JPH09170512A - Pressure control device in accumulator fuel injection device - Google Patents
Pressure control device in accumulator fuel injection deviceInfo
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- F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に用いられ
る蓄圧式燃料噴射装置に係り、特に、それに用いられる
蓄圧容器(コモンレール、蓄圧配管等)内の燃料の圧力
を運転条件に応じて迅速に減圧するための圧力制御装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure-accumulation type fuel injection device used in an internal combustion engine, and more particularly, to rapidly changing the pressure of fuel in a pressure accumulation container (common rail, pressure accumulation pipe, etc.) used therefor according to operating conditions. The present invention relates to a pressure control device for reducing pressure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来よく用いられている蓄圧式燃料噴射
装置の一例として、3方弁式の方向制御弁(油圧制御
弁)を使用する燃料噴射装置の概略の構成を図3に示
す。この装置においては、蓄圧配管M1内の燃料の圧力
が制御目標圧よりも高い場合には、3方弁である方向制
御弁M2を方向制御弁駆動手段M5によって切り換える
ことによって、蓄圧配管M1と燃料系統の中の低圧側
(ドレイン)とを流路M4を介して短時間だけ連通させ
る。それによって、蓄圧配管M1内に蓄えられた高圧の
燃料の一部を燃料系統の低圧側へ放出し、蓄圧配管M1
内の圧力を急速に降下させることができる。その結果、
フューエルカット時のように燃料噴射弁M3が燃料を噴
射していない時でも、蓄圧配管M1内の燃料の圧力を速
やかに制御目標圧に追従させることが可能になる。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a schematic structure of a fuel injection device using a three-way valve type directional control valve (hydraulic control valve) as an example of a pressure-accumulation type fuel injection device which has been widely used. In this device, when the pressure of the fuel in the pressure accumulation pipe M1 is higher than the control target pressure, the directional control valve M2, which is a three-way valve, is switched by the directional control valve drive means M5, so that the pressure accumulation pipe M1 and the fuel The low voltage side (drain) in the system is communicated with the low pressure side (drain) for a short time via the flow path M4. Thereby, a part of the high-pressure fuel stored in the pressure accumulation pipe M1 is discharged to the low pressure side of the fuel system, and the pressure accumulation pipe M1 is discharged.
The pressure inside can be dropped rapidly. as a result,
Even when the fuel injection valve M3 is not injecting fuel as in fuel cut, the pressure of fuel in the pressure accumulating pipe M1 can be made to quickly follow the control target pressure.
【0003】なお、この従来技術においては、そのよう
な蓄圧配管M1内の燃料の圧力が制御目標圧よりも高い
場合に、或る短時間、即ち、方向制御弁M2を切り換え
てから燃料噴射弁M3が燃料噴射を開始するまでの遅延
時間よりも短い時間幅で方向制御弁M2を反復して切り
換えて、断続的に短時間ずつ高圧側を低圧側に連通させ
ることによって、微小な連通時間の集積値に対応する分
だけ蓄圧配管M1の燃料圧力を減圧すること(デューテ
ィ制御)もできる。このような方向制御弁M2の制御は
3方弁にのみ可能な「スイッチング・リーク」と呼ばれ
るもので、高圧側の燃料圧力を減圧するための有効な手
法となっている。In this prior art, when the fuel pressure in the pressure accumulating pipe M1 is higher than the control target pressure, the fuel injection valve is switched for a short period of time, that is, the directional control valve M2 is switched. By repeating and switching the directional control valve M2 with a time width shorter than the delay time until M3 starts fuel injection, and intermittently connecting the high pressure side to the low pressure side for a short period of time, a minute communication time It is also possible to reduce the fuel pressure in the pressure accumulating pipe M1 by an amount corresponding to the accumulated value (duty control). Such control of the directional control valve M2 is called "switching leak" which can be applied only to the three-way valve, and is an effective method for reducing the fuel pressure on the high pressure side.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】近年、小型のディーゼ
ルエンジン向けに燃料噴射ポンプを小型化したいという
要求が強くなり、ポンプの吐出量を減少させるための手
段として、蓄圧式燃料噴射装置における3方弁からなる
方向制御弁(油圧制御弁)を2方弁に置き換えたいとい
う要望が高まって来た。しかしながら、2方弁からなる
油圧制御弁を用いると、3方弁を用いた場合のように切
り換え時に高圧側と低圧側を連通させるスイッチング・
リークを行わせることができなくなるので、フューエル
カット時のように燃料が噴射されていない時には、たと
え燃料噴射ポンプからの燃料の圧送を停止させても、コ
モンレールのような比較的容量の大きい蓄圧容器を迅速
に減圧することはできず、ポンプやバルブの摺動部分等
から高圧の燃料が少しづつ低圧側へ洩れることによって
緩やかに減圧するのを待たなければならない。In recent years, there has been an increasing demand for downsizing of fuel injection pumps for small diesel engines, and as a means for reducing the discharge amount of the pumps, there are three methods for accumulating fuel injection devices. There has been an increasing demand for replacing a directional control valve (hydraulic control valve) consisting of a valve with a two-way valve. However, when a hydraulic control valve consisting of a two-way valve is used, a switching operation that connects the high-pressure side and the low-pressure side at the time of switching is performed, as in the case of using a three-way valve.
Since it will not be possible to cause a leak, when fuel is not being injected, such as during fuel cut, even if the pumping of fuel from the fuel injection pump is stopped, a pressure accumulator with a comparatively large capacity such as a common rail. It is not possible to quickly reduce the pressure, and it is necessary to wait until the high pressure fuel gradually leaks to the low pressure side from the sliding parts of the pump and the valve, etc., so that the pressure is gradually reduced.
【0005】従って、2方弁式の油圧制御弁を用いた場
合には一般的に減圧応答性が悪くなるので、その結果と
して、機関を再加速するときの加速ショックの発生や、
エミッションの悪化、騒音の増大等の問題が生じる。本
発明は、従来技術におけるこのような問題に対処して、
新規な手段によってこれらの問題を解消することを目的
としている。Therefore, when the two-way valve type hydraulic control valve is used, the pressure reduction response is generally deteriorated, and as a result, an acceleration shock occurs when the engine is re-accelerated,
Problems such as deterioration of emission and increase of noise occur. The present invention addresses such problems in the prior art,
The aim is to solve these problems by new means.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明によれば、ソレノイドコイルに通電し、弁体を電磁力
により吸引して弁座から離座させることによって、蓄圧
容器が制御ポートを介して直接に燃料系統の低圧側と連
通するので、蓄圧容器内の高圧燃料が直ちに低圧側に放
出されて蓄圧容器の燃料圧力が迅速に低下する。この場
合、弁体にはバランスロッドが設けられてバランス圧力
室が形成されており、バランス圧力室には連通路によっ
て常時制御ポートの圧力が導入されているので、弁体に
作用する上下方向の油圧作用力が部分的に相殺される結
果、弁体を閉弁位置に向かって付勢するためのバルブス
プリングの付勢力を小さくすることが可能になる。その
結果、ソレノイドコイルの吸引力を小さくすることがで
きるので、圧力制御装置全体を小型化することが可能に
なる。According to the invention described in claim 1, the solenoid valve is energized, the valve body is attracted by the electromagnetic force, and the valve body is separated from the valve seat. Since it directly communicates with the low pressure side of the fuel system via, the high pressure fuel in the pressure accumulator is immediately discharged to the low pressure side, and the fuel pressure in the accumulator decreases rapidly. In this case, the balance rod is provided in the valve body to form the balance pressure chamber, and the pressure in the control port is constantly introduced into the balance pressure chamber by the communication passage. As a result of the hydraulic force being partially offset, the urging force of the valve spring for urging the valve body toward the closed position can be reduced. As a result, since the attraction force of the solenoid coil can be reduced, the pressure control device can be downsized as a whole.
