JP4148176B2

JP4148176B2 - Fuel injection device

Info

Publication number: JP4148176B2
Application number: JP2004106453A
Authority: JP
Inventors: 真治中山; 晋纐纈; 圭樹田邊
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005291074A

Description

この発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射系に使用される増圧ユニットを備えた燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device including a pressure increasing unit used in a fuel injection system of an internal combustion engine such as a diesel engine.

ディーゼルエンジンの排気系に、排気処理装置（後処理装置）として、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）や酸化触媒、ＮＯ_Ｘ触媒等を用いた排気浄化装置が装備されている。また、排気中に燃料を添加することによって、排気浄化装置にＨＣ（炭化水素）を供給することも行なわれている。（例えば下記特許文献１参照）
例えばＤＰＦを備えたエンジンでは、捕集した微粒子すなわちＰＭ（パティキュレートマタ−）を燃焼させているが、比較的排気温度が低いときにＰＭを燃焼させるための一手段として、ＤＰＦの上流側の排気通路に酸化触媒が配置されている。この酸化触媒によって排気中のＮＯをＮＯ_２に変化させ、ＤＰＦに捕集されているＰＭをＮＯ_２によって比較的低温度で燃焼させるようにしている。 In an exhaust system of a diesel engine, as the exhaust gas treatment apparatus (post-processing apparatus), DPF (diesel particulate filter) or oxidation catalyst, the exhaust gas purifying apparatus using the NO _X catalyst and the like are equipped. In addition, HC (hydrocarbon) is also supplied to the exhaust purification device by adding fuel to the exhaust. (For example, see Patent Document 1 below)
For example, in an engine equipped with a DPF, collected particulate matter, that is, PM (particulate matter), is burned. As a means for burning PM when the exhaust gas temperature is relatively low, an upstream side of the DPF is used. An oxidation catalyst is disposed in the exhaust passage. NO in the exhaust is changed to NO ₂ by this oxidation catalyst, and the PM trapped in the DPF so as to burn at a relatively low temperature by NO _2.

また、酸化触媒が活性温度に達していないときに、燃料の一部を排気中に添加することによって燃料のＨＣを酸化させ、酸化触媒での酸化作用による発熱によって、酸化触媒を加熱することも行なわれている。 In addition, when the oxidation catalyst has not reached the activation temperature, a part of the fuel is added to the exhaust to oxidize the HC of the fuel, and the oxidation catalyst is heated by heat generated by the oxidation action of the oxidation catalyst. It is done.

排気処理装置の他の例として、排気中のＮＯ_Ｘを除去するために、ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒が使われることもある。ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を使用する場合には、ＮＯ_Ｘを還元除去するための還元剤として、燃料（ＨＣ）が必要であり、そのために排気通路に燃料を添加することが行なわれている。排気中に燃料を添加する場合、燃料は一般に燃料ポンプによって排気通路の燃料添加部に供給されている。（下記特許文献１参照）
一方、ディーゼルエンジンにおいて、増圧式のコモンレールシステム（ＣＲＳ）を使用する燃料噴射装置が公知である。この種の燃料噴射装置では、増圧ピストンを作動させるための作動油として、大流量で高圧の燃料が使用されている。増圧ピストンは、インジェクタ内部の圧力室と背圧室との間に設けられ、背圧室の燃料が排出される際に圧力室と背圧室との差圧に基いて駆動され、燃料を増圧してインジェクタのノズル部に送るようになっている。背圧室から排出された燃料は、そのまま燃料タンクに戻されている。（例えば下記特許文献２参照）
米国特許第６，２９３，０９６号明細書特表２００２−５３９３７２号公報 As another example of the exhaust treatment apparatus, a NO _x storage catalyst may be used to remove NO _x in the exhaust. When the NO _X storage catalyst is used, fuel (HC) is required as a reducing agent for reducing and removing NO _X , and therefore, fuel is added to the exhaust passage. When fuel is added to the exhaust, the fuel is generally supplied to the fuel addition part of the exhaust passage by a fuel pump. (See Patent Document 1 below)
On the other hand, in a diesel engine, a fuel injection device using a pressure-increase type common rail system (CRS) is known. In this type of fuel injection device, high flow rate and high pressure fuel is used as hydraulic fluid for operating the pressure boosting piston. The booster piston is provided between the pressure chamber and the back pressure chamber inside the injector, and is driven based on the differential pressure between the pressure chamber and the back pressure chamber when the fuel in the back pressure chamber is discharged. The pressure is increased and sent to the nozzle portion of the injector. The fuel discharged from the back pressure chamber is returned to the fuel tank as it is. (For example, see Patent Document 2 below)
US Pat. No. 6,293,096 JP 2002-539372 A

