JPH11270428A - Cylinder injection device - Google Patents
Cylinder injection deviceInfo
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- JPH11270428A JPH11270428A JP9532298A JP9532298A JPH11270428A JP H11270428 A JPH11270428 A JP H11270428A JP 9532298 A JP9532298 A JP 9532298A JP 9532298 A JP9532298 A JP 9532298A JP H11270428 A JPH11270428 A JP H11270428A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、筒内噴射式ガソ
リンエンジンに用いられる筒内噴射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 direct injection device used in a direct injection gasoline engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、この種の筒内噴射装置は、ガソ
リン燃料を所定の圧力で蓄えるコモンレールと、エンジ
ンの燃焼室内に臨む燃料噴射ノズルと、燃料噴射動作を
制御するエンジンコントロールユニット（燃料噴射制御
手段。以下、「ＥＣＵ」という。）とを備えている。2. Description of the Related Art Generally, an in-cylinder injection device of this kind includes a common rail for storing gasoline fuel at a predetermined pressure, a fuel injection nozzle facing a combustion chamber of an engine, and an engine control unit (fuel injection control) for controlling a fuel injection operation. Control means, hereinafter referred to as “ECU”).
【０００３】燃料噴射ノズルは、噴射孔を開閉する針弁
（弁体）と、この針弁を弁座に着座させるノズルばね
と、磁気吸引力によって針弁を弁座からリフトさせるソ
レノイドとを有している。ＥＣＵの指令信号によってソ
レノイドが励磁されると、針弁がノズルばねの付勢力に
抗して弁座からリフトし、噴射孔から燃料が噴射され
る。ソレノイドが消磁されると、針弁がノズルばねの付
勢力によって弁座に着座し、燃料噴射が終了する。[0003] The fuel injection nozzle has a needle valve (valve element) for opening and closing the injection hole, a nozzle spring for seating the needle valve on a valve seat, and a solenoid for lifting the needle valve from the valve seat by magnetic attraction. doing. When the solenoid is excited by a command signal from the ECU, the needle valve lifts from the valve seat against the urging force of the nozzle spring, and fuel is injected from the injection hole. When the solenoid is demagnetized, the needle valve is seated on the valve seat by the urging force of the nozzle spring, and the fuel injection ends.
【０００４】このような筒内噴射装置においては、コモ
ンレールによって燃料圧が一定に維持されているので、
燃料は一定の速度でエンジンの燃焼室に噴射される。こ
の燃料の速度は、空気の抵抗を受けて前方へ至るほど低
下する。したがって、噴射孔の前方の所定場所では、燃
料濃度が時間とともに濃くなり、噴射終了直後に最も濃
くなる。その後、燃料は時間の経過とともに拡散し、燃
焼室全体に均一に分布する。In such an in-cylinder injection device, the fuel pressure is kept constant by the common rail.
Fuel is injected at a constant rate into the combustion chamber of the engine. The speed of this fuel decreases as it goes forward due to the resistance of air. Therefore, at a predetermined location in front of the injection hole, the fuel concentration increases with time and becomes the highest immediately after the end of the injection. Thereafter, the fuel diffuses over time and is evenly distributed throughout the combustion chamber.
【０００５】ところで、ガソリンエンジンでは、燃料濃
度が着火時に少なくとも点火プラグ周辺で着火に適した
濃さに達している必要がある。そこで、高負荷時のよう
に多量の燃料を噴射する場合には、燃料濃度が燃焼室全
体にわたって均一に分布した後に着火燃焼させている
（このような燃焼モードを均質燃焼モードという。）。
一方、低負荷時などにおいてなるべく少量の燃料で燃焼
したい場合には、燃料濃度が燃焼室全体にわたって均一
になってしまうと、薄すぎてうまく燃焼させることがで
きない。そこで、筒内噴射装置を用いたガソリンエンジ
ンでは、噴射終了直後に燃料濃度が最も濃くなる上記所
定場所もしくはその近傍に点火プラグを配置している。
そして、低負荷時には噴射終了直後に着火を行ってい
る。このような燃焼モードを成層燃焼モードという。[0005] By the way, in a gasoline engine, the fuel concentration at the time of ignition needs to reach a concentration suitable for ignition at least around the spark plug. Therefore, when a large amount of fuel is injected as in the case of a high load, ignition combustion is performed after the fuel concentration is uniformly distributed over the entire combustion chamber (such a combustion mode is referred to as a homogeneous combustion mode).
On the other hand, when it is desired to burn with as little fuel as possible at low load or the like, if the fuel concentration becomes uniform over the entire combustion chamber, it is too thin to burn well. Therefore, in a gasoline engine using an in-cylinder injection device, an ignition plug is arranged at or near the above-described predetermined location where the fuel concentration is highest immediately after the end of injection.
