JP4407590B2 - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関、特にディーゼル機関用の燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, particularly a diesel engine.
内燃機関用の燃料噴射装置として、コモンレールシステムが知られている。このコモンレールシステムは、燃料を所定の圧力状態に蓄える蓄圧器(コモンレール)を備え、その蓄圧器より供給される高圧燃料をインジェクタより内燃機関の気筒内へ噴射するシステムであり、噴射圧力と噴射量とを独立に制御できる等の優れた性能を有している。このようなコモンレールシステムに対し、近年、排気ガス浄化、及び燃費低減の見地から、さらに高性能化の要求があり、噴射圧力を高めることが必要になっている。これを簡易に実現できる公知技術が提案されている(特許文献1参照)。 A common rail system is known as a fuel injection device for an internal combustion engine. This common rail system includes a pressure accumulator (common rail) that stores fuel in a predetermined pressure state, and injects high pressure fuel supplied from the pressure accumulator into a cylinder of an internal combustion engine from an injector. It has excellent performance such as being able to be controlled independently. In recent years, there has been a demand for higher performance from such a common rail system in terms of exhaust gas purification and fuel consumption reduction, and it is necessary to increase the injection pressure. A known technique that can easily realize this has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に記載された燃料噴射装置は、コモンレールシステムの長所である「ノズルの開閉動作を油圧で制御する機構」を備えると共に、蓄圧器の燃料を増圧する増圧機構を備えている。この増圧機構を備えることで、より高圧での噴射ができるだけでなく、増圧と噴射の両方を制御することができる。その結果、1噴射サイクルの中で噴射圧力を変えることが可能であり、低圧での微小噴射と超高圧での主噴射を実現できると共に、噴射率のパターンを最適化できるので、よりミクロな燃焼の最適化ができるようになる。
The fuel injection device described in
ところが、上記の公知技術(特許文献1)では、本質的に2つの動作、すなわち増圧動作と噴射動作を各々独立に制御することが必要であるため、アクチュエータが少なくとも2個必要になる等、システムの構成が複雑になり、それに伴ってコストが高くなるという問題を有している。
これに対し、上記の公知技術(特許文献1)と同等の機能をより簡易に実現できる別のシステムが提案されている(特許文献2参照)。
However, in the above known technique (Patent Document 1), it is necessary to control two operations, that is, a pressure increasing operation and an injection operation independently, so that at least two actuators are required. There is a problem that the configuration of the system becomes complicated and the cost increases accordingly.
On the other hand, another system has been proposed that can more easily realize the same function as the above-described known technique (Patent Document 1) (see Patent Document 2).
図13は特許文献2に記載された燃料噴射装置の油圧回路図である。
この燃料噴射装置は、1つのアクチュエータによって駆動される制御弁100を有し、この制御弁100と増圧器110およびノズル120とが、それぞれ燃料通路130、140によって接続され、更に、燃料通路150を介して蓄圧器160に接続されている。 制御弁100は、燃料通路130、140に接続される油圧ポート101と、低圧側のドレン通路170に接続される低圧ポート102とが設けられ、弁体103が油圧ポート101と低圧ポート102との間を遮断する閉弁位置(図13に示す状態)と、油圧ポート101と低圧ポート102との間を連通する開弁位置との間で駆動される。
FIG. 13 is a hydraulic circuit diagram of the fuel injection device described in
This fuel injection device has a
弁体103が閉弁位置に駆動されると、蓄圧器160の燃料圧力が増圧器110の制御室111およびノズル120の背圧室121に供給される。このとき、増圧器110では、内蔵する油圧ピストン112に対し、上下両側の油圧がバランスするため、蓄圧器160から燃料通路180を通って高圧室113に供給された燃料が増圧されることはない。一方、ノズル120では、背圧室121の燃料圧力を受けて、内蔵するニードル(図示せず)が閉弁状態を維持するため、噴射は行われない。
When the
次に、弁体103が開弁位置に駆動されると、制御弁100の油圧ポート101と低圧ポート102とが連通するため、制御室111および背圧室121の燃料圧力が制御弁100を介して低圧側に開放される。これにより、増圧器110では、油圧ピストン112の上下両側の圧力バランスがくずれて、油圧ピストン112が図示下方へ移動することにより、高圧室113の燃料が増圧されてノズル120に供給される。また、ノズル120では、背圧室121の燃料圧力が低下してニードルがリフトすることにより、増圧器110より供給される超高圧の燃料が噴射される。
ところが、特許文献2に記載された燃料噴射装置は、増圧器110の制御室111およびノズル120の背圧室121が常時蓄圧器160に接続されている。つまり、制御弁100の開閉状態に係わりなく、制御室111および背圧室121は、それぞれ蓄圧器160に常時連通している。このため、各燃料通路130、140、150にそれぞれ絞り190、200、210が設けられているが、この3個の絞り190〜210を用いても、各絞り190〜210が互いに影響を及ぼすため、増圧器110の作動およびノズル120の作動を最適に制御することは困難である。
However, in the fuel injection device described in
特に、増圧器110の圧送行程と戻り行程の特性については、各々設定できるものの、制御弁100の開弁時には、蓄圧器160の燃料圧力が制御弁100を介して低圧側に開放されるため、蓄圧器160から燃料が垂れ流し状態になり、エネルギーロスの低減のため、絞りが制約を受けることが、最適化をさらに困難にしている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、1つの二位置アクチュエータによって駆動される制御弁により、増圧器の増圧動作とノズルの噴射動作とを高精度に制御できると共に、アクチュエータを1つにしたことによる制御自由度の低下を防ぐことができ、且つ増圧器の制御室を低圧側に開放した際に、蓄圧器からの燃料の垂れ流しを防止できる内燃機関用燃料噴射装置を提供することにある。
In particular, although the characteristics of the pressure feeding stroke and the return stroke of the
The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to control the pressure increasing operation of the pressure intensifier and the nozzle injection operation with high accuracy by a control valve driven by one two-position actuator. In addition, a fuel for an internal combustion engine that can prevent a decrease in the degree of freedom of control due to a single actuator, and can prevent fuel from flowing down from the pressure accumulator when the control chamber of the pressure intensifier is opened to the low pressure side. It is in providing an injection device.
(請求項1の発明)
本発明は、一つの二位置アクチュエータによって駆動され、蓄圧器または高圧室の燃料圧力を増圧器の制御室及びノズルの背圧室に供給する油圧供給モードと、制御室及び背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁と、制御室に接続される第1ポートを有し、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されて作動することにより、第1ポートの連通先を高圧側と低圧側との何方か一方に切り替える三方弁として構成された油圧弁とを備え、制御弁により、背圧室の燃料圧力を直接制御することでノズルの噴射作動を制御すると共に、少なくとも油圧弁を介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することで増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、ノズルの噴射作動に対して、増圧器の増圧作動に遅れが生じる様に、油圧弁の作動タイミングに遅れを持たせていることを特徴とする。
(Invention of Claim 1)
The present invention includes a hydraulic pressure supply mode that is driven by a single two-position actuator and supplies fuel pressure in an accumulator or a high pressure chamber to a control chamber of a pressure intensifier and a back pressure chamber of a nozzle, A control valve that switches between a hydraulic release mode that opens the valve to the low pressure side, and a first port connected to the control chamber, and is operated by introducing fuel pressure according to the operation mode of the control valve. It is equipped with a hydraulic valve configured as a three-way valve that switches the port communication destination to either the high pressure side or the low pressure side, and the control valve controls the fuel pressure in the back pressure chamber directly to control the nozzle injection operation A fuel injection device for an internal combustion engine that controls the pressure increase operation of the pressure intensifier by controlling the fuel pressure in the control chamber indirectly through at least a hydraulic valve, Intensifier As delay in pressure operated, characterized in that it to have a delay in operation timing of the hydraulic valve.