【0007】特に、本発明の場合は弁体の内部に形成さ
れるシリンダと、それに挿入されるバランスロッドの直
径を制御ポートの弁座よりも小径としているので、弁体
を押し下げようとする油圧作用力よりも、弁体を押し上
げようとする油圧作用力の方が大きくなり、圧力制御装
置は全体に開弁傾向が与えられて、フェイルセーフの機
能が容易に得られる。この場合、弁体を閉弁位置に向か
って付勢するバルブスプリングの付勢力は、それら上下
方向の油圧作用力の差に抗して弁体を押し下げることが
できる程度の小さなものでよい。Particularly, in the case of the present invention, the diameter of the cylinder formed inside the valve body and the diameter of the balance rod inserted therein are smaller than the valve seat of the control port, so that the hydraulic pressure for pushing down the valve body. The hydraulic acting force for pushing up the valve body becomes larger than the acting force, and the pressure control device is given a tendency to open the valve as a whole, so that the fail-safe function can be easily obtained. In this case, the urging force of the valve spring that urges the valve body toward the valve closing position may be small enough to push down the valve body against the difference in the hydraulic action force in the vertical direction.
【0008】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
において、バルブスプリングの設定荷重を、蓄圧容器の
最高圧力において弁体に作用する油圧作用力がバルブス
プリングの付勢力に打ち勝って弁体を開弁位置へ移動さ
せることができる値に設定するので、蓄圧容器の燃料圧
力が最高圧力を超えたときに、弁体を押し下げようとす
る油圧作用力と、それよりも大きい値である弁体を下か
ら押し上げようとする油圧作用力との差による弁体を押
し上げようとする力が、バルブスプリングの付勢力に打
ち勝つことになるので、圧力制御装置が最高圧力におい
て自動的に開弁して蓄圧容器を減圧する効率のよいフェ
イルセーフの機能が得られる。従って、請求項1及び2
の発明によれば、いずれも蓄圧容器の燃料圧力が過度に
大きくなって危険な値に達することを防止することがで
きる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the set load of the valve spring is exceeded by the hydraulic force acting on the valve element at the maximum pressure of the pressure accumulator container, overcoming the urging force of the valve spring. It is set to a value that can move the body to the valve open position, so when the fuel pressure in the pressure accumulator exceeds the maximum pressure, the hydraulic force that pushes down the valve body and the value that is larger than that. The force that pushes up the valve disc due to the difference between the hydraulic force that pushes up the valve disc from below will overcome the biasing force of the valve spring, so the pressure control device will automatically open the valve at the maximum pressure. Thus, an efficient fail-safe function of decompressing the pressure accumulator can be obtained. Therefore, claims 1 and 2
According to each of the inventions, it is possible to prevent the fuel pressure in the accumulator from becoming excessively high and reaching a dangerous value.
【0009】請求項3の発明によれば、ソレノイドコイ
ルの吸引力が、常用範囲で最低のコモンレール圧(下限
値)において弁体に作用する油圧作用力と、バルブスプ
リングの付勢力との和に等しくなるように設定されるの
で、常用範囲のコモンレール圧では、ソレノイドコイル
がバルブスプリングの付勢力に打ち勝って確実に弁体を
開弁させることができる反面、コモンレール圧が常用範
囲以下になると、弁体に加わる上下方向の油圧作用力の
差が小さくなるため、ソレノイドコイルの吸引力だけで
はバルブスプリングの付勢力に抗して弁体を開弁位置に
支持することができなくなるので、ソレノイドコイルに
通電されていても圧力制御装置は自動的に閉弁し、蓄圧
容器の過度の減圧によるトラブルを防止することができ
る。According to the third aspect of the invention, the attraction force of the solenoid coil is the sum of the hydraulic force acting on the valve element at the lowest common rail pressure (lower limit value) in the normal range and the urging force of the valve spring. Since they are set to be equal, when the common rail pressure is within the normal range, the solenoid coil can overcome the biasing force of the valve spring to open the valve element reliably, but when the common rail pressure falls below the normal range, Since the difference in the vertical hydraulic force applied to the body is reduced, the suction force of the solenoid coil alone cannot support the valve body in the valve open position against the biasing force of the valve spring. Even when electricity is supplied, the pressure control device automatically closes, and troubles due to excessive pressure reduction of the pressure accumulator can be prevented.
【0010】請求項4の発明によれば、請求項1の発明
において蓄圧容器と制御ポートの弁座との間に絞りが設
けられるので、弁体が開弁位置へ移動したときに制御ポ
ートには蓄圧容器内の高圧よりも低い燃料圧力が作用す
る。従って、弁体を閉弁位置に向かって付勢するバルブ
スプリングの付勢力は比較的小さなものでよく、ひいて
はソレノイドコイルの吸引力も小さくてよいことになる
ので、ソレノイドコイル等を小型化することが可能にな
る。According to the invention of claim 4, in the invention of claim 1, since the throttle is provided between the pressure accumulating container and the valve seat of the control port, when the valve body moves to the valve opening position, the control port is provided. Has a lower fuel pressure than the high pressure in the accumulator. Therefore, the urging force of the valve spring that urges the valve element toward the closed position may be relatively small, and the attraction force of the solenoid coil may be small, so that the solenoid coil and the like can be downsized. It will be possible.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】図2に、本発明の特徴とする圧力
制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置1の全体構成を示
す。燃料タンク2の燃料は低圧ポンプ3によって所定の
低圧まで加圧された後に、更に高圧ポンプ4によって噴
射圧力を越える高圧まで加圧されて、多気筒エンジンの
本体6の全気筒、或いはその一部の複数個の気筒に共通
な蓄圧容器(コモンレール)5内に一時的に蓄えられ
る。エンジン本体6の各気筒毎に設けられた2方弁式イ
ンジェクタ7には、コモンレール5から高圧配管8によ
って高圧燃料が導入される。FIG. 2 shows the overall structure of a pressure-accumulation fuel injection system 1 equipped with a pressure control device, which is a feature of the present invention. The fuel in the fuel tank 2 is pressurized by the low-pressure pump 3 to a predetermined low pressure, and then further pressurized by the high-pressure pump 4 to a high pressure exceeding the injection pressure, so that all the cylinders of the main body 6 of the multi-cylinder engine or a part thereof. Is temporarily stored in a pressure accumulating container (common rail) 5 common to a plurality of cylinders. High pressure fuel is introduced from a common rail 5 through a high pressure pipe 8 into a two-way valve injector 7 provided for each cylinder of the engine body 6.
【0012】コモンレール5には圧力センサ9が設けら
れており、その検出信号はコモンレール圧力を示すもの
として、コンピュータを内蔵する電子式制御装置(EC
U)10に入力される。ECU10には、その他のセン
サ類からエンジン本体6の運転状態を示すエンジン回転
数やアクセル開度等の信号が入力されており、コモンレ
ール5の圧力がその時のエンジン本体6の運転状態に最
適な制御目標圧になるように、ECU10が高圧ポンプ
4を制御する。A pressure sensor 9 is provided on the common rail 5, and a detection signal of the pressure sensor 9 indicates the common rail pressure. An electronic control unit (EC) incorporating a computer is provided.
U) 10 is input. Signals such as engine speed and accelerator opening indicating the operating state of the engine body 6 are input to the ECU 10 from other sensors, and the pressure of the common rail 5 is optimally controlled for the operating state of the engine body 6 at that time. The ECU 10 controls the high pressure pump 4 so that the target pressure is reached.
