JP2010223166A - Fuel injection control device of internal combustion engine - Google Patents

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Hirokuni Tomita
浩邦 冨田
Fumiaki Arikawa
文明 有川
Hisanori Ito
寿記 伊藤
Akio Kawaguchi
暁生 川口
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Toyota Motor Corp
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Nippon Soken Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control device capable of independently and accurately controlling respective opening-closing states of outer and inner needle valves by using a single control valve. <P>SOLUTION: This fuel injection control device includes a valve chest 451 and a valve element 452 respectively communicating with a fuel discharge passage C6 and first and second fuel inflow passages C1 and C2, and includes a control valve 45 for switching a communicating-cutoff state with the fuel discharge passage C6 in the respective first and second fuel inflow passages C1 and C2 by switching a position of the valve element 452. The valve element 452 cuts off the fuel discharge passage C6 from both the first and second fuel inflow passages C1 and C2 in a full closure position, and communicates the fuel discharge passage C6 with the first fuel inflow passage C1 and cuts off from the second fuel inflow passage C2 in a half opening position, and communicates the fuel discharge passage C6 with the second fuel inflow passage C2 and cuts off from the first fuel inflow passage C1 in a full opening position. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.

内燃機関（特に、ディーゼル期間）の燃焼室に望む燃料噴射弁からの燃料噴射制御を行う燃料噴射装置として、所謂ツインニードルタイプの燃料噴射装置が知られている。例えば、特許文献１には、アウタニードル弁の内周側に摺動可能に収容されたインナニードル弁を独立して開閉制御するツインニードルタイプの燃料噴射弁が開示されている。   A so-called twin needle type fuel injection device is known as a fuel injection device that performs fuel injection control from a fuel injection valve desired in a combustion chamber of an internal combustion engine (particularly, a diesel period). For example, Patent Document 1 discloses a twin needle type fuel injection valve that independently controls opening and closing of an inner needle valve that is slidably accommodated on the inner peripheral side of an outer needle valve.

この従来文献に開示された第１の構成としては、アウタ圧力室の圧力を制御する第１制御弁と、インナ圧力室の圧力を制御する第２制御弁を備えた燃料噴射弁が開示されている。この構成においては、各々の制御弁を独立して制御することによりアウタおよびインナニードル弁の夫々の開閉状態を独立に制御することができる。しかしながら、上記したタイプの制御弁は、一般に電磁弁、ピエゾ素子等を利用して構成されるため、その体格が比較的大きい。したがって、２つの制御弁が必要となる上記構成を採用すると、装置全体の大型化を回避することが難しく、また、コストの増大といった新たな問題が生じる。   As a first configuration disclosed in this conventional document, a fuel injection valve including a first control valve for controlling the pressure in the outer pressure chamber and a second control valve for controlling the pressure in the inner pressure chamber is disclosed. Yes. In this configuration, the open / closed states of the outer and inner needle valves can be controlled independently by controlling each control valve independently. However, since the control valve of the type described above is generally configured using an electromagnetic valve, a piezo element or the like, its physique is relatively large. Therefore, when the above-described configuration that requires two control valves is employed, it is difficult to avoid an increase in the size of the entire apparatus, and a new problem such as an increase in cost arises.

また、上記従来文献に開示された第２の構成としては、アウタ圧力室の圧力およびインナ圧力室の圧力を制御する単一の制御弁を備えた燃料噴射弁が開示されている。この単一の制御弁はいわゆる３位置３ポート型の弁である。ここで、弁室に収容された弁体が第１の位置（全閉位置）に保持されているときには、低圧に維持されているオーバーフロー油路を、アウタ圧力室およびインナ圧力室の何れとも遮断されている。これに対して、インナニードル弁のみを開弁させる際には、弁室内の弁体を第３の位置（全開位置）に切り替えることで、オーバーフロー油路をインナ圧力室と連通しアウタ圧力室と遮断する。一方、アウタニードル弁のみを開弁させる際には、弁体を第２の位置（半開位置）に切り替えることで、オーバーフロー油路をアウタおよびインナ圧力室の双方と連通させる。   In addition, as a second configuration disclosed in the above-described conventional document, a fuel injection valve including a single control valve for controlling the pressure in the outer pressure chamber and the pressure in the inner pressure chamber is disclosed. This single control valve is a so-called three-position three-port valve. Here, when the valve element accommodated in the valve chamber is held at the first position (fully closed position), the overflow oil passage maintained at a low pressure is blocked from both the outer pressure chamber and the inner pressure chamber. Has been. On the other hand, when only the inner needle valve is opened, the valve body in the valve chamber is switched to the third position (fully opened position) so that the overflow oil passage communicates with the inner pressure chamber and the outer pressure chamber. Cut off. On the other hand, when only the outer needle valve is opened, the valve body is switched to the second position (half-open position) so that the overflow oil passage communicates with both the outer and inner pressure chambers.

ここで、アウタニードル弁のみを開弁させるべく弁体を第２の位置（半開位置）に保持すると、この構成ではアウタおよびインナ圧力室の双方がオーバーフロー油路と連通してしまうため、アウタおよびインナ圧力室の双方の圧力が等しくなってしまう。   Here, if the valve body is held in the second position (half-open position) to open only the outer needle valve, both the outer and inner pressure chambers communicate with the overflow oil passage in this configuration. Both pressures in the inner pressure chamber become equal.

ところが、この構成では、インナニードル弁の開弁方向にアウタ圧力室の圧力が作用し、その閉弁方向にインナ圧力室の圧力が作用することを前提としている。そのため、弁体を第２の位置に保持した際にアウタおよびインナ圧力室の圧力が等しくなると、アウタおよびインナニードル弁においてそれぞれの開閉方向への圧力を受ける受圧面積等を調節したとしても、インナニードル弁も開弁してしまう虞がある。つまり、アウタニードル弁のみを開弁させるべきときに、アウタおよびインナニードル弁が共に開弁されてしまい、燃料の噴射率や噴射角等を狙い通りに精度良く制御することが難しくなることが懸念される。   However, this configuration is based on the premise that the pressure in the outer pressure chamber acts in the valve opening direction of the inner needle valve and the pressure in the inner pressure chamber acts in the valve closing direction. Therefore, if the pressures of the outer and inner pressure chambers become equal when the valve body is held at the second position, the inner and inner needle valves can be adjusted even if the pressure receiving areas that receive pressure in the opening and closing directions are adjusted. There is also a risk that the needle valve will also open. That is, when only the outer needle valve should be opened, both the outer and inner needle valves are opened, and it may be difficult to accurately control the fuel injection rate, the injection angle, and the like as intended. Is done.

英国特許出願公開第２４２４４５１号明細書British Patent Application No. 2424451 特開２００８−２０２４１７号公報JP 2008-202417 A

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、単一の制御弁を利用してアウタおよびインナニードル弁の夫々の開閉状態を独立に精度良く制御することの可能な燃料噴射制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to independently and accurately open and close the outer and inner needle valves using a single control valve. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device that can be controlled.

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、内燃機関の燃焼室に臨む先端部に第１噴孔および該第１噴孔よりも先端側に位置する第２噴孔を備えたボディと、前記ボディ内に摺動可能に収容されて先端側で前記第１噴孔を開閉する筒状のアウタニードル弁と、前記アウタニードル弁の内周側に摺動可能に収容されて先端側で前記第２噴孔を開閉する柱状のインナニードル弁と、前記アウタおよびインナニードル弁の先端側に設けられると共に該アウタおよびインナニードル弁の各々の開弁状態にて前記第１噴孔および第２噴孔の夫々から噴射するための燃料が供給される室であって、且つ、該アウタニードル弁の受圧部が収容されており、内部の燃料の圧力であるレール圧により該アウタニードル弁の受圧部を開弁方向に押圧するノズル室と、前記ノズル室から独立した状態で前記アウタニードル弁の背面側に設けられると共に前記インナニードル弁の受圧部が収容されており、内部の燃料の圧力である第１制御圧によって該アウタニードル弁の背面部を閉弁方向に押圧する一方で該インナニードル弁の受圧部を開弁方向に押圧する第１制御室と、前記ノズル室および第１制御室から独立した状態で前記インナニードル弁の背面側に設けられており、内部の燃料の圧力である第２制御圧によって該インナニードル弁の背面部を閉弁方向に押圧する第２制御室と、高圧の燃料を発生する高圧発生部と、前記高圧発生部と前記ノズル室とを接続して該ノズル室に燃料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路と前記第１制御室とを接続する第１燃料流入路と、前記燃料供給路と前記第２制御室とを接続する第２燃料流入路と、上流側端が前記第１制御室に接続された第１燃料流出路と、上流側端が前記第２制御室に接続されて下流側端が前記第１燃料流出路の下流側端と合流する第２燃料流出路と、前記第１および第２燃料流出路の合流部と燃料タンクとを接続する低圧排出路と、前記低圧排出路、前記第１および第２燃料流出路の各々に連通する弁室と、該弁室に収容された弁体を有し、該弁体の位置を切り替えて前記第１および第２燃料流出路の各々における前記低圧排出路との連通・遮断状態を切り替える制御弁と、を備え、前記制御弁を制御して前記第１および第２制御圧を調節することで前記アウタおよびインナニードル弁の夫々の開閉状態を独立に制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記制御弁の前記弁体は、第１の位置のときに前記低圧排出路を前記第１および第２燃料流出路の何れとも遮断させ、第２の位置のときに前記低圧排出路を前記第１および第２燃料流出路の何れか一方と連通させると共に他方と遮断させ、第３の位置のときに前記低圧排出路を前記第１および第２燃料流出路のうちの他方と連通させると共に一方と遮断させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is, a body having a first nozzle hole and a second nozzle hole positioned on the tip side of the first nozzle hole at the tip facing the combustion chamber of the internal combustion engine, and slidably accommodated in the body A cylindrical outer needle valve that opens and closes the first nozzle hole on the distal end side, and a columnar inner needle that is slidably housed on the inner peripheral side of the outer needle valve and opens and closes the second nozzle hole on the distal end side And a fuel provided for injection from each of the first injection hole and the second injection hole in the open state of each of the outer and inner needle valves. A nozzle chamber in which the pressure receiving portion of the outer needle valve is accommodated, and the pressure receiving portion of the outer needle valve is pressed in the valve opening direction by rail pressure, which is the pressure of the internal fuel, Independent from the nozzle chamber The inner needle valve is provided on the back side of the outer needle valve and accommodates the pressure receiving part of the inner needle valve, and the back side of the outer needle valve is pressed in the valve closing direction by the first control pressure that is the pressure of the internal fuel. On the other hand, a first control chamber that presses the pressure receiving portion of the inner needle valve in the valve opening direction, and provided on the back side of the inner needle valve in a state independent of the nozzle chamber and the first control chamber, A second control chamber that presses the back surface of the inner needle valve in a valve closing direction by a second control pressure that is a pressure of fuel; a high-pressure generator that generates high-pressure fuel; the high-pressure generator and the nozzle chamber; A fuel supply path for supplying fuel to the nozzle chamber, a first fuel inflow path connecting the fuel supply path and the first control chamber, the fuel supply path and the second control chamber. Connected second fuel inflow A first fuel outflow passage whose upstream end is connected to the first control chamber, an upstream end is connected to the second control chamber, and a downstream end is a downstream end of the first fuel outflow passage. A second fuel outflow passage that merges, a low pressure discharge passage that connects a joining portion of the first and second fuel outflow passages and a fuel tank, and the low pressure discharge passage and the first and second fuel outflow passages. A valve chamber that communicates with the valve body, and a valve body that is accommodated in the valve chamber; the position of the valve body is switched to establish a communication / blocking state with the low-pressure discharge passage in each of the first and second fuel outflow passages; A control valve for switching, and controlling the control valve to adjust the first and second control pressures to independently control the open / closed states of the outer and inner needle valves, respectively. The valve body of the control valve is in the first position when the valve body is in the first position. The low pressure discharge path is cut off from both the first and second fuel outflow paths, and the low pressure discharge path is communicated with one of the first and second fuel outflow paths when in the second position. The low-pressure discharge passage is communicated with the other of the first and second fuel outflow passages and is cut off from the other at the third position.

上記構成において、高圧発生部（例えば、液圧ポンプ＋コモンレール）で発生した高圧の燃料は、燃料供給路を介してノズル室に供給された後、アウタおよびインナニードル弁の各々の開弁状態にて第１噴孔および第２噴孔の夫々から噴射される。   In the above configuration, the high-pressure fuel generated by the high-pressure generator (for example, the hydraulic pump + common rail) is supplied to the nozzle chamber via the fuel supply passage, and then is opened in each of the outer and inner needle valves. From the first nozzle hole and the second nozzle hole.

ここで、アウタおよびインナニードル弁の「開閉状態」と、その「リフト量」との関係について定義する。アウタ（インナ）ニードル弁が第１（第２）噴孔を遮蔽している状態を、アウタ（インナ）ニードル弁の「閉弁状態」と定義し、そのときのリフト量は「零（０）」である。また、アウタ（インナ）ニードル弁が背面側に移動して（上昇して）、そのリフト量が零より大きくなった状態（リフト量＞０）、すなわち上記閉弁状態が解除された状態が「開弁状態」と定義する。   Here, the relationship between the “open / close state” of the outer and inner needle valves and the “lift amount” will be defined. The state in which the outer (inner) needle valve shields the first (second) nozzle hole is defined as the “closed state” of the outer (inner) needle valve, and the lift amount at that time is “zero (0)”. Is. Further, the state in which the outer (inner) needle valve has moved (raised) to the back side and the lift amount has become greater than zero (lift amount> 0), that is, the state in which the valve closing state has been released is “ Defined as “open state”.

この構成において、ノズル室、第１制御室、および第２制御室の各々は独立して形成されている（区画されている）。そして、アウタニードル弁は、第１制御室内の第１制御圧によって閉弁方向に押圧され、ノズル室内のレール圧によって開弁方向に押圧される。こ
こで、アウタニードル弁が閉弁状態から開弁状態へ移行する時点での第１制御圧を「アウタニードル開弁圧」と称呼する。このアウタニードル開弁圧はレール圧に相関し、レール圧が高いほどアウタニードル開弁圧も高くなる。ここで、「アウタニードル開弁圧が高い」とは、第１制御室がより高い圧力に維持されていてもアウタニードル弁が開弁することを表すところ、レール圧が高いほどアウタニードル弁が開弁し易くなるからである。また、アウタニードル弁背面部の第１制御圧の受圧面積に対する、ノズル室に収容されたアウタニードル弁受圧部のレール圧の受圧面積の比率（以下、「アウタ側受圧面積比」という）が高いほど、アウタニードル開弁圧も高くなる。 In this configuration, each of the nozzle chamber, the first control chamber, and the second control chamber is independently formed (partitioned). The outer needle valve is pressed in the valve closing direction by the first control pressure in the first control chamber, and is pressed in the valve opening direction by the rail pressure in the nozzle chamber. Here, the first control pressure when the outer needle valve shifts from the closed state to the open state is referred to as “outer needle opening pressure”. The outer needle valve opening pressure correlates with the rail pressure, and the higher the rail pressure, the higher the outer needle valve opening pressure. Here, “the outer needle valve opening pressure is high” means that the outer needle valve opens even when the first control chamber is maintained at a higher pressure. The higher the rail pressure, the more the outer needle valve opens. It is because it becomes easy to open the valve. In addition, the ratio of the pressure receiving area of the rail pressure of the outer needle valve pressure receiving portion accommodated in the nozzle chamber to the pressure receiving area of the first control pressure on the back surface portion of the outer needle valve (hereinafter referred to as “outer side pressure receiving area ratio”) is high. The outer needle valve opening pressure also increases.

以上のように、アウタニードル弁の開閉状態は、主としてレール圧およびアウタ側受圧面積比から決定されるアウタニードル開弁圧と第１制御圧との大小関係によって決せられる。そして、第１制御圧がアウタニードル開弁圧より高い状態のときには「閉弁状態」に保持され、該アウタニードル開弁圧以下の状態のときには「開弁状態」に保持される。   As described above, the open / closed state of the outer needle valve is determined mainly by the magnitude relationship between the outer needle valve opening pressure determined from the rail pressure and the outer side pressure receiving area ratio and the first control pressure. When the first control pressure is higher than the outer needle opening pressure, the valve is held in the “closed state”, and when the first control pressure is lower than the outer needle opening pressure, the valve is held in the “open state”.

一方、インナニードル弁は、第２制御室内の第２制御圧によって閉弁方向に押圧され、上記した第１制御圧によって開弁方向に押圧される。ここで、インナニードル弁が閉弁状態から開弁状態へ移行する時点での第２制御圧を「インナニードル開弁圧」と称呼すると、第１制御圧が高いほどインナニードル開弁圧も高くなる。「インナニードル開弁圧が高い」とは、第２制御室がより高い圧力に維持されていてもインナニードル弁が開弁することを表すところ、インナニードル弁の開弁方向に作用する第１制御圧が高いほどインナニードル弁が開弁し易くなるからである。また、インナニードル弁背面部の第２制御圧の受圧面積に対する、インナニードル弁受圧部の第１制御圧の受圧面積の比率（以下、「インナ側受圧面積比」という）が高いほど、インナニードル開弁圧は高くなる。   On the other hand, the inner needle valve is pressed in the valve closing direction by the second control pressure in the second control chamber, and is pressed in the valve opening direction by the first control pressure. Here, when the second control pressure when the inner needle valve shifts from the closed state to the open state is referred to as “inner needle opening pressure”, the higher the first control pressure, the higher the inner needle opening pressure. Become. “The inner needle valve opening pressure is high” means that the inner needle valve is opened even when the second control chamber is maintained at a higher pressure, and the first valve acting in the valve opening direction of the inner needle valve. This is because the higher the control pressure, the easier the inner needle valve opens. Further, the higher the ratio of the pressure receiving area of the first control pressure of the inner needle valve pressure receiving portion to the pressure receiving area of the second control pressure of the inner needle valve back surface portion (hereinafter referred to as “inner side pressure receiving area ratio”), the higher the inner needle. The valve opening pressure increases.