When the load is low, the ignition is performed immediately after the end of the injection. Such a combustion mode is called a stratified combustion mode.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の筒内噴射装置を
用いたガソリンエンジンにおいては、成層燃焼モードの
中でも比較的低負荷で運転されているときに合わせて、
点火プラグ周辺の着火燃焼時の燃料濃度が適度な値にな
るように構成されている。ところが、そのように構成す
ると、成層燃焼モードの中でも比較的高負荷で運転され
ている場合に、点火プラグ周辺の着火燃焼時の燃料濃度
が過度に濃くなってしまうという問題があった。負荷が
高くなると、噴射期間を長くして燃料の噴射量を多くし
なければならないからである。勿論、点火プラグ周辺の
着火燃焼時の燃料濃度を、成層燃焼モードにおける高負
荷時に合わせればそのような問題を解消することができ
るが、そうすると、低負荷時に燃料濃度が過度に薄くな
ってしまう。In a gasoline engine using a conventional in-cylinder injection system, a gasoline engine is operated at a relatively low load even in a stratified combustion mode.
The fuel concentration around the spark plug at the time of ignition and combustion is set to an appropriate value. However, with such a configuration, there is a problem that the fuel concentration around the ignition plug during ignition combustion becomes excessively high when the engine is operated with a relatively high load even in the stratified combustion mode. This is because if the load increases, the injection period must be lengthened to increase the fuel injection amount. Of course, if the fuel concentration at the time of ignition combustion around the ignition plug is adjusted to a high load in the stratified combustion mode, such a problem can be solved. However, the fuel concentration becomes excessively low at a low load.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１に係る発明は、高圧の燃料を蓄えるコモン
レールと、このコモンレールから供給された燃料をエン
ジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、この燃料
噴射ノズルの燃料噴射動作を制御する燃料噴射制御手段
とを備え、上記燃料噴射ノズルが、噴射孔を開閉する弁
体と、この弁体を弁座に着座させるノズルばねと、磁気
吸引力によって上記弁体を上記ノズルばねの付勢力に抗
して弁座からリフトさせるソレノイドとを有し、上記燃
料噴射制御手段が、上記ソレノイドを励磁電流を出力し
てソレノイドに磁気吸引力を発生させる筒内噴射装置に
おいて、上記燃料噴射制御手段が、上記ソレノイドへの
励磁電流を、上記燃料噴射ノズルが燃料を噴射する燃料
噴射期間の後期に、それまでの励磁電流よりも小さくす
る励磁電流可変部を有していることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a common rail for storing high-pressure fuel, and a fuel injection nozzle for injecting fuel supplied from the common rail into a combustion chamber of an engine. A fuel injection control means for controlling a fuel injection operation of the fuel injection nozzle, wherein the fuel injection nozzle opens and closes an injection hole, a nozzle spring for seating the valve body on a valve seat, and a magnetic element. A solenoid that lifts the valve body from a valve seat against the urging force of the nozzle spring by a suction force, wherein the fuel injection control means outputs an exciting current to the solenoid to apply a magnetic attraction force to the solenoid. In the in-cylinder injection device that generates, the fuel injection control means controls the exciting current to the solenoid at a later stage of a fuel injection period in which the fuel injection nozzle injects fuel. Characterized in that it comprises an exciting current varying unit to be smaller than the exciting current to Re.
【０００８】ここで、上記励磁電流可変部が、励磁電流
の大きさをデューティ制御するものであることが望まし
い。Here, it is desirable that the exciting current variable section performs duty control of the magnitude of the exciting current.
【０００９】また、上記ノズルばねを、上記弁体を常時
付勢する第一のノズルばねと、上記弁体のリフト量が所
定量以上であるときに上記弁体を付勢する第二のノズル
ばねとから構成し、上記励磁電流可変部が励磁電流を小
さくしたときにおける上記ソレノイドの磁気吸引力を、
上記弁体が上記所定量だけリフトしているときの上記第
一のノズルばねのばね力よりも強く、かつ上記第二のノ
ズルばねのばね力よりも弱くなるようにするとよい。A first nozzle spring for constantly energizing the valve body; and a second nozzle for energizing the valve body when the lift amount of the valve body is equal to or more than a predetermined amount. A magnetic attraction force of the solenoid when the exciting current variable unit reduces the exciting current,
It is preferable that the spring force of the first nozzle spring when the valve body is lifted by the predetermined amount is lower than the spring force of the second nozzle spring.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図３を参照して説明する。図１は、本発明に係る筒内
噴射装置１を示したものである。この筒内噴射装置１
は、コモンレール５と、複数の（図１には１つだけ図
示）燃料噴射ノズル９と、ＥＣＵ（燃料噴射制御手段）
２０とを備えている。そして、コモンレール５によって
畜圧されたガソリン燃料が、ＥＣＵ２０の指令に基づ
き、燃料噴射ノズル９からエンジンの燃焼室（図示しな
い）内へ噴射される。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an in-cylinder injection device 1 according to the present invention. This in-cylinder injection device 1
Is a common rail 5, a plurality of fuel injection nozzles 9 (only one is shown in FIG. 1), and an ECU (fuel injection control means).