特許文献１のように、排気通路に添加する燃料を燃料ポンプによって排気通路の燃料添加部に供給する構成では、燃料ポンプの負荷が増えるという問題がある。また、専用の燃料ポンプを配置する構成では、部品数が増えるだけでなく、燃料供給系が複雑になるという問題がある。 In the configuration in which the fuel added to the exhaust passage is supplied to the fuel addition portion of the exhaust passage by the fuel pump as in Patent Document 1, there is a problem that the load of the fuel pump increases. In addition, the configuration in which the dedicated fuel pump is arranged has a problem that not only the number of parts increases, but also the fuel supply system becomes complicated.

特許文献２に記載されている燃料噴射装置では、増圧ピストンが駆動される際に、作動油として機能する燃料の一部が背圧室からそのまま燃料タンクに戻されてしまい、背圧室内の加圧された燃料をそれ以上有効に利用することができない。 In the fuel injection device described in Patent Document 2, when the pressure-increasing piston is driven, part of the fuel functioning as hydraulic fluid is directly returned to the fuel tank from the back pressure chamber, The pressurized fuel cannot be used more effectively.

従ってこの発明の目的は、インジェクタの背圧室から排出される燃料をさらに有効に利用することができる燃料噴射装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection device that can more effectively utilize the fuel discharged from the back pressure chamber of the injector.

本発明の燃料噴射装置は、加圧された燃料を蓄えるコモンレールと、前記コモンレールから供給される燃料を増圧して針弁機構に送る増圧ユニットを有するインジェクタと、を具備する燃料噴射装置であって、前記増圧ユニットは、前記コモンレールから送られる燃料を導入する圧力室と、前記圧力室に設けられた増圧ピストンと、前記増圧ピストンによって前記圧力室と仕切られ、前記コモンレールから送られる燃料が導入される背圧室と、該背圧室内の燃料を排出する際に開弁する排出弁と、前記背圧室内の燃料が排出される際に前記増圧ピストンと一体に動く部位によって燃料を増圧して前記針弁機構に送る増圧室とを有し、さらに、エンジンの排気通路に設置された排気処理装置の上流側に設けられた燃料添加部と、該燃料添加部と前記排出弁とをつなぐ添加燃料通路と、前記排気処理装置が燃料を必要とするときに、前記背圧室から前記排出弁を経て排出される燃料を前記添加燃料通路を経て前記燃料添加部に供給する添加燃料供給手段と具備している。 A fuel injection device according to the present invention is a fuel injection device including a common rail that stores pressurized fuel, and an injector that includes a pressure increasing unit that increases the pressure of fuel supplied from the common rail and sends the pressure to a needle valve mechanism. The pressure increasing unit is partitioned from the pressure chamber by the pressure chamber for introducing fuel sent from the common rail, the pressure increasing piston provided in the pressure chamber, and the pressure increasing piston, and is sent from the common rail. A back pressure chamber into which fuel is introduced; a discharge valve that opens when the fuel in the back pressure chamber is discharged; and a portion that moves integrally with the pressure-increasing piston when the fuel in the back pressure chamber is discharged. A pressure increasing chamber that boosts the fuel and sends it to the needle valve mechanism, and further includes a fuel addition portion provided upstream of an exhaust treatment device installed in an exhaust passage of the engine, and the fuel addition portion; When the exhaust treatment device needs fuel, the fuel that is discharged from the back pressure chamber through the discharge valve to the fuel addition section through the addition fuel passage. It is equipped with the additional fuel supply means to supply.

本発明の好ましい形態では、前記インジェクタが燃料の増圧を必要としない状態において、前記針弁機構を開弁させるためのインジェクタ駆動信号がオフ状態にある間に前記排出弁を開弁させるとともに、前記添加燃料供給手段によって前記背圧室内の燃料を前記燃料添加部に供給する。前記排気処理装置の一例は、前記排気通路に設けられたＤＰＦまたはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒である。 In a preferred embodiment of the present invention, in a state where the injector does not require pressure increase of fuel, the discharge valve is opened while an injector drive signal for opening the needle valve mechanism is in an OFF state, The fuel in the back pressure chamber is supplied to the fuel addition section by the added fuel supply means. An example of the exhaust treatment device is a DPF or NO _X storage catalyst provided in the exhaust passage.