以上のように、インナニードル弁の開閉状態は、主として第１制御圧およびインナ側受圧面積比から決定されるインナニードル開弁圧と第２制御圧との大小関係によって決せられる。そして、第２制御圧がインナニードル開弁圧より高い状態のときには「閉弁状態」に保持され、該インナニードル開弁圧以下の状態のときには「開弁状態」に保持される。   As described above, the open / close state of the inner needle valve is determined mainly by the magnitude relationship between the inner needle valve opening pressure and the second control pressure determined from the first control pressure and the inner side pressure receiving area ratio. When the second control pressure is higher than the inner needle opening pressure, the valve is held in the “closed state”, and when the second control pressure is lower than the inner needle opening pressure, the valve is held in the “open state”.

次に、第１および第２制御室に対する燃料の流入出（給排）について説明する。第１および第２制御室に対しては、第１および第２燃料流入路を介して高圧発生部で発生した高圧燃料が供給される。一方、第１および第２燃料流出路からの燃料の排出（流出）については、第１および第２燃料流出路の合流部と低圧排出路との接続部に介装された（単一の）制御弁によって調整される。より具体的には、制御弁における弁体が第１〜第３の位置の何れかに切り替えることで、第１および第２燃料流出路の低圧排出路との連通・遮断状態が切り替えられ、これによって第１および第２制御圧が調節される。   Next, fuel inflow / outflow (supply / discharge) with respect to the first and second control chambers will be described. The first and second control chambers are supplied with high-pressure fuel generated in the high-pressure generator through the first and second fuel inflow passages. On the other hand, the discharge (outflow) of the fuel from the first and second fuel outflow passages is interposed (single) at the connection portion between the joining portion of the first and second fuel outflow passages and the low pressure discharge passage. Regulated by control valve. More specifically, by switching the valve body in the control valve to any of the first to third positions, the communication / blocking state of the first and second fuel outflow passages with the low pressure discharge passage is switched. To adjust the first and second control pressures.

まず、制御弁の弁体が第１の位置に保持されると、低圧排出路が第１および第２燃料流出路の何れとも遮断状態に維持される。その結果、第１および第２制御室の双方は共にノズル室と略同等の高圧状態に維持される。つまり、第１制御圧がアウタニードル開弁圧よりも高圧に維持さることでアウタニードル弁が閉弁状態に保持され、第２制御圧がインナニードル開弁圧よりも高圧に維持されることでインナニードル弁が閉弁状態に維持される。   First, when the valve body of the control valve is held at the first position, the low-pressure discharge path is maintained in a shut-off state with both the first and second fuel outflow paths. As a result, both the first and second control chambers are maintained in a high pressure state substantially equal to the nozzle chamber. That is, when the first control pressure is maintained higher than the outer needle opening pressure, the outer needle valve is maintained in a closed state, and the second control pressure is maintained higher than the inner needle opening pressure. The inner needle valve is kept closed.

制御弁の弁体が第２の位置に切り替えられると、低圧排出路が第１および第２燃料流出路のうちの何れか一方と連通され、他方と遮断される。ここでは便宜上、「一方」を「第１燃料流出路」とし、「他方」を「第２燃料流出路」とした場合を例に説明する。なお、「一方」を「第２燃料流出路」とし、「他方」を「第１燃料流出路」とした場合については括弧書きにて記す。また、この構成において燃料タンクとは燃料が貯留される貯留槽であり、その内部は低圧状態（例えば、大気圧）に維持されている。   When the valve body of the control valve is switched to the second position, the low-pressure discharge passage is communicated with either one of the first and second fuel outflow passages and is blocked from the other. Here, for the sake of convenience, the case where “one” is the “first fuel outflow path” and “the other” is the “second fuel outflow path” will be described as an example. The case where “one” is “second fuel outflow passage” and “other” is “first fuel outflow passage” is described in parentheses. In this configuration, the fuel tank is a storage tank in which fuel is stored, and the inside thereof is maintained in a low pressure state (for example, atmospheric pressure).

弁体が第２の位置に切り替えられると、前述の如く、低圧排出路が第１燃料流出路（第２燃料流出路）と連通され、第２燃料流出路（第１燃料流出路）と遮断される。すなわち、その時点において高圧に維持されている第１制御室（第２制御室）と低圧に維持されている燃料タンクとが連通する。その結果、第１制御室（第２制御室）から燃料が流出することによって第１制御圧（第２制御圧）が低下する。そして、第１制御圧（第２制御圧）がアウタニードル開弁圧（インナニードル開弁圧）以下まで低下すると、アウタニードル弁（インナニードル弁）が閉弁状態から開弁状態へと移行する。すなわち、アウタニードル弁（インナニードル弁）が開弁する。   When the valve body is switched to the second position, as described above, the low pressure discharge passage is communicated with the first fuel outflow passage (second fuel outflow passage), and is shut off from the second fuel outflow passage (first fuel outflow passage). Is done. That is, the first control chamber (second control chamber) maintained at a high pressure at that time and the fuel tank maintained at a low pressure communicate with each other. As a result, the first control pressure (second control pressure) decreases as fuel flows out of the first control chamber (second control chamber). When the first control pressure (second control pressure) drops below the outer needle opening pressure (inner needle opening pressure), the outer needle valve (inner needle valve) shifts from the closed state to the opened state. . That is, the outer needle valve (inner needle valve) is opened.

一方、制御弁の弁体が第２の位置に切り替えられても、第２制御室（第１制御室）と燃料タンクとは遮断されているため、第２制御圧（第１制御圧）は依然としてインナニードル開弁圧（アウタニードル開弁圧）より高く維持される。従って、制御弁の弁体が第２の位置にある場合には、アウタニードル弁（インナニードル弁）のみが開弁状態に保持される。   On the other hand, even if the valve body of the control valve is switched to the second position, the second control chamber (first control chamber) and the fuel tank are shut off, so the second control pressure (first control pressure) is It is still maintained higher than the inner needle valve opening pressure (outer needle valve opening pressure). Therefore, when the valve body of the control valve is in the second position, only the outer needle valve (inner needle valve) is held open.

次に、制御弁の弁体が第３の位置に切り替えられると、低圧排出路が第２燃料流出路（第１燃料流出路）と連通され、第１燃料流出路（第２燃料流出路）と遮断される。すなわち、高圧に維持されている第２制御室（第１制御室）と低圧に維持されている燃料タンクとが連通する。その結果、第２制御室（第１制御室）から燃料が流出することにより、第２制御圧（第１制御圧）が低下する。そして、第２制御圧（第１制御圧）がインナニードル開弁圧（アウタニードル開弁圧）以下まで低下すると、インナニードル弁（アウタニードル弁）が開弁する。   Next, when the valve body of the control valve is switched to the third position, the low pressure discharge passage is communicated with the second fuel outflow passage (first fuel outflow passage), and the first fuel outflow passage (second fuel outflow passage). And cut off. That is, the second control chamber (first control chamber) maintained at a high pressure communicates with the fuel tank maintained at a low pressure. As a result, the fuel flows out from the second control chamber (first control chamber), whereby the second control pressure (first control pressure) decreases. When the second control pressure (first control pressure) drops below the inner needle valve opening pressure (outer needle valve opening pressure), the inner needle valve (outer needle valve) opens.

一方、制御弁の弁体が第３の位置に切り替えられても、第１制御室（第２制御室）と燃料タンクとは遮断されているため、第１制御圧（第２制御圧）は依然としてアウタニードル開弁圧（インナニードル開弁圧）より高く維持される。そのため、制御弁の弁体が第３の位置にある場合には、インナニードル弁（アウタニードル弁）のみが開弁する。   On the other hand, even if the valve body of the control valve is switched to the third position, the first control chamber (second control chamber) and the fuel tank are shut off, so the first control pressure (second control pressure) is It is still maintained higher than the outer needle valve opening pressure (inner needle valve opening pressure). Therefore, when the valve body of the control valve is in the third position, only the inner needle valve (outer needle valve) is opened.

以上のように、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、単一の制御弁における弁体の位置を第１〜第３の位置に切り替え制御することで、アウタおよびインナニードル弁の夫々の開閉状態を独立に精度良く制御することができる。   As described above, according to the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the present invention, the outer and inner needle valves are controlled by switching the position of the valve body in the single control valve to the first to third positions. Each of the open / close states can be controlled independently and accurately.

特に、本発明によれば、弁体を第２の位置に保持する際に低圧排出路を第１および第２燃料流出路の何れか一方と連通させ、且つ他方と遮断させるため、第１制御圧と第２制御圧との差圧を充分に確保することができる。これによれば、弁体を第２の位置に制御する際に低圧排出路を第１燃料流出路と連通させる場合には、アウタニードル弁を確実に開弁でき、インナニードル弁を確実に閉弁できる。逆に、弁体を第２の位置に制御する際に低圧排出路を第２燃料流出路と連通させる場合には、アウタニードル弁を確実に閉弁でき、インナニードル弁を確実に開弁できる。つまり、本発明によれば、アウタおよびインナニードル弁の開閉弁に関する制御不良を確実に防止できる。   In particular, according to the present invention, when the valve body is held at the second position, the low pressure discharge passage is communicated with either one of the first and second fuel outflow passages and is blocked from the other. A sufficient differential pressure between the pressure and the second control pressure can be secured. According to this, when the low pressure discharge passage is communicated with the first fuel outflow passage when the valve body is controlled to the second position, the outer needle valve can be reliably opened and the inner needle valve is securely closed. I can speak. Conversely, when the low pressure discharge passage is communicated with the second fuel outflow passage when controlling the valve body to the second position, the outer needle valve can be reliably closed and the inner needle valve can be reliably opened. . That is, according to the present invention, it is possible to reliably prevent control failures related to the opening and closing valves of the outer and inner needle valves.

なお、第１噴孔と第２噴孔においては、ボディの軸線方向との成す角を互いに相違させても良い。このようにすれば、第１噴孔からの燃料噴射と第２噴孔からの燃料噴射とにおける燃料の噴射角を変化させることができる。例えば、燃料噴射を行うときの内燃機関の運転状態（負荷および回転数）に応じて、制御弁の弁体の位置を第２および第３の何れにするかを決定すると良い。これによれば、内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射角を広角にするか、挟角にするかを容易に切り替えることができ、また、その噴射率や噴射量も精度良く制御することができる。   In addition, in the 1st nozzle hole and the 2nd nozzle hole, you may make mutually different the angle which the axis line direction of a body makes. If it does in this way, the fuel injection angle in the fuel injection from the 1st injection hole and the fuel injection from the 2nd injection hole can be changed. For example, it is preferable to determine whether the position of the valve body of the control valve is the second or third according to the operation state (load and rotation speed) of the internal combustion engine when performing fuel injection. According to this, the fuel injection angle can be easily switched between the wide angle and the narrow angle according to the operating state of the internal combustion engine, and the injection rate and the injection amount can be accurately controlled. Can do.

本発明によれば、単一の制御弁を利用してアウタおよびインナニードル弁の夫々の開閉状態を独立に精度良く制御することができる。   According to the present invention, it is possible to independently and accurately control the open / closed states of the outer and inner needle valves using a single control valve.

内燃機関に適用される燃料噴射制御装置の概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the fuel-injection control apparatus applied to an internal combustion engine. 制御弁における弁体の制御位置と、各ポートの開閉状態との関係を説明するための説明図である。（ａ）は、弁体が全閉位置にある状態を示した図である。（ｂ）は、弁体が半開位置にある状態を示した図である。（ｃ）は、弁体が全開位置にある状態を示した図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the control position of the valve body in a control valve, and the open / closed state of each port. (A) is the figure which showed the state which has a valve body in a fully closed position. (B) is the figure which showed the state which has a valve body in a half open position. (C) is the figure which showed the state which has a valve body in a full open position. 燃料噴射制御装置の作動の一例を示したタイムチャートである。（ａ）は、弁体を「全閉位置」→「半開位置」→「全閉位置」と切り替えたときのタイムチャートである。（ｂ）は、弁体を「全閉位置」→「全開位置」→「全閉位置」と切り替えたときのタイムチャートである。It is the time chart which showed an example of the action | operation of a fuel-injection control apparatus. (A) is a time chart when the valve body is switched from “fully closed position” → “half open position” → “fully closed position”. (B) is a time chart when the valve body is switched from “fully closed position” → “fully opened position” → “fully closed position”. 燃料噴射制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which a fuel injection control device is applied.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified.

図１は、本実施形態に係る内燃機関（ディーゼル機関）に適用される燃料噴射制御装置１０の概略構成を示した図である。この燃料噴射制御装置１０は、燃料タンクＴに貯留されている燃料を吸入・吐出する燃料ポンプ２０と、燃料ポンプ２０により吐出された高圧（以下、「レール圧Ｐｃｒ」と称呼する。）の燃料が供給されるコモンレール３０と、コモンレール３０から燃料供給路Ｃ１を通してレール圧Ｐｃｒの燃料が供給されて内燃機関の燃焼室（図示せず）に燃料を噴射するインジェクタ４０と、燃料ポンプ２０及びインジェクタ４０を制御するＥＣＵ５０とを備える。燃料ポンプ２０とコモンレール３０は、本発明における「高圧発生部」に対応している。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection control device 10 applied to an internal combustion engine (diesel engine) according to the present embodiment. The fuel injection control device 10 sucks and discharges fuel stored in a fuel tank T, and high-pressure fuel (hereinafter referred to as “rail pressure Pcr”) discharged by the fuel pump 20. , The injector 40 that is supplied with fuel at the rail pressure Pcr from the common rail 30 through the fuel supply passage C1 and injects the fuel into the combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine, and the fuel pump 20 and the injector 40. ECU50 which controls this. The fuel pump 20 and the common rail 30 correspond to the “high pressure generator” in the present invention.

なお、図１では、コモンレール３０から１本の燃料供給路Ｃ１を通してレール圧Ｐｃｒの燃料が供給される１つのインジェクタ４０が記載されているが、実際には、インジェクタ４０及び燃料供給路Ｃ１は内燃機関の複数の燃焼室の各々に対してそれぞれ設けられていて、各インジェクタ４０は対応する燃料供給路Ｃ１を通してコモンレール３０と個別に接続されている。以下、説明の便宜上、各図における紙面上の上・下を単に、「上」、「下」と称呼することもある。   In FIG. 1, one injector 40 is described in which fuel of rail pressure Pcr is supplied from the common rail 30 through one fuel supply path C1, but in reality, the injector 40 and the fuel supply path C1 are internal combustion. Provided for each of the plurality of combustion chambers of the engine, each injector 40 is individually connected to the common rail 30 through the corresponding fuel supply passage C1. Hereinafter, for convenience of explanation, the upper and lower sides on the drawing in each drawing may be simply referred to as “upper” and “lower”.

燃料ポンプ２０は、ＥＣＵ５０から指令により燃料の吸入流量を調整可能に構成されており、これによりレール圧Ｐｃｒを調整することができる。具体的には、例えば内燃機関の負荷（トルク）およびエンジン回転数が増加するほどレール圧Ｐｃｒが大きい値に調整される。   The fuel pump 20 is configured to be able to adjust the fuel intake flow rate according to a command from the ECU 50, thereby adjusting the rail pressure Pcr. Specifically, for example, the rail pressure Pcr is adjusted to a larger value as the load (torque) of the internal combustion engine and the engine speed increase.

インジェクタ４０は、主として、ボディ４１と、ボディ４１の内部の所定空間においてその軸線方向（上下方向）に摺動可能に収容された円筒状のアウタニードル弁４２と、アウタニードル弁４２の内部（内周側）に同軸的且つ液密的にアウタニードル弁４２の軸線方向（上下方向）に摺動可能に収容された円柱状のインナニードル弁４３と、ボディ４１内に配設された制御弁４５と、この制御弁４５を駆動する駆動装置４６を備えている。   The injector 40 mainly includes a body 41, a cylindrical outer needle valve 42 accommodated in a predetermined space inside the body 41 so as to be slidable in the axial direction (vertical direction), and the inner (inner) of the outer needle valve 42. A cylindrical inner needle valve 43 accommodated slidably in the axial direction (vertical direction) of the outer needle valve 42 coaxially and liquid-tightly on the circumferential side), and a control valve 45 disposed in the body 41 And a drive device 46 for driving the control valve 45.