上記の構成によれば、ノズルに設けられる背圧室の燃料圧力が制御弁によって直接制御されるのに対し、増圧器に設けられる制御室の燃料圧力が、少なくとも油圧弁を介して間接的に制御されるので、制御弁が油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わった時に、油圧弁の作動タイミングに遅れを持たせることで、ノズルの噴射作動に対して、増圧器の増圧作動に遅れを生じさせることができる。その結果、増圧が進まないうちに噴射が行われるので、噴射の初期を低圧(蓄圧器の燃料圧力)にできる。また、超高圧を必要としない微小噴射(例えば、メイン噴射に先立って実施されるパイロット噴射)を低圧(蓄圧器の燃料圧力)にて行うことができる。
また、制御弁は、アクチュエータによって駆動される弁体と、ノズルの背圧室に接続されると共に、増圧器の制御室に少なくとも油圧弁を介して接続される切替ポートと、増圧器の高圧室または蓄圧器に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、弁体が低圧ポートと切替ポートとの間を遮断して、高圧ポートと切替ポートとの間を連通する油圧供給モードと、弁体が高圧ポートと切替ポートとの間を遮断して、低圧ポートと切替ポートとの間を連通する油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であることを特徴とする。
上記の構成によれば、切替ポートは、高圧ポートと低圧ポートの何方か一方と選択的に連通し、両ポート(高圧ポートと低圧ポート)に同時に連通することはない。従って、油圧開放モードが選択された時、つまり、制御室および背圧室の燃料圧力が低圧側に開放される時に、高圧室または蓄圧器に連通する高圧ポートは、切替ポートおよび低圧ポートとの間が弁体によって遮断されている。これにより、油圧開放モードが選択された時に、蓄圧器の燃料が制御弁から低圧側に垂れ流しされることはなく、エネルギーロスを抑制できるので、内燃機関の燃費低下を防止できる。
そして、油圧弁は、第1ポートと、制御弁の切替ポートに接続される第2ポートと、蓄圧器または高圧室に接続される第3ポートとを有し、制御弁が油圧供給モードに設定されると、第1ポートと第2ポートとの間を遮断して、第1ポートと第3ポートとの間を連通する高圧モードに制御され、制御弁が油圧開放モードに設定されると、第1ポートと第3ポートとの間を遮断して、第1ポートと第2ポートとの間を連通する低圧モードに制御されることを特徴とする。
これにより、油圧弁が低圧モードに制御されると、制御室の燃料圧力が制御弁を介して低圧側に開放され、油圧弁が高圧モードに制御されると、蓄圧器の燃料圧力が直接あるいは高圧室を介して制御室に供給される。
(請求項2の発明)
請求項1に記載した内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁をバイパスして制御弁の切替ポートと制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、制御弁から制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、制御弁は、油圧弁と油圧供給通路とを介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする。
上記の構成によれば、制御弁が油圧供給モードに設定された時に、油圧弁の作動が遅れても、制御弁から油圧供給通路を通って制御室に高圧燃料を供給できるため、油圧弁の作動遅れに係わらず、増圧器の増圧作動を即時に終了させることができる。
(請求項3の発明)
請求項3に記載の内燃機関用燃料噴射装置によれば、油圧弁は、第1ポートと、ドレン通路に接続される第2ポートと、蓄圧器または高圧室に接続される第3ポートとを有し、制御弁が油圧供給モードに設定されると、第1ポートと第2ポートとの間を遮断して、第1ポートと第3ポートとの間を連通する高圧モードに制御され、制御弁が油圧開放モードに設定されると、第1ポートと第3ポートとの間を遮断して、第1ポートと第2ポートとの間を連通する低圧モードに制御される。
これにより、油圧弁が低圧モードに制御されると、制御室の燃料圧力がドレン通路に開放され、油圧弁が高圧モードに制御されると、蓄圧器の燃料圧力が直接あるいは高圧室を介して制御室に供給される。
また、制御弁の切替ポートと制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、制御弁から制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、制御弁は、油圧弁と油圧供給通路とを介して制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする。上記の構成によれば、制御弁が油圧供給モードに設定された時に、油圧弁の作動が遅れても、制御弁から油圧供給通路を通って制御室に高圧燃料を供給できるため、油圧弁の作動遅れに係わらず、増圧器の増圧作動を即時に終了させることができる。
According to the above configuration, the fuel pressure in the back pressure chamber provided in the nozzle is directly controlled by the control valve, whereas the fuel pressure in the control chamber provided in the pressure intensifier is indirectly controlled via at least the hydraulic valve. Since the control valve is switched from the hydraulic pressure supply mode to the hydraulic pressure release mode, delaying the hydraulic valve operation timing delays the pressure increase operation of the pressure intensifier with respect to the nozzle injection operation. Can be generated. As a result, since the injection is performed before the pressure increase proceeds, the initial stage of the injection can be made low (fuel pressure of the accumulator). Further, micro injection that does not require ultra-high pressure (for example, pilot injection that is performed prior to main injection) can be performed at low pressure (fuel pressure of the accumulator).
The control valve is connected to a valve body driven by an actuator, a back pressure chamber of the nozzle, a switching port connected to the control chamber of the pressure booster via at least a hydraulic valve, and a high pressure chamber of the pressure booster. Alternatively, a high-pressure port connected to the pressure accumulator and a low-pressure port connected to the drain passage on the low-pressure side are provided, and the valve body cuts off between the low-pressure port and the switching port, It is a two-position three-way valve that switches between a hydraulic pressure supply mode that communicates with each other and a hydraulic pressure release mode that shuts off between the high pressure port and the switching port and communicates between the low pressure port and the switching port. Features.
According to the above configuration, the switching port selectively communicates with one of the high-pressure port and the low-pressure port and does not communicate with both ports (the high-pressure port and the low-pressure port) at the same time. Therefore, when the hydraulic pressure release mode is selected, that is, when the fuel pressure in the control chamber and the back pressure chamber is released to the low pressure side, the high pressure port communicating with the high pressure chamber or the accumulator is connected to the switching port and the low pressure port. The gap is blocked by the valve. Thereby, when the hydraulic pressure release mode is selected, the fuel in the pressure accumulator is not allowed to flow down from the control valve to the low pressure side, and energy loss can be suppressed, so that a reduction in fuel consumption of the internal combustion engine can be prevented.
The hydraulic valve has a first port, a second port connected to the control valve switching port, and a third port connected to the pressure accumulator or the high pressure chamber, and the control valve is set to the hydraulic supply mode. Then, the first port and the second port are shut off, the high pressure mode is controlled to communicate between the first port and the third port, and when the control valve is set to the hydraulic release mode, It is characterized by being controlled to a low pressure mode in which the first port and the third port are blocked and the first port and the second port communicate with each other.
Thus, when the hydraulic valve is controlled to the low pressure mode, the fuel pressure in the control chamber is opened to the low pressure side via the control valve, and when the hydraulic valve is controlled to the high pressure mode, the fuel pressure of the accumulator is directly or It is supplied to the control room via the high pressure room.
