JP3978735B2 - Fuel injection device - Google Patents

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）用の燃料噴射装置に関し、特に燃料供給系のエアを排出する燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開昭６２−２５８１６０号公報に開示されるように、高圧ポンプから圧送される高圧燃料を蓄圧管内で蓄圧し、蓄圧管内で一定圧力に蓄圧された高圧燃料を燃料噴射弁から噴射する燃料噴射装置が知られている。
高圧ポンプから燃料噴射弁に至る燃料供給系に畜圧室を有する畜圧式燃料噴射装置では、燃料供給系内にエアが混入しエンジンが始動できなくなると、高圧ポンプの低圧側に配設した手動式のプライミングポンプにより燃料タンクから高圧ポンプに燃料を強制的に送り込むことにより燃料供給系からエア抜きを行うことが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジン等においてエンジン運転中に燃料切れが生じエンジンが停止する過程において、低圧ポンプは燃料タンクから燃料と一緒に空気を吸い上げ高圧ポンプに圧送するので、高圧ポンプからエアの混入した燃料が燃料噴射弁に供給される。したがって、エアの混入した高圧燃料が燃料供給系に滞留した状態でエンジンが停止するので、手動でプライミングを行ってもエアの混入した燃料の圧力に抗して燃料供給系からエアを排出することは困難である。
【０００４】
エアの混入した燃料が燃料供給系に滞留した状態で燃料タンクに燃料を満たしエンジンを始動しようとしても、エアの混入した燃料が燃料噴射弁から噴射されるので、エンジンを始動できないか、始動するまでに長い時間を要するという問題がある。
本発明の目的は、燃料供給系に滞留したエアを排出し、エンジンを容易に始動できる燃料噴射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、燃料噴射弁は、弁部材の反噴孔側に制御圧力室を設け、制御圧力室の燃料圧力を調整する電磁弁を有している。そして、電磁弁を制御することにより燃料供給系内に滞留したエアを制御圧力室を通して排出する制御装置を備えている。燃料供給系からエアを排出することにより、エンジンを容易に始動できるようになる。
【０００６】
本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によると、エンジン停止中に燃料供給系内のエアを排出するので、エンジン運転中に誤ってエアの排出制御を行うことを防止できる。
【０００７】
本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、燃料供給系からエアを排出した状態で手動ポンプにより燃料を燃料噴射弁まで供給できるので、エンジンを確実に始動できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
図２に本実施例の燃料噴射装置を示す。図２に示すエンジン９は６気筒のディーゼルエンジンである。低圧ポンプ１は燃料タンク２から燃料を吸い上げ高圧ポンプ３に圧送する。低圧ポンプ１に、図示しない手動ポンプが配設されている。この手動ポンプは燃料タンク２の燃料を手動で高圧ポンプ３に供給するポンプである。エンジン制御装置（以下、「エンジン制御装置」をＥＣＵという）１０は、エンジン回転数およびエンジ負荷等のエンジン運転状態を検出するセンサ１１、１２から送出される信号に基づき電磁弁４に送出する制御信号を制御し、デリバリバルブ５から吐出される高圧ポンプ３の燃料量を制御する。
【０００９】
燃料配管６を通り蓄圧管としてのコモンレール７に供給された燃料は、コモンレール７で一定圧に蓄圧され、エンジン９の各気筒に配設された燃料噴射弁２０に供給される。
次に、燃料噴射弁２０の構成を図１に基づいて説明する。
コモンレール７から燃料噴射弁２０に供給される燃料は、燃料通路３０からニードル弁２２の周囲に形成された燃料溜り３１に充填される。燃料溜り３１に充填された燃料からニードル弁２２が受ける力は、図１の上方、つまり噴孔開放方向に働く。弁部材としてのニードル弁２２は弁ボディ２１に往復移動自在に支持されている。弁ボディ２１の先端に噴孔２３が形成されており、噴孔２３上流側の弁ボディ２１の内壁に形成されている弁座２１ａからニードル弁２２が離座することにより噴孔２３が開放され噴孔２３から燃料が噴射される。スプリング２４は弁座２１ａに向けニードル弁２２を付勢している。
【００１０】
コモンレール７から燃料噴射弁２０に供給される燃料は、燃料通路３２に設けられた小径絞り３３を介して制御圧力室３４にも供給される。制御圧力室３４はニードル弁２２の反噴孔側に形成されており、制御圧力室３４の燃料からニードル弁２２が受ける力は、図１の下方、つまり噴孔閉塞方向に働く。
制御圧力室３４には大径絞り３６を設けた燃料排出通路３５が接続している。大径絞り３６の燃料排出側に電磁弁４０が配設されており、電磁弁４０を開弁することにより制御圧力室３４の燃料が燃料タンク２に排出される。電磁弁４０は通電をオフすると閉弁し、通電をオンすると開弁する。