ボディ４１は、第１ボディ４１Ａ〜第４ボディ４１Ｄを有して構成されている。第１ボ
ディ４１Ａは駆動装置４６および制御弁４５を収容しており、該第１ボディ４１Ａの下端面に接して第２ボディ４１Ｂが配設されている。そして、第３ボディ４１Ｃは第２ボディ４１Ｂの下端面に接し、第４ボディ４１Ｄは第３ボディ４１Ｃの下端面に接するように配設されている。図示のように、アウタおよびインナニードル弁４２，４３が収容されるボディ４１内部の所定空間は、第２ボディ４１Ｂの下端面、第３および第４ボディ４１Ｃ，４１Ｄの内周面によって画定されている。 The body 41 includes a first body 41A to a fourth body 41D. The first body 41A accommodates the drive device 46 and the control valve 45, and the second body 41B is disposed in contact with the lower end surface of the first body 41A. The third body 41C is disposed so as to contact the lower end surface of the second body 41B, and the fourth body 41D is disposed so as to contact the lower end surface of the third body 41C. As shown in the figure, the predetermined space inside the body 41 in which the outer and inner needle valves 42 and 43 are accommodated is defined by the lower end surface of the second body 41B and the inner peripheral surfaces of the third and fourth bodies 41C and 41D. Yes.

ここで、ボディ４１の所定空間のうち、アウタおよびインナニードル弁４２，４３を除いた残りの空間は、主として第１制御室Ｒ１、第２制御室Ｒ２、ノズル室Ｒ３の３つの空間に液密的に区画されている。ノズル室Ｒ３は、アウタおよびインナニードル弁４２，４３の先端側（下端側）に設けられている。また、ノズル室Ｒ３に対して互いに独立した第１および第２制御室Ｒ１，Ｒ２は、アウタ及びインナニードル弁４２，４３の背面側（上端側）にそれぞれ設けられている。   Here, of the predetermined space of the body 41, the remaining space excluding the outer and inner needle valves 42 and 43 is mainly liquid-tight in three spaces, ie, the first control chamber R1, the second control chamber R2, and the nozzle chamber R3. Is partitioned. The nozzle chamber R3 is provided on the front end side (lower end side) of the outer and inner needle valves 42 and 43. The first and second control chambers R1 and R2 that are independent from each other with respect to the nozzle chamber R3 are provided on the back side (upper end side) of the outer and inner needle valves 42 and 43, respectively.

アウタニードル弁４２の外形は段付き円柱形状となっており、背面側（上端側）からアウタ中径部４２Ａ、アウタ大径部４２Ｂ、アウタ小径部４２Ｃが形成されている。アウタ中径部４２Ａを基準として、アウタ大径部４２Ｂは該アウタ中径部４２Ａよりも拡径しており、アウタ小径部４２Ｃはアウタ中径部４２Ａよりも縮径している。また、アウタ中径部４２Ａの外周には、該アウタ中径部４２Ａの外径と略等しい内径を有する円筒状のスリーブ（以下、「アウタスリーブ」という）４４が嵌められている。このアウタスリーブ４４の下端面とアウタ大径部４２Ｂの上端面との間には、コイルスプリング（以下、「アウタスプリング」という）４６が圧縮された（縮んだ）状態で配置されている。そして、アウタスプリング４６は、アウタスリーブ４４を第３ボディ４１Ｃの下端面に対して押しつける一方で、アウタニードル弁４２を先端側（下端側）に向かって付勢する。   An outer shape of the outer needle valve 42 is a stepped cylindrical shape, and an outer middle diameter portion 42A, an outer large diameter portion 42B, and an outer small diameter portion 42C are formed from the back side (upper end side). The outer large diameter portion 42B is larger in diameter than the outer medium diameter portion 42A with the outer medium diameter portion 42A as a reference, and the outer small diameter portion 42C is smaller in diameter than the outer medium diameter portion 42A. A cylindrical sleeve (hereinafter referred to as “outer sleeve”) 44 having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the outer intermediate diameter portion 42A is fitted on the outer periphery of the outer intermediate diameter portion 42A. A coil spring (hereinafter referred to as “outer spring”) 46 is disposed between the lower end surface of the outer sleeve 44 and the upper end surface of the outer large-diameter portion 42B in a compressed (contracted) state. The outer spring 46 presses the outer sleeve 44 against the lower end surface of the third body 41C, and urges the outer needle valve 42 toward the distal end side (lower end side).

本実施形態において、第１制御室Ｒ１はアウタニードル弁４２（アウタ中径部４２Ａ）の背面、アウタスリーブ４４、第３ボディ４１Ｃの下端および内周面、第２ボディ４１Ｂの下端面によって区画されている。また、第１制御室Ｒ１は、アウタスリーブ４４によってノズル室Ｒ３と液密的に遮断されている。   In the present embodiment, the first control chamber R1 is defined by the back surface of the outer needle valve 42 (outer middle diameter portion 42A), the outer sleeve 44, the lower end and inner peripheral surface of the third body 41C, and the lower end surface of the second body 41B. ing. The first control chamber R1 is liquid-tightly cut off from the nozzle chamber R3 by the outer sleeve 44.

次に、インナニードル弁４３について説明する。インナニードル弁４３の外形も、アウタニードル弁４２と同様に段付き円柱形状となっており、背面側（上端側）からインナ中径部４３Ａ、インナ大径部４３Ｂ、インナ小径部４３Ｃが形成されている。インナ中径部４３Ａを基準として、インナ大径部４３Ｂは該インナ中径部４３Ａよりも拡径しており、インナ小径部４３Ｃはインナ中径部４３Ａよりも縮径している。   Next, the inner needle valve 43 will be described. The outer shape of the inner needle valve 43 is also a stepped cylinder similar to the outer needle valve 42, and an inner medium diameter portion 43A, an inner large diameter portion 43B, and an inner small diameter portion 43C are formed from the back side (upper end side). ing. With the inner medium diameter portion 43A as a reference, the inner large diameter portion 43B has a larger diameter than the inner medium diameter portion 43A, and the inner small diameter portion 43C has a smaller diameter than the inner medium diameter portion 43A.

ここで、インナ中径部４３Ａおよびインナ大径部４３Ｂは、第１制御室Ｒ１内に収容されている。また、インナ中径部４２Ａの外周には、該インナ中径部４３Ａの外径と略等しい内径を有する円筒状のスリーブ（以下、「インナスリーブ」という）４７が嵌められている。インナスリーブ４７の下端面とインナ大径部４３Ｂの上端面との間には、コイルスプリング（以下、「インナスプリング」という）４８が圧縮された（縮んだ）状態で配置されている。このように配置されたインナスプリング４８は、インナスリーブ４７を第２ボディ４１Ｂの下端面に対して押しつけると共に、インナニードル弁４３を先端側（下端側）に向かって付勢する。そして、第２制御室Ｒ２は、インナスリーブ４７によって第１制御室Ｒ１と液密的に遮断されている。   Here, the inner medium diameter portion 43A and the inner large diameter portion 43B are accommodated in the first control chamber R1. Further, a cylindrical sleeve (hereinafter referred to as “inner sleeve”) 47 having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the inner intermediate diameter portion 43A is fitted on the outer periphery of the inner intermediate diameter portion 42A. A coil spring (hereinafter referred to as “inner spring”) 48 is disposed between the lower end surface of the inner sleeve 47 and the upper end surface of the inner large-diameter portion 43B in a compressed (contracted) state. The inner spring 48 arranged in this manner presses the inner sleeve 47 against the lower end surface of the second body 41B and urges the inner needle valve 43 toward the distal end side (lower end side). The second control chamber R2 is liquid-tightly disconnected from the first control chamber R1 by the inner sleeve 47.

ノズル室Ｒ３は燃料供給路Ｃ１と連通していて、ノズル室Ｒ３内の燃料圧力は上記レール圧Ｐｃｒと等しい。ノズル室Ｒ３は、ボディ４１の先端部に設けられた燃焼室に臨む複数の第１噴孔（群）４１Ｘ、及び第１噴孔４１Ｘよりも先端側（下側）に位置する複数の第２噴孔（群）４１Ｙと連通している。ここで、第１噴孔４１Ｘがボディ４１の軸線と成
す角度は、第２噴孔４１Ｙが同軸線と成す角度に比べて大きい。 The nozzle chamber R3 communicates with the fuel supply path C1, and the fuel pressure in the nozzle chamber R3 is equal to the rail pressure Pcr. The nozzle chamber R3 includes a plurality of first injection holes (groups) 41X facing a combustion chamber provided at the tip of the body 41, and a plurality of second nozzles positioned on the front end side (lower side) of the first injection holes 41X. It communicates with the nozzle hole (group) 41Y. Here, the angle formed by the first injection hole 41X with the axis of the body 41 is larger than the angle formed by the second injection hole 41Y with the coaxial line.

アウタおよびインナニードル弁４２，４３の先端部（下端部）には、先端に近づくほど縮径する円錐状のアウタテーパー部４２Ｔ及びインナテーパー部４３Ｔがそれぞれ形成されている。アウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）が上記所定空間内にて下降してアウタテーパー部４２Ｔ（インナテーパー部４３Ｔ）がボディ４１先端部のノズル室Ｒ３に臨む円錐状の内面（弁座面）に当接した状態（図１に示す状態）にて、第１噴孔４１Ｘ（第２噴孔４１Ｙ）がノズル室Ｒ３から遮断される。この状態では、第１噴孔４１Ｘ（第２噴孔４１Ｙ）を介して燃料が噴射されない。以下、この状態を、アウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）の「閉弁状態」と称呼する。   A conical outer taper portion 42T and an inner taper portion 43T that are reduced in diameter as they approach the tip are formed at the tip portions (lower end portions) of the outer and inner needle valves 42 and 43, respectively. The outer needle valve 42 (inner needle valve 43) descends in the predetermined space and the outer tapered portion 42T (inner tapered portion 43T) faces the nozzle chamber R3 at the tip of the body 41 (valve seat surface). The first nozzle hole 41X (second nozzle hole 41Y) is cut off from the nozzle chamber R3 in a state where it is in contact with the nozzle chamber (the state shown in FIG. 1). In this state, fuel is not injected through the first injection hole 41X (second injection hole 41Y). Hereinafter, this state is referred to as the “valve closed state” of the outer needle valve 42 (inner needle valve 43).

また、アウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）のリフト量であるアウタリフト量Ｌｏｎ（インナリフト量Ｌｉｎ）は、この状態からのアウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）の上方への移動量（上昇量）を意味するものとする。すなわち、図１に示したアウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）の閉弁状態では、アウタリフト量Ｌｏｎ（インナリフト量Ｌｉｎ）は「０」である。   Further, the outer lift amount Lon (inner lift amount Lin), which is the lift amount of the outer needle valve 42 (inner needle valve 43), is the upward movement amount (increase) of the outer needle valve 42 (inner needle valve 43) from this state. Amount). That is, in the closed state of the outer needle valve 42 (inner needle valve 43) shown in FIG. 1, the outer lift amount Lon (inner lift amount Lin) is “0”.

一方、アウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）が閉弁状態から上方へ移動（上昇）してアウタテーパー部４２Ｔ（インナテーパー部４３Ｔ）が上記弁座面から離間すると、第１噴孔４１Ｘ（第２噴孔４１Ｙ）がノズル室Ｒ３と連通する。なお、アウタニードル弁４２には、図示のような内部通路４２Ｙが形成されており、インナテーパー部４３Ｔが弁座面から離間した場合には内部通路４２Ｙを介してノズル室Ｒ３と第２噴孔４１Ｙとが連通するようになっている。そして、アウタリフト量Ｌｏｎ（インナリフト量Ｌｉｎ）が０より大きい状態においては、燃料が第１噴孔４１Ｘ（第２噴孔４１Ｙ）を介して噴射される。以下、この状態を、アウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）の「開弁状態」と称呼する。また、以下において、開弁状態から閉弁状態に移行することを「閉弁」と呼び、閉弁状態から開弁状態に移行することを「開弁」と呼ぶ。   On the other hand, when the outer needle valve 42 (inner needle valve 43) moves upward (rises) from the closed state and the outer taper portion 42T (inner taper portion 43T) is separated from the valve seat surface, the first injection hole 41X ( The second nozzle hole 41Y) communicates with the nozzle chamber R3. The outer needle valve 42 is formed with an internal passage 42Y as shown in the figure. When the inner tapered portion 43T is separated from the valve seat surface, the nozzle chamber R3 and the second injection hole are connected via the internal passage 42Y. 41Y communicates. In a state where the outer lift amount Lon (inner lift amount Lin) is larger than 0, fuel is injected through the first injection holes 41X (second injection holes 41Y). Hereinafter, this state is referred to as an “open valve state” of the outer needle valve 42 (inner needle valve 43). In the following, the transition from the open state to the closed state is called “valve closing”, and the transition from the closed state to the open state is called “open”.

第１制御室Ｒ１（第２制御室Ｒ２）は、第１流入オリフィスＺ１（第２流入オリフィスＺ２）が介装された第１燃料流入路Ｃ２（第２燃料流入路Ｃ３）を介して燃料供給路Ｃ１と接続されている。ここで、第１制御室Ｒ１内の燃料の圧力を第１制御圧Ｐｃ１と称し、第２制御室Ｒ２内の燃料の圧力を第２制御圧Ｐｃ２と称する。この場合、レール圧Ｐｃｒと第１制御圧Ｐｃ１（第２制御圧Ｐｃ２）の差圧に応じて第１燃料流入路Ｃ２（第２燃料流入路Ｃ３）を介して燃料供給路Ｃ１から第１制御室Ｒ１（第２制御室Ｒ２）内に燃料が流入する。   The first control chamber R1 (second control chamber R2) supplies fuel via a first fuel inflow passage C2 (second fuel inflow passage C3) in which a first inflow orifice Z1 (second inflow orifice Z2) is interposed. It is connected to the path C1. Here, the fuel pressure in the first control chamber R1 is referred to as a first control pressure Pc1, and the fuel pressure in the second control chamber R2 is referred to as a second control pressure Pc2. In this case, the first control is performed from the fuel supply path C1 via the first fuel inflow path C2 (second fuel inflow path C3) according to the differential pressure between the rail pressure Pcr and the first control pressure Pc1 (second control pressure Pc2). The fuel flows into the chamber R1 (second control chamber R2).

また、第１制御室Ｒ１（第２制御室Ｒ２）には、第１燃料流出路Ｃ４（第２燃料流出路Ｃ５）の上流側端が接続されている。そして、第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５の下流側端は合流部Ｙにて合流し、合流部Ｙは、流出オリフィスＺ３が介装された燃料排出路Ｃ６を介して燃料タンクＴと接続されている。つまり、合流部Ｙは、第１および第２燃料流出路Ｃ４，Ｃ５、および燃料排出路Ｃ６が合流する部分といえる。本実施形態においては燃料排出路Ｃ６が本発明における低圧排出路に対応する。   The upstream end of the first fuel outflow path C4 (second fuel outflow path C5) is connected to the first control chamber R1 (second control chamber R2). The downstream ends of the first fuel outflow passage C4 and the second fuel outflow passage C5 join at the joining portion Y, and the joining portion Y is connected to the fuel tank via the fuel discharge passage C6 in which the outflow orifice Z3 is interposed. Connected to T. In other words, the merging portion Y can be said to be a portion where the first and second fuel outflow paths C4, C5 and the fuel discharge path C6 merge. In the present embodiment, the fuel discharge path C6 corresponds to the low pressure discharge path in the present invention.

合流部Ｙには、第１および第２燃料流出路Ｃ４，Ｃ５の各々における燃料排出路Ｃ６との連通・遮断状態を切り替える制御弁４５が介装されている。燃料タンクＴ内の燃料圧力は大気圧と略等しい。制御弁４５は、いわゆる３位置３ポート型の電磁弁であり第１ボディ４１Ａに設けられている。より具体的には、制御弁４５は、第１ボディ４１Ａに形成された弁室４５１、該弁室４５１内に収容されている弁体４５２によって主に構成されている。そして、ＥＣＵ５０からの指示により制御される駆動装置４６からの駆動力によって弁体４５２の（停止）位置が変更されると、上記した連通・遮断状態が切り替えられる。   In the junction Y, a control valve 45 for switching the communication / blocking state with the fuel discharge passage C6 in each of the first and second fuel outflow passages C4 and C5 is interposed. The fuel pressure in the fuel tank T is substantially equal to the atmospheric pressure. The control valve 45 is a so-called three-position three-port electromagnetic valve and is provided in the first body 41A. More specifically, the control valve 45 is mainly configured by a valve chamber 451 formed in the first body 41A and a valve body 452 accommodated in the valve chamber 451. When the (stop) position of the valve body 452 is changed by the driving force from the driving device 46 controlled by an instruction from the ECU 50, the communication / blocking state described above is switched.

制御弁４５の制御によって、第１燃料流出路Ｃ４と燃料排出路Ｃ６とが連通状態にある場合、第１制御室Ｒ１が燃料タンクＴと連通する。この場合、第１制御圧Ｐｃ１と燃料タンクＴ内の燃料圧力（＝大気圧）の差圧に応じて第１燃料流出路Ｃ４および燃料排出路Ｃ６を通して第１制御室Ｒ１から燃料タンクＴへ燃料が排出される。一方、第１燃料流出路Ｃ４と燃料排出路Ｃ６とが遮断状態にある場合、第１制御室Ｒ１は燃料タンクＴから遮断されるため、上述した第１制御室Ｒ１からの燃料タンクＴへの燃料の排出が禁止される。   When the first fuel outflow passage C4 and the fuel discharge passage C6 are in communication with each other by the control of the control valve 45, the first control chamber R1 communicates with the fuel tank T. In this case, fuel is supplied from the first control chamber R1 to the fuel tank T through the first fuel outflow passage C4 and the fuel discharge passage C6 in accordance with the differential pressure between the first control pressure Pc1 and the fuel pressure in the fuel tank T (= atmospheric pressure). Is discharged. On the other hand, when the first fuel outflow passage C4 and the fuel discharge passage C6 are in the cut-off state, the first control chamber R1 is cut off from the fuel tank T, so that the first control chamber R1 to the fuel tank T is connected to the first control chamber R1. Fuel discharge is prohibited.

