JPH1054323A - Fuel injection device for engine - Google Patents
Fuel injection device for engineInfo
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- JPH1054323A JPH1054323A JP22736596A JP22736596A JPH1054323A JP H1054323 A JPH1054323 A JP H1054323A JP 22736596 A JP22736596 A JP 22736596A JP 22736596 A JP22736596 A JP 22736596A JP H1054323 A JPH1054323 A JP H1054323A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ディーゼル機関
等のエンジンに適用されるエンジンの燃料噴射装置に関
する。The present invention relates to a fuel injection device for an engine applied to an engine such as a diesel engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ディーゼル機関等のエンジンにお
いて、燃焼室への燃料の噴射量や噴射時期等の制御を行
う燃料噴射装置として、例えば、特開平３−９６４号公
報、特開平６−１０８９４８号公報、特開平２−１６１
１６５号公報、又は特公平４−１９３８１号公報に開示
されたものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a fuel injection device for controlling an injection amount and an injection timing of fuel into a combustion chamber in an engine such as a diesel engine, for example, JP-A-3-964, JP-A-6-108948. JP, JP-A-2-161
165 or Japanese Patent Publication No. 4-19381.
【０００３】特開平３−９６４号公報又は特開平６−１
０８９４８号公報に開示されている燃料噴射装置は、噴
射ノズルの先端に形成された噴孔を開閉する針弁を有し
ており、噴射ノズル先端側において噴孔を開放する方向
に作用する燃料圧を受けて針弁を開く方向に作用する力
と、バランスチャンバ内の燃料圧に基づいて針弁を閉じ
る方向に作用する力とのバランスによって燃料噴射を制
御している。図５は、上記の従来の燃料噴射装置におい
て燃料噴射を制御するためのバランスチャンバ付近の要
部を示す図であるが、針弁（図示せず。）に連結された
コントロールピストン５０の上部における燃料噴射装置
本体５１（又はプラグ等の当該本体と一体的な部品）内
にはバランスチャンバ５２が形成されている。バランス
チャンバ５２には、図示しない燃料供給源から燃料を供
給する供給路５３が連通しており、その途中に絞り５４
が設けられている。バランスチャンバ５２から燃料を排
出する排出路５５は、燃料路５６及びオリフィス５７か
らなり、オリフィス５７は、図示しないコントロールユ
ニットからの制御信号によって動作する電磁弁５８によ
って開閉制御される。即ち、電磁弁５８によってオリフ
ィス５７を開くと排出路５５から燃料は排出されるが、
供給路５３からの燃料の供給は絞り５４によって制限さ
れているので、バランスチャンバ５２内の燃料圧は低下
し、コントロールピストン５０即ち針弁がリフトされて
燃料の噴射が行われる。一方、電磁弁５８によってオリ
フィス５７を閉じると、排出路５５からの燃料の排出は
停止される。絞り５４を介して供給路５３から燃料が供
給されるので、バランスチャンバ５２内の燃料圧は回復
し、コントロールピストン５０即ち針弁が下降されて燃
料の噴射は停止される。[0003] JP-A-3-964 or JP-A-6-1
The fuel injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-94808 has a needle valve that opens and closes an injection hole formed at the tip of an injection nozzle. The fuel injection is controlled by the balance between the force acting in the direction of opening the needle valve in response to the pressure and the force acting in the direction of closing the needle valve based on the fuel pressure in the balance chamber. FIG. 5 is a view showing a main portion near a balance chamber for controlling fuel injection in the above-described conventional fuel injection device, and shows an upper portion of a control piston 50 connected to a needle valve (not shown). A balance chamber 52 is formed in the fuel injector main body 51 (or a component such as a plug, which is integral with the main body). A supply passage 53 for supplying fuel from a fuel supply source (not shown) communicates with the balance chamber 52.
Is provided. A discharge path 55 for discharging fuel from the balance chamber 52 includes a fuel path 56 and an orifice 57. The orifice 57 is controlled to be opened and closed by an electromagnetic valve 58 that operates according to a control signal from a control unit (not shown). That is, when the orifice 57 is opened by the solenoid valve 58, fuel is discharged from the discharge path 55,
Since the supply of fuel from the supply passage 53 is restricted by the throttle 54, the fuel pressure in the balance chamber 52 is reduced, and the control piston 50, that is, the needle valve is lifted to inject fuel. On the other hand, when the orifice 57 is closed by the electromagnetic valve 58, the discharge of the fuel from the discharge path 55 is stopped. Since the fuel is supplied from the supply passage 53 through the throttle 54, the fuel pressure in the balance chamber 52 is restored, the control piston 50, that is, the needle valve is lowered, and the fuel injection is stopped.
【０００４】また、特開平６−１０８９４８号公報に開
示された燃料噴射装置は、針弁のリフト制御について
は、電磁弁によって排出路が開閉制御される圧力制御部
材に形成された燃料通路の一部である小孔、即ちオリフ
ィスの断面の大きさを設定することによって、針弁をゆ
っくりとリフトさせるという制御を行っており、このよ
うな制御によって初期噴射率の低減を図っている。In the fuel injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-108948, a lift control of a needle valve is performed by a fuel passage formed in a pressure control member whose discharge path is opened and closed by an electromagnetic valve. By setting the size of the cross section of the small hole, that is, the orifice, the needle valve is slowly lifted, and the initial injection rate is reduced by such control.