【００１１】
次に、燃料噴射弁２０の作動について説明する。
電磁弁４０への通電オフ中、電磁弁４０は閉弁しているので、制御圧力室３４の燃料は排出されない。制御圧力室３４の燃料およびスプリング２４からニードル弁２２が噴孔閉塞方向に受ける力の和は、燃料溜り３１に充填された燃料からニードル弁２２が開弁方向に受ける力よりも大きいので、ニードル弁２２は弁座２１ａに着座し、噴孔２３から燃料は噴射されない。
【００１２】
電磁弁４０への通電をオンすると、電磁弁４０は開弁する。小径絞り３３を通り制御圧力室３４に流入する燃料よりも大径絞り３６を通り制御圧力室３４から流出する燃料の方が多いので、制御圧力室３４の燃料圧力が低下する。そして、燃料溜り３１に充填された燃料からニードル弁２２が噴孔開放方向に受ける力が、制御圧力室３４の燃料およびスプリング２４からニードル弁２２が噴孔閉塞方向に受ける力の和よりも大きくなると、ニードル弁２２は弁座２１ａから離座し、噴孔２３から燃料が噴射される。
【００１３】
エンジン９運転中に燃料タンク２内の燃料が無くなる過程において、低圧ポンプ１は燃料タンク２から燃料とともにエアを吸い上げ高圧ポンプ３に圧送する。高圧ポンプ３はエアの混入した燃料を燃料噴射弁２０に供給し、燃料噴射弁２０はエアの混入した燃料を噴射するのでエンジン９は停止する。エンジン９が停止すると、電磁弁４０は閉弁し、高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間の燃料供給系に供給されていたエアの混入した燃料の圧力によりデリバリバルブ５は閉弁する。そして、ニードル弁２２は弁座２１ａに着座するので、高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間にエアの混入した高圧燃料が閉じ込められる。
【００１４】
この状態で燃料タンク２に燃料を満たしエンジン９を始動しても、燃料タンク２から吸い上げられたエアの混入していない燃料が燃料噴射弁２０から噴射されるまでエアの混入した燃料が燃料噴射弁２０から噴射されるので、エンジン９が始動しないか、始動しても長い時間を要する。
高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間に滞留しているエアの混入した燃料を手動ポンプをプライミングすることにより排出しようとしても、高圧ポンプ３のコモンレール７側に滞留しているエアの混入した燃料の圧力によりデリバリバルブ５が開弁しないので、高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間に燃料を供給できない。
【００１５】
本実施例では、図３に示す制御フローを実行することにより、高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間に滞留しているエアの混入した燃料を燃料供給系から排出し、エンジン９の始動を可能にしている。エンジンのキースイッチをオンにすることにより、図３に示す制御フローが実行される。この制御フローは、キースイッチがオンの間、ＥＣＵ１０が実行するプログラムのループ内で常時実行される。
【００１６】
まずステップ１００において、エア排出処理を行う車両条件が成立しているかを判定する。車両条件とは、▲１▼エンジン９が停止しており、かつ▲２▼コモンレール７内の燃料圧力が所定圧以下である。▲１▼および▲２▼の条件が成立するとステップ１０１に移行する。不成立ならば制御フローを終了する。エンジン停止を車両条件にしているのは、燃料タンク２に燃料が満たされている正常なエンジン運転状態において後述する図示しないエア排出処理スイッチを誤ってオンしても、エアの排出処理を行わないためである。コモンレール７内の燃料圧力が所定圧以下であることを車両条件にしているのは、エアの混入していない燃料が燃料供給系に供給されている正常状態においてエンジン９が停止している状態でエア排出処理スイッチを誤ってオンしても、エアの排出処理を行わないためである。
【００１７】
ステップ１０１においてエアの排出処理を指示するエア排出処理スイッチがオンされているかを判定し、オンされていればステップ１０２に移行する。オンされていなけらば、制御フローを終了する。エア排出処理スイッチは、エンジンルーム内の目に触れない箇所に配設されている。
ステップ１０２において、タイマに所定時間をセットし、エンジン９の各気筒に配設されている燃料噴射弁２０の電磁弁４０に順次オン信号を送出する。ステップ１０２において、TWV(Two Way Valve)は燃料噴射弁２０を表わす。各燃料噴射弁２０では、電磁弁４０にオン信号が送出されることにより高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間に滞留しているエアの混入した燃料が燃料排出通路３５を通して排出される。
【００１８】
ステップ１０３でタイマのカウントアップを判定し、タイマがカウントアップすると、制御フローを終了する。