また、第２燃料流出路Ｃ５と燃料排出路Ｃ６とが連通状態にある場合、第２制御室Ｒ２が燃料タンクＴと連通し、第２制御圧Ｐｃ２と燃料タンクＴ内の燃料圧力（＝大気圧）の差圧に応じて第２燃料流出路Ｃ５および燃料排出路Ｃ６を通して第２制御室Ｒ２から燃料タンクＴへ燃料が排出される。一方、第２燃料流出路Ｃ５と燃料排出路Ｃ６とが遮断状態にある場合、第２制御室Ｒ２は燃料タンクＴと遮断されるため、上述した第２制御室Ｒ２からの燃料タンクＴへの燃料の排出が禁止される。   Further, when the second fuel outflow passage C5 and the fuel discharge passage C6 are in communication with each other, the second control chamber R2 communicates with the fuel tank T, and the second control pressure Pc2 and the fuel pressure in the fuel tank T (= high) The fuel is discharged from the second control chamber R2 to the fuel tank T through the second fuel outflow passage C5 and the fuel discharge passage C6 according to the pressure difference. On the other hand, when the second fuel outflow passage C5 and the fuel discharge passage C6 are in the cut-off state, the second control chamber R2 is cut off from the fuel tank T, so that the above-described second control chamber R2 is connected to the fuel tank T. Fuel discharge is prohibited.

次に、アウタおよびインナニードル弁４２，４３に作用する力について説明する。アウタニードル弁４２については、レール圧Ｐｃｒの作用するアウタ受圧部４２Ｂ１がアウタ大径部４２Ｂの下端面に形成されている。レール圧Ｐｃｒは、アウタニードル弁４２の開弁方向（背面側（上端側）方向）に向かってアウタ受圧部４２Ｂ１を押圧する。このアウタ受圧部４２Ｂ１は本発明におけるアウタニードル弁の受圧部に対応している。   Next, the force acting on the outer and inner needle valves 42 and 43 will be described. As for the outer needle valve 42, an outer pressure receiving portion 42B1 on which the rail pressure Pcr acts is formed on the lower end surface of the outer large diameter portion 42B. The rail pressure Pcr presses the outer pressure receiving portion 42B1 in the valve opening direction (the back side (upper end side) direction) of the outer needle valve 42. The outer pressure receiving portion 42B1 corresponds to the pressure receiving portion of the outer needle valve in the present invention.

一方、アウタニードル弁４２（アウタ中径部４２Ａ）の上端面であるアウタ背面部４２Ａ１は第１制御室Ｒ１に面しており、第１制御圧Ｐｃ１によってアウタニードル弁４２の閉弁方向（先端側（下端側）方向）に押圧される。それに加え、アウタニードル弁４２のアウタ中径部４２Ａは、常時作用するアウタスプリング４６の付勢力によって閉弁方向に付勢される。本実施形態においてはアウタ背面部４２Ａ１が本発明におけるアウタニードル弁の背面部に対応する。   On the other hand, the outer back surface portion 42A1 which is the upper end surface of the outer needle valve 42 (outer middle diameter portion 42A) faces the first control chamber R1, and the valve closing direction (front end) of the outer needle valve 42 by the first control pressure Pc1. Side (lower end side). In addition, the outer middle diameter portion 42A of the outer needle valve 42 is urged in the valve closing direction by the urging force of the outer spring 46 that always operates. In the present embodiment, the outer back surface portion 42A1 corresponds to the back surface portion of the outer needle valve in the present invention.

次に、インナニードル弁４３について説明する。第１制御室Ｒ１内に収容されたインナ大径部４３Ｂの下端面には、第１制御圧Ｐｃ１によって押圧されるインナ受圧部４３Ｂ１が形成されている。第１制御圧Ｐｃ１は、インナニードル弁４３の開弁方向（背面側（上端側）方向）に向かってインナ受圧部４３Ｂ１を押圧する。本実施形態においてはインナ受圧部４３Ｂ１が本発明におけるインナニードル弁の受圧部に対応する。   Next, the inner needle valve 43 will be described. An inner pressure receiving portion 43B1 pressed by the first control pressure Pc1 is formed on the lower end surface of the inner large diameter portion 43B housed in the first control chamber R1. The first control pressure Pc1 presses the inner pressure receiving portion 43B1 toward the valve opening direction (back side (upper end side) direction) of the inner needle valve 43. In the present embodiment, the inner pressure receiving portion 43B1 corresponds to the pressure receiving portion of the inner needle valve in the present invention.

一方、インナニードル弁４３（インナ中径部４３Ａ）の上端面であるインナ背面部４３Ａ１は第２制御室Ｒ２に面しており、第２制御圧Ｐｃ２によってインナニードル弁４３の閉弁方向（先端側（下端側）方向）に押圧される。これに加えて、インナニードル弁４３のインナ中径部４３Ａは、常時作用するインナスプリング４８の付勢力によって閉弁方向に付勢される。本実施形態においてはインナ背面部４３Ａ１が本発明におけるインナニードル弁の背面部に対応する。   On the other hand, an inner back surface portion 43A1, which is the upper end surface of the inner needle valve 43 (inner inner diameter portion 43A), faces the second control chamber R2, and the inner needle valve 43 is closed by the second control pressure Pc2 (front end). Side (lower end side). In addition, the inner middle diameter portion 43A of the inner needle valve 43 is urged in the valve closing direction by the urging force of the inner spring 48 that always operates. In the present embodiment, the inner back surface portion 43A1 corresponds to the back surface portion of the inner needle valve in the present invention.

なお、アウタおよびインナスプリング４６，４８は、燃料ポンプ２０の非作動中などレール圧Ｐｃｒが低い場合等において、アウタ及びインナニードル弁４２，４３が開弁して燃料が燃焼室へ流出すること等を防止するために機能する。   The outer and inner springs 46 and 48 are such that when the rail pressure Pcr is low, such as when the fuel pump 20 is not operating, the outer and inner needle valves 42 and 43 are opened and fuel flows out into the combustion chamber. Function to prevent.

図１を参照して駆動装置４６の構成を説明すると、駆動装置４６は主に、電歪アクチュエータ４６１、大径ピストン４６２、変位拡大室４６３、小径ピストン４６４によって構成されている。第１ボディ４１Ａ内には、電歪アクチュエータ４６１の下端面に当接して大径ピストン４６２が摺動自在に配設されている。この大径ピストン４６２は、その下方に位置する変位拡大室４６３に配置したスプリング（図示省略）によって上方に付勢され
ており、印加電圧に応じて伸縮する電歪アクチュエータ４６１と一体に変位する。なお、この電歪アクチュエータ４６１に印加される駆動電圧は、ＥＣＵ５０によって制御される。 The configuration of the drive device 46 will be described with reference to FIG. 1. The drive device 46 mainly includes an electrostrictive actuator 461, a large diameter piston 462, a displacement expansion chamber 463, and a small diameter piston 464. A large-diameter piston 462 is slidably disposed in the first body 41A in contact with the lower end surface of the electrostrictive actuator 461. The large-diameter piston 462 is biased upward by a spring (not shown) disposed in a displacement expansion chamber 463 located below the large-diameter piston 462, and is displaced integrally with an electrostrictive actuator 461 that expands and contracts according to an applied voltage. The drive voltage applied to the electrostrictive actuator 461 is controlled by the ECU 50.

この変位拡大室４６３は、電歪アクチュエータ４６１の変位を油圧変換し、大径ピストン４６２と同じく第１ボディ４１Ａ内周面を摺動する小径ピストン４６４に伝達する。変位拡大室４６３内の圧力は、図示しない給排油路による給排油によって所定の設定圧力に制御されている。また、小径ピストン４６４の受圧面積は、大径ピストン４６２に比べて小さく、その受圧面積比に応じて小径ピストン４６４の変位が大径ピストン４６２に比して拡大される。   This displacement expansion chamber 463 converts the displacement of the electrostrictive actuator 461 into a hydraulic pressure and transmits it to the small-diameter piston 464 that slides on the inner peripheral surface of the first body 41A in the same manner as the large-diameter piston 462. The pressure in the displacement expansion chamber 463 is controlled to a predetermined set pressure by supply / discharge oil through a supply / discharge oil passage (not shown). Further, the pressure receiving area of the small diameter piston 464 is smaller than that of the large diameter piston 462, and the displacement of the small diameter piston 464 is enlarged compared to the large diameter piston 462 in accordance with the pressure receiving area ratio.

また、小径ピストン４６４について説明すると、小径ピストン４６４は、ピストン本体部４６４ａと、該ピストン本体部４６４ａ外周に摺動可能に設けた拡大率変換リング４６４ｂと、ピストン本体部４６４ａの下端面に接続されると共に拡大率変換リング４６４ｂを支持するフランジ部４６４ｃと、フランジ部４６４ｃの下端面および制御弁４５の弁体４５２の上端面を連結する連結ピン４６４ｄとから構成される。   The small-diameter piston 464 will be described. The small-diameter piston 464 is connected to the piston main body 464a, the enlargement ratio conversion ring 464b slidably provided on the outer periphery of the piston main-body 464a, and the lower end surface of the piston main-body 464a. And a flange portion 464c that supports the enlargement ratio conversion ring 464b, and a connecting pin 464d that connects the lower end surface of the flange portion 464c and the upper end surface of the valve body 452 of the control valve 45.

小径ピストン４６４が摺動する第１ボディ４１Ａの摺動孔ＳＳには、所定の中間位置に段差部４６５が形成されており、拡大率変換リング４６４ｂの下方への移動はこの段差部４６５によって規制される。また、段差部４６５より下方において、第１ボディ４１Ａの摺動孔の内径はフランジ部４６４ｃの外径と等しい。そのため、段差部４６５によって拡大率変換リング４６４ｂの下方への移動が規制された後も、ピストン本体部４６４ａおよびフランジ部４６４ｃは第１ボディ４１Ａの摺動孔ＳＳに摺動しつつ下方に移動することが可能となっている。   A stepped portion 465 is formed at a predetermined intermediate position in the sliding hole SS of the first body 41A through which the small diameter piston 464 slides, and the downward movement of the enlargement ratio conversion ring 464b is restricted by the stepped portion 465. Is done. Further, below the step portion 465, the inner diameter of the sliding hole of the first body 41A is equal to the outer diameter of the flange portion 464c. Therefore, even after the downward movement of the magnification conversion ring 464b is restricted by the stepped portion 465, the piston main body portion 464a and the flange portion 464c move downward while sliding in the sliding hole SS of the first body 41A. It is possible.

次に、制御弁４５の詳細な構成およびその作動状況を説明する。制御弁４５の弁室４５１は円筒形状に形成されている。そして、弁室４５１の頂面、底面、および周面には、該弁室４５１に収容された弁体４５２によって開閉状態が切り替えられるポートが開口している。ここで、弁室４５１の頂面、底面、周面に形成された各々のポートを、低圧ポート４５１Ａ、第１制御ポート４５１Ｂ、第２制御ポート４５１Ｃと称呼する。   Next, a detailed configuration of the control valve 45 and an operation state thereof will be described. The valve chamber 451 of the control valve 45 is formed in a cylindrical shape. Further, ports that can be opened and closed by a valve body 452 accommodated in the valve chamber 451 are opened on the top surface, the bottom surface, and the peripheral surface of the valve chamber 451. Here, the ports formed on the top surface, bottom surface, and peripheral surface of the valve chamber 451 are referred to as a low pressure port 451A, a first control port 451B, and a second control port 451C.

弁体４５２は、その上端側からヘッド円錐台部４５２Ａ、ヘッド円柱部４５２Ｂ、ボディ部４５２Ｃ、ボトム部４５２Ｄの４つの部位によって構成されている。ヘッド円錐台部４５２Ａは、上端側ほど縮径している円錐台形状を有する。また、ヘッド円柱部４５２Ｂ、ボディ部４５２Ｃ、ボトム部４５２Ｄは何れも円柱形状を有する。そして、ヘッド円柱部４５２Ｂの外径はヘッド円錐台部４５２Ａの下端面における外径と等しく、且つ弁室４５２の内径に比べて小径となっている。また、ボディ部４５２Ｃの外径は弁室４５２の内径と等しく、ボトム部４５２Ｄの外径はボディ部４５２Ｃの外径よりも小さい。また、弁体４５２内部には、ボディ部４５２Ｃの下端面のうちのボトム部４５Ｄによって覆われていない部位（以下に、「ボディ部４５２Ｃの下端面」というときは、特別に断らない限りボトム部４５Ｄによって覆われていない部位を指す）と、ヘッド円柱部４５２Ｂの外周面を連通する連通路（以下、「内部貫通孔」という）４５３が形成されている。また、ボトム部４５２Ｄの下端面と弁室４５１の底面との間には、スプリングが圧縮された（縮んだ）状態で配置されている。   The valve body 452 is composed of four parts from the upper end side thereof: a head truncated cone part 452A, a head columnar part 452B, a body part 452C, and a bottom part 452D. The head truncated cone portion 452A has a truncated cone shape that is reduced in diameter toward the upper end side. Further, the head cylindrical portion 452B, the body portion 452C, and the bottom portion 452D all have a cylindrical shape. The outer diameter of the head cylindrical portion 452B is equal to the outer diameter at the lower end surface of the head truncated cone portion 452A, and is smaller than the inner diameter of the valve chamber 452. The outer diameter of the body portion 452C is equal to the inner diameter of the valve chamber 452, and the outer diameter of the bottom portion 452D is smaller than the outer diameter of the body portion 452C. Further, in the inside of the valve body 452, a portion of the lower end surface of the body portion 452C that is not covered by the bottom portion 45D (hereinafter referred to as “the lower end surface of the body portion 452C” unless otherwise specified). And a communication passage (hereinafter referred to as “internal through hole”) 453 that communicates with the outer peripheral surface of the head cylindrical portion 452B. Further, a spring is disposed in a compressed (shrinked) state between the lower end surface of the bottom portion 452D and the bottom surface of the valve chamber 451.

弁体４５２におけるヘッド円錐台部４５２Ａの上端面には、小径ピストン４６４における連結ピン４６４ｄの下端が低圧ポート４５１Ａを貫通して連結されている。これにより、小径ピストン４６４が変位に応じて、弁体４５２の位置が変化するようになっている。   The lower end of the connecting pin 464d of the small diameter piston 464 is connected to the upper end surface of the head truncated cone part 452A of the valve body 452 through the low pressure port 451A. Thereby, the position of the valve body 452 changes according to the displacement of the small diameter piston 464.

図２は、制御弁４５における弁体４５２の制御位置と、各ポートの開閉状態との関係を
説明するための説明図である。図２（ａ）は、弁体４５２が全閉位置にある状態を示した図である。図２（ｂ）は、弁体４５２が半開位置にある状態を示した図である。図２（ｃ）は、弁体４５２が全開位置にある状態を示した図である。また、同図において図１と共通する部材については、同一の符号を付している。 FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the control position of the valve body 452 in the control valve 45 and the open / closed state of each port. FIG. 2A is a view showing a state in which the valve body 452 is in the fully closed position. FIG. 2B is a view showing a state where the valve body 452 is in the half-open position. FIG.2 (c) is the figure which showed the state which has the valve body 452 in a full open position. Further, in the figure, members common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

ここで、図２（ａ）に示した状態は、電歪アクチュエータ４６１への駆動電圧（以下、「ピエゾ駆動電圧」ともいう）が０に制御されている状態（以下、「待機状態」ともいう）にある。このような待機状態においては、弁室４５１の頂面に開口された低圧ポート４５１Ａにヘッド円錐台部４５２Ａのテーパ部が当接する位置までスプリングの弾性復元力によって弁体４５２が上方に押し上げられている。この状態では、ヘッド円錐台部４５２Ａが弁室４５１の頂面への当接によって、それ以上の上方（電歪アクチュエータ４６１側）への移動が規制されている。以下、当該待機状態のように、ヘッド円錐台部４５２Ａが弁室４５１の頂面への当接している状態における弁体４５２の位置を「全閉位置」と定義する。なお、本明細書においては、弁体４５２の「変位量δｈ」を、全閉位置を基準点としたときの該基準点からの下方側への変位差の意味として用いる。例えば、「全閉位置」に位置する弁体４５２の変位量δｈは０である。   Here, the state shown in FIG. 2A is also referred to as a state where the drive voltage (hereinafter also referred to as “piezo drive voltage”) to the electrostrictive actuator 461 is controlled to 0 (hereinafter referred to as “standby state”). )It is in. In such a standby state, the valve body 452 is pushed upward by the elastic restoring force of the spring to a position where the tapered portion of the head truncated cone portion 452A contacts the low pressure port 451A opened at the top surface of the valve chamber 451. Yes. In this state, the head frustoconical portion 452A is restricted from moving upward (on the electrostrictive actuator 461 side) by contacting the top surface of the valve chamber 451. Hereinafter, the position of the valve body 452 in a state where the head truncated cone part 452A is in contact with the top surface of the valve chamber 451 as in the standby state is defined as a “fully closed position”. In the present specification, the “displacement amount δh” of the valve body 452 is used as the meaning of the downward displacement from the reference point when the fully closed position is used as the reference point. For example, the displacement amount δh of the valve body 452 positioned at the “fully closed position” is zero.