【０００５】一方、特開平２−１６１１６５号公報や特
公平４−１９３８１号公報には、三方弁を用いた電磁制
御式の燃料噴射装置が開示されている。図６に示すよう
に、この形式の燃料噴射装置における三方弁６４は、バ
ランスチャンバ６０に連通する通路６１と、コモンレー
ル７１を介して燃料供給ポンプ７０と接続した供給路６
２と、リザーバ７２に至る排出路６３とをコントロール
ユニット７９からの制御信号により切り換えて、燃料噴
射の開始と終了とを制御している。針弁７３の周囲には
通路７４を介してコモンレール７１から燃料が供給され
る。三方弁６４がバランスチャンバ６０と排出路６３と
を連通すると同時に供給路６２を閉鎖すると、バランス
チャンバ６０内の高圧燃料が三方弁６４を経て排出路６
３に漏れ出てバランスチャンバ６０内の燃料圧を下げる
ので、針弁７３は、リフトして燃料の噴射を可能とす
る。そして、供給路６２の閉鎖によって高圧燃料がバラ
ンスチャンバ６０に流入するのを防止しようとするもの
である。また、三方弁６４が供給路６２と通路６１とを
連通して排出路６３を閉鎖すると、バランスチャンバ６
０内に高い燃料圧が回復するので、針弁７３は、下降し
て燃料の噴射を停止する。そして、特開平２−１６１１
６５号公報に開示されている燃料噴射装置においては、
小径及び大径のコマンドピストン７５，７６と、順次作
用する荷重の異なる二つのリターンスプリング７７，７
８を用いることにより、初期噴射率を階段状に制御する
という針弁７３のリフト制御を行っている。On the other hand, JP-A-2-161165 and JP-B-4-19381 disclose electromagnetically controlled fuel injection devices using a three-way valve. As shown in FIG. 6, a three-way valve 64 in this type of fuel injection device includes a passage 61 communicating with the balance chamber 60, and a supply passage 6 connected to a fuel supply pump 70 via a common rail 71.
2 and the discharge path 63 leading to the reservoir 72 are switched by a control signal from the control unit 79 to control the start and end of fuel injection. Fuel is supplied around the needle valve 73 from the common rail 71 via a passage 74. When the three-way valve 64 connects the balance chamber 60 to the discharge path 63 and closes the supply path 62 at the same time, the high-pressure fuel in the balance chamber 60 passes through the three-way valve 64 to the discharge path 6.
The needle valve 73 lifts to allow fuel injection because it leaks to 3 and lowers the fuel pressure in the balance chamber 60. Then, the high-pressure fuel is prevented from flowing into the balance chamber 60 by closing the supply path 62. When the three-way valve 64 connects the supply passage 62 and the passage 61 to close the discharge passage 63, the balance chamber 6 is closed.
Since the high fuel pressure recovers within zero, the needle valve 73 descends and stops fuel injection. And Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1611
In the fuel injection device disclosed in Japanese Patent Publication No. 65-65,
Command pistons 75 and 76 having a small diameter and a large diameter, and two return springs 77 and 7 having sequentially different loads.
By using No. 8, the lift control of the needle valve 73 that controls the initial injection rate in a stepwise manner is performed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すように、上記特開平３−９６４号公報や特開平６−
１０８９４８号公報に開示されている燃料噴射装置は、
バランスチャンバ５２からの排出路５５に二方弁として
電磁弁５８を設けて、排出路５５の開閉を制御する方式
を採っているので、バランスチャンバ５２内の燃料圧
は、バランスチャンバ５２に対する燃料の供給路５３に
おける絞り５４と燃料の排出路５５におけるオリフィス
５７の断面積の比によって一義的に決定され、しかも絞
り５４とオリフィス５７とは一旦製作されると断面積の
変更は事実上不可能である。したがって、バランスチャ
ンバ５２内の燃料圧の制御、即ち、燃料の噴射パターン
を任意に制御することができない。[0005] However, as shown in FIG.
No. 108948 discloses a fuel injection device.
Since a solenoid valve 58 is provided as a two-way valve in the discharge path 55 from the balance chamber 52 to control the opening and closing of the discharge path 55, the fuel pressure in the balance chamber 52 is controlled by the fuel pressure in the balance chamber 52. It is uniquely determined by the ratio of the cross-sectional area of the orifice 57 in the supply passage 53 and the orifice 57 in the fuel discharge passage 55. Further, once the throttle 54 and the orifice 57 are manufactured, the cross-sectional area cannot be changed. is there. Therefore, the control of the fuel pressure in the balance chamber 52, that is, the fuel injection pattern cannot be arbitrarily controlled.