本発明によれば、増圧ユニットを有するインジェクタの背圧室から排出される燃料を排気通路に添加することができるため、必要に応じて排気処理装置に燃料を供給することができるとともに、背圧室から排出される燃料を有効に利用することができる。 According to the present invention, since the fuel discharged from the back pressure chamber of the injector having the pressure increasing unit can be added to the exhaust passage, the fuel can be supplied to the exhaust treatment device as needed, and the back The fuel discharged from the pressure chamber can be used effectively.

以下に本発明の一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１は、燃料噴射装置１０を備えたディーゼルエンジン１１を示している。この燃料噴射装置１０は、加圧された燃料を蓄えるコモンレール１２と、エンジン１１の各気筒ごとに設けられたインジェクタ１３と、燃料を加圧してコモンレール１２に供給する燃料ポンプ１４などを備えている。コモンレール１２と燃料ポンプ１４は燃料供給管１５によってつながれている。燃料ポンプ１４は、コモンレール１２の燃料圧力が所望の値となるように、後述する制御部１６（図２に示す）によって吐出量が制御される。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a diesel engine 11 provided with a fuel injection device 10. The fuel injection device 10 includes a common rail 12 that stores pressurized fuel, an injector 13 that is provided for each cylinder of the engine 11, a fuel pump 14 that pressurizes and supplies fuel to the common rail 12, and the like. . The common rail 12 and the fuel pump 14 are connected by a fuel supply pipe 15. The discharge amount of the fuel pump 14 is controlled by a control unit 16 (shown in FIG. 2) described later so that the fuel pressure of the common rail 12 becomes a desired value.

エンジン１１の吸気通路２０に、ターボチャージャ２１のコンプレッサ２２と、インタクーラ２３と、吸気絞り弁２４などが設けられている。排気通路３０には、ターボチャージャ２１のタービン３１と、排気処理装置３２の一例として酸化触媒３３を備えたＤＰＦ（diesel particulate filter）３４が設けられている。排気処理装置３２の上流側に、燃料添加部３５と排気絞り弁３６が設けられている。 In the intake passage 20 of the engine 11, a compressor 22 of the turbocharger 21, an intercooler 23, an intake throttle valve 24, and the like are provided. The exhaust passage 30 is provided with a turbine 31 of the turbocharger 21 and a DPF (diesel particulate filter) 34 having an oxidation catalyst 33 as an example of the exhaust treatment device 32. A fuel addition unit 35 and an exhaust throttle valve 36 are provided on the upstream side of the exhaust treatment device 32.

ＤＰＦ３４は、排気中のスートなどの粒子状物質（パティキュレートマタ−）を捕集する機能を有している。酸化触媒３３は、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２に変化させ、ＤＰＦ３４に捕集されているスートなどの粒子状物質を、ＮＯ_２によって燃焼させる機能を担っている。 The DPF 34 has a function of collecting particulate matter (particulate matter) such as soot in the exhaust gas. The oxidation catalyst 33, the NO in the exhaust is oxidized and is changed to NO _2, particulate matter such as soot trapped in the DPF 34, plays the functions of burning by NO _2.

ＤＰＦ３４において粒子状物質を燃焼させる際に、例えば排気温度が酸化触媒３３の活性温度よりも低い場合などには、酸化触媒３３を加熱するために、必要に応じて、排気中に燃料（ＨＣ）が供給される。このため本実施形態の排気通路３０には、排気処理装置３２の上流側に、排気処理装置３２が燃料を必要とするときに排気通路３０に燃料を添加する弁を備えた燃料添加部３５が設けられている。 When the particulate matter is combusted in the DPF 34, for example, when the exhaust temperature is lower than the activation temperature of the oxidation catalyst 33, in order to heat the oxidation catalyst 33, fuel (HC) is contained in the exhaust as necessary. Is supplied. For this reason, the exhaust passage 30 of the present embodiment has a fuel addition section 35 provided with a valve for adding fuel to the exhaust passage 30 when the exhaust treatment device 32 needs fuel upstream of the exhaust treatment device 32. Is provided.