20. The gasoline fuel compressed by the common rail 5 is injected from the fuel injection nozzle 9 into a combustion chamber (not shown) of the engine based on a command from the ECU 20.
【００１１】コモンレール５には、燃料タンク２内のガ
ソリン燃料が低圧ポンプ３および高圧ポンプ４によって
供給される。コモンレール５に供給された燃料の一部
は、配管８を介して燃料噴射ノズル９に供給され、他の
一部は高圧レギュレータ６および低圧レギュレータ７を
介して燃料タンク２に戻される。高圧レギュレータ６に
よってコモンレール５内の燃料の圧力が一定に維持され
る。The gasoline fuel in the fuel tank 2 is supplied to the common rail 5 by the low-pressure pump 3 and the high-pressure pump 4. Part of the fuel supplied to the common rail 5 is supplied to a fuel injection nozzle 9 via a pipe 8, and another part is returned to the fuel tank 2 via a high-pressure regulator 6 and a low-pressure regulator 7. The high-pressure regulator 6 keeps the fuel pressure in the common rail 5 constant.
【００１２】燃料噴射ノズル９はノズル本体１０を備え
ており、このノズル本体１０の内部には針弁１４（弁
体）が設けられている。針弁１４がソレノイド１５によ
って弁座１３ｂからリフトさせられると、噴射孔１３ｃ
が開口して燃料が噴射される。一方、針弁１４がノズル
ばね１６Ａ，１６Ｂによって弁座１３ｂに着座させられ
ると、噴射孔１３ｃが閉塞されて燃料噴射が終了する。The fuel injection nozzle 9 has a nozzle body 10, and a needle valve 14 (valve element) is provided inside the nozzle body 10. When the needle valve 14 is lifted from the valve seat 13b by the solenoid 15, the injection hole 13c
Is opened and fuel is injected. On the other hand, when the needle valve 14 is seated on the valve seat 13b by the nozzle springs 16A and 16B, the injection hole 13c is closed and the fuel injection ends.
【００１３】詳述すると、ノズル本体１０は、筒状をな
すノズルホルダ１１と、このノズルホルダ１１の内部に
嵌合固定されたパイプ１２と、ノズルホルダ１１の下端
部に設けられたノズルボディ１３とから構成されてい
る。ノズルボディ１３の内部には、上端面から下方へ向
かって順次、弁摺動孔１３ａ、下方へ至るにしたがって
縮径するテーパ孔状の弁座１３ｂ、およびノズルボディ
１３の下端面に貫通する噴射孔１３ｃが形成されてい
る。弁摺動孔１３ａには、針弁１４が摺動自在に挿入さ
れている。針弁１４の上側部は、弁摺動孔１３ａから上
方に突出しており、そこにアーマチュア１７が嵌合固定
されている。針弁１４の下端部には、下方へ至るにした
がって縮径するテーパ状の弁部１４ｃが形成されてい
る。More specifically, the nozzle body 10 comprises a cylindrical nozzle holder 11, a pipe 12 fitted and fixed inside the nozzle holder 11, and a nozzle body 13 provided at the lower end of the nozzle holder 11. It is composed of Inside the nozzle body 13, the valve sliding hole 13 a, the valve seat 13 b having a tapered hole diameter decreasing downward, and the injection penetrating into the lower end surface of the nozzle body 13 are sequentially arranged downward from the upper end surface. A hole 13c is formed. A needle valve 14 is slidably inserted into the valve sliding hole 13a. The upper part of the needle valve 14 protrudes upward from the valve sliding hole 13a, and the armature 17 is fitted and fixed thereto. The lower end of the needle valve 14 is formed with a tapered valve portion 14c whose diameter decreases as it goes downward.
【００１４】図２にも示すように、パイプ１２の内周面
には段差１２ａが形成され、この段差１２ａの上側の内
径よりも下側の内径が小さくなっている。パイプ１２の
内部には、段差１２ａの上方に中空円柱状のばね受け１
８が挿入固定されており、このばね受け１８の下方に円
筒部材１９が昇降自在に挿入されている。円筒部材１９
の上端部には、全周にフランジ１９ａが設けられてい
る。フランジ１９ａは、ばね受け１８と段差１２ａとの
間に配置されており、その外径は、段差１２ａの上側の
内径よりも小さく、かつ段差１２ａの下側の内径よりも
大きくなっている。したがって、円筒部材１９を下降さ
せていくと、フランジ１９ａが段差１２ａに係止する。
よって、円筒部材１９は、フランジ１９ａが段差１２ａ
に係止する位置から下方へは移動不能である。As shown in FIG. 2, a step 12a is formed on the inner peripheral surface of the pipe 12, and the inside diameter on the lower side is smaller than the inside diameter on the upper side of the step 12a. Inside the pipe 12, a hollow cylindrical spring receiver 1 is provided above the step 12a.