【0013】コモンレール5には本発明の特徴である圧
力制御装置11が取り付けられている。その詳細な構造
は後述するが、圧力制御装置11には、圧力センサ9か
らのコモンレール圧力とエンジン回転数やアクセル開度
等の信号をもとにしてECU10において演算された結
果としての制御信号が送られる。そして例えば、実際に
圧力センサ9によって検出されたコモンレール圧力が、
エンジン回転数やアクセル開度等のエンジン本体6の運
転状態から算出される制御目標圧よりも高い場合には、
ECU10からの制御信号によって、圧力制御装置11
がコモンレール圧力を低下させるように作動する。A pressure control device 11, which is a feature of the present invention, is attached to the common rail 5. Although the detailed structure will be described later, the pressure control device 11 receives a control signal as a result calculated by the ECU 10 based on the common rail pressure from the pressure sensor 9 and signals such as the engine speed and the accelerator opening. Sent. Then, for example, the common rail pressure actually detected by the pressure sensor 9 is
When it is higher than the control target pressure calculated from the operating state of the engine body 6 such as the engine speed and the accelerator opening degree,
The pressure control device 11 is controlled by a control signal from the ECU 10.
Operates to reduce common rail pressure.
【0014】次に、本発明の圧力制御装置11が取り付
けられて使用される対象である蓄圧式燃料噴射装置の例
として、構造が簡単で小型であるが前述のような問題を
有する2方弁式インジェクタ7を備える蓄圧式燃料噴射
装置1の構造と作動を、断面構造を部分的に拡大し且つ
簡略化して示す図4によって説明する。言うまでもな
く、図4に示す2方弁式インジェクタ7は各気筒毎に設
けられるものの1つを代表として示すもので、コモンレ
ール5や燃料タンク2、高圧ポンプ4等は、多気筒エン
ジン6の全気筒、或いはその一部の複数個の気筒からな
る気筒群に共通なものとしてそれぞれ1個宛設けられる
ものである。なお、図において燃料タンク2として示し
たものは、一般的にはドレイン通路等の燃料系統の低圧
側の部分であればよいので、必ずしも大気圧下の燃料タ
ンクである必要はない。Next, as an example of a pressure accumulation type fuel injection device to which the pressure control device 11 of the present invention is attached and used, a two-way valve having a simple structure and a small size but having the above-mentioned problems. The structure and operation of the pressure-accumulation type fuel injection device 1 including the type injector 7 will be described with reference to FIG. 4 in which the sectional structure is partially enlarged and simplified. Needless to say, the two-way valve injector 7 shown in FIG. 4 is representative of one provided for each cylinder, and the common rail 5, the fuel tank 2, the high pressure pump 4, etc. are all cylinders of the multi-cylinder engine 6. , Or one of them is provided as a common one for a cylinder group composed of a plurality of cylinders. It should be noted that what is shown as the fuel tank 2 in the drawing is not necessarily a fuel tank under atmospheric pressure because it may generally be a low-pressure side portion of the fuel system such as the drain passage.
【0015】高圧ポンプ4によって高圧まで加圧された
燃料は、蓄圧容器であるコモンレール5内に高圧を維持
して蓄えられると共に、入口12を経て2方弁式インジ
ェクタ7へ供給される。高圧燃料の一部は入口12から
通路13を通って弁ニードル14の段部に対応して形成
された油溜まり室15へ導かれて、弁ニードル14を押
し上げる方向の油圧作用力を発生し、後述のように弁ニ
ードル14が開弁位置へ移動したときには燃料噴射口か
ら噴射される。The fuel pressurized to a high pressure by the high pressure pump 4 is stored in the common rail 5 which is a pressure accumulator while maintaining the high pressure, and is also supplied to the two-way valve injector 7 through the inlet 12. A part of the high-pressure fuel is guided from the inlet 12 through the passage 13 to the oil sump chamber 15 formed corresponding to the stepped portion of the valve needle 14 to generate a hydraulic force for pushing up the valve needle 14. As will be described later, when the valve needle 14 moves to the valve opening position, the fuel is injected from the fuel injection port.
【0016】コモンレール5内の高圧燃料の他の一部
は、第1のオリフィス16を通って弁ニードル14の上
面にそれを押し下げる方向の油圧作用力を与えるように
背圧室17へ導かれる。この背圧室17は通路18によ
って、2方弁からなる油圧制御弁19の制御ポート20
に常時連通している。なお、図示していないが、油溜ま
り室15や背圧室17に作用する油圧作用力とは無関係
に、弁ニードル14を押し下げて燃料噴射口39を閉じ
る方向に付勢するスプリングが、弁ニードル14に係合
して設けられる。また、背圧室17を弁ニードル14の
上面に直接に設ける代わりに、弁ニードル14の上部に
機械的に連動するコマンドピストンを設けて、そのコマ
ンドピストンの上面に背圧室17を形成する場合もあ
る。The other part of the high-pressure fuel in the common rail 5 is guided to the back pressure chamber 17 through the first orifice 16 so as to apply a hydraulic force to the upper surface of the valve needle 14 in the direction of pushing it down. This back pressure chamber 17 is provided with a passage 18 to control port 20 of hydraulic control valve 19 which is a two-way valve.
Is always in communication with Although not shown, a spring that pushes down the valve needle 14 and biases the fuel injection port 39 in the direction of closing the fuel injection port 39 is irrespective of the hydraulic force acting on the oil sump chamber 15 and the back pressure chamber 17. It is provided by engaging with 14. In addition, instead of directly providing the back pressure chamber 17 on the upper surface of the valve needle 14, a command piston that is mechanically interlocked is provided on the upper portion of the valve needle 14, and the back pressure chamber 17 is formed on the upper surface of the command piston. There is also.
【0017】油圧制御弁19は、そのバルブボディ21
に形成された弁シリンダ22の中に上下方向に摺動可能
に挿入された弁体23を備えており、弁体23はバルブ
スプリング24によって下方へ付勢されていて、弁体2
3の先端に近い位置に形成された円錐形の弁部分25が
制御ポート20の上縁の弁座部26に着座することによ
って、制御ポート20、従って背圧室17と、バルブボ
ディ21に設けられたドレインポート27との間の連通
を遮断することができる。なお、ドレインポート27は
燃料タンク2のような燃料系統の低圧側部分に連通して
いる。The hydraulic control valve 19 has a valve body 21.
A valve body 23 slidably inserted in a vertical direction is provided in a valve cylinder 22 formed in the valve body 22. The valve body 23 is urged downward by a valve spring 24.
The conical valve portion 25 formed near the tip of 3 is seated on the valve seat portion 26 at the upper edge of the control port 20 so that the control port 20 and thus the back pressure chamber 17 and the valve body 21 are provided. The communication with the drain port 27 can be cut off. The drain port 27 communicates with a low pressure side portion of the fuel system such as the fuel tank 2.
【0018】油圧制御弁19のバルブボディ21の上部
には磁性体コア28に巻かれたソレノイドコイル29が
取り付けられており、前述のECU10の指令を受けて
作動する図示しない駆動回路によって通電されるように
なっている。弁体23と一体に磁性体からなるアーマチ
ュア30が形成されており、アーマチュア30は、ソレ
ノイドコイル29に通電が行われたときに磁性体コア2
8の磁力によって上方へ吸引されるようになっている。
従って、ソレノイドコイル29の吸引によってアーマチ
ュア30と弁体23がバルブスプリング24の付勢に抗
して上昇するとき、弁体23の円錐形部分25が弁座部
26から離座して制御ポート20がドレインポート27
と連通する。また、この例では、弁体23の先端には細
い円柱形のピン部31が形成されていると共に、少なく
ともそれに対応する部分において制御ポート20の内壁
面が小径の円筒形に形成されているので、油圧制御弁1
9の弁体23が開弁位置へ移動しても特定の移動範囲内
にあるときには、ピン部31と制御ポート20の内壁面
との間には燃料通路としての比較的狭い第2のオリフィ
ス32が形成される。A solenoid coil 29 wound around a magnetic core 28 is attached to an upper portion of a valve body 21 of the hydraulic control valve 19 and is energized by a drive circuit (not shown) which operates in response to a command from the ECU 10. It is like this. An armature 30 made of a magnetic material is formed integrally with the valve body 23. The armature 30 has a magnetic material core 2 when the solenoid coil 29 is energized.