図２は、燃料噴射装置１０の詳細を示している。この燃料噴射装置１０は、前記燃料ポンプ１４によって加圧された燃料を蓄えるコモンレール１２と、エンジン１１のシリンダヘッドに設けられたインジェクタ１３を備えている。コモンレール１２には、各気筒のインジェクタ１３に燃料を供給するための複数の吐出ポート４０が形成されている。図２ではインジェクタ１３を１つのみ示しているが、実際にはコモンレール１２の各吐出ポート４０のそれぞれに、燃料供給路４１を介して各気筒のインジェクタ１３が接続され、各インジェクタ１３に燃料が供給されるようになっている。 FIG. 2 shows details of the fuel injection device 10. The fuel injection device 10 includes a common rail 12 that stores fuel pressurized by the fuel pump 14 and an injector 13 that is provided in a cylinder head of the engine 11. The common rail 12 is formed with a plurality of discharge ports 40 for supplying fuel to the injectors 13 of each cylinder. Although only one injector 13 is shown in FIG. 2, the injector 13 of each cylinder is actually connected to each discharge port 40 of the common rail 12 via the fuel supply path 41, and fuel is supplied to each injector 13. It comes to be supplied.

図２に示すインジェクタ１３は、ノズル部５０を有するボデー５１と、ノズル部５０の近傍に設けられた針弁５２および燃料室５３を含む針弁機構５４と、針弁５２を開閉させる方向に駆動する針弁駆動部６０と、コモンレール１２から供給される燃料を増圧して針弁機構５４に送る増圧ユニット７０などを備えている。 The injector 13 shown in FIG. 2 is driven in a direction to open and close the needle valve 52, a body 51 having a nozzle portion 50, a needle valve mechanism 54 including a needle valve 52 and a fuel chamber 53 provided in the vicinity of the nozzle portion 50. And the pressure increasing unit 70 that increases the pressure of the fuel supplied from the common rail 12 and sends the pressure to the needle valve mechanism 54.

インジェクタ１３の内部に、逆止弁７１を有する燃料流通部７２が形成されている。燃料流通部７２は、燃料供給路４１を介してコモンレール１２接続され、コモンレール１２から供給される燃料を、逆止弁７１とノズル部５０側の燃料流通部７３を介して、燃料室５３に向けて供給できるようになっている。ノズル部５０の先端に燃料噴射孔７４が形成されている。 A fuel flow part 72 having a check valve 71 is formed inside the injector 13. The fuel circulation part 72 is connected to the common rail 12 via the fuel supply path 41, and directs the fuel supplied from the common rail 12 to the fuel chamber 53 via the check valve 71 and the fuel circulation part 73 on the nozzle part 50 side. Can be supplied. A fuel injection hole 74 is formed at the tip of the nozzle portion 50.

針弁駆動部６０は、ボデー５１に形成された燃料通路８０と、針弁５２と一体に軸線方向に動く駆動軸８１を有する受圧ピストン８２と、針弁５２を閉弁方向に付勢するばね８３と、絞り部８４を介して燃料通路８０に連通する加圧室８５と、ソレノイド８６によって駆動される開閉弁８７と、開閉弁８７の排出側に連通するリターン燃料出口８８と、絞り部８９などを備えている。リターン燃料出口８８は、リターン流路９０を介して、燃料タンク９１に連通している。燃料タンク９１は、燃料供給管９２を介して燃料ポンプ１４の吸入口１４ａに連通している。 The needle valve drive unit 60 includes a fuel passage 80 formed in the body 51, a pressure receiving piston 82 having a drive shaft 81 that moves integrally with the needle valve 52 in the axial direction, and a spring that biases the needle valve 52 in the valve closing direction. 83, a pressurizing chamber 85 communicating with the fuel passage 80 via the throttle 84, an open / close valve 87 driven by a solenoid 86, a return fuel outlet 88 communicating with the discharge side of the open / close valve 87, and a throttle 89 Etc. The return fuel outlet 88 communicates with the fuel tank 91 via the return flow path 90. The fuel tank 91 communicates with the suction port 14 a of the fuel pump 14 via the fuel supply pipe 92.