図３に示す制御フローを実行し、高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間に滞留しているエアの混入した燃料が燃料供給系から排出されると、高圧ポンプ３と燃料噴射弁２０との間の燃料供給系の燃料圧力が低下するので、プライミングを行うことによりデリバリバルブ５が開弁し、燃料タンク２から吸い上げた燃料を燃料噴射弁２０にまで供給することができる。
【００１９】
燃料噴射弁２０までエアの混入していない燃料が満たされた状態でエンジン９を始動すると、燃料噴射弁２０からエアの混入していない燃料が速やかに噴射されるので、エンジン９が確実に始動する。
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記実施例では、エンジン停止を車両成立条件としてエアの排出ステップ１０２を実行したが、エンジン運転中に燃料切れを検出し、エアの排出ステップを実行してからエンジンを停止する制御を行うことも可能である
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による燃料噴射装置を示す模式的断面図である。
【図２】本実施例による燃料噴射装置を示す構成図である。
【図３】本実施例によるエア排出制御フローである。
【符号の説明】
１ 低圧ポンプ
２ 燃料タンク
３ 高圧ポンプ
７ コモンレール（蓄圧管）
９ エンジン
１０ ＥＣＵ（制御装置）
２０ 燃料噴射弁
３４ 制御圧力室
４０ 電磁弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter, “internal combustion engine” is referred to as an engine), and more particularly to a fuel injection device that discharges air from a fuel supply system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-258160, high-pressure fuel pumped from a high-pressure pump is accumulated in an accumulator pipe, and high-pressure fuel accumulated at a constant pressure in the accumulator pipe is injected from a fuel injection valve. There is known a fuel injection device that performs the same.
In a stock pressure fuel injection system having a stock pressure chamber in the fuel supply system from the high pressure pump to the fuel injection valve, when air enters the fuel supply system and the engine cannot be started, a manual operation is provided on the low pressure side of the high pressure pump. Generally, air is vented from a fuel supply system by forcibly sending fuel from a fuel tank to a high-pressure pump by a priming pump of the type.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the process of running out of fuel and stopping the engine in a diesel engine or the like, the low pressure pump sucks air from the fuel tank together with the fuel and pumps it to the high pressure pump. Supplied to the fuel injection valve. Therefore, the engine stops with high-pressure fuel mixed with air remaining in the fuel supply system, so that air can be discharged from the fuel supply system against the pressure of the mixed fuel even if priming is performed manually. It is difficult.