The cylindrical member 19 is inserted and fixed below the spring receiver 18 so as to be able to move up and down. Cylindrical member 19
Is provided with a flange 19a all around. The flange 19a is disposed between the spring receiver 18 and the step 12a, and has an outer diameter smaller than an inner diameter above the step 12a and larger than an inner diameter below the step 12a. Therefore, when the cylindrical member 19 is lowered, the flange 19a is locked on the step 12a.
Therefore, the cylindrical member 19 has the flange 19a having the step 12a.
It cannot move downward from the position where it is locked.
【００１５】パイプ１２の内部には、ばね受け１８と円
筒部材１９との間に上段ノズルばね１６Ａ（第二のノズ
ルばね）が挿入されている。上段ノズルばね１６Ａは、
上端部がばね受け１８に突き当たる一方、下端部が円筒
部材１９に突き当たっている。これによって、円筒部材
１９が押し下げられ、フランジ１９ａが段差１２ａに係
止させられる。このとき、円筒部材１９の下端部がパイ
プ１２の下端部よりも距離ｈ2だけ下方へ突出すること
になる。An upper nozzle spring 16A (second nozzle spring) is inserted between the spring receiver 18 and the cylindrical member 19 inside the pipe 12. The upper nozzle spring 16A is
The upper end abuts against the spring receiver 18, while the lower end abuts against the cylindrical member 19. As a result, the cylindrical member 19 is pushed down, and the flange 19a is locked to the step 12a. At this time, the lower end of the cylindrical member 19 will project downward by a distance h 2 from the lower end portion of the pipe 12.
【００１６】パイプ１２の内周面と円筒部材１９の外周
面との間には、下段ノズルばね１６Ｂ（第一のノズルば
ね）が設けられている。下段ノズルばね１６Ｂは、上端
部がフランジ１９ａに突き当たる一方、下端部が針弁１
４に突き当たり、針弁１４を下方へ付勢している。これ
によって、針弁１４の弁部１４ｃが弁座１３ｂに着座さ
せられ、噴射孔１３ｃが閉塞される。このとき、針弁１
４およびアーマチュア１７の上端面とパイプ１２の下端
面との間に距離ｈ3の間隙が形成されている。A lower nozzle spring 16B (first nozzle spring) is provided between the inner peripheral surface of the pipe 12 and the outer peripheral surface of the cylindrical member 19. The lower nozzle spring 16B has an upper end abutting on the flange 19a, while a lower end thereof is the needle valve 1A.
4 and urges the needle valve 14 downward. Thereby, the valve portion 14c of the needle valve 14 is seated on the valve seat 13b, and the injection hole 13c is closed. At this time, needle valve 1
A gap having a distance h 3 is formed between the upper end surface of the armature 4 and the lower end surface of the pipe 12.
【００１７】ここで、フランジ１９ａが段差１２ａに係
止しているときの上段ノズルばね１６Ａのばね力をＦA0
とし、フランジ１９ａが段差１２ａに係止し、かつ針弁
１４が弁座１３ｂに着座しているときの下段ノズルばね
１６Ｂのばね力をＦB0として、両者を比較すると、 ＦA0＞ＦB0 になっている。したがって、針弁１４が弁座１３ｂに着
座されているときは、フランジ１９ａが段差１２ａに係
止されている。よって、このとき、針弁１４の上端面と
円筒部材１９の下端面との間に距離ｈ1（＝ｈ3−ｈ2）
の間隙が形成され、下段ノズルばね１６Ｂが、円筒部材
１９の下端面よりも距離ｈ1だけ下方に突出している。Here, when the flange 19a is locked on the step 12a, the spring force of the upper nozzle spring 16A is set to F A0.
When the flange 19a is locked to the step 12a and the needle valve 14 is seated on the valve seat 13b, and the spring force of the lower nozzle spring 16B is F B0 , and the two are compared, F A0 > F B0 Has become. Therefore, when the needle valve 14 is seated on the valve seat 13b, the flange 19a is locked on the step 12a. Therefore, at this time, the distance h 1 (= h 3 −h 2 ) between the upper end surface of the needle valve 14 and the lower end surface of the cylindrical member 19.
A gap is formed, the lower nozzle spring 16B is, by a distance h 1 from the lower end surface of the cylindrical member 19 projects downward.