(Invention of Claim 2)
The fuel injection device for an internal combustion engine according to
According to the above configuration, even when the operation of the hydraulic valve is delayed when the control valve is set to the hydraulic supply mode, high-pressure fuel can be supplied from the control valve to the control chamber through the hydraulic supply passage. Regardless of the operation delay, the pressure increasing operation of the pressure intensifier can be immediately terminated.
(Invention of Claim 3)
According to the fuel injection device for an internal combustion engine according to
Thus, when the hydraulic valve is controlled in the low pressure mode, the fuel pressure in the control chamber is opened to the drain passage, and when the hydraulic valve is controlled in the high pressure mode, the fuel pressure in the accumulator is directly or via the high pressure chamber. Supplied to the control room.
In addition, a hydraulic pressure supply passage that connects the control valve switching port and the control chamber is provided, and this hydraulic pressure supply passage allows the flow of fuel from the control valve to the control chamber and prevents backflow. A check valve is provided, and the control valve indirectly controls the fuel pressure in the control chamber via the hydraulic valve and the hydraulic pressure supply passage. According to the above configuration, even when the operation of the hydraulic valve is delayed when the control valve is set to the hydraulic supply mode, high-pressure fuel can be supplied from the control valve to the control chamber through the hydraulic supply passage. Regardless of the operation delay, the pressure increasing operation of the pressure intensifier can be immediately terminated.
(請求項4の発明)
請求項1〜3に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けることで、油圧弁の作動に遅れを持たせていることを特徴とする。
圧力導入路に絞りを設けることにより、制御弁の作動モードが切り替わった時、例えば、油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わった時に、その油圧開放モードに応じた燃料圧力が圧力導入路を介して油圧弁に導入される際に、絞りによって燃料圧力の導入が抑制されるため、油圧弁が作動するまでの時間に遅れを持たせることができる。
(Invention of Claim 4 )
The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of
By providing a throttle in the pressure introduction path, when the operation mode of the control valve is switched, for example, when the hydraulic pressure supply mode is switched to the hydraulic pressure release mode, the fuel pressure corresponding to the hydraulic pressure release mode is passed through the pressure introduction path. When introduced into the hydraulic valve, introduction of fuel pressure is suppressed by the throttle, so that it is possible to delay the time until the hydraulic valve operates.
(請求項5の発明)
請求項1〜3に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁の作動モードが切り替わった時に、油圧弁の作動に遅れが生じる様に、油圧弁の作動圧力が設定されていることを特徴とする。
油圧弁の作動圧力が大きい場合と小さい場合とを比較すると、作動圧力が大きい場合より、小さい場合の方が油圧弁の作動タイミングが遅くなる。従って、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、制御弁の作動モードが切り替わった時に、油圧弁の作動タイミングに遅れを持たせることができる。
(Invention of Claim 5 )
4. The fuel injection device for an internal combustion engine according to
Comparing the case where the operating pressure of the hydraulic valve is large and the case where it is small, the operation timing of the hydraulic valve is delayed when the operating pressure is small compared to when the operating pressure is large. Therefore, by appropriately setting the operating pressure of the hydraulic valve, the operating timing of the hydraulic valve can be delayed when the operating mode of the control valve is switched.
(請求項6の発明)
請求項1〜3に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けると共に、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、油圧弁の作動に遅れを持たせていることを特徴とする。
圧力導入路に絞りを設けることにより、制御弁の作動モードが切り替わった時、例えば、油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わった時に、その油圧開放モードに応じた燃料圧力が圧力導入路を介して油圧弁に導入される際に、絞りによって燃料圧力の導入が抑制されるため、油圧弁が作動するまでの時間に遅れを持たせることができる。
(Invention of Claim 6 )
The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of
By providing a throttle in the pressure introduction path, when the operation mode of the control valve is switched, for example, when the hydraulic pressure supply mode is switched to the hydraulic pressure release mode, the fuel pressure corresponding to the hydraulic pressure release mode is passed through the pressure introduction path. When introduced into the hydraulic valve, introduction of fuel pressure is suppressed by the throttle, so that it is possible to delay the time until the hydraulic valve operates.
また、油圧弁の作動圧力が大きい場合と小さい場合とを比較すると、作動圧力が大きい場合より、小さい場合の方が油圧弁の作動タイミングが遅くなる。従って、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、制御弁の作動モードが切り替わった時に、油圧弁の作動タイミングに遅れを持たせることができる。
そこで、圧力導入路に絞りを設けると共に、油圧弁の作動圧力を適宜に設定することにより、油圧弁が作動するまでの遅れ時間を任意に設定できる。
Also, when the hydraulic valve operating pressure is large and small, the hydraulic valve operating timing is delayed when the hydraulic pressure is small compared to when the hydraulic pressure is large. Therefore, by appropriately setting the operating pressure of the hydraulic valve, the operating timing of the hydraulic valve can be delayed when the operating mode of the control valve is switched.
Therefore, a delay time until the hydraulic valve is actuated can be arbitrarily set by providing a throttle in the pressure introduction path and appropriately setting the operating pressure of the hydraulic valve.
(請求項7の発明)
請求項1〜6に記載した何れかの内燃機関用燃料噴射装置において、油圧弁は、少なくとも制御弁の作動モードに応じた燃料圧力と蓄圧器の燃料圧力との差圧で作動することを特徴とする。
油圧弁には、制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されるため、例えば、制御弁が油圧開放モードに設定されると、油圧弁に低圧が導入されて、蓄圧器の燃料圧力との差圧が大きくなる。一方、制御弁が油圧供給モードに設定されると、油圧弁に高圧が導入されるため、蓄圧器の燃料圧力との差圧が小さく、あるいは等しくなる。これにより、制御弁の作動モードに応じて導入される燃料圧力と蓄圧器より導入される燃料圧力との差圧を利用して油圧弁の作動を制御できる。
(Invention of Claim 7 )
The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of
Since the fuel pressure corresponding to the operation mode of the control valve is introduced into the hydraulic valve, for example, when the control valve is set to the hydraulic release mode, a low pressure is introduced into the hydraulic valve, and the fuel pressure of the accumulator The differential pressure increases. On the other hand, when the control valve is set to the hydraulic pressure supply mode, a high pressure is introduced into the hydraulic valve, so that the differential pressure from the fuel pressure of the accumulator is small or equal. Thereby, the operation of the hydraulic valve can be controlled using the differential pressure between the fuel pressure introduced according to the operation mode of the control valve and the fuel pressure introduced from the accumulator.
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail by the following examples.