[0004]
Even if you try to start the engine by filling the fuel tank with fuel with air mixed in the fuel supply system, the fuel mixed with air is injected from the fuel injection valve. There is a problem that it takes a long time to complete.
An object of the present invention is to provide a fuel injection device that discharges air remaining in a fuel supply system and can easily start an engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the fuel injection valve has the control pressure chamber on the side opposite to the injection hole of the valve member, and has an electromagnetic valve for adjusting the fuel pressure in the control pressure chamber. And the control apparatus which discharges the air which stayed in the fuel supply system through the control pressure chamber by controlling a solenoid valve is provided. By discharging air from the fuel supply system, the engine can be easily started.
[0006]
According to the fuel injection device of the second aspect of the present invention, since air in the fuel supply system is discharged while the engine is stopped, it is possible to prevent erroneous air discharge control during engine operation .
[0007]
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, since the fuel can be supplied to the fuel injection valve by the manual pump while air is discharged from the fuel supply system, the engine can be reliably started.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows the fuel injection device of this embodiment. The engine 9 shown in FIG. 2 is a 6-cylinder diesel engine. The low pressure pump 1 sucks fuel from the fuel tank 2 and pumps it to the high pressure pump 3. The low pressure pump 1 is provided with a manual pump (not shown). This manual pump is a pump for manually supplying the fuel in the fuel tank 2 to the high-pressure pump 3. An engine control device (hereinafter, “engine control device” is referred to as an ECU) 10 is a control that sends to an electromagnetic valve 4 based on signals sent from sensors 11 and 12 that detect engine operating conditions such as engine speed and engine load. The signal is controlled to control the fuel amount of the high-pressure pump 3 discharged from the delivery valve 5.
[0009]
The fuel supplied to the common rail 7 as the pressure accumulating pipe through the fuel pipe 6 is accumulated at a constant pressure by the common rail 7 and supplied to the fuel injection valve 20 provided in each cylinder of the engine 9.
Next, the configuration of the fuel injection valve 20 will be described with reference to FIG.
The fuel supplied from the common rail 7 to the fuel injection valve 20 is filled in a fuel reservoir 31 formed around the needle valve 22 from the fuel passage 30. The force that the needle valve 22 receives from the fuel filled in the fuel reservoir 31 acts in the upward direction of FIG. A needle valve 22 as a valve member is supported by the valve body 21 so as to be reciprocally movable. A nozzle hole 23 is formed at the tip of the valve body 21, and the needle valve 22 is separated from the valve seat 21 a formed on the inner wall of the valve body 21 on the upstream side of the nozzle hole 23, thereby opening the nozzle hole 23. Fuel is injected from the injection hole 23. The spring 24 urges the needle valve 22 toward the valve seat 21a.
[0010]
The fuel supplied from the common rail 7 to the fuel injection valve 20 is also supplied to the control pressure chamber 34 through a small diameter throttle 33 provided in the fuel passage 32. The control pressure chamber 34 is formed on the side opposite to the injection hole of the needle valve 22, and the force received by the needle valve 22 from the fuel in the control pressure chamber 34 acts in the downward direction of FIG.
A fuel discharge passage 35 provided with a large-diameter throttle 36 is connected to the control pressure chamber 34. An electromagnetic valve 40 is disposed on the fuel discharge side of the large-diameter throttle 36, and the fuel in the control pressure chamber 34 is discharged to the fuel tank 2 by opening the electromagnetic valve 40. The solenoid valve 40 is closed when energization is turned off, and opened when energization is turned on.
[0011]
Next, the operation of the fuel injection valve 20 will be described.
