump housing, and a cam chamber 80 of the pump driving mechanism 8 is formed at a lower end.
Reference numeral 71 denotes a cylinder mounted in the pump housing 70, 72 denotes a plunger reciprocally and slidably mounted in the cylinder, and 73 denotes an upper end surface of the plunger and an inner peripheral surface of the cylinder 71. A pump chamber 74 is a discharge port communicating with the check valve 6 as a communication passage communicating with the pump chamber, and a fuel reservoir 75 is supplied with low-pressure fuel by the low-pressure supply pump 10 through an introduction pipe 76. Reference numeral 77 denotes a passage for communicating the fuel reservoir 75 with the spill control valve 9.
[0020]
Reference numeral 78 denotes a valve seat connected to the lower end of the plunger 72, 79 denotes a plunger spring that presses the valve seat against the cam follower 81, 82 denotes a cam roller provided integrally with the cam follower 81, and 83 denotes a slide on the cam roller. The driving shaft 84 of this cam rotates at half the engine speed, and the cam 83 has a quadrangular shape uniformly formed on its outer periphery.
[0021]
Therefore, when the cam 83 is rotated by the rotation of the drive shaft 84 of the cam 83, the plunger 72 is reciprocated through the cam roller 82, the cam follower 81 and the valve seat 78. The reciprocating stroke of the plunger 72 is determined by the height difference of the cam 83. Therefore, when the plunger 72 reciprocates in the cylinder 71, the fuel on the low pressure side is sucked into the pump chamber 73, and the sucked fuel is pressure-fed when the spill control electromagnetic valve 9 described below is closed. When the valve is opened, it is returned to the low pressure side.
[0022]
Next, the spill control solenoid valve 9 will be described in detail.
91 is a body having a passage 92 communicating with the passage 77 formed in the cylinder 71, 93 is a valve seat provided on the pump chamber 73 side of this body, and 94 is an electromagnetic coil, which is energized via a lead wire 95. You. Reference numeral 96 denotes an armature that is attracted upward in FIG. 2 against the urging force of the spring 97 by the magnetic force generated by the energization of the electromagnetic coil, and 98 denotes an external valve integrally connected to the armature. When the electromagnetic coil 94 is deenergized, it is located in the downward direction of FIG. 2 by the elastic force of the spring 97 and communicates with the passage 92 and the pump chamber 73. The user sits on the seat 93 to shut off the passage between the passage 92 and the pump chamber 73. Reference numeral 99 denotes a stopper provided on the cylinder 71 so as to determine the downward position of the external valve 98. The stopper 99 contacts the lower end of the external valve 98 when the electromagnetic coil 94 is deenergized, and regulates the position. Also, a plurality of through holes 99a are formed so that fuel can flow.
[0023]
The spill control solenoid valve 9 is a pre-stroke control type solenoid valve that is energized at a predetermined timing so that the externally opened valve 98 is seated on the valve seat 93 to set the pressure start timing of the plunger 72.
[0024]
Next, a schematic configuration of the high-pressure pump 7 and the pump drive mechanism 8 shown in FIG. 3 will be described.
In FIG. 3, reference numeral 85 denotes a rotary disk coaxially mounted on the cam drive shaft 84, which has four protrusions (four-peaked shape) corresponding to the number of engine cylinders.
Reference numeral 18 denotes a cam angle sensor, which is an electromagnetic pickup disposed opposite to the projection, and a signal is sent to the electronic control unit 12 each time the projection 85 passes near the cam angle sensor 18.
Reference numeral 86 denotes a rotary disk for cylinder discrimination attached coaxially to the cam drive shaft 84, and has only one projection formed thereon.
Reference numeral 17 denotes a cylinder discriminating sensor arranged opposite to the projection, which generates one signal for one rotation of the pump and sends it to the electronic control unit 12. The electronic control unit 12 determines and obtains a bottom dead center signal of the cylinder of the pump from the signals of the cylinder determination sensor 17 and the cam angle sensor 18.
[0025]
3, the spill control solenoid valve 9 is opened when the plunger 72 reciprocates with the rotation of the cam drive shaft 84, and the low pressure supply pump 10 and the spill control solenoid When the fuel is introduced into the pump chamber 73 through the valve 9 and rises, the plunger 72 tries to pressurize the fuel in the pump chamber 73. At this time, when the spill control electromagnetic valve 9 is not energized, the outer valve 98 is open, and the fuel in the pump chamber 73 overflows through the fuel passages 92 and 77, the fuel reservoir 75, and the low-pressure passage 76 in this order. Shed.
On the other hand, when a control pulse is sent to the spill control solenoid valve 9 and the spill control solenoid valve 9 is energized, the externally opened valve 98 is seated on the valve seat 93 and is closed.
[0026]
Therefore, the fuel pressurization in the pump chamber 73 by the plunger 72 is started, and when the fuel pressure in the pump chamber 73 overcomes the urging force of the spring 61 provided on the back of the check valve 6, the fuel is pumped through the discharge hole 74. The fuel thus pushed pushes open the valve body 62 and is discharged into the common rail 4. The pressure in the common rail 4 is detected by a pressure sensor 15, and a pressure control valve 16 is opened or closed to adjust the pressure to a predetermined value.
[0027]
Next, the operation of the common rail type fuel injection device using the variable discharge amount high pressure pump according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the pump 7 according to the first embodiment of the present invention over approximately one rotation of the pump, that is, over 360 ° cam rotation.
[0028]