図1は実施例1に係る燃料噴射装置1の油圧回路図であり、図2〜4は燃料噴射装置1に用いられる制御弁5および油圧弁18の具体的な構成を含む油圧回路図である。
本発明の燃料噴射装置1は、例えば、車両用ディーゼル機関のコモンレールシステムに採用されるもので、図1に示す様に、燃料を所定の圧力状態に蓄える蓄圧器2と、この蓄圧器2より供給される燃料を増圧する増圧器3と、この増圧器3より供給される燃料を噴射するノズル4と、増圧器3の作動およびノズル4の作動を制御する制御弁5等を備える。なお、蓄圧器2を除く増圧器3、ノズル4、および制御弁5等は、図5に示す様に、1つの燃料噴射弁6として一体的に構成されている。
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of the
A
蓄圧器2は、燃料配管7によって燃料噴射弁6に接続され、蓄圧器2に蓄圧された燃料が燃料配管7を通って燃料噴射弁6に供給される。
増圧器3は、大径ピストン8aと小径プランジャ8bとが同心位置に設けられた油圧ピストン8を有し、この油圧ピストン8がボディ9(図5参照)に形成された大径シリンダと小径シリンダとに摺動自在に収容されている。大径ピストン8aが収容される大径シリンダには、大径ピストン8aの上端面より上側に駆動室10が形成され、大径ピストン8aの下端面より下側に制御室11が形成されている。一方、小径プランジャ8bが収容される小径シリンダには、小径プランジャ8bの下端面より下側に高圧室12が形成されている。
The
The
駆動室10は、燃料通路13を介して燃料配管7に接続され、その燃料配管7および燃料通路13を通じて蓄圧器2の燃料圧力が供給される。駆動室10の燃料圧力は、油圧ピストン8の上端面に作用して、油圧ピストン8を図示下向きに付勢している。
制御室11は、以下に説明する往復通路を介して制御弁5の切替ポート40(図2参照)に接続されている。この制御室11には、図5に示す様に、油圧ピストン8を図示上方へ付勢するスプリング14が配設されている。
The
The
往復通路は、図1に示す様に、制御弁5の切替ポート40と制御室11との間を並列に接続する2本の燃料通路15、16によって形成される。一方の燃料通路15には、制御弁5から制御室11へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を阻止する逆止弁17が設けられ、他方の燃料通路16には、この燃料通路16を開閉する油圧弁18が設けられている。なお、2本の燃料通路15、16は、制御弁5の切替ポート40に接続される一端から制御室11に接続される他端までの通路全長を完全に独立して設けても良いが、図1に示す様に、両通路15、16の一端側および他端側を共通に設けることもできる。
As shown in FIG. 1, the reciprocating passage is formed by two
高圧室12は、逆止弁19を有する燃料通路20を介して前記燃料配管7に接続され、蓄圧器2より燃料が供給される。逆止弁19は、燃料通路20を高圧室12へ向かう燃料(蓄圧器2から供給される燃料)の流れを許容し、その逆流(蓄圧器2へ向かう流れ)を阻止する。また、高圧室12は、燃料通路21を介してノズル4の油溜まり4a(図5参照)に接続されると共に、燃料通路22を介して制御弁5の高圧ポート36(図2参照)及び油圧弁18の第3ポート47(図2参照)にも接続されている。
The
ノズル4は、図5に示す様に、先端部に噴孔23が形成されたノズルボディ24と、このノズルボディ24の内部に往復動自在に収容されるニードル25と、このニードル25の図示上部に背圧室26を形成するノズルホルダ27等より構成され、前記ボディ9の下部に配置されて、リテーナ28によりボディ9に固定されている。
ノズルボディ24には、ニードル25の周囲に環状の燃料通路29が形成され、この燃料通路29の上流端に前記油溜まり4aが形成されている。また、燃料通路29と噴孔23との間に円錐状のシート面(図示せず)が形成されている。
As shown in FIG. 5, the
An
背圧室26は、絞り30aを有する燃料通路30を介して制御弁5の切替ポート40に接続されている。
ニードル25は、高圧室12の燃料圧力が制御弁5を介して背圧室26に供給されると、その燃料圧力と背圧室26に配設されたスプリング31(図5参照)の付勢力とを受けて閉弁方向(図5の下方)へ押圧され、ニードル25の先端部に設けられたシートライン(図示せず)が前記シート面に着座して燃料通路29と噴孔23との間を遮断する。一方、背圧室26の燃料圧力が制御弁5を介して低圧側に開放されると、ニードル25がリフトして燃料通路29と噴孔23との間を開くことにより、油溜まり4aに供給される燃料が燃料通路29を通って噴孔23より噴射される。
The
When the fuel pressure in the
制御弁5は、図5に示す様に、ボディ32に形成されたバルブ室5aと、このバルブ室5aに収容される弁体5bと、この弁体5bを駆動する二位置アクチュエータ33とを有し、前記ボディ9の上部に配置されて、リテーナ34によりボディ9に固定されている。 バルブ室5aには、図2に示す様に、前記燃料通路22を介して高圧室12の燃料圧力が供給される高圧ポート36と、ドレン通路37を介して燃料タンク38に通じる低圧ポート39と、前記往復通路(燃料通路15、16)を介して増圧器3の制御室11に接続されると共に、燃料通路30を介してノズル4の背圧室26に接続される切替ポート40とが設けられている。
As shown in FIG. 5, the
弁体5bは、低圧ポート39と切替ポート40との間を遮断して、高圧ポート36と切替ポート40との間を連通する油圧供給モード(図1、図2および図5に示す状態)と、高圧ポート36と切替ポート40との間を遮断して、低圧ポート39と切替ポート40との間を連通する油圧開放モード(図3、図4に示す状態)とを切り替えることができる。すなわち、この制御弁5は、作動モードに応じて燃料の流れ方向を切り替えることができる二位置三方弁として構成されている。
The
アクチュエータ33は、図2に示す様に、弁体5bに連結される円板状のアーマチャ41と、車両に搭載される電子制御装置(以下ECU42と呼ぶ)により通電制御される電磁コイル43と、アーマチャ41を図示下方へ付勢する戻りバネ44等より構成される。このアクチュエータ33は、電磁コイル43への通電によって磁力が発生すると、その磁力を受けてアーマチャ41が吸引され、戻りバネ44の反力に抗して図示上方へ移動することにより駆動力を発生する。また、電磁コイル43への通電が停止すると、磁力の消滅により、戻りバネ44の反力でアーマチャ41が押し戻されて、図2に示す初期状態へ復帰する。なお、図2に示す油圧回路図は、アーマチャ41の作動方向が図5と反対方向の例が示されている。つまり、図5では、電磁コイル43が通電されると、磁力を受けてアーマチャ41が図示下方へ移動する例が示され、図2ではアーマチャ41が図示上方へ移動する例が示されている。
As shown in FIG. 2, the
前記油圧弁18は、図2に示す様に、バルブ室18aと、このバルブ室18aに収容される弁体18bと、この弁体18bを付勢するスプリング18c等より構成される。
バルブ室18aには、増圧器3の制御室11に接続される第1ポート45と、制御弁5の切替ポート40に接続される第2ポート46と、前記燃料通路22を介して増圧器3の高圧室12に接続される第3ポート47が設けられている。
弁体18bは、第1ポート45と第2ポート46との間を遮断して、第1ポート45と第3ポート47との間を連通する高圧モード(図2、図3、図5に示す状態)と、第1ポート45と第2ポート46との間を連通して、第1ポート45と第3ポート47との間を遮断する低圧モード(図4に示す状態)とを切り替えることができる。
スプリング18cは、バルブ室18aの図示下方に凹設された作動室18dに収容されて、弁体18bを高圧モード側(図2の上向き)へ付勢している。
As shown in FIG. 2, the
The
The
The
この油圧弁18には、燃料配管7に接続される燃料通路48を介して蓄圧器2の燃料圧力が常時導入され、その燃料圧力が弁体18bを低圧モード側(図2の下向き)へ付勢している。また、作動室18dには、制御弁5の切替ポート40に接続される圧力導入路49を介して制御弁5の作動モードに応じた燃料圧力が導入される。すなわち、制御弁5が油圧供給モードに設定されると、高圧室12の燃料圧力が圧力導入路49より作動室18dに導入されて、弁体18bを低圧モード側へ付勢する力と高圧モード側へ付勢する力との差が小さく、あるいは等しくなるため、スプリング18cに弁体18bが付勢されて高圧モードとなる。
The
一方、制御弁5が油圧開放モードに設定されると、作動室18dが低圧側に通じることで、弁体18bに掛かる差圧が大きくなる(弁体18bを低圧モード側へ付勢する力の方が高圧モード側へ付勢する力より大きい)ため、スプリング18cの反力に抗して、弁体18bが低圧モード側に付勢されて低圧モードとなる。すなわち、この油圧弁18は、制御弁5の作動モードに応じて、高圧モードと低圧モードとを切り替える二位置三方弁として構成されている。
但し、制御弁5が油圧供給モードから油圧開放モードに切り替わった時に、油圧弁18が高圧モードから低圧モードに切り替わるタイミングに遅れが生じる様に、圧力導入路49に絞り50(図1及び図2参照)が設けられている。
On the other hand, when the
However, when the
次に、燃料噴射装置1の作動を図2〜図4および図6に示すタイムチャートを基に説明する。なお、図6の(1)、(2)、(3)は、それぞれ図2、図3、図4に示す状態に対応している。