Since the solenoid valve 40 is closed while the energization to the solenoid valve 40 is turned off, the fuel in the control pressure chamber 34 is not discharged. The sum of the force that the needle valve 22 receives from the fuel in the control pressure chamber 34 and the spring 24 in the injection hole closing direction is larger than the force that the needle valve 22 receives from the fuel filled in the fuel reservoir 31 in the valve opening direction. The valve 22 is seated on the valve seat 21a, and fuel is not injected from the injection hole 23.
[0012]
When energization of the solenoid valve 40 is turned on, the solenoid valve 40 is opened. Since there is more fuel flowing out of the control pressure chamber 34 through the large-diameter restrictor 36 than fuel flowing into the control pressure chamber 34 through the small-diameter restrictor 33, the fuel pressure in the control pressure chamber 34 decreases. The force that the needle valve 22 receives in the nozzle hole opening direction from the fuel filled in the fuel reservoir 31 is larger than the sum of the force that the needle valve 22 receives in the nozzle hole closing direction from the fuel in the control pressure chamber 34 and the spring 24. As a result, the needle valve 22 is separated from the valve seat 21 a and fuel is injected from the injection hole 23.
[0013]
In the process where the fuel in the fuel tank 2 runs out during the operation of the engine 9, the low pressure pump 1 sucks air from the fuel tank 2 together with the fuel and pumps it to the high pressure pump 3. The high pressure pump 3 supplies fuel mixed with air to the fuel injection valve 20, and the fuel injection valve 20 injects fuel mixed with air, so the engine 9 stops. When the engine 9 is stopped, the electromagnetic valve 40 is closed, and the delivery valve 5 is closed by the pressure of the fuel mixed with air supplied to the fuel supply system between the high pressure pump 3 and the fuel injection valve 20. Since the needle valve 22 is seated on the valve seat 21 a, high-pressure fuel mixed with air is confined between the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20.
[0014]
Even if the fuel tank 2 is filled with fuel in this state and the engine 9 is started, the fuel mixed with air is injected until the fuel sucked from the fuel tank 2 and not mixed with air is injected from the fuel injection valve 20. Since the fuel is injected from the valve 20, the engine 9 does not start or takes a long time to start.
Even if it is attempted to discharge the fuel mixed in with the air remaining between the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20 by priming the manual pump, the air remaining on the common rail 7 side of the high-pressure pump 3 is mixed. Since the delivery valve 5 does not open due to the fuel pressure, fuel cannot be supplied between the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20.
[0015]
In the present embodiment, by executing the control flow shown in FIG. 3, the air-mixed fuel staying between the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20 is discharged from the fuel supply system, and the engine 9 is started. Is possible. The control flow shown in FIG. 3 is executed by turning on the key switch of the engine. This control flow is always executed in a loop of a program executed by the ECU 10 while the key switch is on.
[0016]
First, in step 100, it is determined whether vehicle conditions for performing the air discharge process are satisfied. The vehicle conditions are: (1) the engine 9 is stopped and (2) the fuel pressure in the common rail 7 is not more than a predetermined pressure. When the conditions (1) and (2) are satisfied, the routine proceeds to step 101. If not established, the control flow is terminated. The engine stop is set as a vehicle condition. Even if an unillustrated air discharge processing switch (described later) is erroneously turned on in a normal engine operation state where the fuel tank 2 is filled with fuel, the air discharge processing is not performed. Because. The vehicle condition that the fuel pressure in the common rail 7 is equal to or lower than a predetermined pressure is that the engine 9 is stopped in a normal state in which fuel without air is supplied to the fuel supply system. This is because air discharge processing is not performed even if the air discharge processing switch is erroneously turned on.
[0017]
In step 101, it is determined whether the air discharge processing switch for instructing the air discharge processing is turned on. If it is turned on, the process proceeds to step 102. If not, the control flow ends. The air discharge processing switch is disposed at a location in the engine room where the eyes are not touched.