It is designed to be attracted upward by the magnetic force of 8.
Therefore, when the armature 30 and the valve body 23 rise upward against the bias of the valve spring 24 due to the suction of the solenoid coil 29, the conical portion 25 of the valve body 23 separates from the valve seat portion 26 and the control port 20 Is the drain port 27
Communicate with Further, in this example, the thin cylindrical pin portion 31 is formed at the tip of the valve body 23, and the inner wall surface of the control port 20 is formed into a small-diameter cylindrical shape at least at a portion corresponding thereto. , Hydraulic control valve 1
When the valve body 23 of No. 9 moves to the valve opening position and is within a specific moving range, a relatively narrow second orifice 32 as a fuel passage is provided between the pin portion 31 and the inner wall surface of the control port 20. Is formed.
【0019】図4に示した例では、油圧制御弁19の弁
体23の内部に縦方向の小径のシリンダ33が形成され
ており、その中に摺動可能なピストン状のバランスロッ
ド34が挿入されて、その下部にバランス圧力室35を
形成している。そして、バランス圧力室35は弁体23
の中心を貫通して穿孔された連通路36によって常に制
御ポート20の下方の背圧室17と連通している。な
お、バランスロッド34の上端は、磁性体コア28のよ
うな固定部分に当接して支持されることにより、後退方
向の移動が阻止されるようになっている。In the example shown in FIG. 4, a vertical small cylinder 33 is formed inside the valve body 23 of the hydraulic control valve 19, and a slidable piston-shaped balance rod 34 is inserted therein. The balance pressure chamber 35 is formed in the lower part thereof. Then, the balance pressure chamber 35 has the valve body 23.
A communication passage 36 formed through the center of the control port 20 always communicates with the back pressure chamber 17 below the control port 20. The upper end of the balance rod 34 is brought into contact with and supported by a fixed portion such as the magnetic core 28 so that the balance rod 34 is prevented from moving in the backward direction.
【0020】次に、図4に示した2方弁式インジェクタ
7の作動を説明する。図4はソレノイドコイル29に未
だ駆動回路からの通電が行われておらず、油圧制御弁1
9の弁体23は制御ポート20の弁座部26に着座して
それを閉塞しているために、背圧室17にはコモンレー
ル5の高圧が作用して、その油圧作用力が図示しないス
プリングの付勢力と共に弁ニードル14を押し下げてお
り、それによってノズル37の先端の燃料噴射口39が
閉じられて、燃料噴射が停止している状態を示す。コモ
ンレール5の高圧燃料は、入口12、通路13、インジ
ェクタ7の先端のノズル37に形成された油溜まり室1
5、ノズル37の中心を通る弁ニードル14の周囲に形
成された通路38を介して燃料噴射口39の近傍に供給
される。弁体23が閉弁位置にある図4の状態では、油
溜まり室15において弁ニードル14を押し上げようと
する油圧作用力は、背圧室17における油圧作用力と、
弁ニードル14を押し下げる図示しないスプリングの付
勢力の合力よりも小さいので、弁ニードル14は、その
先端が燃料噴射口39を閉じる位置に止まる。Next, the operation of the two-way valve type injector 7 shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 4, the solenoid coil 29 is not energized from the drive circuit yet, and the hydraulic control valve 1
Since the valve body 23 of No. 9 is seated on the valve seat portion 26 of the control port 20 and closes it, the high pressure of the common rail 5 acts on the back pressure chamber 17, and its hydraulic acting force is not shown in the spring. The valve needle 14 is pushed down together with the urging force of No. 3, thereby closing the fuel injection port 39 at the tip of the nozzle 37 and stopping the fuel injection. The high-pressure fuel in the common rail 5 is supplied to the inlet 12, the passage 13, and the oil reservoir 1 formed in the nozzle 37 at the tip of the injector 7.
5, it is supplied to the vicinity of the fuel injection port 39 through a passage 38 formed around the valve needle 14 passing through the center of the nozzle 37. In the state shown in FIG. 4 in which the valve body 23 is in the valve closed position, the hydraulic force acting to push up the valve needle 14 in the oil sump chamber 15 is equal to the hydraulic force force in the back pressure chamber 17,
Since it is smaller than the total force of the urging force of the spring (not shown) that pushes down the valve needle 14, the tip of the valve needle 14 stops at the position where the fuel injection port 39 is closed.
【0021】燃料噴射を開始しようとするとき、ECU
10の指令によって駆動回路から油圧制御弁19のソレ
ノイドコイル29に通電が行われると、アーマチュア3
0が磁性体コア28に吸引されて弁体23と共にバルブ
スプリング24に抗して上方へ移動するので、弁体23
の円錐形部分25がバルブボディ21の弁座部26から
離座して制御ポート20がドレインポート27に連通
し、弁ニードル14の背圧室17の圧力が低下する。従
って、その圧力によって背圧室17において弁ニードル
14を押し下げている油圧作用力と図示しないスプリン
グの合力よりも、油溜まり室15において弁ニードル1
4の段部に作用する燃料の圧力によって弁ニードル14
を押し上げようとする力の方が大きくなるので、先端に
おいて燃料噴射口39を閉鎖していた弁ニードル14が
上方へ移動し、燃料噴射口39は開放されて油溜まり室
15から通路38を通ってノズル37の先端に達してい
た高圧燃料が燃料噴射口39から噴出して燃料噴射が開
始される。When attempting to start fuel injection, the ECU
When the solenoid coil 29 of the hydraulic control valve 19 is energized by the command from the armature 3, the armature 3
0 is attracted to the magnetic core 28 and moves upward together with the valve body 23 against the valve spring 24.
The conical portion 25 is separated from the valve seat portion 26 of the valve body 21, the control port 20 communicates with the drain port 27, and the pressure in the back pressure chamber 17 of the valve needle 14 decreases. Therefore, the pressure of the valve needle 1 in the oil reservoir chamber 15 is greater than the resultant force of the hydraulic force pushing down the valve needle 14 in the back pressure chamber 17 and the spring (not shown).
The pressure of the fuel acting on the step portion of No. 4 causes the valve needle 14
Since the force for pushing up the fuel injection force becomes larger, the valve needle 14 that closed the fuel injection port 39 at the tip moves upward, and the fuel injection port 39 is opened to pass from the oil sump chamber 15 through the passage 38. The high-pressure fuel that has reached the tip of the nozzle 37 is ejected from the fuel injection port 39 and fuel injection is started.
【0022】また、燃料噴射を停止するときには、ソレ
ノイドコイル29への通電を停止すると、それまでアー
マチュア30を吸引していた電磁力が消滅するため、弁
体23はバルブスプリング24に押されて下方へ移動
し、円錐形部分25が制御ポート20の弁座部26に着
座する。その結果、制御ポート20が閉じて背圧室17
とドレインポート27との間の連通が遮断され、コモン
レール5からの高圧燃料が第1のオリフィス16を介し
て流入することによって背圧室17の圧力がコモンレー
ル5の圧力と同じになるまで上昇し、その油圧作用力が
図示しないスプリングと共に弁ニードル14を押し下げ
る。そしてこの押し下げ力が、油溜まり室15に作用す
る高圧燃料の圧力による押し上げ力よりも大きくなる
と、弁ニードル14は下降して燃料噴射口39を閉塞
し、燃料噴射が停止する。When the fuel injection is stopped, when the energization of the solenoid coil 29 is stopped, the electromagnetic force that has been attracting the armature 30 until then disappears, and the valve element 23 is pushed downward by the valve spring 24. And conical portion 25 seats on valve seat 26 of control port 20. As a result, the control port 20 is closed and the back pressure chamber 17 is closed.