増圧ユニット７０は、燃料供給路４１に連通する圧力室１００と、圧力室１００に収容された増圧ピストン１０１と、増圧ピストン１０１によって圧力室１００と仕切られている背圧室１０２とを備えている。背圧室１０２は、絞り部１０３を介して燃料流通部７２に連通している。圧力室１００と背圧室１０２には、燃料供給路４１を経てコモンレール１２から送られてくる高圧の燃料が導入される。 The pressure increasing unit 70 includes a pressure chamber 100 communicating with the fuel supply path 41, a pressure increasing piston 101 accommodated in the pressure chamber 100, and a back pressure chamber 102 partitioned from the pressure chamber 100 by the pressure increasing piston 101. I have. The back pressure chamber 102 communicates with the fuel circulation part 72 through the throttle part 103. High-pressure fuel sent from the common rail 12 through the fuel supply path 41 is introduced into the pressure chamber 100 and the back pressure chamber 102.

またこの増圧ユニット７０は、背圧室１０２内の燃料を排出する際にソレノイド１１０によって開弁する排出弁１１１と、背圧室１０２内の燃料が排出される際に増圧ピストン１０１と一体に動く部位であるプランジャ部１１２と、プランジャ部１１２によって燃料を加圧する増圧室１１３とを有している。増圧室１１３は、燃料流通部７３に連通している。 The pressure increasing unit 70 is integrated with a discharge valve 111 that is opened by a solenoid 110 when the fuel in the back pressure chamber 102 is discharged, and the pressure increasing piston 101 when the fuel in the back pressure chamber 102 is discharged. A plunger portion 112 that is a part that moves in a straight line, and a pressure-increasing chamber 113 that pressurizes fuel by the plunger portion 112. The pressure increasing chamber 113 communicates with the fuel circulation part 73.

排出弁１１１の出口側に燃料排出流路１２０が接続されている。この燃料排出流路１２０は、分岐部１２１において、リターン燃料流路１２２と、添加燃料通路１２３とに分岐している。リターン燃料流路１２２は、ソレノイド１２５によって駆動される開閉弁１２６を備え、燃料ポンプ１４の吸入側１４ｂに連通している。添加燃料通路１２３は、ソレノイド１３０によって駆動される開閉弁１３１を介して、燃料添加部３５に接続されている。 A fuel discharge passage 120 is connected to the outlet side of the discharge valve 111. The fuel discharge channel 120 branches into a return fuel channel 122 and an added fuel channel 123 at a branching part 121. The return fuel flow path 122 includes an open / close valve 126 driven by a solenoid 125 and communicates with the suction side 14 b of the fuel pump 14. The added fuel passage 123 is connected to the fuel adding unit 35 via an on-off valve 131 driven by a solenoid 130.

前記開閉弁８７のソレノイド８６と、排出弁１１１のソレノイド１１０は、コントローラとして機能する制御部１６によって開閉が制御される。また、開閉弁１２６のソレノイド１２５と、開閉弁１３１のソレノイド１３０も制御部１６によって開閉が制御される。 The solenoid 86 of the on-off valve 87 and the solenoid 110 of the discharge valve 111 are controlled to open and close by the control unit 16 that functions as a controller. The opening / closing valve 126 and the solenoid 130 of the opening / closing valve 131 are also controlled to be opened / closed by the control unit 16.

制御部１６は例えばＥＣＵ等の車載コンピュータを用い、排気処理装置３２が燃料を必要とするときに、リターン燃料流路１２２の開閉弁１２６の開度を制御するとともに、添加燃料通路１２３の開閉弁１３１を開弁させることにより、背圧室１０２から排出される燃料を、排出弁１１１と添加燃料通路１２３を経て、排気通路３０の燃料添加部３５に供給するようになっている。 The control unit 16 uses an in-vehicle computer such as an ECU, for example, and controls the opening degree of the opening / closing valve 126 of the return fuel passage 122 and the opening / closing valve of the added fuel passage 123 when the exhaust treatment device 32 needs fuel. By opening the valve 131, the fuel discharged from the back pressure chamber 102 is supplied to the fuel addition portion 35 of the exhaust passage 30 through the discharge valve 111 and the addition fuel passage 123.