【０００７】具体的には、噴射率特性が、バランスチャ
ンバ５２の排出路５５の径とリターンスプリング（図示
せず。）のばね荷重により決定されてしまうため、エン
ジンの運転状態に応じて様々な噴射率特性を使い分ける
ことが困難である。また、特開平６−１０８９４８号公
報に開示されているような燃料噴射装置の制御装置にお
いても、噴射率特性は小孔であるオリフィス径で決定さ
れてしまうため、初期噴射率の低減に限界があるととも
に、オリフィス径の加工誤差等に基づいて噴射率特性に
バラツキが生じる。More specifically, since the injection rate characteristic is determined by the diameter of the discharge path 55 of the balance chamber 52 and the spring load of a return spring (not shown), various characteristics are obtained according to the operating state of the engine. It is difficult to properly use the injection rate characteristics. Also, in the control device of the fuel injection device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-108948, the injection rate characteristic is determined by the diameter of the orifice, which is a small hole, so that there is a limit to the reduction of the initial injection rate. In addition, the injection rate characteristics vary depending on the processing error of the orifice diameter and the like.
【０００８】更に、バランスチャンバ５２の排出路５５
に設けられた電磁弁５８である二方弁の開閉により燃料
噴射の開始と終了を制御しているが、コモンレール等の
燃料供給源に連通する供給路５３が常に開放されている
ため、燃料噴射期間中には常に高圧燃料が供給路５３、
バランスチャンバ５２及び排出路５５を経てリークされ
続ける構造となっており、燃料ポンプの無駄な仕事が増
加し、燃費悪化の原因となっている。Further, the discharge path 55 of the balance chamber 52
The start and end of fuel injection are controlled by opening and closing a two-way valve, which is an electromagnetic valve 58 provided in the fuel cell. However, since the supply passage 53 communicating with a fuel supply source such as a common rail is always open, the fuel injection During the period, high-pressure fuel is always supplied to the supply path 53,
The structure continues to leak through the balance chamber 52 and the discharge path 55, and wasteful work of the fuel pump increases, which causes deterioration of fuel efficiency.
【０００９】一方、特開平２−１６１１６５号公報や特
公平４−１９３８１号公報に開示されているような燃料
噴射装置においては、上記のようにバランスチャンバ６
０に連通する通路６１と、燃料供給ポンプからの供給路
６２と、リザーバ７２に至る排出路６３とを切り換える
三方弁６４を設けることにより、二方弁としての電磁弁
を設けた燃料噴射装置において見られるような燃料がバ
ランスチャンバを通して流れ続ける現象を回避しようと
している。しかし、図７及び図８に示されるように、燃
料噴射中においては、三方弁６４は、バランスチャンバ
６０に連通する供給路６２を閉鎖しているから、燃費を
悪化させることがないようでも、実際には三方弁６４に
おける摺動間隙から高圧燃料がリークし、二方弁以上に
燃費が悪化してしまうことが分かっている。即ち、図７
に示すように、電磁弁のソレノイド弁体６６が弁軸６５
に対して相対的に下降して、バランスチャンバ６０に連
通する通路６１が、開放されたシール部６８を介して供
給路６２に連通され、リザーバに至る排出路６３が、シ
ール部６７によって通路６１と供給路６２とに対して閉
鎖されているとき、或いは、図８に示すように、ソレノ
イド弁体６６が上昇し、その結果開放されたシール部６
７を介してバランスチャンバ６０に連通する通路６１が
排出路６３に連通され、供給路６２が弁軸６５との間で
シール部６８によって閉鎖されているときにも、供給路
６２からの高圧燃料は、ソレノイド弁体６６と燃料噴射
装置本体との間の摺動間隙６９からリークすることが分
かっている。On the other hand, in a fuel injection device as disclosed in JP-A-2-161165 and JP-B-4-19381, the balance chamber
By providing a three-way valve 64 for switching between a passage 61 communicating with a fuel supply pump, a supply passage 62 from a fuel supply pump, and a discharge passage 63 leading to a reservoir 72, a fuel injection device provided with an electromagnetic valve as a two-way valve is provided. Attempts are made to avoid the phenomenon of fuel continuing to flow through the balance chamber as can be seen. However, as shown in FIGS. 7 and 8, during the fuel injection, the three-way valve 64 closes the supply path 62 communicating with the balance chamber 60, so that the fuel efficiency does not deteriorate. In practice, it has been found that high-pressure fuel leaks from the sliding gap in the three-way valve 64, and fuel efficiency is worse than that of the two-way valve. That is, FIG.
As shown in the figure, the solenoid valve body 66 of the solenoid valve
, The passage 61 communicating with the balance chamber 60 is communicated with the supply passage 62 through the opened seal portion 68, and the discharge passage 63 reaching the reservoir is formed with the passage 61 through the seal portion 67. When the solenoid valve body 66 is closed with respect to the supply passage 62 or as shown in FIG.
7, the passage 61 communicating with the balance chamber 60 is communicated with the discharge passage 63, and even when the supply passage 62 is closed by the seal portion 68 with the valve shaft 65, the high-pressure fuel from the supply passage 62 Has been found to leak from the sliding gap 69 between the solenoid valve body 66 and the fuel injection device main body.