The communication between the drain port 27 and the drain port 27 is cut off, and the high-pressure fuel from the common rail 5 flows in through the first orifice 16 so that the pressure in the back pressure chamber 17 rises to the same pressure as the common rail 5. , Its hydraulic force pushes down the valve needle 14 together with a spring (not shown). Then, when this pushing-down force becomes larger than the pushing-up force due to the pressure of the high-pressure fuel acting on the oil sump chamber 15, the valve needle 14 descends to close the fuel injection port 39, and the fuel injection is stopped.
【0023】図4の例においては、制御ポート20に作
用する背圧室17側の高圧燃料の圧力によって弁体23
を押し上げようとする力が、連通路36を通ってバラン
ス圧力室35内に回り込んで弁体23を押し下げようと
する高圧燃料の圧力による反対方向の力によって少なく
とも一部が相殺されるために、弁体23を閉弁位置へ付
勢するバルブスプリング24を比較的弱いものとするこ
とが可能となるばかりでなく、その力に抗して弁体23
をリフトさせるソレノイドコイル29の電磁力をも小さ
くすることができる。従って、装置全体を小型化、省力
化して低コスト化することが可能になる。In the example of FIG. 4, the valve element 23 is driven by the pressure of the high-pressure fuel on the side of the back pressure chamber 17 acting on the control port 20.
Force for pushing up the valve body 23 through the communication passage 36 into the balance pressure chamber 35 to push down the valve body 23 is offset at least partially by the force in the opposite direction due to the pressure of the high pressure fuel. It becomes possible not only to make the valve spring 24 that urges the valve body 23 to the closed position relatively weak, but also to resist the force and to make the valve body 23
It is also possible to reduce the electromagnetic force of the solenoid coil 29 that lifts. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the entire device and reduce the cost.
【0024】このような構成の2方弁式インジェクタ7
においては、弁体23がリフトして油圧制御弁19が開
弁位置をとったときに、入口12から流入する高圧燃料
が比較的小径(例えば、直径0.2〜0.3mm)の第
1のオリフィス16と、更に第2のオリフィス32をも
通ってドレインポート27へ流出することになる。2方
弁式インジェクタ7には、図3に示した3方弁式インジ
ェクタのように3方弁である油圧制御弁M2の切り換え
によって高圧側が低圧側に直接に連通する所謂「スイッ
チング・リーク」の状態はないから、前述のように、油
圧制御弁19が閉弁した噴射停止の状態では、高圧ポン
プ4による高圧燃料の吐出がなくても、コモンレール5
内の高圧燃料は何らかの摺動部分のような僅かなクリア
ランスから低圧側へ漏洩することによって減圧されるだ
けであるから、減圧には比較的長い時間が必要であり、
制御に対する減圧応答性が低くなる。The two-way valve injector 7 having such a configuration
In the above, when the valve body 23 is lifted and the hydraulic control valve 19 takes the open position, the high pressure fuel flowing from the inlet 12 has a relatively small diameter (for example, a diameter of 0.2 to 0.3 mm). Through the orifice 16 and the second orifice 32, and flows out to the drain port 27. The two-way valve injector 7 has a so-called "switching leak" in which the high pressure side communicates directly with the low pressure side by switching the hydraulic control valve M2 which is a three-way valve like the three-way valve injector shown in FIG. Since there is no state, as described above, in the injection stopped state in which the hydraulic control valve 19 is closed, even if the high pressure fuel is not discharged by the high pressure pump 4, the common rail 5
Since the high-pressure fuel inside is only reduced in pressure by leaking to the low-pressure side from a slight clearance such as some sliding part, it takes a relatively long time to reduce the pressure,
Reduced pressure response to control is reduced.
【0025】そこで、コモンレール5の迅速な減圧手段
として設けられた、本発明の特徴である圧力制御装置1
1の構成例を図1によって説明する。この例における圧
力制御装置11は、前述の2方弁式インジェクタ7に用
いられている油圧制御弁19と多くの部分において類似
の構造を有しているので、共通の部品を使用することが
できる点で有利である。圧力制御装置11はそのバルブ
ボディ41の下部に形成されたねじ部40によって、図
示しないシールを挟んでコモンレール5に液密に装着さ
れる。コモンレール5には圧力センサ9も取り付けられ
て、その信号はリード線によってECU10に入力され
る。Therefore, the pressure control device 1 which is a feature of the present invention and is provided as a rapid pressure reducing means for the common rail 5.
A configuration example of No. 1 will be described with reference to FIG. Since the pressure control device 11 in this example has a similar structure in many parts to the hydraulic control valve 19 used in the above-described two-way valve injector 7, common parts can be used. It is advantageous in terms. The pressure control device 11 is liquid-tightly mounted on the common rail 5 with a threaded portion 40 formed on the lower portion of the valve body 41 sandwiching a seal (not shown). A pressure sensor 9 is also attached to the common rail 5, and its signal is input to the ECU 10 by a lead wire.
【0026】圧力制御装置11は、バルブボディ41に
形成された弁シリンダ42の中に上下方向に摺動可能に
挿入された弁体43を備えており、弁体43はバルブス
プリング44によって下方へ付勢されていて、弁体43
の先端に形成された円錐形の弁部分45が、通路51を
介して常時コモンレール5の内部に連通している制御ポ
ート52の上縁の弁座部46に着座することによって、
制御ポート52、従ってコモンレール5の内部と、バル
ブボディ41に設けられたドレインポート47との間の
連通を遮断することができる。この例では通路51を制
御ポート52よりも小径とすることによって、通路51
を一つの絞りとして構成している。これに対して、ドレ
インポート47は常時燃料タンク2のような燃料系統の
低圧側に直接に連通している。The pressure control device 11 has a valve body 43 which is slidably inserted in a valve cylinder 42 formed in the valve body 41, and the valve body 43 is moved downward by a valve spring 44. Energized, the valve body 43
The conical valve portion 45 formed at the tip of the seat is seated on the valve seat portion 46 at the upper edge of the control port 52, which is in constant communication with the inside of the common rail 5 through the passage 51.
The communication between the control port 52, that is, the inside of the common rail 5 and the drain port 47 provided in the valve body 41 can be blocked. In this example, by making the passage 51 smaller than the control port 52, the passage 51
Is configured as one diaphragm. On the other hand, the drain port 47 always communicates directly with the low pressure side of the fuel system such as the fuel tank 2.
【0027】圧力制御装置11のバルブボディ41の上
部には磁性体コア48に巻かれたソレノイドコイル49
が取り付けられており、油圧制御弁19と同様に、EC
U10の指令を受けて作動する図示しない駆動回路によ
って通電されるようになっている。弁体43には一体に
磁性体からなるアーマチュア50が形成されており、ソ
レノイドコイル49に通電されたときに磁性体コア48
の電磁力によって吸引されるようになっている。吸引に
よってアーマチュア50と弁体43がバルブスプリング
44の付勢に抗してリフトするとき、弁体43の円錐形
部分45が弁座部46から離座して、コモンレール5の
内部が制御ポート52と通路51を介してドレインポー
ト47に連通するように構成される。A solenoid coil 49 wound around a magnetic core 48 is provided above the valve body 41 of the pressure control device 11.