これら開閉弁１２６，１３１と、ソレノイド１２５，１３０と、制御部１６は、本発明で言う添加燃料供給手段として機能するものである。なお、開閉弁１２６，１３１を用いる代りに、分岐部１２１に、リターン燃料流路１２２と添加燃料通路１２３への流量配分を調整可能な分配弁を設けるようにしてもよい。 The on-off valves 126 and 131, the solenoids 125 and 130, and the control unit 16 function as added fuel supply means in the present invention. Instead of using the on-off valves 126 and 131, a distribution valve capable of adjusting the flow distribution to the return fuel passage 122 and the added fuel passage 123 may be provided in the branch portion 121.

次に、本実施形態の燃料噴射装置１０の作用について、図１から図４を参照して説明する。
エンジン１１が回転し、燃料ポンプ１４が駆動されることによって、燃料タンク９１から燃料ポンプ１４に吸入された燃料が加圧され、コモンレール１２に供給される。エンジン１１の運転状況に応じて、燃料ポンプ１４から吐出される燃料の圧力が制御部１６によって調整され、所定圧力に加圧された燃料がコモンレール１２に蓄えられる。 Next, the operation of the fuel injection device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
When the engine 11 rotates and the fuel pump 14 is driven, the fuel sucked into the fuel pump 14 from the fuel tank 91 is pressurized and supplied to the common rail 12. The pressure of the fuel discharged from the fuel pump 14 is adjusted by the control unit 16 according to the operating state of the engine 11, and the fuel pressurized to a predetermined pressure is stored in the common rail 12.

エンジン１１の各気筒の燃焼室には、各インジェクタ１３の燃料噴射孔７４から燃料が噴射される。エンジン１１の運転状況に応じて、インジェクタ１３は、燃料を増圧するモード（増圧ユニット７０が作動するモード）、または、燃料を増圧しないモード（増圧ユニット７０が作動しないモード）で駆動される。例えば、エンジン１１が高負荷で運転する際に、インジェクタ１３が燃料を増圧するモードとなる。エンジン１１がアイドリング運転しているときなどの低負荷運転時には、インジェクタ１３は燃料の増圧を必要としないモードとなる。 Fuel is injected into the combustion chamber of each cylinder of the engine 11 from the fuel injection hole 74 of each injector 13. Depending on the operating state of the engine 11, the injector 13 is driven in a mode in which the pressure of fuel is increased (a mode in which the pressure increase unit 70 operates) or a mode in which the pressure of the fuel is not increased (a mode in which the pressure increase unit 70 does not operate). The For example, when the engine 11 is operated at a high load, the injector 13 is in a mode for increasing the pressure of fuel. During low load operation such as when the engine 11 is idling, the injector 13 is in a mode that does not require fuel pressure increase.

燃料を増圧するモードでは、例えば図３の横軸に示す時間Ｔ１において、増圧ピストン駆動信号によって増圧ユニット７０のソレノイド１１０がオンとなり、排出弁１１１が開弁する。このことにより、増圧ピストン１０１とプランジャ部１１２の受圧面積比に応じて、増圧ピストン１０１が増圧室１１３に向かって移動するとともに、背圧室１０２内の燃料が排出弁１１１を通って燃料排出流路１２０に排出される。このため増圧室１１３内の燃料が増圧され、燃料流通部７３に送られる。 In the mode for increasing the fuel pressure, for example, at time T1 shown on the horizontal axis in FIG. 3, the solenoid 110 of the pressure increasing unit 70 is turned on by the pressure increasing piston drive signal, and the discharge valve 111 is opened. As a result, the pressure increasing piston 101 moves toward the pressure increasing chamber 113 in accordance with the pressure receiving area ratio between the pressure increasing piston 101 and the plunger portion 112, and the fuel in the back pressure chamber 102 passes through the discharge valve 111. It is discharged to the fuel discharge channel 120. For this reason, the fuel in the pressure increasing chamber 113 is increased in pressure and sent to the fuel circulation part 73.

