JP2019218873A - Common rail and fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コモンレール及び燃料噴射システムに関する。 The present invention relates to a common rail and a fuel injection system.
従来、エンジンの各気筒に燃料(例えばガソリン)を直接噴射する燃料噴射システムが知られている。この燃料噴射システムは、複数のインジェクタ及びこれら複数のインジェクタに接続されるコモンレールを備える。 Conventionally, a fuel injection system that directly injects fuel (for example, gasoline) into each cylinder of an engine has been known. This fuel injection system includes a plurality of injectors and a common rail connected to the plurality of injectors.
コモンレールは、高圧ポンプから配管を通って圧送される燃料を高圧に維持し、これを各インジェクタに分配供給する。燃料を高圧に維持することにより、燃料の微粒化が促進される。微粒化された燃料は、インジェクタから噴射されて気筒内の空気と効果的に混合する。これにより燃焼効率を向上させることができる。 The common rail maintains the fuel pumped through the pipe from the high pressure pump at a high pressure and distributes and supplies the fuel to each injector. Maintaining the fuel at high pressure promotes atomization of the fuel. The atomized fuel is injected from the injector and mixes effectively with the air in the cylinder. Thereby, the combustion efficiency can be improved.
またコモンレールは、燃料の圧力変動を抑制する必要がある。圧力変動を抑制することにより、コモンレールからインジェクタに対して、適切な量の燃料を安定的に分配供給することができる。よってインジェクタから噴射される燃料の噴射量が安定し、燃焼効率を向上させることができる。 Also, the common rail needs to suppress the fuel pressure fluctuation. By suppressing the pressure fluctuation, it is possible to stably distribute and supply an appropriate amount of fuel from the common rail to the injector. Therefore, the injection amount of the fuel injected from the injector is stabilized, and the combustion efficiency can be improved.
特許文献1には、コモンレールに気体封入式のダンパ手段が接続された直噴式ガソリンエンジンの燃料供給装置が開示されている。ダンパ手段は、コモンレール内の圧力変動に応じて伸縮する。このダンパ手段により、エンジン始動時の圧力上昇性能と、その後の圧力変動抑制性能とを確保することができるとしている。
具体的には、エンジン始動時においてダンパ手段は、圧力が所定値以上に上昇するまでは動作せず、縮小した状態を維持する。これにより燃料充填容積が最小に維持され、圧力を所定値以上に速やかに上昇させることができる。 Specifically, at the time of starting the engine, the damper means does not operate until the pressure rises to a predetermined value or more, and maintains the reduced state. As a result, the fuel filling volume is kept to a minimum, and the pressure can be quickly increased to a predetermined value or more.
一方でエンジン運転中においてダンパ手段は、ダンパ手段内の封入気体の圧力がコモンレール内の圧力と釣り合うまで縮小した状態を維持し、この状態でコモンレール内の圧力変動に応じて伸縮する。これにより圧力変動を抑制することができる。 On the other hand, during the operation of the engine, the damper means maintains a reduced state until the pressure of the sealed gas in the damper means is balanced with the pressure in the common rail. Thereby, pressure fluctuation can be suppressed.
ところで一般に、コモンレールの圧力上昇性能及び圧力変動抑制性能を向上させようとすると、燃料噴射システム全体としては複雑化、大型化及びコスト高になるという課題がある。 By the way, in general, when trying to improve the pressure rise performance and the pressure fluctuation suppression performance of the common rail, there is a problem that the whole fuel injection system becomes complicated, large, and expensive.
本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、より簡易な構成によってエンジン始動時の圧力上昇性能と、エンジン運転中の圧力変動抑制性能とを向上し得るコモンレール及び燃料噴射システムを提案する。 The present invention has been made in view of the above points, and proposes a common rail and a fuel injection system that can improve the pressure rise performance at the time of engine start and the pressure fluctuation suppression performance during engine operation with a simpler configuration. I do.
かかる課題を解決するために、本発明においては、インジェクタ(21)に燃料を供給するコモンレール(20)において、メインレール(201)と、サブレール(202)とに区分けされ、メインレール(201)と、サブレール(202)との間にはチェックバルブ(203)が配置され、チェックバルブ(203)は、メインレール(201)内の圧力が所定の基準圧力以下の場合、メインレール(201)からサブレール(202)に向けて燃料が流出しないように閉鎖し、メインレール(201)内の圧力が基準圧力よりも大きくなった場合、メインレール(201)からサブレール(202)に向けて燃料が流出するように開放して、コモンレール(20)全体の体積を調整するようにした。 In order to solve this problem, in the present invention, the common rail (20) for supplying fuel to the injector (21) is divided into a main rail (201) and a sub rail (202). A check valve (203) is arranged between the main rail (201) and the sub rail (202) when the pressure in the main rail (201) is lower than a predetermined reference pressure. When the pressure inside the main rail (201) becomes higher than the reference pressure, the fuel flows out from the main rail (201) toward the sub-rail (202). So that the volume of the entire common rail (20) is adjusted.