【００１０】したがって、従来の燃料噴射装置において
は、燃料噴射量及び噴射時期等の燃料噴射特性をエンジ
ンの運転状況に応じて柔軟に対応させることができない
という状況にあり、このような状況を背景として、特に
初期噴射率の制御パターンを柔軟性良く変更できるよう
にすることが燃料噴射制御上好ましいという技術的な課
題が存在している。また、燃料噴射期間中に供給路から
バランスチャンバを通って排出路へ燃料が常時排出され
ることがなくなれば、燃料供給ポンプの無駄な仕事が減
少し、省エネルギーの観点からも好ましいという課題が
ある。Therefore, in the conventional fuel injection device, the fuel injection characteristics such as the fuel injection amount and the injection timing cannot be flexibly made to correspond to the operating condition of the engine. In particular, there is a technical problem that it is preferable in terms of fuel injection control to be able to change the control pattern of the initial injection rate with high flexibility. Further, if the fuel is not constantly discharged from the supply path to the discharge path through the balance chamber during the fuel injection period, useless work of the fuel supply pump is reduced, which is also preferable from the viewpoint of energy saving. .
【００１１】この発明の目的は、上記課題を解決するこ
とであり、バランスチャンバへの燃料圧の供給をオリフ
ィス径に依存したり、バランスチャンバへの燃料圧の供
給と排出とを連動させた三方弁のような制御弁に依存す
るのではなく、バランスチャンバへの燃料圧の供給を、
排出路に設けた開閉弁とは独立した開閉弁によって開閉
制御することにより、燃料噴射中は、供給路からバラン
スチャンバへの燃料の供給を停止することで燃料の無駄
な排出や漏れを無くして省エネルギーに寄与し、しか
も、燃料噴射率及び燃料噴射時期等の制御パターンを変
更して、エンジンの運転状態に応じた柔軟性を持った、
特に初期噴射率のような燃料噴射率制御を可能としたエ
ンジンの燃料噴射装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a three-way system in which the supply of fuel pressure to the balance chamber depends on the diameter of the orifice or the supply and discharge of fuel pressure to and from the balance chamber are linked. Rather than relying on a control valve such as a valve, the supply of fuel pressure to the balance chamber
By controlling the opening and closing by an on-off valve independent of the on-off valve provided in the discharge path, during fuel injection, the supply of fuel from the supply path to the balance chamber is stopped, thereby eliminating unnecessary discharge and leakage of fuel. By contributing to energy saving and changing the control pattern such as fuel injection rate and fuel injection timing, it has flexibility according to the operating state of the engine,
In particular, it is an object of the present invention to provide a fuel injection device for an engine capable of controlling a fuel injection rate such as an initial injection rate.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を解決するため、以下のように構成されている。即ち、
この発明は、燃料を噴射する噴孔を備えた本体内を往復
動し且つ前記噴孔を開放する方向に作用する燃料圧を受
ける第一受圧面を有する弁体、前記本体内で前記弁体の
回りに形成された燃料チャンバ、前記本体内に形成され
且つ前記噴孔を閉じる方向に作用して前記弁体のリフト
を制御する燃料圧を受ける前記弁体の第二受圧面が露出
されたバランスチャンバ、前記燃料チャンバと前記バラ
ンスチャンバとを連通して燃料圧を供給する供給路、前
記バランスチャンバ内の燃料圧を解放する排出路を開閉
する第一開閉弁、燃料噴射を開始するために前記第一開
閉弁を駆動して前記排出路を開く第一アクチュエータ、
前記供給路を開閉する第二開閉弁、及び燃料噴射を終了
するために前記第二開閉弁を駆動して前記供給路を開く
第二アクチュエータから成るエンジンの燃料噴射装置に
関する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is configured as follows to solve the above-mentioned object. That is,
The present invention relates to a valve body having a first pressure receiving surface which reciprocates in a main body having an injection hole for injecting fuel and receives a fuel pressure acting in a direction to open the injection hole, and the valve body in the main body. A second pressure receiving surface of the valve body, which is formed in the main body and receives a fuel pressure for controlling a lift of the valve body by acting in a direction to close the injection hole, is exposed. A first opening / closing valve for opening / closing a balance chamber, a supply path for communicating fuel between the fuel chamber and the balance chamber to supply fuel pressure, a discharge path for releasing fuel pressure in the balance chamber, and starting fuel injection. A first actuator that drives the first on-off valve to open the discharge path,
The present invention relates to a fuel injection device for an engine, comprising: a second on-off valve for opening and closing the supply path, and a second actuator for driving the second on-off valve to end the fuel injection and open the supply path.