【００１８】ノズル本体１０の内部には、パイプ１２の
外周にソレノイド１５が設けられている。このソレノイ
ド１５とＥＣＵ２０とが信号線２２によって結ばれてい
る。ＥＣＵ２０は、信号線２２を介してソレノイド１５
に励磁電流を出力する。これによって、ソレノイド１５
が励磁され、磁気吸引力が発生する。一方、ＥＣＵ２０
にはデューティ比調節部２１（励磁電流可変部）が格納
されており、このデューティ比調節部２１によって上記
励磁電流のデューティ比を変更調節することができる。
そのため、ソレノイド１５の磁気吸引力は、励磁電流の
デューティ比に比例して増減することになる。Inside the nozzle body 10, a solenoid 15 is provided on the outer periphery of the pipe 12. The solenoid 15 and the ECU 20 are connected by a signal line 22. The ECU 20 controls the solenoid 15 via the signal line 22.
To output the exciting current. Thereby, the solenoid 15
Are excited, and a magnetic attraction force is generated. On the other hand, the ECU 20
Stores a duty ratio adjustment unit 21 (excitation current variable unit). The duty ratio adjustment unit 21 can change and adjust the duty ratio of the excitation current.
Therefore, the magnetic attraction force of the solenoid 15 increases and decreases in proportion to the duty ratio of the exciting current.
【００１９】デューティ比が所定の値ｒ0（＞０）を越
えたとき、ソレノイド１５の磁気吸引力が上記下段ノズ
ルばね１６Ｂのばね力ＦB0を上回る。これによって、ア
ーマチュア１７がソレノイド１５に引き寄せられ、この
アーマチュア１７と一体になった針弁１４が弁座１３ｂ
からリフトする。When the duty ratio exceeds a predetermined value r 0 (> 0), the magnetic attraction force of the solenoid 15 exceeds the spring force F B0 of the lower nozzle spring 16B. Thereby, the armature 17 is drawn to the solenoid 15, and the needle valve 14 integrated with the armature 17 is moved to the valve seat 13b.
Lift from.
【００２０】ところで、下段ノズルばね１６Ｂを上記し
たばね力ＦB0の状態から長さｈ1だけ収縮させたとして
も（このときの下段ノズルばね１６Ｂのばね力をＦ
B1（＞ＦB0）とする。）、上段ノズルばね１６Ａの上記
ばね力ＦA0の方が、下段ノズルばね１６Ｂのばね力ＦB1
よりも大きい（ＦA0＞ＦB1）。したがって、針弁１４の
リフト量が０からｈ1に達するまでの間は、円筒部材１
９のフランジ１９ａが段差１２ａに係止した状態のま
ま、下段ノズルばね１６Ｂが収縮し、そのばね力がＦB0
からＦB1まで増大していく。By the way, also the lower nozzle spring 16B as deflated by state length h 1 from the spring force F B0 as described above (the spring force of the lower nozzle spring 16B at this time F
B1 (> F B0 ). ), The spring force F A0 of the upper nozzle spring 16A is greater than the spring force F B1 of the lower nozzle spring 16B.
(F A0 > F B1 ). Therefore, until the lift amount of the needle valve 14 reaches 0 to h 1 , the cylindrical member 1
9, the lower nozzle spring 16B contracts while the flange 19a of the nozzle 9 is locked to the step 12a, and the spring force of the lower nozzle spring 16B is reduced to FB0.
To F B1 .
【００２１】ソレノイド１５の磁気吸引力は、励磁電流
のデューティ比が所定の値ｒ1（＞ｒ0）のとき、下段ノ
ズルばね１６Ｂの上記ばね力ＦB1と等しくなる。このと
き、針弁１４のリフト量がｈ1に達し、針弁１４が円筒
部材１９に突き当たる。デューティ比がｒ1を上回るこ
とになっても、針弁１４が直ちにリフト量ｈ1からさら
にリフトするわけではない。デューティ比がｒ1を僅か
に上回っただけでは、磁気吸引力が、未だ上段ノズルば
ね１６Ａのばね力ＦA0よりも小さいからである。When the duty ratio of the exciting current is a predetermined value r 1 (> r 0 ), the magnetic attraction force of the solenoid 15 becomes equal to the spring force F B1 of the lower nozzle spring 16B. At this time, the lift amount of the needle valve 14 reaches h 1, the needle valve 14 abuts against the cylindrical member 19. If they require the duty ratio exceeds r 1, the needle valve 14 is not yet lifted immediately from the lift amount h 1. Only the duty ratio is slightly above the r 1, the magnetic attraction force, because still smaller than the spring force F A0 of the upper nozzle spring 16A.