本発明によれば、より簡易な構成によってエンジン始動時の圧力上昇性能と、エンジン運転中の圧力変動抑制性能とを向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pressure rise performance at the time of engine starting and the pressure fluctuation suppression performance during engine operation can be improved with a simpler structure.
以下本発明について、図面を参照しながら本発明の一実施の形態を詳述する。なお以下の説明はあくまで本発明の一実施の形態にすぎず、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the following description is merely an embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to this.
図1は、本実施の形態における燃料噴射システム1の全体構成を示す。燃料噴射システム1は、燃料タンク11、燃料を汲み上げる低圧ポンプ12、配管内の圧力を調整する圧力調整弁13、燃料フィルタ14、配管15、燃料の流量を制御する流量制御弁16、燃料を高圧にして圧送する高圧ポンプ17、燃料の逆流を防止する逆止弁18及び燃料の異常な高圧状態を防止するリリーフ弁19等を備える。
FIG. 1 shows an overall configuration of a
また燃料噴射システム1は、圧送されてきた高圧の燃料を保持するコモンレール20と、このコモンレール20に接続され、エンジンの各気筒内(図示省略)に燃料を噴射する複数のインジェクタ21と、コモンレール20内の圧力を検出する圧力センサ22とを備える。これらの詳細な構成については後述する(図2〜図4)。
Further, the
なおECU(Electronic Control Unit)23は、圧力センサ22からの圧力信号S1を受信し、この圧力信号S1に基づいて、流量制御弁16に対して弁制御信号S2を送信し、コモンレール20に供給される燃料の流量を制御する。
The ECU (Electronic Control Unit) 23 receives the pressure signal S1 from the
図2は、本実施の形態におけるコモンレール20の概略構成を示す。コモンレール20は、メインレール201と、サブレール202とに区分けされる。ここではサブレール202の体積の方がメインレール201の体積よりも大きくなるように区分けされる。メインレール201の体積は、後述する所定の基準圧力の大きさによって適宜設定される。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
なおここではメインレール201の右隣にサブレール202が配置されている構成を図示しているが必ずしもこれに限らず、例えばメインレール201の上方にサブレール202を配置するとしてもよい。
Here, a configuration in which the
またコモンレール20は、機械式のチェックバルブ203を備える。チェックバルブ203は、メインレール201と、サブレール202との間に配置される。具体的にチェックバルブ203は、サブレール202内の両端部のうちのメインレール201側の端部に配置される。
The
チェックバルブ203は、図示するように弁体2031、バネ2032及び保持部材2033を備えて構成される。弁体2031は、メインレール201の両端部のうちのサブレール202側の端部の開口を閉鎖する程度の大きさを有する。バネ2032は、一端がこの弁体2031に接続され、他端が保持部材2033の底面に接続される。保持部材2033は、これら弁体2031及びバネ2032を保持する。
The
チェックバルブ203は、メインレール201側から弁体2031に対して所定の基準圧力よりも大きい圧力が印加されるとバネ2032が縮み、メインレール201の端部の開口を開放する。このときメインレール201内の高圧の燃料がメインレール201からサブレール202に流れ込む。
When a pressure greater than a predetermined reference pressure is applied from the
一方でチェックバルブ203は、メインレール201側から弁体2031に対して所定の基準圧力以下の圧力が印加されている場合、圧力に抗ってバネ2032は伸びた状態を維持し、メインレール201の端部の開口を閉鎖する。このときメインレール201内の燃料はメインレール201に保持され、メインレール201からサブレール202に流れ込まない。
On the other hand, when a pressure equal to or lower than a predetermined reference pressure is applied to the
このようにチェックバルブ203は、メインレール201内の圧力に応じてメインレール201の端部の開口を開放又は閉鎖するように動作する。すなわちチェックバルブ203は、コモンレール20全体の体積をメインレール201内の圧力に応じて、適宜変動させることができる。
As described above, the
図3は、メインレール201内の圧力が基準圧力以下の場合のコモンレール20の概略構成を示す。また図4は、メインレール201内の圧力が基準圧力以下の場合のコモンレール20の概略構成を示す。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the
ここでの基準圧力は15MPaに設定されているが、必ずしもこれに限られない。メインレール201の体積やチェックバルブ203のバネ2032のバネ力を変更することにより、基準圧力を適宜変更することができる。
Although the reference pressure here is set to 15 MPa, it is not necessarily limited to this. By changing the volume of the
図3においてメインレール201内の圧力は、15MPaであり基準圧力(15MPa)以下である。よってチェックバルブ203のバネ2032は伸びた状態を維持する。チェックバルブ203の弁体2031は、メインレール201の端部の開口を閉鎖する。
In FIG. 3, the pressure in the
このときコモンレール20全体の体積は、メインレール201の体積のみとなり、最小となる。よってエンジン始動時の圧力上昇性能を向上することができる。なお図3に示す圧力状況は、エンジン始動時に限らず、エンジン運転中、アイドリングストップ時、エンジン停止時において起こり得る。
At this time, the volume of the entire
図4においてメインレール201内の圧力は、35MPaである。基準圧力(15MPa)よりも大きいため、チェックバルブ203のバネ2032は縮んだ状態となる。チェックバルブ203の弁体2031は、メインレール201の端部の開口を開放する。
In FIG. 4, the pressure in the
このときコモンレール20全体の体積は、メインレール201の体積と、サブレール202の体積とを合算した体積となり、最大となる。よってエンジン運転中の圧力変動抑制性能を向上することができる。
At this time, the volume of the entire
以上のように本実施の形態によれば、コモンレール20内をメインレール201及びサブレール202に区分けし、メインレール201と、サブレール202との間にチェックバルブ203を設け、チェックバルブ203については、メインレール201内の圧力が所定の基準圧力以下の場合は閉鎖し、基準圧力よりも大きくなると開放するようにした。これにより簡易な構成によってエンジン始動時の圧力上昇性能と、エンジン運転中の圧力変動抑制性能とを向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, the inside of the
1 燃料噴射システム
20 コモンレール
201 メインレール
202 サブレール