4A shows a signal of the cylinder discriminating sensor 17 in FIG. 3, and FIG. 4B shows a signal of the cam angle sensor 18. The electronic control unit 12 determines and obtains the bottom dead center signal of the cylinder 71 of the pump 7 from the signals of these two sensors 17 and 18. (C) indicates the lift amount of the cam 83. During one rotation of the cam drive shaft 84, four pressure feedable strokes corresponding to the number of engine cylinders are performed. (D) shows a control signal to the solenoid valve 9.
[0029]
The cam 83 is driven to rotate, and a control signal is sent from the electronic control unit 12 to the solenoid valve 9 at a predetermined timing T ₁ (or cam angle) from the cam angle signal C _1, and the control signal is transmitted to the next cam angle signal C ₂ Is shut off by Thus, while the control signal is sent to the electromagnetic valve 9, since the electromagnetic valve 9 is closed, the pressurized pump chamber 73 by the plunger 72 between the cam lift H ₁ of the valve closing after The fuel flows into the common rail 4 via the check valve 6 corresponding to the hatched portion in FIG. 4 and is accumulated in the common rail 4. Similarly, after the timing T ₁ elapses from the following cam angle signals C _3, the control signals from the electronic control unit 12 to the electromagnetic valve 9 is sent, the control signal is interrupted by the following cam angle signals C _4.
[0030]
As described above, in the first embodiment, two pump pressure feeding strokes are performed during one rotation of the cam drive shaft 84, and the spill control solenoid valve 9 is closed during the entire pump pressure feeding possible stroke. The fuel in the pump chamber 73 is pressurized by a valve to accumulate the pressure in the common rail 4.
[0031]
The control signal to the spill control solenoid valve 9, that is, the closing of the spill control solenoid valve 9 is determined by the engine speed (detected by the speed sensor 13), the engine load (detected by the load sensor 14), or the common rail pressure (detected by the load sensor 14). If the number of pumping strokes (0 to 4 times) during one rotation of the cam drive shaft 84 is controlled in accordance with the pressure sensor 15), the amount of fuel required to generate and maintain the target common rail pressure can be increased. The discharge amount can be controlled, and a desired common rail pressure can be achieved.
In other words, when a control signal is sent from the electronic control unit 12 to the spill control solenoid valve 9 at each predetermined timing T ₁ (or cam angle) from the generation of the cam angle signals C _{1 to} C ₄ , one rotation of the cam drive shaft 84 During this time, the pumping stroke is performed four times, so that the fuel discharge amount increases. On the other hand, even when the cam angle signals C _{1 to} C ₄ are generated, the electronic control unit 12 sends the fuel to the spill control solenoid valve 9 at all. If the control signal is not sent, the spill control solenoid valve 9 is not energized, and the fuel in the pump chamber 73 is returned to the low pressure side and is not pressurized, so that the fuel discharge amount is reduced.
[0032]
In the first embodiment, an electromagnetic pressure control valve 16 is provided between the common rail 4 and the fuel tank 11 on the low pressure side. This pressure control valve 16 will be described in detail with reference to FIG.
[0033]
In FIG. 5, 19 is a communication pipe communicating between the common rail 4 and the pressure control valve 16, 20 is a return pipe communicating between the pressure control valve 16 and the fuel tank 12, 21 is a housing of the pressure control valve 16, Communication passages 22 and 23 are provided in the housing. The communication passage 22 is connected to the communication pipe 19, and the communication passage 23 is connected to the return pipe 20.
[0034]
Reference numeral 24 denotes a cylinder portion provided in the housing 21, and reference numeral 25 denotes a movable valve body movably mounted on the cylinder portion, and has an annular groove 25a. Reference numeral 26 denotes a compression coil spring mounted between the head 25b of the movable valve body and the housing 21. Reference numeral 27 denotes an electromagnetic coil fixed in the housing 21. The spring 26 is movable as shown in FIG. The valve body 25 is pushed down to the lowermost end of the cylinder part 24 by elastic force, and when biased, the movable valve body 25 is sucked upward against the elastic force of the spring 26, and communicates with the communication passage 22 through the annular groove 25a. The communication with the communication passage 23 is performed.
[0035]
By the communication between the communication path 22 and the communication path 23, the fuel in the common rail 4 is returned to the fuel tank 11 via the communication pipe 19, the communication path 22, the annular groove 25 a, the communication path 23, and the return pipe 20. The fuel pressure inside will drop. On the other hand, due to the deenergization of the electromagnetic coil 27, the movable valve body 25 is pushed down by the spring 26, the communication between the communication passage 22 and the communication passage 23 is cut off by the movable valve body 25, and the fuel from the common rail 4 to the low-pressure side of the fuel. Return is prevented.
[0036]
As described above, in the first embodiment, the spill control solenoid valve 9 is closed (fully closed) or opened (fully opened) over the entire period in which the high-pressure pump 7 can perform the pressure-feeding process. Is controlled according to the engine speed, the engine load, and the common rail pressure, and the desired common rail pressure is achieved by controlling the electromagnetic coil 27 of the pressure control valve 16 according to the engine speed, the engine load, and the common rail pressure. Like that.
[0037]
That is, in FIG. 6, a characteristic a is a target common rail pressure, a characteristic b is an injection amount of the injector 2, a characteristic c is a fuel replenishment amount by the high-pressure pump 7, and characteristics d and e are a common rail pressure controlled by the pressure control valve 16. Each is shown.