【００２２】ソレノイド１５の磁気吸引力は、デューテ
ィ比がｒ1よりも大きな所定の値ｒ2のとき、上記ばね力
ＦA0と等しくなる。したがって、励磁電流のデューティ
比がｒ1からｒ2までの範囲内であるときは、針弁１４の
リフト量がｈ1に保持される。励磁電流のデューティ比
がｒ2よりも大きいとき、ソレノイド１５の磁気吸引力
がＦA0よりも大きくなる。これによって、針弁１４が、
円筒部材１９を押し上げて上段ノズルばね１６Ａを収縮
させながら、再びリフトする。励磁電流のデューティ比
が所定の値ｒ3（＞ｒ2）以上のとき、アーマチュア１９
がパイプ１２に突き当たり、針弁１４が最大リフト量ｈ
3に達する。The magnetic attraction force of the solenoid 15 becomes equal to the spring force F A0 when the duty ratio is a predetermined value r 2 larger than r 1 . Therefore, when the duty ratio of the exciting current is in the range from r 1 to r 2 , the lift amount of the needle valve 14 is held at h 1 . When the duty ratio of the exciting current is larger than r 2 , the magnetic attraction of the solenoid 15 becomes larger than F A0 . Thereby, the needle valve 14
The cylindrical member 19 is pushed up again to contract the upper nozzle spring 16A and lift again. When the duty ratio of the exciting current is equal to or more than a predetermined value r 3 (> r 2 ), the armature 19
Abuts on the pipe 12 and the needle valve 14 has the maximum lift h
Reach three .
【００２３】針弁１４のリフトに伴い、噴射孔１３ｃが
開口する。これによって、コモンレール５から配管８を
介して燃料噴射ノズル９に供給された燃料が、順次、パ
イプ１２の内部（途中、ばね受け１８および円筒部材１
９の内部を経由）、針弁１４の上端部に設けられた縦孔
１４ａおよび横孔１４ｂ、ノズルボディ１３の弁摺動孔
１３ａの内周面と針弁１４との外周面との間隙、並びに
弁座１３ｂと弁部１４ｃとの間隙を通過して、噴射孔１
３ｃから噴射される。With the lift of the needle valve 14, the injection hole 13c opens. Thereby, the fuel supplied from the common rail 5 to the fuel injection nozzle 9 via the pipe 8 is sequentially supplied to the inside of the pipe 12 (on the way, the spring receiver 18 and the cylindrical member 1).
9), a vertical hole 14a and a horizontal hole 14b provided at the upper end of the needle valve 14, a gap between the inner peripheral surface of the valve sliding hole 13a of the nozzle body 13 and the outer peripheral surface of the needle valve 14, And through the gap between the valve seat 13b and the valve portion 14c,
Injected from 3c.
【００２４】励磁電流の出力が終了すると、ソレノイド
１５の磁気吸引力が消滅する。このため、針弁１４がノ
ズルばね１６Ａ，１６Ｂの付勢によって押し下げられ、
弁座１３ｂに着座する。これによって、燃料の噴射が終
了する。When the output of the exciting current ends, the magnetic attraction of the solenoid 15 disappears. For this reason, the needle valve 14 is pushed down by the urging of the nozzle springs 16A and 16B,
The person sits on the valve seat 13b. As a result, the fuel injection ends.
【００２５】上記のように構成された筒内噴射装置１の
作用について説明する。いま、エンジンが成層燃焼モー
ドで、しかも低負荷で運転されているものとする。この
運転状態における励磁電流は、常にデューティ比ｒ3以
上で出力される。したがって、噴射期間中、針弁１４が
最大リフト量ｈ3に保持される。針弁１４のリフト量と
噴射率とは比例関係にあるので、噴射率も、噴射期間中
一定に維持される。これによって、点火プラグ周辺（図
示せず）の燃料濃度が時間の経過とともに上昇してい
く。そして、噴射期間終了の直後に着火が行われる。こ
の着火の瞬間、燃料の濃度が点火プラグ周辺で着火に適
した値になるように設定されている。The operation of the in-cylinder injection device 1 configured as described above will be described. Now, it is assumed that the engine is operated in the stratified combustion mode and at a low load. Excitation current in the operating state is always output with a duty ratio r 3 or more. Thus, during the injection period, the needle valve 14 is held at the maximum lift h 3. Since the lift amount of the needle valve 14 is proportional to the injection rate, the injection rate is also kept constant during the injection period. As a result, the fuel concentration around the ignition plug (not shown) increases with time. Then, ignition is performed immediately after the end of the injection period. At the moment of this ignition, the fuel concentration is set to a value suitable for ignition around the spark plug.
【００２６】一方、成層燃焼モードにおいて高負荷で運
転されているときは、励磁電流のデューティ比を、各噴
射期間の後期ごとに低下させる。これにより、点火プラ
グ周辺の燃料濃度が過度に濃くなるのを防止することが
できる。On the other hand, when the engine is operated at a high load in the stratified charge combustion mode, the duty ratio of the exciting current is reduced at each later stage of each injection period. This can prevent the fuel concentration around the ignition plug from becoming excessively high.