アクチュエータ33の電磁コイル43がOFF状態の時は、図2に示す様に、制御弁5が油圧供給モードに設定される。この油圧供給モードでは、切替ポート40と低圧ポート39との間が遮断され、高圧ポート36と切替ポート40とが連通する。これにより、増圧器3の高圧室12とノズル4の背圧室26とが制御弁5を介して連通するため、蓄圧器2の燃料圧力が高圧室12及び制御弁5を介して背圧室26に供給される。
Next, the operation of the
When the
また、油圧弁18は、燃料通路48を介して導入される燃料圧力と、圧力導入路49を介して導入される燃料圧力とが同じ高圧(蓄圧器2の燃料圧力)になるため、弁体18bがスプリング18cに付勢されて高圧モードに制御される。その結果、蓄圧器2の燃料圧力が、一方の燃料通路15及び油圧弁18を介して増圧器3の制御室11に供給される。この時、増圧器3は、駆動室10にも蓄圧器2の燃料圧力が供給されているため、油圧ピストン8の上下両端面に作用する燃料圧力がバランスする。その結果、油圧ピストン8がスプリング14(図5参照)に付勢されて図示上方に移動し、高圧室12の容積が拡大するのに伴って高圧室12に燃料が充填される。この状態では、ノズル4の背圧室26が高圧室12と同じ燃料圧力、即ち蓄圧器2の燃料圧力になっているので、ニードル25がリフトすることはなく、ノズル4内の燃料通路29と噴孔23との間が遮断されることにより、燃料が噴射されることはない。
The
次に、ECU42よりアクチュエータ33に駆動信号(図6(a)参照)が出力され、電磁コイル43に通電されると、図3に示す様に、制御弁5が油圧供給モードから油圧開放モードに切り替わる。この油圧開放モードでは、高圧ポート36と切替ポート40との間が遮断され、切替ポート40と低圧ポート39とが連通する。これにより、ノズル4の背圧室26が低圧側のドレン通路37に連通して、背圧室26の燃料圧力が開放されるため、ニードル25がリフトして、油溜まり4aに供給される燃料が噴孔23より噴射される。
この時、油圧弁18は、背圧室26の燃料圧力が所定の圧力に低下するまで、図3に示す高圧モードを維持するため、背圧室26の燃料圧力が開放されると同時に油圧ピストン8が作動することはない。従って、ノズル4の噴射圧力は、増圧器3によって増圧された超高圧ではなく、蓄圧器2の燃料圧力に略等しい。
Next, when a drive signal (see FIG. 6A) is output from the
At this time, the
その後、背圧室26の燃料圧力が所定の圧力まで低下し、更に、圧力導入路49の絞り50によって設定される遅れ時間を経て、油圧弁18が高圧モードから低圧モードに切り替わる(図4参照)。これにより、油圧弁18を介して増圧器3の制御室11と制御弁5の切替ポート40とが連通するため、制御室11の燃料圧力が低圧側に開放される。その結果、油圧ピストン8に作用する上側と下側との圧力バランスが崩れるため、油圧ピストン8が駆動室10の燃料圧力に押圧されて下方へ押し下げられる。
Thereafter, the fuel pressure in the
この油圧ピストン8の増圧作動に伴い、高圧室12の燃料圧力が上がり始め、最終的には、大径ピストン8aと小径プランジャ8bとの断面積比に応じて加圧される。例えば、蓄圧器2の燃料圧力を50MPaとし、大径ピストン8aと小径プランジャ8bとの断面積比を4:1に設定した場合、高圧室12の燃料圧力は、4×50=200MPaとなる。これにより、増圧器3によって増圧された超高圧の燃料が、ノズル4より噴射される。 なお、メイン噴射に先立ってパイロット噴射(微小噴射)を実施する場合は、図3の状態から直ぐに図2の状態に戻ることで、増圧が進まないうちに、低圧での噴射が可能になる。また、メイン噴射では、図4の状態を続けて、増圧作動を進めることにより、超高圧での噴射が可能になる。
Along with the pressure increasing operation of the
この後、所定のタイミング(例えば、所定の噴射量になった時点)で電磁コイル43への通電を停止すると、制御弁5が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わるため、ノズル4の背圧室26に高圧(蓄圧器2の燃料圧力)が供給され、ニードル25が押し戻されることで、ノズル4による噴射が終了する。
一方、増圧器3は、制御弁5の作動モードが切り替わった後、遅れて油圧弁18が作動する(低圧モードから高圧モードに切り替わる)が、油圧弁18をバイパスする一方の燃料通路15によって制御室11と制御弁5の切替ポート40とが直接接続されているので、油圧弁18の状態によらず、制御弁5が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わると、一方の燃料通路15を通って制御室11へ高圧(蓄圧器2の燃料圧力)が供給される。その結果、制御室11の圧力上昇により、油圧ピストン8が即時に増圧作動を停止して、戻り行程を開始する。その後、遅れて油圧弁18が高圧モードに切り替わるが、これによって引き続き制御室11へ高圧が供給される。
図7にコンピュータシミュレーションによる数値解析の結果を示す。但し、油圧ピストン8の断面積比を2:1とした場合の例である。このシミュレーションによれば、上記の作動説明と略同様の作動および性能が得られることが分かる。
Thereafter, when energization to the
On the other hand, the
FIG. 7 shows the result of numerical analysis by computer simulation. However, this is an example in which the cross-sectional area ratio of the
(実施例1の効果)
実施例1に記載した燃料噴射装置1は、制御弁5の切替ポート40と増圧器3の制御室11とを接続する2本の燃料通路15、16を有しているため、制御弁5の作動モードに応じて2本の燃料通路15、16を使い分けることができる。つまり、制御弁5が油圧開放モードに設定されると、他方の燃料通路16に設けられた油圧弁18が低圧モードに制御されるため、他方の燃料通路16を通って制御室11から低圧側に圧力を開放することができる。なお、一方の燃料通路15には、制御室11から制御弁5へ向かう燃料の流れを阻止する逆止弁17が設けられているため、制御室11の燃料圧力が一方の燃料通路15を通って低圧側に開放されることはない。
(Effect of Example 1)
The
また、制御弁5が油圧供給モードに設定されると、油圧弁18が高圧モードに制御されるため、一方の燃料通路15及び油圧弁18を通って制御室11に高圧(蓄圧器2の燃料圧力)を供給することができる。
上記の構成によれば、制御室11の燃料圧力を開放する時の速度(圧力開放速度)と、制御室11に燃料圧力を供給する時の速度(加圧速度)とを個別に制御できるので、図6(f)に示す様に、圧力開放速度に応じて増圧器3の増圧速度(図中破線A)を変えることができ、加圧速度に応じて増圧器3の戻り速度を変えることができる(図中破線B)を変えることができる。
Further, when the
According to the above configuration, the speed at which the fuel pressure in the
また、実施例1では、油圧弁18の作動室18dに通じる圧力導入路49に絞り50を設けているので、制御弁5のモード切替に対して、図6(d)、(e)の破線Cで示す様に、油圧弁18のモード切替のタイミングを遅らせることができる。その結果、増圧器3の作動(増圧開始時期)に遅れを与えることができる。この様に、増圧器3の増圧速度、増圧器3の戻り速度、および増圧器3の増圧開始時期を変えることにより、図6(g)に示す様に、内燃機関の運転状態に応じて噴射率パターンの最適化が可能となる。この噴射率パターンの最適化は、良く知られている様に、内燃機関の排気ガス浄化、及び出力向上に効果的である。また、増圧器3の戻り速度が変えられることで、特に、高速の内燃機関において、初期位置に戻す時間を速くする等の設定が、他の特性に影響することなく可能になる。
Moreover, in Example 1, since the
さらに、増圧器3の増圧開始時期を遅らせることにより、噴射の初期を低圧にでき、その期間を絞り50によって変えることができるだけでなく、超高圧を必要としない微小噴射(例えばパイロット噴射)の時は、噴射状態になる時間が極めて短いため、加圧されないままの圧力(蓄圧器2の燃料圧力)で噴射することが可能である。
なお、実施例1に記載した制御弁5は、例えば、油圧供給モードから油圧開放モードへ切り替わる時に、高圧ポート36と低圧ポート39とが一時的に連通するため、スイッチングリークが発生するが、この僅かなスイッチングリーク以外、燃料の垂れ流しが発生しないため、エネルギーロスを抑制でき、内燃機関の燃費低下を防止できる。
Furthermore, by delaying the pressure increase start timing of the
In the
更に、前述の通り、増圧作動の終了を噴射作動の終了と略同時にできるので、増圧器3を無駄に作動させる必要がなく、駆動エネルギーの浪費を無くすことができる。
上記の様に、実施例1に記載した燃料噴射装置1は、二位置アクチュエータ33によって駆動される制御弁5を1個用いるだけの簡易な構成で、ロスの少ない超高圧噴射を実現できると共に、低圧、超高圧の噴射など、各種の噴射パターンを実現できる。また、増圧器3の作動を最適化できるので、最適な噴射特性を作り込むことができ、戻り時間の最適化ができるという特徴を併せ持つ。