さらに、図３に示す時間Ｔ２において、インジェクタ駆動信号によって針弁駆動部６０のソレノイド８６がオンとなり、開閉弁８７が開弁する。このことにより、加圧室８５内の燃料が開閉弁８７を通ってリターン燃料出口８８からリターン流路９０に排出されるとともに、受圧ピストン８２が針弁５２と反対向きに移動することにより、針弁５２が開弁する。このことにより、燃料室５３内の燃料が、燃料噴射孔７４からエンジン１１の燃焼室内に噴出する。 Further, at time T2 shown in FIG. 3, the solenoid 86 of the needle valve drive unit 60 is turned on by the injector drive signal, and the on-off valve 87 is opened. As a result, the fuel in the pressurizing chamber 85 passes through the on-off valve 87 and is discharged from the return fuel outlet 88 to the return flow path 90, and the pressure receiving piston 82 moves in the direction opposite to the needle valve 52, thereby The valve 52 opens. As a result, the fuel in the fuel chamber 53 is ejected from the fuel injection hole 74 into the combustion chamber of the engine 11.

上記のように、燃料噴射時に増圧ユニット７０が機能している状態、すなわち背圧室１０２の排出弁１１１が開弁しているときに、排気処理装置３２が燃料を必要としている場合には、添加燃料通路１２３のソレノイド１３０を駆動して開閉弁１３１を所定量開弁させる。このことにより、背圧室１０２内の燃料が、排出弁１１１と添加燃料通路１２３と開閉弁１３１を経て、排気通路３０の燃料添加部３５に送られる。この燃料が燃料添加部３５から排気通路３０に添加されることにより、排気処理装置３２の酸化触媒３３に燃料のＨＣが供給され、酸化触媒３３を活性温度まで加熱することができる。 As described above, when the exhaust treatment device 32 needs fuel when the pressure increasing unit 70 is functioning during fuel injection, that is, when the exhaust valve 111 of the back pressure chamber 102 is open. Then, the solenoid 130 of the added fuel passage 123 is driven to open the on-off valve 131 by a predetermined amount. As a result, the fuel in the back pressure chamber 102 is sent to the fuel addition section 35 of the exhaust passage 30 via the discharge valve 111, the added fuel passage 123 and the on-off valve 131. By adding this fuel to the exhaust passage 30 from the fuel addition section 35, fuel HC is supplied to the oxidation catalyst 33 of the exhaust treatment device 32, and the oxidation catalyst 33 can be heated to the activation temperature.

背圧室１０２から燃料排出流路１２０に排出される燃料のうち、燃料添加部３５が消費する量を越える余剰の燃料は、リターン燃料流路１２２の開閉弁１２６を制御することによって、燃料ポンプ１４の吸入側１４ｂに供給され、コモンレール１２に戻される。このように、背圧室１０２から排出される燃料の一部を燃料ポンプ１４の吸入側１４ｂに戻すことにより、燃料ポンプ１４の仕事の一部を補助することができる。 Of the fuel discharged from the back pressure chamber 102 to the fuel discharge passage 120, surplus fuel that exceeds the amount consumed by the fuel addition unit 35 is controlled by the on-off valve 126 of the return fuel passage 122, whereby the fuel pump 14 is supplied to the suction side 14 b and returned to the common rail 12. In this way, by returning a part of the fuel discharged from the back pressure chamber 102 to the suction side 14b of the fuel pump 14, part of the work of the fuel pump 14 can be assisted.

一方、インジェクタ１３が増圧を必要としない運転モードのとき、排気処理装置３２が燃料を必要とする場合には、図４に示すように、インジェクタ駆動信号がオフにある間、すなわち針弁駆動部６０のソレノイド８６がオフであって針弁５２が閉じている間に、増圧ピストン駆動信号をオン（増圧ユニット７０のソレノイド１１０をオン）にすることによって、排出弁１１１を開弁させる。そして添加燃料通路１２３の開閉弁１３１を開弁させ、背圧室１０２から排出される燃料を燃料添加部３５に供給することにより、燃料を排気通路３０に添加する。 On the other hand, when the exhaust processing device 32 requires fuel when the injector 13 is in an operation mode that does not require pressure increase, as shown in FIG. 4, while the injector drive signal is off, that is, the needle valve drive. While the solenoid 86 of the part 60 is off and the needle valve 52 is closed, the discharge valve 111 is opened by turning on the booster piston drive signal (turning on the solenoid 110 of the booster unit 70). . Then, the on-off valve 131 of the added fuel passage 123 is opened, and the fuel discharged from the back pressure chamber 102 is supplied to the fuel addition portion 35, whereby the fuel is added to the exhaust passage 30.