低圧ポート４５１Ａ、第１制御ポート４５１Ｂ、第２制御ポート４５１Ｃのそれぞれは、燃料タンクＴと連通する燃料排出路Ｃ６、第１燃料流出路Ｃ４、第２燃料流出路Ｃ５のそれぞれと接続されている。また、弁体４５２が「全閉位置」にある場合には、低圧ポート４５１Ａがヘッド円錐台部４５２Ａによって閉鎖（遮蔽）されるようになっている。   The low pressure port 451A, the first control port 451B, and the second control port 451C are connected to the fuel discharge path C6, the first fuel outflow path C4, and the second fuel outflow path C5 that communicate with the fuel tank T, respectively. . When the valve body 452 is in the “fully closed position”, the low pressure port 451A is closed (shielded) by the head truncated cone part 452A.

次に、各図を参照して、弁体４５２の変位量δｈの変化と各ポートの開閉状態の関係について説明する。図２（ａ）に示したように、弁体４５２が「全閉位置」にある場合、第１制御ポート４５１Ｂは開放され、且つ、第２制御ポート４５１Ｃはボディ部４５２Ｃの外周面によって閉鎖された状態となっている。   Next, the relationship between the change in the displacement amount δh of the valve body 452 and the open / closed state of each port will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2A, when the valve body 452 is in the “fully closed position”, the first control port 451B is opened, and the second control port 451C is closed by the outer peripheral surface of the body portion 452C. It is in the state.

この状態から、電歪アクチュエータ４６１のピエゾ駆動電圧を徐々に上げていくと、電歪アクチュエータ４６１が伸長して大径ピストン４６２が下降し、変位拡大室４６３内の圧力が上昇する。小径ピストン４６４には、ピストン本体部４６４ａおよび拡大率変換リング４６４ｂの双方の上端面に変位拡大室４６３の油圧力が下向きに作用している。この下向きの力が、弁体４５２に作用する弁室４５１内の燃料の圧力を超えると、小径ピストン４６４（ピストン本体部４６４ａ、拡大率変換リング４６４ｂ、フランジ部４６４ｃ、連結ピン４６４ｄ）および弁体４５２が下方に変位し始める。   From this state, when the piezoelectric drive voltage of the electrostrictive actuator 461 is gradually increased, the electrostrictive actuator 461 expands, the large-diameter piston 462 descends, and the pressure in the displacement expansion chamber 463 increases. In the small diameter piston 464, the hydraulic pressure of the displacement expansion chamber 463 acts downward on the upper end surfaces of both the piston main body 464a and the magnification conversion ring 464b. When this downward force exceeds the pressure of the fuel in the valve chamber 451 acting on the valve body 452, the small-diameter piston 464 (piston main body 464a, enlargement ratio conversion ring 464b, flange 464c, connecting pin 464d) and the valve body 452 begins to move downward.

このようにして、弁体４５２の変位量δｈが０から増加してゆくと、低圧ポート４５１Ａからヘッド円錐台部４５２Ａが離間し、該低圧ポート４５１Ａが開放される。これに対して、弁体４５２の変位量δｈが０より大きくなっても、その値が比較的小さいうちは、第２制御ポート４５１Ｃは依然としてボディ部４５２Ｃの外周面によって閉鎖された状態に保持される。この図においては、弁体４５２の変位量δｈがｈ１以下の範囲に属するときには、第２制御ポート４５１Ｃはボディ部４５２Ｃによって完全に閉鎖される。以下、弁体４５２の変位量δｈが０よりも大きく、且つｈ１以下の範囲に属するとき（０＜δｈ≦ｈ１）における弁体４５２の位置を「半開位置」と称呼する。なお、弁体４５２の変位量δｈがｈ１を超えると、ボディ部４５２Ｃの外周面による第２制御ポート４５１Ｃの閉鎖状態が解除されることにより、第２制御ポート４５１Ｃが開放される。また、図示のように、弁体４５２が「半開位置」にあるときには、第１制御ポート４５１Ｂは開放されている。   Thus, when the displacement amount δh of the valve body 452 increases from 0, the head truncated cone part 452A is separated from the low pressure port 451A, and the low pressure port 451A is opened. On the other hand, even if the displacement amount δh of the valve body 452 is greater than 0, the second control port 451C is still held closed by the outer peripheral surface of the body portion 452C as long as the value is relatively small. The In this figure, when the displacement amount δh of the valve body 452 belongs to the range of h1 or less, the second control port 451C is completely closed by the body portion 452C. Hereinafter, the position of the valve body 452 when the displacement amount δh of the valve body 452 is larger than 0 and belongs to the range of h1 or less (0 <δh ≦ h1) is referred to as “half-open position”. When the displacement amount δh of the valve body 452 exceeds h1, the second control port 451C is opened by releasing the closed state of the second control port 451C by the outer peripheral surface of the body portion 452C. As shown in the figure, when the valve body 452 is in the “half open position”, the first control port 451B is opened.

本実施形態においては、弁体４５２の変位量δｈがｈ１まで到達したときに、拡大率変換リング４６４ｂの下端面がちょうど段差部４６５に当接するようになっている。この状
態から、電歪アクチュエータ４６１のピエゾ駆動電圧を上昇させると、変位拡大室４６３内の圧力がさらに上昇するが、小径ピストン４６４に作用する下向きの力は、ピストン本体部４６４ａの上端面に作用する油圧力だけとなる。この受圧面積の減少により、小径ピストン４６４に作用する下向きの力が小さくなるため、小径ピストン４６４に作用する油圧力が充分に大きくなるまで、弁体４６２の変位量がｈ１に保持される。これにより、弁体４６２を「半開位置」に制御するための電圧制御幅が拡大されるため、仮に印加電圧の値に多少の狂いが生じたとしても、制御弁４５が誤作動する虞がない。 In the present embodiment, when the displacement amount δh of the valve body 452 reaches h1, the lower end surface of the enlargement ratio conversion ring 464b just contacts the step portion 465. If the piezoelectric drive voltage of the electrostrictive actuator 461 is increased from this state, the pressure in the displacement expansion chamber 463 further increases, but the downward force acting on the small diameter piston 464 acts on the upper end surface of the piston main body 464a. Only the oil pressure to do. Since the downward force acting on the small-diameter piston 464 is reduced by the reduction in the pressure receiving area, the displacement amount of the valve body 462 is held at h1 until the hydraulic pressure acting on the small-diameter piston 464 becomes sufficiently large. As a result, the voltage control range for controlling the valve body 462 to the “half open position” is expanded, so that even if there is a slight deviation in the value of the applied voltage, there is no possibility that the control valve 45 malfunctions. .

さらに、電歪アクチュエータ４６１のピエゾ駆動電圧の上昇を徐々に上げていくと小径ピストン４６４は下降するが、拡大率変換リング４６４ｂの下方への移動は段差部４６５により規制されるため、ピストン本体部４６４ａ、フランジ部４６４ｃ、および連結ピン４６４ｄが下降してゆく。これに伴い、弁体４５２の変位量δｈがｈ１を超えてゆき、最終的にはボトム部４５２Ｄの下端面が弁室４５１の底面に当接するときの変位量δｈであるｈ２まで到達する。   Further, when the increase in the piezoelectric drive voltage of the electrostrictive actuator 461 is gradually increased, the small-diameter piston 464 descends, but the downward movement of the enlargement ratio conversion ring 464b is restricted by the step portion 465. 464a, flange portion 464c, and connecting pin 464d descend. Accordingly, the displacement amount δh of the valve body 452 exceeds h1, and finally reaches h2, which is the displacement amount δh when the lower end surface of the bottom portion 452D contacts the bottom surface of the valve chamber 451.

ここで、弁体４６２の変位量δｈがｈ２の状態における弁体４５２の位置を「全開位置」と称呼する。第１制御ポート４５１Ｂは、弁体４５２が全開位置以外（全閉位置、半開位置）にあるときに開放され、全開位置にあるときにボトム部４５２Ｄの下端面によって閉鎖される。また、前述したように、「全開位置」においては、第２制御ポート４５１Ｃが開放された状態となる。   Here, the position of the valve body 452 when the displacement amount δh of the valve body 462 is h2 is referred to as a “fully open position”. The first control port 451B is opened when the valve body 452 is in a position other than the fully open position (fully closed position or half open position), and is closed by the lower end surface of the bottom portion 452D when in the fully open position. Further, as described above, in the “fully open position”, the second control port 451C is opened.

以上述べたように、ＥＣＵ５０は、電歪アクチュエータ４６１のピエゾ駆動電圧を制御し、弁体４５２の位置を「全閉位置」、「半開位置」、「全開位置」の何れかに制御することで、インジェクタ４０からの燃料噴射を制御することができる。   As described above, the ECU 50 controls the piezoelectric drive voltage of the electrostrictive actuator 461 and controls the position of the valve body 452 to one of “fully closed position”, “half open position”, and “fully open position”. The fuel injection from the injector 40 can be controlled.

図３は、燃料噴射制御装置１０の作動の一例を示したタイムチャートである。図３（ａ）は、弁体４５２を「全閉位置」→「半開位置」→「全閉位置」と切り替えたときのタイムチャートである。図３（ｂ）は、弁体４５２を「全閉位置」→「全開位置」→「全閉位置」と切り替えたときのタイムチャートである。なお、この図において、弁体４５２を「半開位置」に制御するときの該弁体４５２の変位量δｈはｈ１に設定されている。   FIG. 3 is a time chart showing an example of the operation of the fuel injection control device 10. FIG. 3A is a time chart when the valve body 452 is switched from “fully closed position” → “half-open position” → “fully closed position”. FIG. 3B is a time chart when the valve body 452 is switched from “fully closed position” → “fully opened position” → “fully closed position”. In this figure, the displacement amount δh of the valve body 452 when the valve body 452 is controlled to the “half open position” is set to h1.

まず、図３（ａ）のうち、弁体４５２を「全閉位置」から「半開位置」に切り替えた際の作動状況について説明する。図３（ａ）の時刻ｔ１は、弁体４５２を全閉位置（変位量δｈ＝０）から半開位置（変位量δｈ＝ｈ１）に切り替えるべくピエゾ駆動電圧が変更された時刻を表す。時刻ｔ１以前においては、弁体４５２が全閉位置（変位量δｈ＝０）に保持されており、低圧ポート４５１Ａがヘッド円錐台部４５２Ａによって閉鎖されている。この状態では、燃料排出路Ｃ６が第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５の何れに対しても遮断されており、第１および第２制御室Ｒ１，Ｒ２からの燃料タンクＴへの燃料の排出が禁止される。したがって、第１および第２制御圧Ｐｃ１，Ｐｃ２の各々はレール圧Ｐｃｒと略等しい圧力に収束した状態となっている。   First, in FIG. 3A, an operation state when the valve body 452 is switched from the “fully closed position” to the “half open position” will be described. Time t1 in FIG. 3A represents the time when the piezo drive voltage is changed to switch the valve body 452 from the fully closed position (displacement amount δh = 0) to the half-open position (displacement amount δh = h1). Prior to time t1, the valve body 452 is held in the fully closed position (displacement amount δh = 0), and the low pressure port 451A is closed by the head truncated cone part 452A. In this state, the fuel discharge path C6 is cut off from both the first fuel outflow path C4 and the second fuel outflow path C5, and the fuel tank T from the first and second control chambers R1 and R2 enters the fuel tank T. Fuel discharge is prohibited. Therefore, each of the first and second control pressures Pc1 and Pc2 is in a state of being converged to a pressure substantially equal to the rail pressure Pcr.

ところで、アウタニードル弁４２は、第１制御圧Ｐｃ１による押圧力とアウタスプリング４６の付勢力によって閉弁方向に押圧され、レール圧Ｐｃｒによって開弁方向に押圧される。つまり、アウタニードル弁４２に作用する開弁方向の力（レール圧Ｐｃｒによる押圧力）が、閉弁方向に作用する力（第１制御圧Ｐｃ１による押圧力とアウタスプリング４６の付勢力の和）を上回ると、アウタニードル弁４２が開弁する。   By the way, the outer needle valve 42 is pressed in the valve closing direction by the pressing force of the first control pressure Pc1 and the urging force of the outer spring 46, and is pressed in the valve opening direction by the rail pressure Pcr. That is, the force in the valve opening direction acting on the outer needle valve 42 (the pressing force due to the rail pressure Pcr) is the force acting in the valve closing direction (the sum of the pressing force due to the first control pressure Pc1 and the urging force of the outer spring 46). Is exceeded, the outer needle valve 42 is opened.

一方、インナニードル弁４３は、第２制御圧Ｐｃ２による押圧力とインナスプリング４８の付勢力によって閉弁方向に押圧され、第１制御圧Ｐｃ１によって開弁方向に押圧される。つまり、インナニードル弁４３に作用する開弁方向の力（第１制御圧Ｐｃ１による押
圧力）が、閉弁方向に作用する力（第２制御圧Ｐｃ２による押圧力とインナスプリング４８の付勢力の和）を上回ると、インナニードル弁４３が開弁する。 On the other hand, the inner needle valve 43 is pressed in the valve closing direction by the pressing force of the second control pressure Pc2 and the urging force of the inner spring 48, and is pressed in the valve opening direction by the first control pressure Pc1. That is, the force in the valve opening direction (pressing force by the first control pressure Pc1) acting on the inner needle valve 43 is equal to the force acting in the valve closing direction (the pressing force by the second control pressure Pc2 and the biasing force of the inner spring 48). When the sum exceeds, the inner needle valve 43 opens.

ここで、アウタニードル弁４２（インナニードル弁４３）が閉弁状態から開弁状態へ移行する時の第１制御圧（第２制御圧）を「アウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎ（インナニードル開弁圧Ｐｃｉｎ）」と称呼する。アウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎは、レール圧Ｐｃｒ、アウタスプリング４６の付勢力、アウタ背面部４２Ａ１に対するアウタ受圧部４２Ｂ１の受圧面積比率（以下、「アウタ側受圧面積比」という）Ｒｏｎの大きさに応じて定まる。そして、アウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎが高いほど、第１制御圧Ｐｃ１がより高い状態にあってもアウタニードル弁４２が閉弁状態から開弁状態に移行することを意味する。例えば、その他のパラメータの条件が等しい場合、レール圧Ｐｃｒが高いほど、アウタスプリング４６の付勢力が低いほど、アウタ側受圧面積比Ｒｏｎが高いほど、アウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎは高くなる。   Here, the first control pressure (second control pressure) when the outer needle valve 42 (inner needle valve 43) shifts from the closed state to the open state is referred to as “outer needle opening pressure Pcon (inner needle opening pressure). Pcin) ". The outer needle valve opening pressure Pcon depends on the magnitude of the rail pressure Pcr, the urging force of the outer spring 46, and the pressure receiving area ratio of the outer pressure receiving portion 42B1 to the outer back surface portion 42A1 (hereinafter referred to as “outer side pressure receiving area ratio”). Determined. The higher the outer needle valve opening pressure Pcon, the more the outer needle valve 42 shifts from the closed state to the open state even when the first control pressure Pc1 is higher. For example, when the conditions of other parameters are equal, the outer needle valve opening pressure Pcon increases as the rail pressure Pcr increases, the urging force of the outer spring 46 decreases, and the outer side pressure receiving area ratio Ron increases.

一方、インナニードル開弁圧Ｐｃｉｎは、第１制御圧Ｐｃ１、インナスプリング４８の付勢力、インナ背面部４３Ａ１に対するインナ受圧部４３Ｂ１の受圧面積比率（以下、「インナ側受圧面積比」という）Ｒｉｎの大きさに応じて定まる。そして、インナニードル開弁圧Ｐｃｉｎが高いほど、第２制御圧Ｐｃ２がより高い状態にあってもインナニードル弁４３が閉弁状態から開弁状態に移行することを意味する。例えば、その他のパラメータの条件が等しい場合、第１制御圧Ｐｃ１が高いほど、インナスプリング４８の付勢力が低いほど、インナ側受圧面積比Ｒｉｎが高いほど、インナニードル開弁圧Ｐｃｉｎは高くなる。   On the other hand, the inner needle valve opening pressure Pcin includes the first control pressure Pc1, the urging force of the inner spring 48, and the pressure receiving area ratio of the inner pressure receiving portion 43B1 with respect to the inner back surface portion 43A1 (hereinafter referred to as “inner side pressure receiving area ratio”) Rin. It depends on the size. The higher the inner needle valve opening pressure Pcin, the more the inner needle valve 43 shifts from the closed state to the open state even when the second control pressure Pc2 is higher. For example, when the conditions of other parameters are equal, the inner needle valve opening pressure Pcin increases as the first control pressure Pc1 increases, the urging force of the inner spring 48 decreases, and the inner side pressure receiving area ratio Rin increases.