In step 102, a predetermined time is set in the timer, and an ON signal is sequentially sent to the electromagnetic valve 40 of the fuel injection valve 20 provided in each cylinder of the engine 9. In step 102, TWV (Two Way Valve) represents the fuel injection valve 20. In each fuel injection valve 20, an ON signal is sent to the electromagnetic valve 40, whereby the air mixed in between the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20 is discharged through the fuel discharge passage 35.
[0018]
In step 103, it is determined whether the timer is counting up. When the timer counts up, the control flow is terminated.
When the control flow shown in FIG. 3 is executed and the air-mixed fuel staying between the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20 is discharged from the fuel supply system, the high-pressure pump 3 and the fuel injection valve 20 Since the fuel pressure of the fuel supply system during the period decreases, the delivery valve 5 is opened by priming, and the fuel sucked from the fuel tank 2 can be supplied to the fuel injection valve 20.
[0019]
If the engine 9 is started in a state in which the fuel that does not contain air is filled up to the fuel injection valve 20, the fuel that does not contain air is quickly injected from the fuel injection valve 20, so that the engine 9 is reliably started. To do.
In the above-described embodiment showing the embodiment of the present invention described above, the air discharge step 102 is executed under the condition that the engine is stopped and the vehicle is established. However, when the engine is running, the fuel exhaustion is detected and the air discharge step is executed. It is also possible to perform control to stop the engine afterwards [Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a fuel injection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel injection device according to the present embodiment.
FIG. 3 is an air discharge control flow according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Low pressure pump 2 Fuel tank 3 High pressure pump 7 Common rail (accumulation pipe)
9 Engine 10 ECU (control device)
20 Fuel injection valve 34 Control pressure chamber 40 Solenoid valve

Claims (2)

高圧ポンプと、前記高圧ポンプが圧送する燃料を蓄圧する蓄圧管と、前記蓄圧管で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える燃料噴射装置において、
前記燃料噴射弁は、噴孔を開閉する弁部材の反噴孔側に前記蓄圧管から燃料を導入する制御圧力室を設け、前記制御圧力室の燃料排出口を開閉し前記制御圧力室の燃料圧力を調整することにより噴射タイミングを調整する電磁弁を有し、
内燃機関の運転中に燃料タンク内の燃料がなくなり内燃機関が停止した後、前記燃料タンクに燃料が供給されると、前記電磁弁を制御することにより前記高圧ポンプから前記燃料噴射弁に至る燃料供給系内のエアを前記燃料排出口から排出する制御装置と、
前記燃料供給系内のエアの排出により前記燃料供給系の燃料圧力を低下させた状態で、前記高圧ポンプに燃料を供給する手動ポンプと、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。In a fuel injection device comprising: a high pressure pump; a pressure accumulation pipe for accumulating fuel pumped by the high pressure pump; and a fuel injection valve for injecting fuel accumulated in the pressure accumulation pipe.
The fuel injection valve is provided with a control pressure chamber for introducing fuel from the pressure accumulating pipe on a side opposite to the injection hole of a valve member that opens and closes the injection hole, opens and closes a fuel discharge port of the control pressure chamber, and It has a solenoid valve that adjusts the injection timing by adjusting the pressure,
After the fuel in the fuel tank runs out during operation of the internal combustion engine and the internal combustion engine stops, when fuel is supplied to the fuel tank, the fuel from the high pressure pump to the fuel injection valve is controlled by controlling the electromagnetic valve A control device for discharging air in the supply system from the fuel discharge port ;
And a manual pump for supplying fuel to the high-pressure pump in a state where the fuel pressure in the fuel supply system is lowered by discharging air in the fuel supply system . 前記制御装置は、内燃機関停止中に燃料供給系内のエアを排出制御することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。  The fuel injection device according to claim 1, wherein the control device controls discharge of air in the fuel supply system while the internal combustion engine is stopped.
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