Is installed, and the EC
It is designed to be energized by a drive circuit (not shown) which operates in response to a command from U10. The valve body 43 is integrally formed with an armature 50 made of a magnetic material, and when the solenoid coil 49 is energized, the magnetic material core 48 is formed.
It is designed to be attracted by the electromagnetic force of. When the armature 50 and the valve body 43 are lifted by the suction against the bias of the valve spring 44, the conical portion 45 of the valve body 43 is separated from the valve seat portion 46, and the inside of the common rail 5 is controlled by the control port 52. And the drain port 47 via the passage 51.
【0028】圧力制御装置11の弁体43の内部には縦
方向の小径のシリンダ53が形成されており、その中に
摺動可能なピストン状のバランスロッド54が挿入され
て、その下部にバランス圧力室55を形成している。そ
して、バランス圧力室55は弁体43の中心を貫通して
穿孔された連通路56によって常に制御ポート52と通
路51を介してコモンレール5の内部と連通している。
なお、バランスロッド54の上端は、磁性体コア48の
ような固定部分に当接することによって支持されて後退
方向の移動が阻止される。A vertical small-diameter cylinder 53 is formed inside the valve body 43 of the pressure control device 11. A slidable piston-like balance rod 54 is inserted in the cylinder 53, and a balance is provided below the cylinder 53. The pressure chamber 55 is formed. The balance pressure chamber 55 is always communicated with the inside of the common rail 5 through the control port 52 and the passage 51 by the communication passage 56 that is formed by penetrating the center of the valve body 43.
The upper end of the balance rod 54 is supported by coming into contact with a fixed portion such as the magnetic core 48, and is prevented from moving in the backward direction.
【0029】次に、図1に示した圧力制御装置11の作
動を説明する。バランスロッド54を設けたことによる
基本的な作用、効果は、図4に示す2方弁式インジェク
タ7において油圧制御弁19にバランスロッド34を設
けたことによる作用、効果と同じであるから、重複する
基本的な説明は省略することにする。図1はソレノイド
コイル49に未だ駆動回路からの通電が行われておら
ず、圧力制御装置11の弁体43は制御ポート52の弁
座部46に着座してそれを閉塞していることにより、コ
モンレール5内に高圧が保持されている状態を示す。Next, the operation of the pressure control device 11 shown in FIG. 1 will be described. The basic action and effect of providing the balance rod 54 are the same as the action and effect of providing the balance rod 34 in the hydraulic control valve 19 in the two-way valve injector 7 shown in FIG. The basic description will be omitted. In FIG. 1, since the solenoid coil 49 is not yet energized from the drive circuit, the valve body 43 of the pressure control device 11 is seated on the valve seat portion 46 of the control port 52 to close it. The state where high voltage is held in the common rail 5 is shown.
【0030】ここで、弁体43に作用する上下方向の油
圧作用力やバルブスプリング44の付勢力のバランスを
考えると、上向きに作用する力FU は、弁座部46の直
径をdS とすると共にコモンレール5の圧力をPとすれ
ば、 FU =πdS 2 P/4 下向きに作用する力FD は、バランスロッド54の直径
をdR とすると共にバルブスプリング44の力をFS と
すれば、 FD =FS +πdR 2 P/4 となる。Considering the balance between the vertical hydraulic force acting on the valve element 43 and the urging force of the valve spring 44, the upward acting force F U is the diameter of the valve seat portion 46 d S. And the pressure of the common rail 5 is P, F U = πd S 2 P / 4 The downward acting force F D is the balance rod 54 diameter d R and the valve spring 44 force is F S. Then, F D = F S + πd R 2 P / 4.
【0031】そこで例えば、弁座部46の直径dS が3
mmで、バランスロッド54の直径dR が2.95mm
である場合に、コモンレール5の圧力Pの単位に kgf/c
m2を使用すれば、 FU =7.07×10-2×P kgf (1) FD =6.83×10-2×P + FS kgf (2) であるから、油圧作用力とバルブスプリング44の付勢
力との合力として下向きに作用する力F1 は、 F1 =FD −FU =FS −0.24×10-2×P kgf (3) となる。従って、この例では、この力F1 よりも大きな
吸引力が発生するソレノイドコイル49を使用すれば、
ECU10によって作動する駆動回路から通電すること
によって弁体43を開弁駆動することができる。Therefore, for example, the diameter d S of the valve seat portion 46 is 3
mm, the diameter d R of the balance rod 54 is 2.95 mm.
If it is, the unit of pressure P of the common rail 5 is kgf / c
If m 2 is used, F U = 7.07 × 10 −2 × P kgf (1) F D = 6.83 × 10 −2 × P + F S kgf (2) The force F 1 acting downward as the resultant force with the urging force of the valve spring 44 is F 1 = F D −F U = F S −0.24 × 10 −2 × P kgf (3). Therefore, in this example, if the solenoid coil 49 that generates a suction force larger than this force F 1 is used,
The valve body 43 can be driven to open by energizing the drive circuit operated by the ECU 10.
【0032】この場合、バルブスプリング44の付勢力
やソレノイドコイル49の電磁力とは別に、弁体43に
加えられる上下方向の油圧作用力の合力が僅かに上向き
に作用するように、バランスロッド54の直径dR (従
って、シリンダ53の直径)を弁座部46の直径dS よ
りも小さく設定するのが、本発明における圧力制御装置
11の特徴の一つである。In this case, in addition to the urging force of the valve spring 44 and the electromagnetic force of the solenoid coil 49, the balance rod 54 is adjusted so that the resultant force of the vertical hydraulic acting force applied to the valve body 43 acts slightly upward. It is one of the features of the pressure control device 11 in the present invention that the diameter d R of the pressure control device 11 (thus, the diameter of the cylinder 53) is set smaller than the diameter d S of the valve seat portion 46.
【0033】この設定によって、例えば圧力センサ9の
故障のような、何らかの異常によってコモンレール5の
圧力制御が不能となり、コモンレール5内の圧力が異常
に上昇した場合にもフェイル・セーフが働くようにな
る。即ち、最高圧力Pmax が例えば1400kgf/cm2 の
場合には、前述の式(3)におけるコモンレール5の圧
力PとしてこのPmax の値を与えると共に、合力として
下向きに作用する力F1の値が零となるようにバルブス
プリング44の力FS を設定するとよい。この例の場合
には、 F1 =FS −0.24×10-2×1400=0 という関係から、バルブスプリング44の力FS は3.
36kgfとなる。With this setting, the pressure control of the common rail 5 becomes impossible due to some abnormality such as a failure of the pressure sensor 9, and the fail safe function works even if the pressure in the common rail 5 rises abnormally. . That is, when the maximum pressure P max is, for example, 1400 kgf / cm 2 , the value of P max is given as the pressure P of the common rail 5 in the above equation (3), and the value of the force F 1 acting downward as the resultant force. The force F S of the valve spring 44 may be set so that In this example, F 1 = F S -0.24 from relation × 10 -2 × 1400 = 0, the force F S of the valve spring 44 is 3.
It becomes 36 kgf.
【0034】このようにバルブスプリング44の力FS
を設定しておけば、何らかの異常な原因によってコモン
レール5内の燃料圧力が過度に上昇したときでも、その
圧力が最高圧力Pmax (この例では1400kgf/cm2 )
を超えようとすると、圧力制御装置11の弁体43に加
わる上向きの油圧作用力が、弁体43を着座させようと
するバルブスプリング44の力よりも大きくなるので、
弁体43は自動的に上昇して開弁位置をとり、コモンレ
ール5内とドレインポート47が連通してコモンレール
5の燃料圧力が直ちに低下するので、コモンレール5の
破損等を未然に回避することができる。Thus, the force F S of the valve spring 44 is
By setting, even if the fuel pressure in the common rail 5 excessively rises due to some abnormal cause, the maximum pressure P max (1400 kgf / cm 2 in this example)
Since the upward hydraulic acting force applied to the valve body 43 of the pressure control device 11 becomes larger than the force of the valve spring 44 that tries to seat the valve body 43,
The valve body 43 automatically rises to the open valve position, the inside of the common rail 5 and the drain port 47 communicate with each other, and the fuel pressure of the common rail 5 immediately decreases. Therefore, damage to the common rail 5 and the like can be avoided in advance. it can.