本実施形態において、ノズル室Ｒ３へと導入されるレール圧Ｐｃｒは、アウタおよびインナニードル開弁圧Ｐｃｏｎ，Ｐｃｉｎの何れに対しても、これらに比して充分に大きな圧力として設定されている。そのため、弁体４５２の制御位置が全閉位置（変位量δｈ＝０）にある場合には、第１制御圧Ｐｃ１がアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎよりも高く保持され、且つ、第２制御圧Ｐｃ２がインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎよりも高く保持される。そのため、アウタリフト量Ｌｏｎおよびインナリフト量Ｌｉｎは共に０に保持され、アウタおよびインナニードル弁４２，４３は共に閉弁状態に制御される。   In the present embodiment, the rail pressure Pcr introduced into the nozzle chamber R3 is set as a sufficiently large pressure for both the outer and inner needle valve opening pressures Pcon and Pcin. Therefore, when the control position of the valve body 452 is in the fully closed position (displacement amount δh = 0), the first control pressure Pc1 is held higher than the outer needle valve opening pressure Pcon, and the second control pressure Pc2 Is maintained higher than the inner needle valve opening pressure Pcin. Therefore, the outer lift amount Lon and the inner lift amount Lin are both maintained at 0, and both the outer and inner needle valves 42 and 43 are controlled to be closed.

時刻ｔ１以降、弁体４５２が下降し始め、その変位量δｈが０から徐々に増加してゆく。これにより、低圧ポート４５１Ａから弁体４５２が離間し、該低圧ポート４５１Ａが開放され、低圧ポート４５１Ａ、内部貫通孔４５３、第１制御ポート４５１Ｂを通じて第１燃料流出路Ｃ４と燃料排出路Ｃ６とが連通するようになる。そうすると、第１制御室Ｒ１から第１燃料流出路Ｃ４へと流出した高圧の燃料は、第１制御ポート４５１Ｂを介して弁室４５２内へと流入した後、内部貫通孔４５３を通過する。そして、この燃料は、低圧ポート４５１Ａを介して低圧の燃料排出路Ｃ６へと流出し、この燃料排出路Ｃ６を通じて燃料タンクＴに戻される。このような、第１制御室Ｒ１と燃料タンクＴとの間で燃料の遣り取りが行われることで第１制御圧Ｐｃ１は図示のように低下してゆく。   After time t1, the valve body 452 starts to descend, and the displacement amount δh gradually increases from zero. As a result, the valve body 452 is separated from the low pressure port 451A, the low pressure port 451A is opened, and the first fuel outflow passage C4 and the fuel discharge passage C6 are connected through the low pressure port 451A, the internal through hole 453, and the first control port 451B. Communicate. Then, the high-pressure fuel flowing out from the first control chamber R1 to the first fuel outflow passage C4 flows into the valve chamber 452 via the first control port 451B, and then passes through the internal through hole 453. Then, the fuel flows out to the low-pressure fuel discharge path C6 through the low-pressure port 451A, and is returned to the fuel tank T through the fuel discharge path C6. As the fuel is exchanged between the first control chamber R1 and the fuel tank T, the first control pressure Pc1 decreases as shown in the figure.

本実施形態においては、弁体４５２が半開位置に制御されるときの第１制御圧Ｐｃ１が確実にアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎ以下まで低下するように、アウタ側受圧面積比Ｒｏｎ、アウタスプリング４６の付勢力等が設定されている。   In the present embodiment, the outer side pressure receiving area ratio Ron and the outer spring 46 of the outer spring 46 are set so that the first control pressure Pc1 when the valve body 452 is controlled to the half-open position is surely lowered to the outer needle valve opening pressure Pcon or less. The urging force is set.

このようにして、第１制御圧Ｐｃ１がアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎまで低下するとアウタニードル弁４２が開弁し、アウタリフト量Ｌｏｎが増加する。ここで、アウタリフト量Ｌｏｎが増加すると第１制御室Ｒ１の室容積が減少するため、アウタニードル弁４２の開弁を境に第１制御圧Ｐｃ１が反転して上昇する。これに対して、アウタニードル弁４２のリフトが一旦開始された以降は、第１噴孔４１Ｘを遮蔽していたアウタニードル弁４２
のアウタテーパー部とボディ４１先端部の弁座面との間にノズル室Ｒ３に供給された燃料が回り込むようになる。そのため、アウタニードル弁４２の開弁方向の受圧面積が実質的に増大する。 In this way, when the first control pressure Pc1 decreases to the outer needle valve opening pressure Pcon, the outer needle valve 42 opens and the outer lift amount Lon increases. Here, when the outer lift amount Lon increases, the chamber volume of the first control chamber R1 decreases, and therefore, the first control pressure Pc1 is reversed and increased with the opening of the outer needle valve 42 as a boundary. On the other hand, after the lift of the outer needle valve 42 is once started, the outer needle valve 42 that has shielded the first injection hole 41X.
The fuel supplied to the nozzle chamber R3 goes around between the outer taper portion and the valve seat surface at the tip of the body 41. Therefore, the pressure receiving area in the valve opening direction of the outer needle valve 42 is substantially increased.

例えば、開弁状態にあるアウタニードル弁４２の閉弁方向に作用する合力が開弁方向に作用する合力と丁度釣り合うときの第１制御圧Ｐｃ１を「アウタニードル閉弁圧Ｐｃｏｎｃ」と称すると、アウタニードル閉弁圧Ｐｃｏｎｃはアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎよりも大きくなる。これは、前述したように、アウタニードル弁４２が開弁状態にある場合には、アウタテーパー部への燃料の回り込みによって開弁方向の受圧面積が増大するからである。そのため、アウタニードル弁４２の開弁後においては、第１制御圧Ｐｃ１がアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎに比して高くなっても、弁体４５２が半開位置に制御される限りアウタニードル閉弁圧Ｐｃｏｎｃより低く維持されるため、開弁状態は保持される。   For example, the first control pressure Pc1 when the resultant force acting in the valve closing direction of the outer needle valve 42 in the valve opening state is just balanced with the resultant force acting in the valve opening direction is referred to as “outer needle valve closing pressure Pconc”. The outer needle valve closing pressure Pconc is larger than the outer needle valve opening pressure Pcon. This is because, as described above, when the outer needle valve 42 is in the open state, the pressure receiving area in the valve opening direction is increased by the wrapping of fuel into the outer tapered portion. Therefore, after the outer needle valve 42 is opened, even if the first control pressure Pc1 is higher than the outer needle valve opening pressure Pcon, the outer needle valve closing pressure is maintained as long as the valve body 452 is controlled to the half-open position. Since it is kept lower than Pconc, the valve open state is maintained.

次に、インナニードル弁４３の作動状況について説明する。時刻ｔ２において弁体４５２の変位量δｈがｈ１まで増加しても、依然として第２燃料流出路Ｃ５は燃料排出路Ｃ６と遮断された状態に保持される。つまり、第２制御室Ｒ２からの燃料タンクＴへの燃料の排出が禁止されることで、第２制御圧Ｐｃ２がインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎよりも高圧に維持される。言い換えると、本実施形態においては、弁体４５２が半開位置に制御されるときの第２制御圧Ｐｃ２が確実にインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎより高く維持されるように、インナ側受圧面積比Ｒｉｎ、インナスプリング４８の付勢力等が設定されている。そのため、インナニードル弁４３は確実に閉弁状態に保持される。   Next, the operation state of the inner needle valve 43 will be described. Even when the displacement amount δh of the valve body 452 increases to h1 at time t2, the second fuel outflow path C5 is still held in a state of being disconnected from the fuel discharge path C6. That is, by prohibiting the discharge of fuel from the second control chamber R2 to the fuel tank T, the second control pressure Pc2 is maintained at a pressure higher than the inner needle valve opening pressure Pcin. In other words, in the present embodiment, the inner side pressure receiving area ratio Rin, so that the second control pressure Pc2 when the valve body 452 is controlled to the half-open position is surely maintained higher than the inner needle valve opening pressure Pcin. The urging force of the inner spring 48 is set. Therefore, the inner needle valve 43 is reliably kept in the closed state.

このように、制御弁４５における弁体４５２の制御位置が半開位置にある場合にはアウタニードル弁４２のみが開弁状態となる。その結果、インジェクタ４０による燃料噴射は第１噴孔４１Ｘからのみ行われる。   Thus, when the control position of the valve body 452 in the control valve 45 is in the half-open position, only the outer needle valve 42 is opened. As a result, fuel injection by the injector 40 is performed only from the first injection hole 41X.

ところで、弁体４５２を半開位置に保持する期間が長くなると、インジェクタ４０に供給される燃料やインジェクタ４０自体の温度が変化して駆動装置４６のピエゾ素子が伸縮する可能性がある。そうすると、これに起因して第１制御圧Ｐｃ１または第２制御圧Ｐｃ２に意図しない圧力変化を招く虞がある。前述したように、インナニードル弁４３が開弁する時の第２制御圧であるインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎは、第１制御圧Ｐｃ１に相関する。したがって、弁体４５２を半開位置に保持しているときの第１制御圧Ｐｃ１と第２制御圧Ｐｃ２との圧力差が少ないと、上記意図しない圧力変化が生じたときに、制御弁４５の制御誤差を招く要因となる。   By the way, if the period during which the valve body 452 is held at the half-open position becomes long, the temperature of the fuel supplied to the injector 40 or the injector 40 itself may change, and the piezo element of the driving device 46 may expand and contract. Then, due to this, there is a risk of causing an unintended pressure change in the first control pressure Pc1 or the second control pressure Pc2. As described above, the inner needle valve opening pressure Pcin that is the second control pressure when the inner needle valve 43 opens is correlated with the first control pressure Pc1. Therefore, if the pressure difference between the first control pressure Pc1 and the second control pressure Pc2 when the valve body 452 is held in the half-open position is small, the control valve 45 is controlled when the unintended pressure change occurs. It becomes a factor causing an error.

これに対して、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０によれば、弁体４５２を半開位置に保持している間、第２制御圧Ｐｃ２を第１制御圧Ｐｃ１に比して高く維持し、且つその双方の差圧も充分に大きく確保できる。これによれば、弁体４５２を半開位置に保持している最中に第１制御圧Ｐｃ１または第２制御圧Ｐｃ２に多少の圧力変化が生じても、第２制御圧Ｐｃ２がインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎ以下となることがなく、インナニードル弁４３が誤って開弁されることがない。つまり、アウタおよびインナニードル弁４２，４３の双方が同時に開弁されたり、インジェクタ４０の噴射率や噴射角が目標値から乖離する等といった制御誤差（制御不良）が生じることを確実に抑制できる。   On the other hand, according to the fuel injection control device 10 according to the present embodiment, the second control pressure Pc2 is maintained higher than the first control pressure Pc1 while the valve body 452 is held at the half-open position. In addition, a sufficiently large differential pressure between the two can be secured. According to this, even if a slight pressure change occurs in the first control pressure Pc1 or the second control pressure Pc2 while the valve body 452 is held at the half-open position, the second control pressure Pc2 is not opened by the inner needle. The pressure does not become lower than the pressure Pcin, and the inner needle valve 43 is not opened by mistake. That is, it is possible to reliably suppress occurrence of a control error (control failure) such that both the outer and inner needle valves 42 and 43 are simultaneously opened and the injection rate and injection angle of the injector 40 deviate from the target values.

次に、弁体４５２を「半開位置」から「全閉位置」に切り替える際の作動状況について説明する。図３（ａ）において時刻ｔ３は、弁体４５２を「半開位置」から再び「全閉位置」に切り替えるべくピエゾ駆動電圧が変更された時刻を表す。時刻ｔ３において弁体４５２が上昇し始めるため、その後は弁体４５２の変位量δｈが減少してゆく。その後、時刻ｔ４において弁体４５２の変位量δｈが０まで減少すると低圧ポート４５１Ａが再び弁体４５２によって閉鎖され、第１燃料流出路Ｃ４と燃料排出路Ｃ６とが遮断状態となる。
その結果、第１制御室Ｒ１からの燃料タンクＴへの燃料の排出が禁止された状態で、第１燃料流入路Ｃ２から高圧の燃料が流入し始める。これにより、第１制御圧Ｐｃ１が急増し、該第１制御圧Ｐｃ１がアウタニードル閉弁圧Ｐｃｏｎｃを超えた時点からアウタリフト量Ｌｏｎが減少を開始する。そして、アウタリフト量Ｌｏｎが０まで減少した時点でアウタニードル弁４２が閉弁され、第１噴孔４１Ｘからの燃料が噴射されなくなる。 Next, an operation state when the valve body 452 is switched from the “half open position” to the “fully closed position” will be described. In FIG. 3A, a time t3 represents a time when the piezo drive voltage is changed to switch the valve body 452 from the “half open position” to the “fully closed position” again. Since the valve body 452 starts to rise at time t3, the displacement amount δh of the valve body 452 decreases thereafter. Thereafter, when the displacement amount δh of the valve body 452 decreases to 0 at time t4, the low pressure port 451A is closed again by the valve body 452, and the first fuel outflow path C4 and the fuel discharge path C6 are cut off.
As a result, high-pressure fuel begins to flow from the first fuel inflow passage C2 in a state where fuel discharge from the first control chamber R1 to the fuel tank T is prohibited. As a result, the first control pressure Pc1 increases rapidly, and the outer lift amount Lon starts decreasing from the time when the first control pressure Pc1 exceeds the outer needle valve closing pressure Pconc. When the outer lift amount Lon decreases to 0, the outer needle valve 42 is closed and fuel from the first injection holes 41X is not injected.

次に、図３（ｂ）について説明する。まず、弁体４５２を「全閉位置」から「全開位置」に切り替えた際の作動状況について説明する。時刻ｔ１’は、弁体４５２を全閉位置（変位量δｈ＝０）から全開位置（変位量δｈ＝ｈ２）に切り替えるべくピエゾ駆動電圧が変更された時刻を表す。同図における時刻ｔ１’以前の状況は図３（ａ）における時刻ｔ１以前の状況と同等であり、ここでの詳しい説明を割愛する。   Next, FIG. 3B will be described. First, an operation state when the valve body 452 is switched from the “fully closed position” to the “fully opened position” will be described. Time t1 'represents the time when the piezo drive voltage is changed to switch the valve body 452 from the fully closed position (displacement amount δh = 0) to the fully open position (displacement amount δh = h2). The situation before the time t1 'in the figure is the same as the situation before the time t1 in FIG. 3A, and a detailed description thereof is omitted here.

時刻ｔ１’以降、弁体４５２の下降が開始され、その変位量δｈが増加してゆく。変位量δｈがｈ２となる時刻ｔ２’までは低圧ポート４５１Ａおよび第１制御ポート４５１Ｂが共に開放された状態となるため、第１制御圧Ｐｃ１が低下する。これに際して、本実施形態においては、第１制御圧Ｐｃ１がアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎまで低下する前に、確実に弁体４５２の変位量δｈをｈ２まで増加させるべくピエゾ駆動電圧が制御される。弁体４５２が全開位置に到達した以降は、第１制御ポート４５１Ｂが弁体４５２によって閉鎖されるため、第１制御圧Ｐｃ１は再びレール圧Ｐｃｒに向かって上昇する。   After time t1 ', the valve body 452 starts to descend, and the displacement amount δh increases. The low pressure port 451A and the first control port 451B are both open until time t2 'when the displacement amount δh becomes h2, and therefore the first control pressure Pc1 decreases. At this time, in this embodiment, before the first control pressure Pc1 decreases to the outer needle valve opening pressure Pcon, the piezo drive voltage is controlled to increase the displacement amount δh of the valve body 452 to h2. After the valve body 452 reaches the fully open position, the first control port 451B is closed by the valve body 452, so that the first control pressure Pc1 rises again toward the rail pressure Pcr.

ここで、弁体４５２が全開位置に制御されるときの第１制御圧Ｐｃ１が確実にアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎより高く維持されるように、アウタ側受圧面積比Ｒｏｎ、アウタスプリング４６の付勢力等が設定されている。したがって、弁体４５２の「全閉位置」から「全開位置」への切り替えに際しては、第１制御圧Ｐｃ１がアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎよりも高く維持され、アウタニードル弁４２は閉弁状態に保持される。   Here, the outer side pressure receiving area ratio Ron and the urging force of the outer spring 46 are ensured so that the first control pressure Pc1 when the valve body 452 is controlled to the fully open position is reliably maintained higher than the outer needle valve opening pressure Pcon. Etc. are set. Therefore, when the valve body 452 is switched from the “fully closed position” to the “fully opened position”, the first control pressure Pc1 is maintained higher than the outer needle valve opening pressure Pcon, and the outer needle valve 42 is held in the closed state. Is done.

一方、第２制御ポート４５１Ｃの開閉状態に関しては、弁体４５２の変位量δｈの増加に伴って第２制御ポート４５１Ｃが開放されると、第２燃料流出路Ｃ５と燃料排出路Ｃ６とが連通する。その結果、第２制御室Ｒ２から第２燃料流出路Ｃ５へと流出した高圧の燃料が第２制御ポート４５１Ｃを介して弁室４５２内に流入するようになる。そして、この燃料は低圧ポート４５１Ａを介して燃料排出路Ｃ６へと流出し、該燃料排出路Ｃ６を通じて燃料タンクＴに戻される。このような、第２制御室Ｒ２と燃料タンクＴとの間の燃料の遣り取りにより、第２制御圧Ｐｃ２が低下してゆく。   On the other hand, regarding the open / closed state of the second control port 451C, when the second control port 451C is opened as the displacement amount δh of the valve body 452 increases, the second fuel outflow passage C5 and the fuel discharge passage C6 communicate with each other. To do. As a result, the high-pressure fuel that has flowed from the second control chamber R2 to the second fuel outflow passage C5 flows into the valve chamber 452 via the second control port 451C. Then, the fuel flows out to the fuel discharge path C6 through the low pressure port 451A, and is returned to the fuel tank T through the fuel discharge path C6. Due to the exchange of fuel between the second control chamber R2 and the fuel tank T, the second control pressure Pc2 decreases.