【００１３】この燃料噴射装置は、上記のように構成さ
れているため、二つの開閉弁を開閉制御することによっ
て、様々な噴射率特性、特に初期噴射率特性を得ること
ができる。即ち、燃料圧を解放する排出路に設けられた
第一開閉弁、及び燃料チャンバとバランスチャンバとを
連通して燃料圧を供給する供給路に設けられた第二開閉
弁を、それぞれ第一及び第二のアクチュエータで開閉作
動可能にしているので、第一開閉弁の作動は第二開閉弁
の作動と一義的に設定されるのではなく、第二開閉弁の
開閉制御の元で第一開閉弁の開閉制御を任意に設定する
ことが可能となる。このような両開閉弁の開閉制御によ
り、バランスチャンバ内の燃料圧が変わり、したがって
針弁のリフト量、即ち燃料噴射率が変わり、微細な燃料
噴射率制御を行うことができる。例えば、第二開閉弁を
閉じておくと、燃料供給源からは高い燃料圧がバランス
チャンバに供給されないので、たとえバランスチャンバ
内の燃料圧が低下しても高い燃料圧に回復させることが
できない。この状態で第一開閉弁を開くと、バランスチ
ャンバから燃料が排出路に排出され、燃料の排出分だけ
バランスチャンバ内の燃料圧は低下していき、燃料圧の
低下分だけ針弁のリフト量が増加する。しかも、第二開
閉弁が閉じているためバランスチャンバに燃料が供給さ
れないので、大量の燃料が排出されるという無駄な仕事
もない。第二アクチュエータの作動によって第二開閉弁
が駆動されると、供給路が開かれるので、バランスチャ
ンバ内に高い燃料圧が回復し、燃料噴射が終了する。[0013] Since this fuel injection device is configured as described above, various injection rate characteristics, particularly initial injection rate characteristics, can be obtained by controlling the opening and closing of the two on-off valves. That is, a first on-off valve provided in a discharge path for releasing fuel pressure, and a second on-off valve provided in a supply path for supplying fuel pressure by communicating the fuel chamber and the balance chamber, respectively, the first and the second Since the opening / closing operation is enabled by the second actuator, the operation of the first opening / closing valve is not uniquely set to the operation of the second opening / closing valve. It is possible to arbitrarily set the opening and closing control of the valve. Such opening / closing control of the two on-off valves changes the fuel pressure in the balance chamber, and thus changes the lift amount of the needle valve, that is, the fuel injection rate, so that fine fuel injection rate control can be performed. For example, when the second on-off valve is closed, a high fuel pressure is not supplied from the fuel supply source to the balance chamber, so that even if the fuel pressure in the balance chamber decreases, it is not possible to restore the high fuel pressure. When the first on-off valve is opened in this state, fuel is discharged from the balance chamber to the discharge path, and the fuel pressure in the balance chamber is reduced by the amount of the discharged fuel, and the lift amount of the needle valve is reduced by the reduced fuel pressure. Increase. In addition, since no fuel is supplied to the balance chamber because the second on-off valve is closed, there is no wasteful work of discharging a large amount of fuel. When the second on-off valve is driven by the operation of the second actuator, the supply passage is opened, so that a high fuel pressure is restored in the balance chamber, and the fuel injection ends.
【００１４】また、上記燃料噴射装置において、前記バ
ランスチャンバは、前記本体の一部を構成し且つ前記弁
体を摺動可能に嵌入した中空穴部を備えたコントロール
スリーブにおいて前記第二受圧面上の前記中空穴部内に
形成されており、前記燃料チャンバは前記コントロール
スリーブの回りに形成されており、前記供給路は前記コ
ントロールスリーブを貫いて形成されている。In the above-mentioned fuel injection device, the balance chamber may be a part of the main body and a control sleeve having a hollow hole into which the valve body is slidably fitted. , The fuel chamber is formed around the control sleeve, and the supply passage is formed through the control sleeve.
【００１５】このように構成されたエンジンの燃料噴射
装置によれば、バランスチャンバ、燃料チャンバ及び燃
料圧の供給路等の燃料噴射装置の主要な構造をコントロ
ールスリーブの回りに集結させることができ、燃料噴射
装置としての構造が簡素化されるとともに、組立やコス
ト等の燃料噴射装置の製作の点からも有利である。According to the fuel injection device for an engine configured as described above, the main structure of the fuel injection device such as the balance chamber, the fuel chamber, and the fuel pressure supply path can be assembled around the control sleeve. This simplifies the structure of the fuel injection device, and is advantageous in terms of manufacturing the fuel injection device, such as assembly and cost.
【００１６】また、上記燃料噴射装置において、前記第
一アクチュエータ及び第二アクチュエータはソレノイド
を有する電磁アクチュエータであり、前記第一開閉弁は
ばねによって閉じる方向に付勢され且つ前記ソレノイド
で開く方向に駆動されるアーマチュアを具備しており、
前記第二開閉弁はばねによって開く方向に付勢され且つ
前記ソレノイドで閉じる方向に駆動されるアーマチュア
を具備している。In the above fuel injection device, the first actuator and the second actuator are electromagnetic actuators having solenoids, and the first on-off valve is biased in a closing direction by a spring and driven in an opening direction by the solenoid. Armature that is
The second on-off valve includes an armature that is biased by a spring to open and driven by the solenoid to close.