First, in the case of the characteristic d, fuel is replenished from the high-pressure pump 7 in accordance with each injection timing of the injector 2, and the electromagnetic coil 27 of the pressure control valve 16 is activated in accordance with each replenishment. The control is performed so as to energize and return the fuel to the low pressure side to lower the fuel pressure. When the pressure control valve 16 is not provided, the common rail pressure becomes higher than the target pressure as shown by a broken line A. However, by providing the pressure control valve 16 as in the first embodiment, the pressure in the common rail 4 is reduced. It can be set to a characteristic close to pressure.
[0038]
In the case of the characteristic e, the electromagnetic coil 27 of the pressure control valve 16 is energized to release the fuel in the common rail 4 at every two injection timings of the injector 2 and at every two fuel supplements of the high-pressure pump 7. By returning to the low pressure side, the common rail pressure is brought close to the target value. In this case, when the pressure control valve 16 is not provided, the common rail pressure becomes abnormally high as shown by the broken line B. However, the provision of the pressure control valve 16 makes it possible to approach the target value more.
Furthermore, the first embodiment has an advantage that the control of the power supply to the spill control solenoid valve 9 is extremely simple because complicated control is not required as compared with the conventionally known control.
[0039]
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the electromagnetic type using the electromagnetic coil 27 as the pressure control valve is exemplified. However, without using the electromagnetic coil 27, when the pressure in the common rail 4 increases, the elastic force of the spring or the like is resisted. Then, a mechanical pressure control valve that opens the valve body and returns the fuel to the low pressure side to reduce the common rail pressure may be used.
[0040]
Embodiment 3 FIG.
Further, in the above-described Embodiment 1.2, the pressure control valve 16 is mounted via the communication pipe 19 communicating with the common rail 4, but the pressure control valve 16 may be directly connected to the common rail 4. The third embodiment has an advantage that the communication pipe 19 is not required.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, a common rail that accumulates pressurized fuel, an injection nozzle that injects fuel in the common rail to each cylinder of the engine and continues fuel injection in response to an electric signal, and a pump chamber into which fuel flows A high-pressure supply pump for pumping the fuel in the pump chamber toward the common rail, and pressurizing the fuel in the common rail; and a passage communicating the pump chamber and the low-pressure fuel passage. A solenoid valve that communicates with the fuel passage to pump fuel from the pump chamber to the common rail when the valve is closed; and that the solenoid valve is fully closed or fully opened during the entire fuel pumpable stroke period of the pump chamber to adjust the pressure in the high-pressure supply pump. and control means for controlling the fuel pressure in the common rail by controlling the discharge amount to the common rail, a pressure control valve for adjusting the fuel pressure in the common rail By providing, an effect that performed easily energization control of the control solenoid valve of the high-pressure supply pump, and can be set common rail pressure to a predetermined value by a simple configuration. Further, since the solenoid valve is fully opened or fully closed, the impact energy when closing the valve is small, and the durability is improved.
[0042]
Further, by using an electromagnetic pressure control valve, the common rail pressure can be more accurately controlled to a predetermined value.
[0043]
Further, by using a mechanical pressure control valve, an effect that the configuration can be simplified can be achieved.
[0044]
Further, a pressure sensor for detecting the pressure in the common rail is provided on the common rail, and the control unit controls the solenoid valve so that the output signal of the pressure sensor becomes a predetermined value according to the operating state of the engine. By performing correction control on the full-open period and the opening and closing of the pressure control valve, more accurate control is possible.
[0045]
Furthermore, since the pressure control valve is provided between the common rail and the low-pressure passage, the degree of freedom in the installation position of the pressure control valve is increased.
[0046]
Further, since the pressure control valve is directly connected to the common rail, a communication pipe or the like is not required, and the configuration can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration of a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the high-pressure supply pump according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a high-pressure supply pump and a pump driving mechanism according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a time chart showing an operation of the high-pressure supply pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of an electromagnetic pressure control valve according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram for describing an operation according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Injector 3 Injection control electromagnetic valve 4 Common rail 5 Supply pipe 6 Check valve 7 7a High pressure supply pump 8 Cam drive mechanism 9 Spill control electromagnetic valve 10 Low pressure supply pump 11 Fuel tank 12 Electronic control unit 13 Engine speed sensor 14 Load sensor 15 Pressure sensor 16 Pressure control valve 17 Cylinder discrimination sensor 18 Cam angle sensor 25 Movable valve element 26 Spring 27 Electromagnetic coil