本実施形態では、弁体４５２が全開位置に制御されるときの第２制御圧Ｐｃ２が確実にインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎ以下まで低下するように、インナ側受圧面積比Ｒｉｎ、インナスプリング４８の付勢力等が設定されている。このようにして、第２制御圧Ｐｃ２がインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎまで低下すると、インナニードル弁４３が開弁し、インナリフト量Ｌｉｎが増加してゆく。インナリフト量Ｌｉｎが増加してゆくとこれに伴って第２制御室Ｒ２の室容積が減少する。そのため、インナニードル弁４３の開弁を境に第２制御圧Ｐｃ２は反転して上昇してゆくことになる。   In the present embodiment, the inner side pressure receiving area ratio Rin and the inner spring 48 are attached so that the second control pressure Pc2 when the valve body 452 is controlled to the fully open position is surely lowered to the inner needle valve opening pressure Pcin or less. Power is set. In this way, when the second control pressure Pc2 is reduced to the inner needle valve opening pressure Pcin, the inner needle valve 43 is opened and the inner lift amount Lin is increased. As the inner lift amount Lin increases, the chamber volume of the second control chamber R2 decreases accordingly. Therefore, the second control pressure Pc2 reverses and rises with the opening of the inner needle valve 43 as a boundary.

また、開弁状態にあるインナニードル弁４３の閉弁方向に作用する合力が開弁方向に作用する合力と丁度釣り合うときの第２制御圧Ｐｃ２を「インナニードル閉弁圧Ｐｃｉｎｃ」と称すと、インナニードル閉弁圧Ｐｃｉｎｃはインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎよりも大きくなる。これは、インナニードル弁４３のリフトが一旦開始された以降は、第２噴孔４１Ｙを遮蔽していたインナニードル弁４３のインナテーパー部とボディ４１先端部の弁座面との間にノズル室Ｒ３に供給された燃料が回り込み、インナニードル弁４３の開弁方向の受圧面積が実質的に増大するからである。そのため、インナニードル弁４３が開弁した後は、第２制御圧Ｐｃ２がインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎに比して高くなっても、弁体４
５２が全開位置に制御される限りインナニードル閉弁圧Ｐｃｉｎｃより低く抑えられ、その開弁状態が保持される。 The second control pressure Pc2 when the resultant force acting in the valve closing direction of the inner needle valve 43 in the valve opening state is just balanced with the resultant force acting in the valve opening direction is referred to as “inner needle valve closing pressure Pcinc”. The inner needle valve closing pressure Pcinc is larger than the inner needle valve opening pressure Pcin. This is because, after the lift of the inner needle valve 43 is once started, the nozzle chamber is formed between the inner tapered portion of the inner needle valve 43 that has shielded the second injection hole 41Y and the valve seat surface of the tip of the body 41. This is because the fuel supplied to R3 wraps around and the pressure receiving area in the valve opening direction of the inner needle valve 43 substantially increases. Therefore, after the inner needle valve 43 is opened, even if the second control pressure Pc2 becomes higher than the inner needle opening pressure Pcin, the valve body 4
As long as 52 is controlled to the fully open position, the pressure is kept lower than the inner needle valve closing pressure Pcinc, and the valve open state is maintained.

このように、制御弁４５における弁体４５２の制御位置が全開位置に有る場合には、インナニードル弁４３のみが開弁状態となる。その結果、インジェクタ４０による燃料噴射が第２噴孔４１Ｙからのみ行われる。   Thus, when the control position of the valve body 452 in the control valve 45 is in the fully open position, only the inner needle valve 43 is in the open state. As a result, fuel injection by the injector 40 is performed only from the second injection hole 41Y.

次に、弁体４５２を「全開位置」から「全閉位置」に切り替える際の作動状況について説明する。図３（ｂ）において時刻ｔ３’は、弁体４５２を「全開位置」から再び「全閉位置」に切り替えるべくピエゾ駆動電圧が変更された時刻を表し、時刻ｔ４’は変位量δｈが０となる時刻を表す。時刻ｔ３’以降、弁体４５２が上昇し始める。そして、第２制御ポート４５１Ｃが弁体４５２によって遮蔽されると第２燃料流出路Ｃ５と燃料排出路Ｃ６とが遮断され、第２制御室Ｒ２からの燃料タンクＴへの燃料の排出が禁止された状態で第２燃料流入路Ｃ３から高圧の燃料が流入する。これにより、第２制御圧Ｐｃ２が急増し、該第２制御圧Ｐｃ２がインナニードル閉弁圧Ｐｃｉｎｃを超えた時点からインナリフト量Ｌｉｎが減少を開始する。そして、このインナリフト量Ｌｉｎが０まで減少した時点でインナニードル弁４３が閉弁され、第２噴孔４１Ｙからの燃料の噴射が停止される。   Next, an operation state when the valve body 452 is switched from the “fully open position” to the “fully closed position” will be described. In FIG. 3B, a time t3 ′ represents a time when the piezo drive voltage is changed to switch the valve body 452 from the “fully open position” to the “fully closed position” again, and a time t4 ′ indicates that the displacement amount δh is 0. Represents the time. After time t3 ', the valve body 452 starts to rise. When the second control port 451C is shielded by the valve body 452, the second fuel outflow passage C5 and the fuel discharge passage C6 are blocked, and the discharge of fuel from the second control chamber R2 to the fuel tank T is prohibited. In this state, high-pressure fuel flows from the second fuel inflow passage C3. As a result, the second control pressure Pc2 increases rapidly, and the inner lift amount Lin starts to decrease from the time when the second control pressure Pc2 exceeds the inner needle valve closing pressure Pcinc. Then, when the inner lift amount Lin decreases to 0, the inner needle valve 43 is closed, and fuel injection from the second injection hole 41Y is stopped.

このように、ＥＣＵ５０は、制御弁４５における弁体４５２を「全閉位置」に制御することで、アウタおよびインナニードル弁４２，４３が共に閉弁状態となり、インジェクタ４０から燃料噴射が停止された状態となる。また、本実施形態にかかる燃料噴射制御装置１０によれば、制御弁４５における弁体４５２の制御位置を「半開位置」とすることでアウタニードル弁４２のみを開弁し、第１噴孔４１Ｘのみから燃料を噴射できる。また、弁体４５２の制御位置を「全開位置」とすることでインナニードル弁４３のみを開弁し、第２噴孔４１Ｙのみから燃料を噴射できる。なお、本実施形態においては弁体４５２の「全閉位置」、「半開位置」、「全開位置」のそれぞれが、本発明における「第１の位置」、「第２の位置」、「第３の位置」のそれぞれに対応している。   Thus, the ECU 50 controls the valve body 452 of the control valve 45 to the “fully closed position”, whereby both the outer and inner needle valves 42 and 43 are closed, and fuel injection from the injector 40 is stopped. It becomes a state. Further, according to the fuel injection control apparatus 10 according to the present embodiment, the outer needle valve 42 alone is opened by setting the control position of the valve body 452 in the control valve 45 to the “half open position”, and the first injection hole 41X. Fuel can be injected only from. Further, by setting the control position of the valve body 452 to the “fully open position”, only the inner needle valve 43 is opened, and fuel can be injected only from the second injection hole 41Y. In the present embodiment, the “fully closed position”, “half-open position”, and “fully open position” of the valve body 452 are the “first position”, “second position”, “third position” in the present invention, respectively. Corresponds to each of the “positions”.

次に、ＥＣＵ５０により実行される内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射制御の制御例を説明する。図４は、本実施形態における燃料噴射制御装置１０が適用される内燃機関の概略構成を示すブロック図である。内燃機関１は、燃焼室内に直接燃料を噴射し、燃焼室内を圧縮した際の圧縮熱により自己着火する直噴式ディーゼル内燃機関である。   Next, a control example of fuel injection control according to the operating state of the internal combustion engine executed by the ECU 50 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the fuel injection control device 10 in the present embodiment is applied. The internal combustion engine 1 is a direct injection diesel internal combustion engine that injects fuel directly into a combustion chamber and self-ignites by compression heat when the combustion chamber is compressed.

内燃機関１における気筒２の頂部には、該気筒２と同軸状にインジェクタ４０が配置されている。気筒２内には、ピストン４が摺動自在に設けられている。このピストン４は、コンロッドを介してクランクシャフトに接続されており、ピストン４の往復運動に伴ってクランクシャフトが回転する。内燃機関１には吸気管５が接続されており、この吸気管５はシリンダヘッド９に設けられた吸気ポートを介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気管６が接続され、この排気管６はシリンダヘッド９に設けられた排気ポートを介して燃焼室に接続される。   An injector 40 is arranged coaxially with the cylinder 2 at the top of the cylinder 2 in the internal combustion engine 1. A piston 4 is slidably provided in the cylinder 2. The piston 4 is connected to the crankshaft via a connecting rod, and the crankshaft rotates as the piston 4 reciprocates. An intake pipe 5 is connected to the internal combustion engine 1, and the intake pipe 5 is connected to a combustion chamber via an intake port provided in the cylinder head 9. Similarly, an exhaust pipe 6 is connected to the internal combustion engine 1, and this exhaust pipe 6 is connected to the combustion chamber via an exhaust port provided in the cylinder head 9.

ＥＣＵ５０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するほか、インジェクタ４０による燃料噴射制御を行う。前述したように、インジェクタ４０において、第１噴孔４１Ｘがボディ４１の軸線と成す角は、第２噴孔４１Ｙが同軸線と成す角に比べて大きい。ここで、第１噴孔４１Ｘによる燃料の噴射方向と気筒２の軸線Ｃとの成す角を第１噴射角θ１とし、第２噴孔４１Ｙによる燃料の噴射方向と気筒２の軸線Ｃとの成す角を第２噴射角θ２とする。ボディ４１は気筒２と同軸状に配置されているため、第１噴射角θ１は第２噴射角θ２に比べて大きくなる。また、第１噴孔４１Ｘから噴射された燃料を「第１噴射燃料」と称し、第２噴孔４１Ｙから噴射された燃料を「第２噴射燃料」と称する。   The ECU 50 controls the operating state of the internal combustion engine 1 according to the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request, and performs fuel injection control by the injector 40. As described above, in the injector 40, the angle formed by the first injection hole 41X with the axis of the body 41 is larger than the angle formed by the second injection hole 41Y with the coaxial line. Here, the angle formed between the fuel injection direction by the first injection hole 41X and the axis C of the cylinder 2 is defined as a first injection angle θ1, and the fuel injection direction by the second injection hole 41Y and the axis C of the cylinder 2 are formed. The angle is defined as a second injection angle θ2. Since the body 41 is arranged coaxially with the cylinder 2, the first injection angle θ1 is larger than the second injection angle θ2. Further, the fuel injected from the first injection hole 41X is referred to as “first injection fuel”, and the fuel injected from the second injection hole 41Y is referred to as “second injection fuel”.

ここで、ＥＣＵ５０は、内燃機関１の運転状態に応じてその燃焼モードを、予混合燃焼モードおよび拡散燃焼モードの間で切り替える。具体的には、ＥＣＵ４０は、機関負荷及び機関回転数が比較的低い時は内燃機関１の燃焼モードを予混合燃焼モードに制御する。この場合、インジェクタ４０からの燃料噴射制御としては、例えば、圧縮行程の初期から中期にて予混合気形成用の燃料噴射を行うことで気筒２内に予混合気を形成させる。次いで、圧縮上死点の近傍時期にて火種として少量の燃料を噴射することにより上記予混合気を燃焼させる。このように、予混合燃焼を行うことで排気エミッションの向上が図られる。   Here, the ECU 50 switches the combustion mode between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode in accordance with the operating state of the internal combustion engine 1. Specifically, the ECU 40 controls the combustion mode of the internal combustion engine 1 to the premixed combustion mode when the engine load and the engine speed are relatively low. In this case, as fuel injection control from the injector 40, for example, premixed gas is formed in the cylinder 2 by performing fuel injection for premixed gas formation from the initial stage to the middle stage of the compression stroke. Next, the premixed gas is burned by injecting a small amount of fuel as a fire type at a time near the compression top dead center. Thus, exhaust emission can be improved by performing premixed combustion.

一方、ＥＣＵ５０は、機関負荷及び機関回転数が比較的高い時は、内燃機関１が要求する燃料噴射量が多くなるため、内燃機関１を拡散燃焼モードに制御する。この場合、圧縮上死点近傍において多量の燃料を噴射させることによりこの燃料を拡散燃焼させる。これにより、機関出力を優先させた燃焼が行われる。   On the other hand, when the engine load and the engine speed are relatively high, the ECU 50 controls the internal combustion engine 1 to the diffusion combustion mode because the amount of fuel injection required by the internal combustion engine 1 increases. In this case, the fuel is diffusely burned by injecting a large amount of fuel near the compression top dead center. Thereby, combustion giving priority to the engine output is performed.

ここで、内燃機関１を予混合燃焼モードで制御する場合、特に、予混合気形成用の燃料を第１噴孔４１Ｘから噴射させてしまうと、第１噴射燃料が気筒２のボア壁面に気化する前に付着する虞がある。前述のように、第１噴射角θ１は第２噴射角θ２よりも大きいからである。ここで、気筒２のボア壁面に付着した燃料は、蒸発することなく液体として留まり、この燃料によりオイルが希釈される（ボアフラッシング）場合がある。希釈されたオイルは、その潤滑性能が低下するため、状況によっては、ピストン４の作動を阻害し、焼き付き等の発生の原因となる場合がある。また、気筒２のボア壁面に燃料が付着すると、スモークやＨＣの排出量が増加する原因となる。   Here, when controlling the internal combustion engine 1 in the premixed combustion mode, in particular, if the fuel for premixed gas formation is injected from the first injection holes 41X, the first injected fuel is vaporized on the bore wall surface of the cylinder 2. There is a risk of adhering before doing. This is because the first injection angle θ1 is larger than the second injection angle θ2 as described above. Here, the fuel adhering to the bore wall surface of the cylinder 2 remains as a liquid without evaporating, and the oil may be diluted by this fuel (bore flushing). Since the diluted oil deteriorates its lubricating performance, depending on the situation, the operation of the piston 4 may be hindered, causing seizure or the like. In addition, if fuel adheres to the bore wall surface of the cylinder 2, smoke and HC emissions increase.

そこで、この実施形態においてＥＣＵ５０は、内燃機関１を予混合燃焼モードで制御するとき（特に、予混合気を形成するための燃料噴射を行うとき）に、制御弁４５における弁体４５２の制御位置を「全開位置」に制御し、インナニードル弁４３のみを開弁状態とする燃料噴射（以下、「挟角噴射」という）を行う。この挟角噴射によれば、第１噴孔４１Ｘからは燃料が噴射されず、第２噴孔４１Ｙのみから燃料が噴射される。これにより、燃料の噴射角を小さくすることが可能となり、インジェクタ４０から噴射された燃料（第２噴射燃料）が気筒２のボア壁面に付着する虞はない。   Therefore, in this embodiment, the ECU 50 controls the control position of the valve body 452 in the control valve 45 when the internal combustion engine 1 is controlled in the premixed combustion mode (particularly, when fuel injection for forming the premixed gas is performed). Is controlled to the “fully open position” to perform fuel injection (hereinafter referred to as “squeezed angle injection”) in which only the inner needle valve 43 is opened. According to this narrow angle injection, fuel is not injected from the first injection hole 41X, and fuel is injected only from the second injection hole 41Y. As a result, the fuel injection angle can be reduced, and there is no possibility that the fuel injected from the injector 40 (second injected fuel) will adhere to the bore wall surface of the cylinder 2.

一方、ＥＣＵ５０は、内燃機関１を拡散燃焼モードで制御するときには、制御弁４５における弁体４５２の制御位置を「半開位置」に制御し、アウタニードル弁４２のみを開弁状態とする燃料噴射（以下、「広角噴射」という）を行う。ここで、広角噴射が行われるのは前述のように機関負荷及び機関回転数が比較的高い時であり、燃焼温度が高まることに起因して排気ガス中のスモーク量が比較的多くなる。これに対し、この広角噴射によれば、第２噴孔４１Ｙからは燃料が噴射されず、第１噴孔４１Ｘのみから燃料が噴射される。これにより、インジェクタ４０から噴射される燃料の噴射角を大きくすることができ、内燃機関１の燃焼室に噴射された燃料噴霧の拡散（すなわち、微粒子化）が促進され、スモークの排出量を低減することができる。   On the other hand, when controlling the internal combustion engine 1 in the diffusion combustion mode, the ECU 50 controls the control position of the valve body 452 in the control valve 45 to the “half open position”, and performs fuel injection (only the outer needle valve 42 is opened) ( Hereinafter, “wide-angle injection” is performed. Here, the wide-angle injection is performed when the engine load and the engine speed are relatively high as described above, and the amount of smoke in the exhaust gas becomes relatively large due to the increase in the combustion temperature. On the other hand, according to this wide-angle injection, fuel is not injected from the second injection hole 41Y, but fuel is injected only from the first injection hole 41X. Thereby, the injection angle of the fuel injected from the injector 40 can be increased, the diffusion (that is, the atomization) of the fuel spray injected into the combustion chamber of the internal combustion engine 1 is promoted, and the amount of smoke discharged is reduced. can do.