Furthermore, as described above, since the end of the pressure increasing operation can be performed substantially simultaneously with the end of the injection operation, it is not necessary to operate the
As described above, the
(変形例)
実施例1では、圧力導入路49に絞り50を設けて、油圧弁18が高圧モードから低圧モードに切り替わるタイミングを遅らせることで、増圧器3の作動(増圧開始時期)に遅れを与えているが、絞り50を設ける代わりに、油圧弁18の作動圧力を適宜に設定することで遅れ時間を調整することも可能である。例えば、油圧弁18の弁体18bを付勢するスプリング18cの荷重によって遅れ時間を設定することもできる。あるいは、圧力導入路49に設けられた絞り50の効果と、油圧弁18の作動圧力との協働により、油圧弁18が作動するタイミングを遅らせることもできる。
(Modification)
In the first embodiment, a
図8は実施例2に係る燃料噴射装置1の油圧回路図である。
この実施例2に示す燃料噴射装置1は、油圧弁18の第3ポート47を蓄圧器2に接続した一例であり、その他の構成は実施例1と同じである。
この実施例2の構成では、増圧器3の油圧ピストン8が復帰する際、つまり油圧弁18が低圧モードから高圧モードに切り替わった時に、増圧器3の高圧室12を経由することなく、蓄圧器2から油圧弁18を介して制御室11へ圧力供給できるため、油圧ピストン8の復帰がより安定し、確実に行われる。
FIG. 8 is a hydraulic circuit diagram of the
The
In the configuration of the second embodiment, when the
図9は実施例3に係る燃料噴射装置1の油圧回路図である。
この実施例3に示す燃料噴射装置1は、実施例2と同様に、油圧弁18の第3ポート47を蓄圧器2に接続し、更に、制御弁5の高圧ポート36を蓄圧器2に接続した一例であり、その他の構成は実施例1と同じである。
実施例1及び実施例2の構成では、蓄圧器2の燃料圧力が高圧室12を経由して制御弁5の高圧ポート36に供給されるが、本実施例の構成では、蓄圧器2の燃料圧力が高圧室12を経由することなく、直接、高圧ポート36に供給される。その結果、ノズル4の背圧室26への圧力供給がより安定するため、ノズル4の作動が確実に行われる。
また、高圧室12の増圧された超高圧が制御に使われることがないため、圧力損失を小さくできる。
FIG. 9 is a hydraulic circuit diagram of the
In the
In the configurations of the first and second embodiments, the fuel pressure of the
Further, since the increased ultrahigh pressure in the
図10は実施例4に係る燃料噴射装置1の油圧回路図である。
この実施例4に示す燃料噴射装置1は、実施例1に記載した燃料通路15と逆止弁17を廃止した一例であり、その他の構成は実施例1と同じである。
本発明の油圧弁18は、低圧モードと高圧モードとを切り替える二位置三方弁として構成され、且つ制御弁5の高圧ポート36と油圧弁18の第3ポート47とが常時高圧であるため、制御弁5が油圧供給モード(図10に示す状態)に設定されると、油圧弁18の作動状態に係わらず、油圧弁18の第1ポート45には高圧(蓄圧器2の燃料圧力)が供給される。
FIG. 10 is a hydraulic circuit diagram of the
The
The
即ち、油圧弁18は、制御弁5の作動モードが切り替わった時に、所定の遅れ時間を持って作動するため、例えば、制御弁5が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わった時に、油圧弁18は一時的に低圧モードの状態を維持する。この時、油圧弁18は、第1ポート45と第2ポート46との間が連通し、その第2ポート46と制御弁5の切替ポート40とが直接接続されているため、制御弁5の切替ポート40に供給される高圧が油圧弁18の第1ポート45にも供給される。その後、所定の遅れ時間を経て、油圧弁18が低圧モードから高圧モードに切り替わると、第3ポート47に接続される高圧室12を経由して、第1ポート45に高圧が供給される。
That is, since the
従って、噴射の終了に際して制御弁5が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わると、油圧弁18の作動状態に係わらず、油圧弁18の第1ポート45に高圧が供給され、その高圧が増圧器3の制御室11に供給されることで、増圧作動を即時に終了させることができる。
これにより、実施例1に記載した燃料通路15及び逆止弁17を廃止することができ、回路構成を簡素化できる。
Therefore, when the
Thereby, the
図11は実施例5に係る燃料噴射装置1の油圧回路図である。
この実施例5に示す燃料噴射装置1は、実施例3に記載した燃料通路15と逆止弁17を廃止した一例であり、その他の構成は実施例3と同じである。
実施例4の場合と同様に、噴射の終了に際して制御弁5が油圧開放モードから油圧供給モードに切り替わると、油圧弁18の作動状態に係わらず、油圧弁18の第1ポート45に高圧が供給され、その高圧が増圧器3の制御室11に供給されることで、増圧作動を即時に終了させることができる。これにより、実施例3に記載した燃料通路15及び逆止弁17を廃止することができ、回路構成を簡素化できる。
FIG. 11 is a hydraulic circuit diagram of the
The
As in the case of the fourth embodiment, when the
図12は実施例6に係る燃料噴射装置1の油圧回路図である。
この実施例6に示す燃料噴射装置1は、油圧弁18の第2ポート46が低圧側のドレン通路37に接続されていることであり、その他の構成は実施例1と同じである。
この場合、制御弁5の油圧開放モード時に、増圧器3の制御室11から流出する燃料を制御弁5に通す必要がないため、実施例1の構成と比較した場合に、制御弁5を小型化できる。なお、制御弁5の油圧供給モード時には、制御室11に供給される燃料が制御弁5を通ることになるが、制御室11への燃料供給時には、流出時より所要時間が長いので、制御弁5を小型化しても制約とはならない。
FIG. 12 is a hydraulic circuit diagram of the
In the
In this case, when the
1 内燃機関用燃料噴射装置
2 蓄圧器
3 増圧器
4 ノズル
5 制御弁
5b 制御弁の弁体
8 油圧ピストン
11 増圧器の制御室
12 増圧器の高圧室
15 一方の燃料通路(油圧供給通路)
16 他方の燃料通路(制御室の燃料圧力を低圧側に開放するための燃料通路)
17 一方の燃料通路に設けられた逆止弁
18 油圧弁
18b 油圧弁の弁体
25 ニードル
26 ノズルの背圧室
33 二位置アクチュエータ
36 制御弁の高圧ポート
37 ドレン通路
39 制御弁の低圧ポート
40 制御弁の切替ポート
45 油圧弁の第1ポート
46 油圧弁の第2ポート
47 油圧弁の第3ポート
49 圧力導入路
50 圧力導入路に設けられた絞り
DESCRIPTION OF
16 Other fuel passage (fuel passage for releasing the fuel pressure in the control chamber to the low pressure side)
17 Check valve provided in one
Claims (7)
b)燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する制御室と、前記蓄圧器より燃料が供給される高圧室と、前記制御室の燃料圧力の増減に応じて可動する油圧ピストンとを有し、この油圧ピストンの増圧動作によって前記高圧室の燃料を増圧する増圧器と、
c)燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する背圧室と、この背圧室の燃料圧力の増減に応じて可動するニードルとを有し、前記増圧器を介して供給される燃料を前記ニードルの開弁動作によって噴射するノズルと、
d)一つの二位置アクチュエータによって駆動され、前記蓄圧器または前記高圧室の燃料圧力を前記制御室及び前記背圧室に供給する油圧供給モードと、前記制御室及び前記背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁と、
e)前記制御室に接続される第1ポートを有し、前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されて作動することにより、前記第1ポートの連通先を高圧側と低圧側との何方か一方に切り替える三方弁として構成された油圧弁とを備え、
前記制御弁により、前記背圧室の燃料圧力を直接制御することで前記ノズルの噴射作動を制御すると共に、少なくとも前記油圧弁を介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することで前記増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、