203 チェックバルブ
1
Claims (4)
メインレール(201)と、サブレール(202)とに区分けされ、
前記メインレール(201)と、前記サブレール(202)との間にはチェックバルブ(203)が配置され、
前記チェックバルブ(203)は、
前記メインレール(201)内の圧力が所定の基準圧力以下の場合、前記メインレール(201)から前記サブレール(202)に向けて燃料が流出しないように閉鎖し、前記メインレール(201)内の圧力が前記基準圧力よりも大きくなった場合、前記メインレール(201)から前記サブレール(202)に向けて燃料が流出するように開放して、前記コモンレール(20)全体の体積を調整する
ことを特徴とするコモンレール(20)。 In the common rail (20) for supplying fuel to the injector (21),
It is divided into a main rail (201) and a sub rail (202),
A check valve (203) is arranged between the main rail (201) and the sub rail (202),
The check valve (203) is
When the pressure in the main rail (201) is equal to or lower than a predetermined reference pressure, the main rail (201) is closed to prevent fuel from flowing toward the sub-rail (202), and the main rail (201) is closed. When the pressure becomes higher than the reference pressure, the fuel cell is opened so that fuel flows out from the main rail (201) toward the sub rail (202), and the volume of the entire common rail (20) is adjusted. Features common rail (20).
弁体(2031)、バネ(2032)及び保持部材(2033)を備える機械式のバルブであり、前記弁体(2031)は、前記メインレール(201)又は前記サブレール(202)の開口を閉鎖又は開放し、前記バネ(2032)は、一端が前記弁体(2031)に接続され、他端が前記保持部材(2033)に接続され、前記弁体(2031)に対して印加される圧力が前記基準圧力よりもおおきくなると縮み、前記保持部材(2033)は、前記弁体(2031)及び前記バネ(2032)を保持する
ことを特徴とする請求項1に記載のコモンレール(20)。 The check valve (203) is
A mechanical valve including a valve element (2031), a spring (2032), and a holding member (2033), wherein the valve element (2031) closes or opens an opening of the main rail (201) or the sub rail (202). Opening the spring (2032), one end is connected to the valve body (2031), the other end is connected to the holding member (2033), and the pressure applied to the valve body (2031) is increased. The common rail (20) according to claim 1, wherein the common member (2033) contracts when it becomes larger than a reference pressure, and the holding member (2033) holds the valve element (2031) and the spring (2032).
前記メインレール(201)よりも体積が大きい
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のコモンレール(20)。 The sub rail (202)
The common rail (20) according to claim 1 or 2, having a larger volume than the main rail (201).
前記コモンレール(20)は、
メインレール(201)と、サブレール(202)とに区分けされ、
前記メインレール(201)と、前記サブレール(202)との間にはチェックバルブ(203)が配置され、
前記チェックバルブ(203)は、
前記メインレール(201)内の圧力が所定の基準圧力以下の場合、前記メインレール(201)から前記サブレール(202)に向けて燃料が流出しないように閉鎖し、前記メインレール(201)内の圧力が前記基準圧力よりも大きくなった場合、前記メインレール(201)から前記サブレール(202)に向けて燃料が流出するように開放して、前記コモンレール(20)全体の体積を調整する
ことを特徴とする燃料噴射システム(1)。
In a fuel injection system (1) including a common rail (20) for supplying fuel to an injector (21),
The common rail (20) is
It is divided into a main rail (201) and a sub rail (202),
A check valve (203) is arranged between the main rail (201) and the sub rail (202),
The check valve (203) is
When the pressure in the main rail (201) is equal to or lower than a predetermined reference pressure, the main rail (201) is closed to prevent fuel from flowing toward the sub-rail (202), and the main rail (201) is closed. When the pressure becomes higher than the reference pressure, the fuel cell is opened so that fuel flows out from the main rail (201) toward the sub rail (202), and the volume of the entire common rail (20) is adjusted. A fuel injection system (1).
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007132215A (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Toyota Motor Corp | Fuel injection device |
JP2008163806A (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Toyota Motor Corp | Fuel pressure accumulating device and fuel injection device |
EP2677157A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-25 | Robert Bosch Gmbh | Variable volume common rail |
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