以上のように、制御弁４５における弁体４５２の制御位置を内燃機関１の運転状態に応じて切り替える制御例を説明したが、具体的な運転状態と弁体４５２の制御位置との関係については適宜変更しても勿論構わない。また、本実施形態のインジェクタ４０では、第１噴孔４１Ｘから噴射される第１噴射角θ１を第２噴孔４１Ｙから噴射される第２噴射角θ２よりも大きく設定しているが、その大小関係が逆であっても構わない。その場合、インジェクタ４０による挟角噴射（広角噴射）を行う際には燃料の噴射角が小さく（大きく）なる方の噴孔から噴射されるように制御弁４５を制御すれば良い。   As described above, the control example in which the control position of the valve body 452 in the control valve 45 is switched according to the operation state of the internal combustion engine 1 has been described. The relationship between the specific operation state and the control position of the valve body 452 is described. Of course, it may be changed appropriately. Further, in the injector 40 of the present embodiment, the first injection angle θ1 injected from the first injection hole 41X is set larger than the second injection angle θ2 injected from the second injection hole 41Y. The relationship may be reversed. In that case, when performing narrow-angle injection (wide-angle injection) by the injector 40, the control valve 45 may be controlled so that the fuel is injected from the injection hole with the smaller (larger) injection angle.

また、本実施形態においては、第１噴孔４１Ｘおよび第２噴孔４１Ｙにおけるボディ４１の軸線との成す角を相違させることにより第１噴射角θ１および第２噴射角θ２を相違させているが、その代わりに他の手法を採用しても構わない。例えば、第１噴孔４１Ｘと第２噴孔４１Ｙの孔径を相違させることにより、第１噴射角θ１および第２噴射角θ２を相違させても良いのは勿論である。   Further, in the present embodiment, the first injection angle θ1 and the second injection angle θ2 are made different by making the angles formed by the axis of the body 41 in the first injection hole 41X and the second injection hole 41Y different. Instead, other methods may be adopted. For example, the first injection angle θ1 and the second injection angle θ2 may be made different by making the diameters of the first injection hole 41X and the second injection hole 41Y different.

また、本実施形態において、制御弁４５の弁体４５２は、第１の位置（全閉位置）のときに燃料排出路Ｃ６を第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５の何れとも遮断させ、第２の位置（半開位置）のときに燃料排出路Ｃ６を第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５の何れか一方と連通させると共に他方と遮断させ、第３の位置（全開位置）のときに燃料排出路Ｃ６を第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５のうちの他方と連通させると共に一方と遮断させる機能を有していれば、他の構成を採用しても構わない。前述の構成例では、第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５のうち、上記「何れか一方」として第１燃料流出路Ｃ４を採用し、「他方」として第２燃料流出路Ｃ５を採用したが、これらを逆にした構成も本発明の技術的範囲に属するものである。   In this embodiment, the valve body 452 of the control valve 45 shuts off the fuel discharge path C6 from both the first fuel outflow path C4 and the second fuel outflow path C5 when in the first position (fully closed position). In the second position (half-open position), the fuel discharge path C6 communicates with one of the first fuel outflow path C4 and the second fuel outflow path C5 and is disconnected from the other, and the third position (fully open) Position), the fuel discharge passage C6 can communicate with the other of the first fuel outflow passage C4 and the second fuel outflow passage C5 and can be disconnected from the other. It doesn't matter. In the configuration example described above, the first fuel outflow passage C4 is employed as the “one” of the first fuel outflow passage C4 and the second fuel outflow passage C5, and the second fuel outflow passage C5 is employed as the “other”. Although adopted, the configuration in which these are reversed belongs to the technical scope of the present invention.

例えば、弁室４５２の第１制御ポート４５１Ｂを第２燃料流出路Ｃ５に接続し、第２制御ポート４５１Ｃを第１燃料流出路Ｃ４に接続した構成を採用することができる（以下、「第２構成」という）。この第２構成の場合には、制御弁４５の弁体４５２を「半開位置」に制御したときには、低圧ポート４５１Ａに接続された燃料排出路Ｃ６と第１制御ポート４５１Ｂに接続された第２燃料流出路Ｃ５が連通（導通）状態となり、燃料排出路Ｃ６と第１燃料流出路Ｃ４とが遮断される。そうすると、図１および２で示した構成（以下、「第１構成」という）のときとは逆に、第１制御室Ｒ１からの高圧燃料の排出が規制されることで第１制御圧Ｐｃ１が高く保持され、第２制御室Ｒ２からの高圧燃料の排出が許容されることで第２制御圧Ｐｃ２が低下する。   For example, a configuration in which the first control port 451B of the valve chamber 452 is connected to the second fuel outflow passage C5 and the second control port 451C is connected to the first fuel outflow passage C4 can be employed (hereinafter referred to as “second” Configuration ”). In the case of this second configuration, when the valve body 452 of the control valve 45 is controlled to the “half open position”, the fuel discharge path C6 connected to the low pressure port 451A and the second fuel connected to the first control port 451B. The outflow path C5 is in a communication (conduction) state, and the fuel discharge path C6 and the first fuel outflow path C4 are blocked. Then, contrary to the configuration shown in FIGS. 1 and 2 (hereinafter referred to as “first configuration”), the discharge of the high-pressure fuel from the first control chamber R1 is restricted, so that the first control pressure Pc1 is The second control pressure Pc2 is lowered by holding the pressure high and allowing the high-pressure fuel to be discharged from the second control chamber R2.

第２構成においては、制御弁４５を半開位置に制御したときの第１制御圧Ｐｃ１が確実にアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎより高く維持されるように、アウタ側受圧面積比Ｒｏｎ、アウタスプリング４６の付勢力等を設定すると良い。また、第２制御圧Ｐｃ２が確実にインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎ以下まで低下するように、インナ側受圧面積比Ｒｉｎ、インナスプリング４８の付勢力等を設定すると良い。これにより、インジェクタ４０のインナニードル弁４３のみが開弁され、第２噴孔４１Ｙのみから内燃機関１の燃焼室へと燃料が噴射される。   In the second configuration, the outer side pressure receiving area ratio Ron and the outer spring 46 are set so that the first control pressure Pc1 when the control valve 45 is controlled to the half-open position is reliably maintained higher than the outer needle valve opening pressure Pcon. It is better to set the biasing force. Further, the inner pressure receiving area ratio Rin, the urging force of the inner spring 48, and the like may be set so that the second control pressure Pc2 is surely lowered to the inner needle valve opening pressure Pcin or less. Thereby, only the inner needle valve 43 of the injector 40 is opened, and fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine 1 only from the second injection hole 41Y.

また、第２構成において、制御弁４５の弁体４５２を「全開位置」に制御すると、燃料排出路Ｃ６と第１燃料流出路Ｃ４が連通（導通）状態となり、燃料排出路Ｃ６と第２燃料流出路Ｃ５とが遮断される。そうすると、第２制御室Ｒ２からの高圧燃料の排出が規制されることで第２制御圧Ｐｃ２が高く保持され、第１制御室Ｒ１からの高圧燃料の排出が許容されることで第１制御圧Ｐｃ１が低下する。   Further, in the second configuration, when the valve body 452 of the control valve 45 is controlled to the “fully open position”, the fuel discharge path C6 and the first fuel outflow path C4 are in communication (conduction) state, and the fuel discharge path C6 and the second fuel are connected. The outflow channel C5 is blocked. Then, the second control pressure Pc2 is kept high by restricting the discharge of the high-pressure fuel from the second control chamber R2, and the first control pressure is allowed by discharging the high-pressure fuel from the first control chamber R1. Pc1 decreases.

第２構成においては、制御弁４５を「全開位置」に制御するときの第１制御圧Ｐｃ１が確実にアウタニードル開弁圧Ｐｃｏｎ以下に低下するように、アウタ側受圧面積比Ｒｏｎ、アウタスプリング４６の付勢力等を設定すると良い。また、第２制御圧Ｐｃ２が確実にインナニードル開弁圧Ｐｃｉｎより高く維持されるように、インナ側受圧面積比Ｒｉｎ、インナスプリング４８の付勢力等を設定すると良い。これにより、インジェクタ４０のアウタニードル弁４２のみが開弁され、第１噴孔４１Ｘのみから内燃機関１の燃焼室へと燃料が噴射される。   In the second configuration, the outer side pressure receiving area ratio Ron and the outer spring 46 are set so that the first control pressure Pc1 when the control valve 45 is controlled to the “fully open position” is surely lowered to the outer needle valve opening pressure Pcon or less. It is good to set the urging force of. Further, the inner pressure receiving area ratio Rin, the urging force of the inner spring 48, and the like may be set so that the second control pressure Pc2 is reliably maintained higher than the inner needle valve opening pressure Pcin. As a result, only the outer needle valve 42 of the injector 40 is opened, and fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine 1 only from the first injection hole 41X.

また第２構成においても、制御弁４５を「全閉位置」に制御する場合、燃料排出路Ｃ６を第１燃料流出路Ｃ４および第２燃料流出路Ｃ５の何れとも遮断させる点では第１構成と
同様である。したがって、この場合には、アウタおよびインナニードル弁４２，４３が共に閉弁状態となり、インジェクタ４０からの燃料噴射は停止状態に保持される。 Also in the second configuration, when the control valve 45 is controlled to the “fully closed position”, the first configuration is different from the first configuration in that the fuel discharge passage C6 is blocked from both the first fuel outflow passage C4 and the second fuel outflow passage C5. It is the same. Therefore, in this case, both the outer and inner needle valves 42 and 43 are closed, and fuel injection from the injector 40 is held in a stopped state.

以上のように、本実施形態に適用される燃料噴射制御装置１０によれば、単一の制御弁４５を利用してアウタリフト量ＬｏｎおよびインナリフトＬｉｎの夫々を独立に制御することが可能であり、且つ、制御弁４５の誤作動を確実に防止することができる。そのため、アウタおよびインナニードル弁４２，４３の開閉状態を精度良く確実にコントロールすることができる。したがって、インジェクタ４０から噴射される燃料噴射率や噴射角を、内燃機関１の運転状態に適した目標値に精度良く一致させることができる。   As described above, according to the fuel injection control device 10 applied to the present embodiment, it is possible to independently control the outer lift amount Lon and the inner lift Lin using the single control valve 45. And malfunction of the control valve 45 can be prevented reliably. Therefore, the open / closed states of the outer and inner needle valves 42 and 43 can be accurately and reliably controlled. Therefore, the fuel injection rate and the injection angle injected from the injector 40 can be matched with the target value suitable for the operating state of the internal combustion engine 1 with high accuracy.

１ 内燃機関
２ 気筒
１０ 燃料噴射制御装置
３０ コモンレール
４０ インジェクタ
５０ ＥＣＵ
４１ ボディ
４２ アウタニードル弁
４３ インナニードル弁
４５ 制御弁
４６ 駆動装置
４１Ｘ 第１噴孔
４１Ｙ 第２噴孔
Ｒ１ 第１制御室
Ｒ２ 第２制御室
Ｒ３ ノズル室
Ｃ１ 燃料供給路
Ｃ２ 第１燃料流入路
Ｃ３ 第２燃料流入路
Ｃ４ 第１燃料流出路
Ｃ５ 第２燃料流出路
Ｃ６ 燃料排出路
４５１ 弁室
４５２ 弁体
４５３ 内部貫通孔
４６１ 電歪アクチュエータ
４５１Ａ 低圧ポート
４５１Ｂ 第１制御ポート
４５１Ｃ 第２制御ポート 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 10 Fuel injection control device 30 Common rail 40 Injector 50 ECU
41 Body 42 Outer needle valve 43 Inner needle valve 45 Control valve 46 Drive device 41X 1st injection hole 41Y 2nd injection hole R1 1st control chamber R2 2nd control chamber R3 Nozzle chamber C1 Fuel supply path C2 1st fuel inflow path C3 Second fuel inflow passage C4 First fuel outflow passage C5 Second fuel outflow passage C6 Fuel discharge passage 451 Valve chamber 452 Valve body 453 Internal through hole 461 Electrostrictive actuator 451A Low pressure port 451B First control port 451C Second control port

Claims (1)

内燃機関の燃焼室に臨む先端部に第１噴孔および該第１噴孔よりも先端側に位置する第２噴孔を備えたボディと、
前記ボディ内に摺動可能に収容されて先端側で前記第１噴孔を開閉する筒状のアウタニードル弁と、
前記アウタニードル弁の内周側に摺動可能に収容されて先端側で前記第２噴孔を開閉する柱状のインナニードル弁と、
前記アウタおよびインナニードル弁の先端側に設けられると共に該アウタおよびインナニードル弁の各々の開弁状態にて前記第１噴孔および第２噴孔の夫々から噴射するための燃料が供給される室であって、且つ、該アウタニードル弁の受圧部が収容されており、内部の燃料の圧力であるレール圧により該アウタニードル弁の受圧部を開弁方向に押圧するノズル室と、
前記ノズル室から独立した状態で前記アウタニードル弁の背面側に設けられると共に前記インナニードル弁の受圧部が収容されており、内部の燃料の圧力である第１制御圧によって該アウタニードル弁の背面部を閉弁方向に押圧する一方で該インナニードル弁の受圧部を開弁方向に押圧する第１制御室と、
前記ノズル室および第１制御室から独立した状態で前記インナニードル弁の背面側に設けられており、内部の燃料の圧力である第２制御圧によって該インナニードル弁の背面部を閉弁方向に押圧する第２制御室と、
高圧の燃料を発生する高圧発生部と、
前記高圧発生部と前記ノズル室とを接続して該ノズル室に燃料を供給する燃料供給路と、
前記燃料供給路と前記第１制御室とを接続する第１燃料流入路と、
前記燃料供給路と前記第２制御室とを接続する第２燃料流入路と、
上流側端が前記第１制御室に接続された第１燃料流出路と、
上流側端が前記第２制御室に接続されて下流側端が前記第１燃料流出路の下流側端と合流する第２燃料流出路と、
前記第１および第２燃料流出路の合流部と燃料タンクとを接続する低圧排出路と、
前記低圧排出路、前記第１および第２燃料流出路の各々に連通する弁室と、該弁室に収容された弁体を有し、該弁体の位置を切り替えて前記第１および第２燃料流出路の各々における前記低圧排出路との連通・遮断状態を切り替える制御弁と、を備え、
前記制御弁を制御して前記第１および第２制御圧を調節することで前記アウタおよびインナニードル弁の開閉状態を独立に制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記制御弁の前記弁体は、第１の位置のときに前記低圧排出路を前記第１および第２燃料流出路の何れとも遮断させ、第２の位置のときに前記低圧排出路を前記第１および第２燃料流出路の何れか一方と連通させると共に他方と遮断させ、第３の位置のときに前記低圧排出路を前記第１および第２燃料流出路のうちの他方と連通させると共に一方と遮断させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A body having a first nozzle hole and a second nozzle hole located on the tip side of the first nozzle hole at a tip part facing the combustion chamber of the internal combustion engine;
A cylindrical outer needle valve that is slidably accommodated in the body and opens and closes the first injection hole on the tip side;
A columnar inner needle valve that is slidably housed on the inner peripheral side of the outer needle valve and opens and closes the second injection hole on the tip side;
A chamber that is provided on the front end side of the outer and inner needle valves and is supplied with fuel for injecting from each of the first and second nozzle holes in the opened state of the outer and inner needle valves. And a pressure receiving portion of the outer needle valve is accommodated, and a nozzle chamber that presses the pressure receiving portion of the outer needle valve in a valve opening direction by a rail pressure that is a pressure of the internal fuel, and
The inner needle valve is provided on the back side of the outer needle valve in a state independent of the nozzle chamber, and the pressure receiving portion of the inner needle valve is accommodated. The back surface of the outer needle valve is controlled by a first control pressure that is the pressure of the internal fuel. A first control chamber that presses the pressure receiving portion of the inner needle valve in the valve opening direction while pressing the portion in the valve closing direction;
The inner needle valve is provided on the back side of the inner needle valve in a state independent of the nozzle chamber and the first control chamber, and the back portion of the inner needle valve is closed in the valve closing direction by the second control pressure that is the pressure of the internal fuel. A second control chamber to be pressed;
A high-pressure generator that generates high-pressure fuel;
A fuel supply path for connecting the high-pressure generator and the nozzle chamber to supply fuel to the nozzle chamber;
A first fuel inflow path connecting the fuel supply path and the first control chamber;
A second fuel inflow path connecting the fuel supply path and the second control chamber;
A first fuel outflow path whose upstream end is connected to the first control chamber;
A second fuel outflow path whose upstream end is connected to the second control chamber and whose downstream end joins the downstream end of the first fuel outflow path;
A low-pressure discharge passage connecting a joining portion of the first and second fuel outflow passages and a fuel tank;
A valve chamber communicating with each of the low-pressure discharge passage and the first and second fuel outflow passages; and a valve body accommodated in the valve chamber; and the position of the valve body is switched to change the first and second A control valve for switching the communication / blocking state with the low-pressure discharge passage in each of the fuel outflow passages,
A fuel injection control device for an internal combustion engine, which controls the control valve to adjust the first and second control pressures to independently control the open / closed states of the outer and inner needle valves,
The valve body of the control valve shuts off the low pressure discharge path from both the first and second fuel outflow paths when in the first position, and opens the low pressure discharge path when the second position is reached. One of the first and second fuel outflow paths and the other fuel outflow path, and the other is disconnected from the other, and when in the third position, the low pressure discharge path communicates with the other of the first and second fuel outflow paths and one And a fuel injection control device for an internal combustion engine.
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