前記ノズルの噴射作動に対して、前記増圧器の増圧作動に遅れが生じる様に、前記油圧弁の作動タイミングに遅れを持たせており、
前記制御弁は、前記アクチュエータによって駆動される弁体と、前記ノズルの背圧室に接続されると共に、前記増圧器の制御室に少なくとも前記油圧弁を介して接続される切替ポートと、前記増圧器の高圧室または前記蓄圧器に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、前記弁体が前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧供給モードと、前記弁体が前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であり、
前記油圧弁は、前記第1ポートと、前記制御弁の切替ポートに接続される第2ポートと、前記蓄圧器または前記高圧室に接続される第3ポートとを有し、前記制御弁が前記油圧供給モードに設定されると、前記第1ポートと前記第2ポートとの間を遮断して、前記第1ポートと前記第3ポートとの間を連通する高圧モードに制御され、前記制御弁が前記油圧開放モードに設定されると、前記第1ポートと前記第3ポートとの間を遮断して、前記第1ポートと前記第2ポートとの間を連通する低圧モードに制御されることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 a) a pressure accumulator for storing fuel in a predetermined pressure state;
b) a control chamber in which fuel pressure increases or decreases due to inflow or outflow of fuel; a high pressure chamber to which fuel is supplied from the accumulator; and a hydraulic piston that moves according to increase or decrease in fuel pressure in the control chamber; A pressure intensifier for increasing the pressure of the fuel in the high pressure chamber by the pressure increasing operation of the hydraulic piston;
c) a back pressure chamber in which the fuel pressure increases or decreases due to the inflow or outflow of fuel, and a needle that moves according to the increase or decrease in the fuel pressure in the back pressure chamber, and the fuel supplied via the pressure intensifier A nozzle that injects by opening the needle;
d) a hydraulic pressure supply mode driven by a single two-position actuator to supply fuel pressure in the accumulator or the high pressure chamber to the control chamber and the back pressure chamber; and fuel pressure in the control chamber and the back pressure chamber. A control valve that switches between a hydraulic release mode that opens to the low pressure side;
e) having a first port connected to the control chamber and operating by introducing a fuel pressure according to the operation mode of the control valve, thereby connecting the first port to the high pressure side and the low pressure side; A hydraulic valve configured as a three-way valve to switch to either one of
The control valve controls the injection operation of the nozzle by directly controlling the fuel pressure in the back pressure chamber, and indirectly controls the fuel pressure in the control chamber through at least the hydraulic valve. A fuel injection device for an internal combustion engine for controlling a pressure increasing operation of a pressure intensifier,
With respect to the injection operation of the nozzle, the operation timing of the hydraulic valve is delayed so that a delay occurs in the pressure increase operation of the pressure intensifier ,
The control valve is connected to a valve body driven by the actuator, a back pressure chamber of the nozzle, a switching port connected to the control chamber of the pressure booster via at least the hydraulic valve, and the booster. A high-pressure port connected to the high-pressure chamber of the pressure device or the accumulator, and a low-pressure port connected to the drain passage on the low-pressure side, the valve body blocking between the low-pressure port and the switching port The hydraulic pressure supply mode for communicating between the high pressure port and the switching port, and the valve body shuts off between the high pressure port and the switching port, and between the low pressure port and the switching port. A two-position three-way valve that switches between communicating with the hydraulic release mode;
The hydraulic valve includes the first port, a second port connected to the switching port of the control valve, and a third port connected to the pressure accumulator or the high pressure chamber. When the hydraulic pressure supply mode is set, the control valve is controlled to a high pressure mode in which the first port and the second port are disconnected and the first port and the third port communicate with each other. Is set to the hydraulic pressure release mode, the first port and the third port are disconnected, and the first port and the second port are controlled to be in a low pressure mode. A fuel injection device for an internal combustion engine.