【００２７】この点を図３に基づいて説明する。高負荷
時には低負荷時よりも所要の噴射量が多くなるので、噴
射期間を長くする必要がある。したがって、図３におい
て想像線で示すように、励磁電流のデューティ比を噴射
期間中ｒ3以上に維持し続けたとすると、最大リフト量
ｈ3に対応する噴射率Ｑ3で噴射される時間が長くなり、
点火プラグ周辺の燃料濃度が過度に濃くなってしまう。This will be described with reference to FIG. At high load, the required injection amount is larger than at low load, so the injection period needs to be longer. Accordingly, as shown in phantom in FIG. 3, when the duty ratio of the exciting current was continued to maintain the r 3 above during an injection period, longer time to be injected at the injection rate Q 3 corresponding to the maximum lift h 3 Become
The fuel concentration around the spark plug becomes excessively high.
【００２８】そこで、各噴射期間の後期ごとに、デュー
ティ比調節部２１によってデューティ比をｒ1〜ｒ2の範
囲内まで低下させる。すると、針弁１４が、最大リフト
量ｈ3から距離ｈ2だけ降下して、リフト量ｈ1に保持さ
れる。そのため、弁座１３ｂと弁部１４ｃとの間隙が最
大リフト量ｈ3のときよりも狭くなって、それだけ噴射
孔１３ｃへの燃料の通路が絞られる。これによって、噴
射率がＱ3よりも小さな値Ｑ1になり、噴射孔１３ｃから
噴射される燃料の噴射速度が遅くなる。したがって、噴
射期間の後期に噴射された燃料が点火プラグ周辺に到達
することはほとんどない。よって、点火プラグ周辺での
燃料濃度が過度に濃くなるのを防止することができる。
その結果、スモークや失火を抑制することができ、燃焼
の安定化が可能になるとともに、排気中のＨＣ濃度も低
減させることができる。Therefore, the duty ratio is reduced by the duty ratio adjustment unit 21 to the range of r 1 to r 2 at each later stage of each injection period. Then, the needle valve 14, and drops from the maximum lift amount h 3 by a distance h 2, is held in the lift amount h 1. Therefore, the gap between the valve seat 13b and the valve portion 14c is narrower than that in the maximum lift h 3, passage of the fuel is squeezed into the more injection holes 13c. Thus, the injection rate becomes a small value Q 1 than Q 3, injection rate of fuel injected from the injection hole 13c is delayed. Therefore, the fuel injected late in the injection period hardly reaches around the spark plug. Therefore, it is possible to prevent the fuel concentration around the ignition plug from becoming excessively high.
As a result, smoke and misfire can be suppressed, combustion can be stabilized, and the concentration of HC in exhaust gas can be reduced.
【００２９】しかも、筒内噴射装置１では、針弁１４を
極めて容易に中間のリフト量ｈ1に保持することができ
る。ソレノイド１５の磁気吸引力を厳密に設定する必要
はなく、ＦB1以上ＦA0以下の一定の範囲内に収めるだけ
でよいからである。そのうえ、磁気吸引力がこの範囲内
に収まってさえいれば、たとえ磁気吸引力が変動したと
しても、針弁１４のリフト量が変動することはない。し
たがって、噴射期間の後期の噴射率を正確に制御するこ
とができる。[0029] Moreover, the in-cylinder injector 1, it is possible to hold the needle valve 14 very easily in the middle of the lift amount h 1. This is because it is not necessary to strictly set the magnetic attraction force of the solenoid 15 and it is only necessary to set it within a certain range from F B1 to F A0 . Moreover, as long as the magnetic attraction force is within this range, the lift amount of the needle valve 14 does not change even if the magnetic attraction force changes. Therefore, the injection rate in the latter half of the injection period can be accurately controlled.
【００３０】なお、噴射期間の後期に噴射率が小さくな
った分、ソレノイド１５が想像線の場合よりも遅いタイ
ミングで消磁されることによって、長い期間噴射が行わ
れる。これによって、想像線の場合と同じ噴射量を確保
することができる。Note that the injection is performed for a long period of time by the solenoid 15 being demagnetized at a timing later than the case of the imaginary line, because the injection rate is reduced in the latter half of the injection period. Thereby, the same injection amount as in the case of the imaginary line can be secured.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３に係
る発明では、成層燃焼モードにおける負荷の高い運転領
域で、各噴射期間の後期の噴射率を低下させることによ
って、点火プラグ周辺の燃料濃度が過度に濃くなるのを
防止することができる。特に、請求項３に係る発明で
は、弁体を所定の中間高さに安定的に保持することがで
きるので、噴射期間の後半の噴射率を正確に制御するこ
とができる。As described above, according to the first to third aspects of the present invention, the injection rate in the latter part of each injection period is reduced in the operation region where the load is high in the stratified combustion mode, so that the vicinity of the ignition plug is reduced. It is possible to prevent the fuel concentration from becoming excessively high. In particular, in the invention according to claim 3, the valve body can be stably held at the predetermined intermediate height, so that the injection rate in the latter half of the injection period can be accurately controlled.