【0035】図5は、このような弁体43への作用力
と、コモンレール5の燃料圧力との関係を線図として示
したものである。弁体43に作用するバルブスプリング
44の力FS は下向きであり、合計の油圧作用力とソレ
ノイドコイル49による必要吸引力は上向きに作用する
から、上下方向の力の釣り合いから、 必要吸引力=バルブスプリング44の力FS −油圧作用
力 の関係が成り立つ。従って、最高圧力Pmax が1400
kgf/cm2 の場合には、 必要吸引力=3.36−3.36=0 となる。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the acting force on the valve element 43 and the fuel pressure of the common rail 5 as described above. The force F S of the valve spring 44 acting on the valve body 43 is downward, and the total hydraulic force and the required suction force by the solenoid coil 49 act upward. Therefore, from the balance of the forces in the vertical direction, the required suction force = The relationship between the force F S of the valve spring 44 and the hydraulic force is established. Therefore, the maximum pressure P max is 1400
In the case of kgf / cm 2 , the required suction force = 3.36-3.36 = 0.
【0036】また、コモンレール圧が常用域の上限圧力
1200kgf/cm2 のときには、 必要吸引力=3.36−2.88=0.48 kgf であり、常用域の最低圧力200kgf/cm2 のときには、 必要吸引力=3.36−0.48=2.88 kgf であるから、ソレノイドコイル49の吸引力は2.88
kgfとしておくのがよい。それによって、常用域の2
00kgf/cm2 以上において、確実に弁体43を駆動する
ことができる。Further, when the common rail pressure is the upper limit pressure of 1200 kgf / cm 2 in the normal range, the required suction force = 3.36-2.88 = 0.48 kgf, and when the minimum pressure of the normal range is 200 kgf / cm 2. Since the required suction force = 3.36-0.48 = 2.88 kgf, the suction force of the solenoid coil 49 is 2.88.
It is recommended to use kgf. By doing so, 2
When the pressure is 00 kgf / cm 2 or more, the valve body 43 can be reliably driven.
【0037】それとは反対に、コモンレール圧が常用域
の下限圧力200kgf/cm2 以下の領域において、例えば
100kgf/cm2 の場合には、 必要吸引力=3.36−0.24=3.12 kgf となって、上向きの油圧作用力が低下するために、20
0kgf/cm2 のときよりも必要吸引力は増加する。そのた
め、たとえソレノイドコイル49に通電し続けていると
きでも、常用域以下のコモンレール圧においては弁体4
3が自動的に閉弁位置をとるため、コモンレール圧の異
常な低下によるエンジンの破損を未然に防止することが
できる。[0037] On the contrary, in the lower limit pressure 200 kgf / cm 2 or less in the region of the common rail pressure is normal use range, for example when the 100 kgf / cm 2 is required suction force = 3.36-0.24 = 3.12 Since it becomes kgf and the upward hydraulic force decreases,
The required suction force is greater than when 0 kgf / cm 2 . Therefore, even if the solenoid coil 49 continues to be energized, the valve element 4 is not operated at a common rail pressure below the normal range.
Since 3 automatically takes the valve closing position, it is possible to prevent the engine from being damaged due to an abnormal decrease in the common rail pressure.
【0038】なお、図1に示した例ではコモンレール5
に穿設して形成する通路51を、それに接続する圧力制
御装置11の制御ポート52よりも小径に設定すること
によって、通路51に絞り効果を持たせているが、この
絞りは、弁体43を開弁位置へ移動させたときに、制御
ポート52にコモンレール5内と同じ高圧の燃料圧力が
作用するのを防止するためのものである。それによっ
て、圧力制御装置の閉弁動作を行わせるときに、バルブ
スプリング44が弱いものであっても弁体43を応答性
よく閉弁位置へ移動させることが可能になるし、ひいて
はソレノイドコイル49の必要な吸引力(電磁力)を小
さくして、ソレノイドコイル49等をより一層小型化す
ることが可能になる。なお、通路51を制御ポート52
よりも小径にする代わりに、通路51や制御ポート52
内に別の絞りを設けてもよい。In the example shown in FIG. 1, the common rail 5
By setting the diameter of the passage 51 formed by drilling in the valve 51 to be smaller than that of the control port 52 of the pressure control device 11 connected thereto, the passage 51 has a throttling effect. This is to prevent the same high fuel pressure as in the common rail 5 from acting on the control port 52 when the valve is moved to the valve opening position. Thereby, when the valve closing operation of the pressure control device is performed, even if the valve spring 44 is weak, the valve body 43 can be moved to the valve closing position with good responsiveness, and by extension, the solenoid coil 49. It is possible to further reduce the size of the solenoid coil 49, etc., by reducing the required suction force (electromagnetic force). The passage 51 is connected to the control port 52.
Instead of smaller diameter than passage 51 and control port 52
Another diaphragm may be provided inside.
【0039】本発明の圧力制御装置を用いた蓄圧式燃料
噴射装置の作動をタイムチャートである図6によって説
明する。図6はエンジンが高負荷運転をしていてコモン
レール圧が高圧になっていた状態において、時間t1 の
時点でアクセル開度を0として急減速し、コモンレール
圧も急激に低下させると共に、その後の時間t2 から軽
負荷運転に移ってコモンレール圧を或る程度の低圧の値
に維持しようとする場合における、本発明の圧力制御装
置11によるコモンレール圧の実際の変化を実線によっ
て示している。また、これと比較するために、同じ図面
の中に、圧力制御装置11を使用しない従来技術による
場合のコモンレール圧の変化を鎖線によって示すと共
に、指令噴射圧(制御目標圧)を破線によって示してい
る。The operation of the pressure-accumulation type fuel injection device using the pressure control device of the present invention will be described with reference to FIG. 6 which is a time chart. FIG. 6 shows that when the engine is operating under a high load and the common rail pressure is high, the accelerator opening is set to 0 at time t 1 to perform rapid deceleration, and the common rail pressure is also rapidly reduced. A solid line shows an actual change in the common rail pressure by the pressure control device 11 of the present invention when the common rail pressure is to be maintained at a value of a certain low pressure after the time t 2 is changed to the light load operation. For comparison with this, in the same drawing, a change in the common rail pressure in the case of the prior art that does not use the pressure control device 11 is shown by a chain line, and a command injection pressure (control target pressure) is shown by a broken line. There is.
【0040】圧力制御装置11を設けない従来技術によ
る蓄圧式燃料噴射装置の場合、アクセル開度を0にして
急減速するとき、高圧ポンプ4からの高圧燃料の供給が
カットされても、コモンレール5に蓄積された高圧燃料
の逃げ場がないために、摺動部分等の僅かな漏洩によっ
て緩やかに減圧して行くので、軽負荷運転開始の時間t
2 においても実噴射圧は指令噴射圧を大きく上回ってい
る。このように高すぎるコモンレール圧では、加速ショ
ックの発生やエミッションの悪化、騒音の増加等の問題
を回避することができない。In the case of the conventional pressure-accumulation type fuel injection device without the pressure control device 11, when the accelerator opening is set to 0 and the vehicle is rapidly decelerated, even if the high-pressure fuel supply from the high-pressure pump 4 is cut off, the common rail 5 Since there is no escape place for the high-pressure fuel accumulated in the fuel cell, the pressure is gradually reduced due to slight leakage of sliding parts, etc.