以上説明したように、本実施形態の燃料噴射装置１０によれば、エンジン１１の運転状況に応じて排気処理装置３２が燃料を必要とするときに、インジェクタ１３の背圧室１０２から排出される燃料を排気通路３０に添加することができる。背圧室１０２内の燃料は加圧され高温になっているから、燃料添加部３５から排気通路３０に添加される際に気化が促進される。また、排気通路３０に供給される燃料の温度が高いため、酸化触媒３３の温度を高く保つ上で有利である。 As described above, according to the fuel injection device 10 of the present embodiment, when the exhaust treatment device 32 needs fuel according to the operating state of the engine 11, the fuel is discharged from the back pressure chamber 102 of the injector 13. Fuel can be added to the exhaust passage 30. Since the fuel in the back pressure chamber 102 is pressurized and has a high temperature, vaporization is promoted when it is added from the fuel addition portion 35 to the exhaust passage 30. Further, since the temperature of the fuel supplied to the exhaust passage 30 is high, it is advantageous for keeping the temperature of the oxidation catalyst 33 high.

なお本発明を実施するに当たって、前記実施形態以外にも、インジェクタや排気処理装置、燃料添加部、添加燃料供給手段をはじめとして、本発明の構成要素を、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施できることは言うまでもない。 In carrying out the present invention, in addition to the above-described embodiment, the constituent elements of the present invention including the injector, the exhaust treatment device, the fuel addition unit, and the added fuel supply means are appropriately modified without departing from the spirit of the invention. Needless to say, this can be done.

本発明の一実施形態の燃料噴射装置を備えたエンジンを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the engine provided with the fuel-injection apparatus of one Embodiment of this invention. 図１に示された燃料噴射装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the fuel-injection apparatus shown by FIG. 図１に示された燃料噴射装置の駆動信号と針弁リフトおよびリターン燃料との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the drive signal of the fuel-injection apparatus shown by FIG. 1, a needle valve lift, and return fuel. 図１に示された燃料噴射装置のインジェクタ駆動信号と増圧ピストン駆動信号との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the injector drive signal and pressure increase piston drive signal of the fuel-injection apparatus shown by FIG.

Explanation of symbols

１０…燃料噴射装置
１１…エンジン
１２…コモンレール
１３…インジェクタ
１４…燃料ポンプ
１６…制御部
３０…排気通路
３２…排気処理装置
３５…燃料添加部
５４…針弁機構
７０…増圧ユニット
１０２…背圧室
１１１…排出弁
１２３…添加燃料通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel injection apparatus 11 ... Engine 12 ... Common rail 13 ... Injector 14 ... Fuel pump 16 ... Control part 30 ... Exhaust passage 32 ... Exhaust treatment device 35 ... Fuel addition part 54 ... Needle valve mechanism 70 ... Pressure increase unit 102 ... Back pressure Chamber 111 ... Drain valve 123 ... Addition fuel passage

Claims

A common rail that stores pressurized fuel,
An injector having a pressure increasing unit for increasing the pressure of the fuel supplied from the common rail and sending it to the needle valve mechanism;
A fuel injection device comprising:
The pressure increasing unit is
A pressure chamber for introducing fuel sent from the common rail;
A pressure increasing piston provided in the pressure chamber;
A back pressure chamber that is partitioned from the pressure chamber by the pressure increasing piston and into which fuel sent from the common rail is introduced;
A discharge valve that opens when the fuel in the back pressure chamber is discharged;
A pressure-increasing chamber that boosts fuel by a portion that moves integrally with the pressure-intensifying piston when the fuel in the back-pressure chamber is discharged and sends the fuel to the needle valve mechanism;
further,
A fuel addition section provided on the upstream side of the exhaust treatment device installed in the exhaust passage of the engine;
An additional fuel passage connecting the fuel addition portion and the discharge valve;
Added fuel supply means for supplying fuel discharged from the back pressure chamber through the discharge valve to the fuel addition section through the added fuel passage when the exhaust treatment device requires fuel;
A fuel injection device comprising:

In a state where the injector does not require fuel pressure increase,
While the injector drive signal for opening the needle valve mechanism is in an OFF state, the discharge valve is opened, and the fuel in the back pressure chamber is supplied to the fuel addition unit by the added fuel supply means. The fuel injection device according to claim 1.

3. The fuel injection device according to claim 1, wherein the exhaust treatment device is a DPF or NO _X storage catalyst provided in the exhaust passage.