Claims

A common rail for accumulating pressurized fuel, an injection nozzle for injecting fuel in the common rail to each cylinder of the engine and intermittently injecting fuel in response to an electric signal, and a pump chamber into which the fuel flows; A high-pressure supply pump for pressure-feeding the fuel toward the common rail and pressurizing the fuel in the common rail, provided in a passage communicating the pump chamber with the low-pressure fuel passage, and when the valve is opened, the pump chamber and the low-pressure fuel passage DOO communicated to a solenoid valve for pumping fuel to the common rail from the pumping chamber when the valve is closed, the entire duration of the pumpable stroke period of the fuel of the pump chamber, the pressure was fully closed the solenoid valve to adjust the fully open control means for controlling the discharge amount to the common rail at the feed pump to control the fuel pressure in the common rail to a predetermined pressure, and the common rail Fuel injection system with a pressure control valve for adjusting the fuel pressure in the.

The fuel injection device according to claim 1, wherein the pressure control valve is of an electromagnetic type.

The fuel injection device according to claim 1, wherein the pressure control valve is a mechanical type.

A pressure sensor for detecting the pressure in the common rail is provided on the common rail, and the control means controls the output signal of the pressure sensor to a predetermined value according to the operating state of the engine so that the solenoid valve is fully closed, and 3. The fuel injection device according to claim 2, wherein the full-open period and the opening and closing of the pressure control valve are respectively corrected and controlled.

5. The fuel injection device according to claim 1, wherein the pressure control valve is provided between the common rail and the low pressure passage.

5. The fuel injection device according to claim 1, wherein the pressure control valve is directly connected to the common rail.