【図１】本発明に係る筒内噴射装置の一実施の形態を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an in-cylinder injection device according to the present invention.
【図２】図１の針弁の上端および段差の周辺を拡大した
断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an upper end of the needle valve of FIG. 1 and a periphery of a step.
【図３】成層燃焼モードの高負荷時における１噴射期間
の諸動作を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing various operations during one injection period during a high load in the stratified combustion mode.
１ 筒内噴射装置 ５ コモンレール ９ 燃料噴射ノズル １３ｂ 弁座 １３ｃ 噴射孔 １４ 針弁（弁体） １５ ソレノイド １６Ａ 上段ノズルばね（第二のノズルばね） １６Ｂ 下段ノズルばね（第一のノズルばね） ２０ ＥＣＵ（燃料噴射制御手段） ２１ デューティ比調節部（励磁電流可変部） Reference Signs List 1 in-cylinder injection device 5 common rail 9 fuel injection nozzle 13b valve seat 13c injection hole 14 needle valve (valve element) 15 solenoid 16A upper nozzle spring (second nozzle spring) 16B lower nozzle spring (first nozzle spring) 20 ECU (Fuel injection control means) 21 Duty ratio adjustment unit (excitation current variable unit)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３８５ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３８５Ａ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F16K 31/06 385 F16K 31/06 385A
Claims (3)
のコモンレールから供給された燃料をエンジンの燃焼室
内に噴射する燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルの
燃料噴射動作を制御する燃料噴射制御手段とを備え、 上記燃料噴射ノズルが、噴射孔を開閉する弁体と、この
弁体を弁座に着座させるノズルばねと、磁気吸引力によ
って上記弁体を上記ノズルばねの付勢力に抗して弁座か
らリフトさせるソレノイドとを有し、 上記燃料噴射制御手段が、上記ソレノイドに励磁電流を
出力してソレノイドに磁気吸引力を発生させる筒内噴射
装置において、 上記燃料噴射制御手段が、上記ソレノイドへの励磁電流
を、上記燃料噴射ノズルが燃料を噴射する燃料噴射期間
の後期に、それまでの励磁電流よりも小さくする励磁電
流可変部を有していることを特徴とする筒内噴射装置。1. A common rail for storing high-pressure fuel, a fuel injection nozzle for injecting fuel supplied from the common rail into a combustion chamber of an engine, and fuel injection control means for controlling a fuel injection operation of the fuel injection nozzle. A valve body for opening and closing an injection hole, a nozzle spring for seating the valve body on a valve seat, and a valve seat for holding the valve body against a biasing force of the nozzle spring by magnetic attraction. A solenoid that lifts the solenoid from the fuel injection control means, wherein the fuel injection control means outputs an exciting current to the solenoid to generate a magnetic attraction force in the solenoid, wherein the fuel injection control means An exciting current variable section that makes the exciting current smaller in the later stage of the fuel injection period in which the fuel injection nozzle injects fuel than the exciting current up to that time. In-cylinder injection device characterized by the above-mentioned.
さをデューティ制御することを特徴とする請求項１に記
載の筒内噴射装置。2. The in-cylinder injection device according to claim 1, wherein the exciting current variable section performs duty control on the magnitude of the exciting current.
する第一のノズルばねと、上記弁体のリフト量が所定量
以上であるときに上記弁体を付勢する第二のノズルばね
とからなり、 上記励磁電流可変部が励磁電流を小さくしたときにおけ
る上記ソレノイドの磁気吸引力が、上記弁体が上記所定
量だけリフトしているときの上記第一のノズルばねの付
勢力よりも強く、かつ上記第二のノズルばねの付勢力よ
りも弱いことを特徴とする請求項１または２に記載の筒
内噴射装置。3. A first nozzle spring, which constantly urges the valve body, and a second nozzle, which urges the valve body when a lift amount of the valve body is equal to or more than a predetermined amount. A spring, wherein the magnetic attraction force of the solenoid when the exciting current variable section reduces the exciting current is smaller than the urging force of the first nozzle spring when the valve body is lifted by the predetermined amount. 3. The in-cylinder injection device according to claim 1, wherein the in-cylinder injection device is also strong and weaker than an urging force of the second nozzle spring.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9532298A JPH11270428A (en) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Cylinder injection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9532298A JPH11270428A (en) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Cylinder injection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270428A true JPH11270428A (en) | 1999-10-05 |
Family
ID=14134513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9532298A Pending JPH11270428A (en) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Cylinder injection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270428A (en) |
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