【００１７】このように構成されたエンジンの燃料噴射
装置によれば、電磁アクチュエータである第一アクチュ
エータ及び第二アクチュエータの作動は、ソレノイドの
励磁又は解磁の作動であって、また、通常はばねによっ
て閉じる方向に付勢されているアーマチュアで構成され
ている第一開閉弁、及び通常はばねによって開く方向に
付勢されているアーマチュアで構成されている第二開閉
弁は、かかる第一アクチュエータ及び第二アクチュエー
タのソレノイドの励磁によって開く又は閉じる方向に駆
動されるものであるので、結局、第一開閉弁及び第二開
閉弁の開閉制御を電子回路的に簡単に行うことができ
る。また、第二開閉弁については、第二開閉弁の閉弁の
ために行うソレノイドの励磁を、燃料噴射期間を含む短
時間だけ行えば良いので、消費電力が少なくて済む。According to the fuel injection device for an engine configured as described above, the operation of the first actuator and the second actuator, which are the electromagnetic actuators, is the operation of exciting or demagnetizing the solenoid. The first on-off valve constituted by an armature urged in the closing direction by the second opening / closing valve constituted by an armature normally urged in the opening direction by a spring includes such a first actuator and Since the actuator is driven in the opening or closing direction by the excitation of the solenoid of the second actuator, the opening / closing control of the first opening / closing valve and the second opening / closing valve can be easily performed in an electronic circuit. Further, as for the second on-off valve, the solenoid to be closed for closing the second on-off valve only needs to be excited for a short time including the fuel injection period, so that power consumption can be reduced.
【００１８】更に、上記燃料噴射装置において、前記第
一開閉弁は燃料噴射期間の初期に一旦閉じることができ
る。第一開閉弁を閉じると、バランスチャンバからの燃
料の排出がなくなりバランスチャンバ内の燃料圧は第一
開閉弁の閉弁時の圧力が維持され、針弁のリフト量も第
一開閉弁を閉じた時のリフト量が維持される。第一開閉
弁の開閉を繰り返すと、その開弁の都度、バランスチャ
ンバから燃料が排出されてバランスチャンバ内の燃料圧
が低下する。したがって、燃料噴射期間中、第一開閉弁
の開弁の都度針弁リフト量を階段状に順次上昇させるこ
とができる。Further, in the above-described fuel injection device, the first on-off valve can be temporarily closed at the beginning of a fuel injection period. When the first on-off valve is closed, fuel is not discharged from the balance chamber, and the fuel pressure in the balance chamber is maintained at the pressure when the first on-off valve is closed, and the lift amount of the needle valve also closes the first on-off valve. The lift amount at the time of pressing is maintained. When the first on-off valve is repeatedly opened and closed, the fuel is discharged from the balance chamber and the fuel pressure in the balance chamber decreases each time the valve is opened. Therefore, during the fuel injection period, the needle valve lift amount can be sequentially increased stepwise each time the first on-off valve is opened.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、こ
の発明の実施例を説明する。図１はこの発明によるエン
ジンの燃料噴射装置の一実施例を示す断面図、図２はそ
の要部拡大断面図、図３は燃料噴射サイクルにおける第
一開閉弁と第二開閉弁との開閉作動と針弁のリフト量と
の関係の一例を示すグラフ、そして図４はエンジン回転
速度と負荷の大きさに応じた各種の燃料噴射制御パター
ンを示す図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a sectional view showing an embodiment of a fuel injection device for an engine according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part thereof, and FIG. 3 is an opening / closing operation of a first opening / closing valve and a second opening / closing valve in a fuel injection cycle. FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the engine speed and the lift amount of the needle valve, and FIG. 4 is a diagram showing various fuel injection control patterns according to the engine speed and the magnitude of the load.
【００２０】この燃料噴射装置は、コモンレール噴射シ
ステム、或いはアキュムレータ噴射システム（図示せ
ず。）に適用される。燃料噴射ポンプから燃料が供給さ
れる共通の通路や蓄圧室（以下、「コモンレール」とい
う。）を通じて供給された燃料は、エンジンに設けた各
燃焼室に噴射される。この燃料噴射装置における本体１
はシリンダヘッド等のベースに設けた穴部（図示せ
ず。）にシール部材を介して密封状態に取り付けられ
る。本体１の下端には、ノズルが密封状態に固定されて
いる。This fuel injection device is applied to a common rail injection system or an accumulator injection system (not shown). Fuel supplied through a common passage or accumulator (hereinafter referred to as “common rail”) to which fuel is supplied from the fuel injection pump is injected into each combustion chamber provided in the engine. Main body 1 in this fuel injection device
Is hermetically attached to a hole (not shown) provided in a base such as a cylinder head via a sealing member. At the lower end of the main body 1, a nozzle is fixed in a sealed state.
【００２１】燃料入口プラグ２は、本体１の上部に形成
されたプラグ取付け穴３に螺入して取り付けられてい
る。本体１と燃料入口プラグ２との間のシールは、シー
ル部材４によって達成されている。また、本体１の上端
部には、後述する針弁を往復動させるためのソレノイド
式動弁機構５がスリーブナット６を本体１のねじ部に螺
入することによって固定されている。ソレノイド式動弁
機構５及び本体１とスリーブナット６との間はシール部
材７，８でシールされている。高圧燃料供給源であるコ
モンレールからの燃料は、燃料入口プラグ２を通じてこ
の燃料噴射装置に供給される。また、ソレノイド式動弁
機構５は、コントロールユニット９から供給される制御
信号によってソレノイドの励磁と消磁とを行う。ソレノ
イド式動弁機構５は、バランスチャンバ３０内の燃料圧
を排出路（後述の燃料路３２、オリフィス３１、中空室
３３及び燃料戻りパイプ３９）を通じて解放する第一ア
クチュエータを構成している。The fuel inlet plug 2 is screwed into a plug mounting hole 3 formed in the upper part of the main body 1 and mounted. The seal between the body 1 and the fuel inlet plug 2 is achieved by a sealing member 4. A solenoid valve operating mechanism 5 for reciprocating a needle valve, which will be described later, is fixed to the upper end of the main body 1 by screwing a sleeve nut 6 into a screw portion of the main body 1. Sealing members 7 and 8 seal between the solenoid valve operating mechanism 5 and the body 1 and the sleeve nut 6. Fuel from a common rail, which is a high-pressure fuel supply source, is supplied to the fuel injection device through a fuel inlet plug 2. Further, the solenoid type valve train 5 excites and demagnetizes the solenoid according to a control signal supplied from the control unit 9. The solenoid-operated valve mechanism 5 constitutes a first actuator that releases the fuel pressure in the balance chamber 30 through a discharge path (a fuel path 32, an orifice 31, a hollow chamber 33, and a fuel return pipe 39 described later).