Also in 2 , the actual injection pressure greatly exceeds the command injection pressure. If the common rail pressure is too high as described above, problems such as generation of acceleration shock, deterioration of emission, and increase of noise cannot be avoided.
【0041】これに対して、コモンレール5に対して図
1に示したような圧力制御装置11を付設した本発明に
よる燃料噴射装置においては、時間t1 の急減速時に圧
力制御装置11を開弁させて、コモンレール5から高圧
の燃料をドレインポート47へ直接に排出することによ
り実噴射圧を速やかに低下させることができる。それに
よって、次に時間t2 において軽負荷運転を開始したと
きには、実噴射圧は指令噴射圧に十分に追従しており、
その運転状態に最適の噴射圧によって燃料噴射を行うこ
とができるので、前述の従来技術による場合のような問
題を全て解決することができる。On the other hand, in the fuel injection device according to the present invention in which the common rail 5 is provided with the pressure control device 11 as shown in FIG. 1, the pressure control device 11 is opened during the rapid deceleration at time t 1. Then, by directly discharging the high-pressure fuel from the common rail 5 to the drain port 47, the actual injection pressure can be promptly reduced. As a result, when the light load operation is started next at time t 2 , the actual injection pressure sufficiently follows the command injection pressure,
Since the fuel injection can be performed with the injection pressure most suitable for the operating state, it is possible to solve all the problems as in the case of the above-mentioned conventional technique.
【図1】本発明の実施形態を例示する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の圧力制御装置を用いた蓄圧式燃料噴射
装置の全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a pressure accumulation type fuel injection device using a pressure control device of the present invention.
【図3】従来の3方弁式方向制御弁を用いた燃料噴射装
置の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a fuel injection device using a conventional three-way valve type directional control valve.
【図4】本発明の圧力制御装置を取り付けるべき対象と
しての蓄圧式燃料噴射装置における2方弁式インジェク
タの要部構造を部分的に拡大し且つ簡略化して示す断面
図である。FIG. 4 is a partially enlarged and simplified cross-sectional view showing a main part structure of a two-way valve injector in a pressure accumulation type fuel injection device as an object to which the pressure control device of the present invention is attached.
【図5】本発明の圧力制御装置における弁体に作用する
力と、コモンレールの燃料圧力との関係を示す線図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the force acting on the valve element and the fuel pressure of the common rail in the pressure control device of the present invention.
【図6】本発明の圧力制御装置を用いた蓄圧式燃料噴射
装置の作動を示すタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart showing the operation of a pressure accumulation type fuel injection device using the pressure control device of the present invention.
1…蓄圧式燃料噴射装置 2…燃料タンク 4…高圧ポンプ 5…コモンレール(蓄圧容器) 6…多気筒エンジンの本体 7…2方弁式インジェクタ 9…圧力センサ 10…ECU 11…圧力制御装置 14…弁ニードル 15…油溜まり室 16…第1のオリフィス 17…背圧室 19…油圧制御弁 32…第2のオリフィス 39…燃料噴射口 43…圧力制御装置の弁体 44…バルブスプリング 45…円錐形の弁部分 46…弁座部 47…ドレインポート 49…ソレノイドコイル 50…アーマチュア 52…制御ポート 54…バランスロッド 55…バランス圧力室 56…連通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Accumulation type fuel injection device 2 ... Fuel tank 4 ... High pressure pump 5 ... Common rail (accumulation container) 6 ... Multi-cylinder engine main body 7 ... Two-way valve injector 9 ... Pressure sensor 10 ... ECU 11 ... Pressure control device 14 ... Valve needle 15 ... Oil sump chamber 16 ... First orifice 17 ... Back pressure chamber 19 ... Hydraulic control valve 32 ... Second orifice 39 ... Fuel injection port 43 ... Valve body of pressure control device 44 ... Valve spring 45 ... Conical shape Valve portion 46 ... Valve seat portion 47 ... Drain port 49 ... Solenoid coil 50 ... Armature 52 ... Control port 54 ... Balance rod 55 ... Balance pressure chamber 56 ... Communication passage
Claims (4)
容し、この燃料を電気的に制御される燃料噴射弁によっ
て内燃機関の各気筒内へ噴射する蓄圧式燃料噴射装置に
おいて、弁座を形成すると共に前記蓄圧容器の内部と低
圧側との間を連通し得る制御ポートと、先端において前
記制御ポートを開閉する弁体と、前記弁体を閉弁位置に
向かって付勢するバルブスプリングと、通電されたとき
に前記弁体を吸引して開弁させるソレノイドコイルと、
前記制御ポートの弁座よりも小径のものとして前記弁体
の内部に形成されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動
可能に液密に挿入されたバランスロッドと、前記シリン
ダと前記バランスロッドによって形成されるバランス圧
力室と、前記弁体の先端部に穿設されて前記制御ポート
と前記バランス圧力室とを常時連通している連通路とよ
りなり、前記蓄圧容器に装着される圧力制御装置。1. A pressure-accumulation fuel injection device in which high-pressure fuel is housed in a pressure accumulator container, and the fuel is injected into each cylinder of an internal combustion engine by an electrically controlled fuel injection valve. A control port that forms a seat and can communicate between the inside of the accumulator and the low pressure side, a valve body that opens and closes the control port at the tip, and a valve that urges the valve body toward a closed position. A spring, and a solenoid coil that attracts the valve element to open the valve when energized,
A cylinder formed inside the valve body with a diameter smaller than the valve seat of the control port, a balance rod slidably inserted into the cylinder in a liquid-tight manner, and formed by the cylinder and the balance rod. A pressure control device that is mounted on the pressure accumulating container, comprising: a balance pressure chamber that is configured as described above; and a communication passage that is provided at a tip end portion of the valve body and that always communicates the control port with the balance pressure chamber.
記蓄圧容器の最高圧力において前記弁体に作用する油圧
作用力が前記バルブスプリングの付勢力に打ち勝って前
記弁体を開弁位置へ移動させるように設定されている請
求項1記載の圧力制御装置。2. The set load of the valve spring is such that the hydraulic acting force acting on the valve body at the maximum pressure of the pressure accumulator container overcomes the biasing force of the valve spring to move the valve body to the valve opening position. The pressure control device according to claim 1, wherein the pressure control device is set to.
範囲の最低コモンレール圧において前記弁体に作用する
油圧作用力と、前記バルブスプリングの付勢力との和に
等しくなるように設定されている請求項1記載の圧力制
御装置。3. The attraction force of the solenoid coil is set to be equal to the sum of the hydraulic force acting on the valve element at the lowest common rail pressure in the normal range and the urging force of the valve spring. Item 1. The pressure control device according to item 1.
の間に絞りが設けられた請求項1記載の圧力制御装置。4. The pressure control device according to claim 1, wherein a throttle is provided between the pressure accumulating container and the valve seat of the control port.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7333275A JPH09170512A (en) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Pressure control device in accumulator fuel injection device |
DE19640826A DE19640826B4 (en) | 1995-10-03 | 1996-10-02 | Storage fuel injection device and pressure control device therefor |
US08/724,832 US5727525A (en) | 1995-10-03 | 1996-10-03 | Accumulator fuel injection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7333275A JPH09170512A (en) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Pressure control device in accumulator fuel injection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09170512A true JPH09170512A (en) | 1997-06-30 |
Family
ID=18264280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7333275A Pending JPH09170512A (en) | 1995-10-03 | 1995-12-21 | Pressure control device in accumulator fuel injection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09170512A (en) |
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-
1995
- 1995-12-21 JP JP7333275A patent/JPH09170512A/en active Pending
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