前記油圧弁をバイパスして前記制御弁の切替ポートと前記制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、前記制御弁から前記制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられ、
前記制御弁は、前記油圧弁と前記油圧供給通路とを介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1,
A hydraulic pressure supply passage that bypasses the hydraulic valve and connects the control valve switching port and the control chamber is provided, and a flow of fuel from the control valve to the control chamber is provided in the hydraulic pressure supply passage. Is provided with a check valve that prevents backflow,
The fuel injection device for an internal combustion engine , wherein the control valve indirectly controls the fuel pressure in the control chamber via the hydraulic valve and the hydraulic pressure supply passage .
b)燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する制御室と、前記蓄圧器より燃料が供給される高圧室と、前記制御室の燃料圧力の増減に応じて可動する油圧ピストンとを有し、この油圧ピストンの増圧動作によって前記高圧室の燃料を増圧する増圧器と、
c)燃料の流入または流出により燃料圧力が増減する背圧室と、この背圧室の燃料圧力の増減に応じて可動するニードルとを有し、前記増圧器を介して供給される燃料を前記ニードルの開弁動作によって噴射するノズルと、
d)一つの二位置アクチュエータによって駆動され、前記蓄圧器または前記高圧室の燃料圧力を前記制御室及び前記背圧室に供給する油圧供給モードと、前記制御室及び前記背圧室の燃料圧力を低圧側に開放する油圧開放モードとを切り替える制御弁と、
e)前記制御室に接続される第1ポートを有し、前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力が導入されて作動することにより、前記第1ポートの連通先を高圧側と低圧側との何方か一方に切り替える三方弁として構成された油圧弁とを備え、
前記制御弁により、前記背圧室の燃料圧力を直接制御することで前記ノズルの噴射作動を制御すると共に、少なくとも前記油圧弁を介して前記制御室の燃料圧力を間接的に制御することで前記増圧器の増圧作動を制御する内燃機関用燃料噴射装置であって、
前記ノズルの噴射作動に対して、前記増圧器の増圧作動に遅れが生じる様に、前記油圧弁の作動タイミングに遅れを持たせており、
前記制御弁は、前記アクチュエータによって駆動される弁体と、前記ノズルの背圧室に接続されると共に、前記増圧器の制御室に少なくとも前記油圧弁を介して接続される切替ポートと、前記増圧器の高圧室または前記蓄圧器に接続される高圧ポートと、低圧側のドレン通路に接続される低圧ポートとが設けられ、前記弁体が前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧供給モードと、前記弁体が前記高圧ポートと前記切替ポートとの間を遮断して、前記低圧ポートと前記切替ポートとの間を連通する前記油圧開放モードとを切り替える二位置三方弁であり、
前記油圧弁は、前記第1ポートと、前記ドレン通路に接続される第2ポートと、前記蓄圧器または前記高圧室に接続される第3ポートとを有し、前記制御弁が前記油圧供給モードに設定されると、前記第1ポートと前記第2ポートとの間を遮断して、前記第1ポートと前記第3ポートとの間を連通する高圧モードに制御され、前記制御弁が前記油圧開放モードに設定されると、前記第1ポートと前記第3ポートとの間を遮断して、前記第1ポートと前記第2ポートとの間を連通する低圧モードに制御され、
前記制御弁の切替ポートと前記制御室との間を接続する油圧供給通路が設けられると共に、この油圧供給通路には、前記制御弁から前記制御室へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止する逆止弁が設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 a) a pressure accumulator for storing fuel in a predetermined pressure state;
b) a control chamber in which fuel pressure increases or decreases due to inflow or outflow of fuel; a high pressure chamber to which fuel is supplied from the accumulator; and a hydraulic piston that moves according to increase or decrease in fuel pressure in the control chamber; A pressure intensifier for increasing the pressure of the fuel in the high pressure chamber by the pressure increasing operation of the hydraulic piston;
c) a back pressure chamber in which the fuel pressure increases or decreases due to the inflow or outflow of fuel, and a needle that moves according to the increase or decrease in the fuel pressure in the back pressure chamber, and the fuel supplied via the pressure intensifier A nozzle that injects by opening the needle;
d) a hydraulic pressure supply mode driven by a single two-position actuator to supply fuel pressure in the accumulator or the high pressure chamber to the control chamber and the back pressure chamber; and fuel pressure in the control chamber and the back pressure chamber. A control valve that switches between a hydraulic release mode that opens to the low pressure side;
e) having a first port connected to the control chamber and operating by introducing a fuel pressure according to the operation mode of the control valve, thereby connecting the first port to the high pressure side and the low pressure side; A hydraulic valve configured as a three-way valve to switch to either one of
The control valve controls the injection operation of the nozzle by directly controlling the fuel pressure in the back pressure chamber, and indirectly controls the fuel pressure in the control chamber through at least the hydraulic valve. A fuel injection device for an internal combustion engine for controlling a pressure increasing operation of a pressure intensifier,
With respect to the injection operation of the nozzle, the operation timing of the hydraulic valve is delayed so that a delay occurs in the pressure increase operation of the pressure intensifier,
The control valve is connected to a valve body driven by the actuator, a back pressure chamber of the nozzle, a switching port connected to the control chamber of the pressure booster via at least the hydraulic valve, and the booster. A high-pressure port connected to the high-pressure chamber of the pressure device or the accumulator, and a low-pressure port connected to the drain passage on the low-pressure side, the valve body blocking between the low-pressure port and the switching port The hydraulic pressure supply mode for communicating between the high pressure port and the switching port, and the valve body shuts off between the high pressure port and the switching port, and between the low pressure port and the switching port. A two-position three-way valve that switches between communicating with the hydraulic release mode;
The hydraulic valve has the first port, a second port connected to the drain passage, and a third port connected to the accumulator or the high pressure chamber, and the control valve is in the hydraulic supply mode. Is set to a high pressure mode in which the first port and the second port are disconnected and the first port and the third port communicate with each other, and the control valve is controlled by the hydraulic pressure. When set to the open mode, the first port and the third port are shut off, and the first port and the second port are communicated with each other, and the low pressure mode is controlled.
A hydraulic pressure supply passage is provided to connect between the control valve switching port and the control chamber. The hydraulic pressure supply passage allows the flow of fuel from the control valve to the control chamber and prevents the reverse flow. A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising a check valve for preventing the internal combustion engine.
前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を前記油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けることで、前記油圧弁の作動に遅れを持たせていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 ,
A pressure introduction path for introducing fuel pressure in accordance with the operation mode of the control valve to the hydraulic valve, and providing a throttle in the pressure introduction path to delay the operation of the hydraulic valve ; A fuel injection device for an internal combustion engine.
前記制御弁の作動モードが切り替わった時に、前記油圧弁の作動に遅れが生じる様に、前記油圧弁の作動圧力が設定されていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 ,
The fuel injection device for an internal combustion engine , wherein the operation pressure of the hydraulic valve is set so that the operation of the hydraulic valve is delayed when the operation mode of the control valve is switched .
前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力を前記油圧弁に導入する圧力導入路を有し、この圧力導入路に絞りを設けると共に、前記油圧弁の作動圧力を適宜に設定することで、前記油圧弁の作動に遅れを持たせていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 ,
A pressure introduction path for introducing fuel pressure in accordance with the operation mode of the control valve to the hydraulic valve; providing a throttle in the pressure introduction path; and appropriately setting the operating pressure of the hydraulic valve, A fuel injection device for an internal combustion engine characterized by delaying the operation of a hydraulic valve .
前記油圧弁は、少なくとも前記制御弁の作動モードに応じた燃料圧力と前記蓄圧器の燃料圧力との差圧で作動することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。 The fuel injection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6 ,
The fuel injection device for an internal combustion engine , wherein the hydraulic valve is operated by a differential pressure between a fuel pressure corresponding to at least an operation mode of the control valve and a fuel pressure of the accumulator .
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