【００２２】本体１には、コントロールピストン１４と
コントロールピストン１４に連結された針弁１７とから
なる弁体を貫通させる中央貫通孔１０が形成されると共
に、中央貫通孔１０と燃料入口プラグ２の燃料入口１１
とを連通する送油穴１２が形成されている。また、本体
１の中央貫通孔１０のほぼ中央部には、中央貫通孔１０
が縮径されたガイド部１３が形成され、ガイド部１３に
はコントロールピストン１４が貫通して摺動可能となっ
ている。また、本体１の先端にばね１５ａに抗してねじ
込まれて固定されたノズル本体１５には、中央貫通穴１
８が形成されている。針弁１７は、中央貫通穴１８内に
隙間２０を残す状態で摺動可能に挿通されている。針弁
１７の回りに形成される隙間２０は高圧燃料の通路を形
成している。針弁１７の先端に形成されたテーパ面２２
は、ノズル本体１５のシート面２１と座着可能であり、
座着したときには針弁１７は閉弁する。テーパ面２２は
燃料圧を受けて弁体を上昇させる第一受圧面を構成して
いる。ノズル本体１５の燃焼室側先端部に設けられたノ
ズル先端１６には燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する噴
孔１９が形成されている。針弁１７の先端のテーパ面２
２とノズル本体１５に形成された噴孔１９が形成された
シート面２１との間が離れると針弁１７が開いた状態と
なり、高圧燃料は噴孔１９から燃焼室へ噴射される。The main body 1 is formed with a central through hole 10 through which a valve body composed of a control piston 14 and a needle valve 17 connected to the control piston 14 penetrates. Fuel inlet 11
And an oil feed hole 12 that communicates with the oil passage. A substantially central portion of the central through hole 10 of the main body 1 is provided with a central through hole 10.
Is formed, and a control piston 14 is slidable through the guide portion 13. The nozzle body 15 fixed to the tip of the main body 1 by being screwed against a spring 15a has a central through-hole 1.
8 are formed. The needle valve 17 is slidably inserted with a gap 20 left in the central through hole 18. The gap 20 formed around the needle valve 17 forms a high-pressure fuel passage. Tapered surface 22 formed at the tip of needle valve 17
Can be seated on the seat surface 21 of the nozzle body 15,
When seated, the needle valve 17 closes. The tapered surface 22 constitutes a first pressure receiving surface that receives the fuel pressure and raises the valve element. An injection hole 19 for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine is formed at a nozzle end 16 provided at the end of the nozzle body 15 on the combustion chamber side. Tapered surface 2 at the tip of needle valve 17
When the space between the nozzle 2 and the seat surface 21 in which the injection hole 19 formed in the nozzle body 15 is separated, the needle valve 17 is opened, and the high-pressure fuel is injected from the injection hole 19 into the combustion chamber.
【００２３】また、本体１の中央貫通孔１０にはコント
ロールスリーブ２３が嵌合しているとともに、中央貫通
孔１０の上部段部にコントロールスリーブ２３の肩部が
当接して突き当てシール面２４が形成されている。コン
トロールスリーブ２３の回りには中央貫通孔１０との間
において、環状の燃料チャンバ２５が形成されている。
コントロールスリーブ２３は、本体１の上端部のねじ部
に螺入され且つ中空孔２７を備えたプラグ２６で固定さ
れている。燃料チャンバ２５は、本体１に形成された送
油穴１２を通じて燃料入口プラグ２の燃料入口１１と連
通している。コントロールスリーブ２３の下方に開放す
る中空穴部２９には、コントロールピストン１４が摺動
可能に嵌入されており、中空穴部２９の上部にはコント
ロールピストン１４の上面との間でバランスチャンバ３
０が形成されている。コントロールピストン１４の上面
は、噴孔１９を閉じる方向にバランスチャンバ３０内の
燃料圧を受けて弁体のリフトを制御する第二受圧面１４
ａを構成している。コントロールスリーブ２３には、バ
ランスチャンバ３０からコントロールスリーブ２３の上
面に通じるオリフィス３１及び燃料路３２が形成されて
いる。更に、バランスチャンバ３０と燃料チャンバ２５
の上部とを連通する燃料圧の供給路２８が、コントロー
ルスリーブ２３を貫通して形成されている。供給路２８
は、後述する第二開閉弁４０によって開閉制御される。A control sleeve 23 is fitted in the central through hole 10 of the main body 1, and a shoulder of the control sleeve 23 abuts on the upper step of the central through hole 10 to abut the sealing surface 24. Is formed. An annular fuel chamber 25 is formed around the control sleeve 23 between the control sleeve 23 and the central through hole 10.
The control sleeve 23 is screwed into a screw portion at the upper end of the main body 1 and is fixed by a plug 26 having a hollow hole 27. The fuel chamber 25 communicates with the fuel inlet 11 of the fuel inlet plug 2 through an oil feed hole 12 formed in the main body 1. The control piston 14 is slidably fitted into a hollow hole 29 opened below the control sleeve 23, and the upper portion of the hollow hole 29 is provided between the balance chamber 3 and the upper surface of the control piston 14.
0 is formed. The upper surface of the control piston 14 receives the fuel pressure in the balance chamber 30 in a direction to close the injection hole 19 and controls the lift of the valve body.
a. The control sleeve 23 has an orifice 31 and a fuel passage 32 that extend from the balance chamber 30 to the upper surface of the control sleeve 23. Further, the balance chamber 30 and the fuel chamber 25
A fuel pressure supply passage 28 that communicates with the upper part is formed through the control sleeve 23. Supply path 28
Is controlled by a second on-off valve 40 described later.
【００２４】第一アクチュエータを構成するソレノイド
式動弁機構５において、コントロールスリーブ２３を本
体１に固定するプラグ２６の上部中空室３３には、ソレ
ノイド３６の付勢によって上下動する第一開閉弁３４の
アーマチュア３５が臨んでおり、アーマチュア３５の下
端面は、コントロールスリーブ２３の上端に形成された
オリフィス３１の出口を開閉可能である。ソレノイド
は、スリーブナット６によって本体１に固定されてい
る。ソレノイドの上部にはばね３７が配設されており、
設定ばね力が可変となるようにセットねじ３８でセット
されている。ソレノイド３６にはコントロールユニット
９からの制御信号として制御電流が供給される。ソレノ
イド３６への通電によって、アーマチュア３５はばね３
７のばね力に打ち勝って引き上げられる。また、ソレノ
イド式動弁機構５の上部にはスリーブナット６から延び
出した燃料戻りパイプ３９が配設されており、燃料戻り
パイプ３９は中空室３３に連通している。In the solenoid-operated valve mechanism 5 constituting the first actuator, the first opening / closing valve 34 which moves up and down by the urging of the solenoid 36 is provided in the upper hollow chamber 33 of the plug 26 for fixing the control sleeve 23 to the main body 1. Of the control arm 23 can open and close the outlet of the orifice 31 formed at the upper end of the control sleeve 23. The solenoid is fixed to the main body 1 by a sleeve nut 6. A spring 37 is provided above the solenoid,
It is set with a set screw 38 so that the set spring force is variable. A control current is supplied to the solenoid 36 as a control signal from the control unit 9. When the solenoid 36 is energized, the armature 35
7 to be lifted. A fuel return pipe 39 extending from the sleeve nut 6 is disposed above the solenoid valve train 5, and the fuel return pipe 39 communicates with the hollow chamber 33.
【００２５】バランスチャンバ３０内に供給されている
圧燃圧は、アーマチュア３５の先端がオリフィス３１を
開放することによって、バランスチャンバ３０から燃料
路３２、オリフィス３１及び中空室３３を通じて燃料戻
りパイプ３９へ解放される。即ち、ソレノイド式動弁機
構５が作動すると、アーマチュア３５がオリフィス３１
を開放し、バランスチャンバ３０内の燃料圧は、燃料の
排出に応じて低下することになる。圧力が低下したバラ
ンスチャンバ３０内の燃料圧に基づいてコントロールピ
ストン１４を下げようと作用する力、テーパ面２２に作
用する燃料圧に基づいて針弁１７を押し上げようとする
力、及びコントロールピストン１４の下部と本体１との
間に配設されたリターンスプリング４５の力とのバラン
スにより、針弁１７はリフトする。The pressure and fuel pressure supplied to the balance chamber 30 is released from the balance chamber 30 to the fuel return pipe 39 through the fuel passage 32, the orifice 31 and the hollow chamber 33 by opening the orifice 31 at the tip of the armature 35. Is done. That is, when the solenoid valve operating mechanism 5 is operated, the armature 35 is moved to the orifice 31.
Is released, and the fuel pressure in the balance chamber 30 decreases in accordance with the discharge of the fuel. A force acting to lower the control piston 14 based on the fuel pressure in the balance chamber 30 whose pressure has been reduced, a force trying to push up the needle valve 17 based on the fuel pressure acting on the tapered surface 22, and the control piston 14 The needle valve 17 is lifted by the balance between the force of the return spring 45 disposed between the lower part of the main body 1 and the main body 1.
【００２６】コントロールスリーブ２３の回りに形成さ
れている環状の燃料チャンバ２５からバランスチャンバ
３０に燃料圧を供給する供給路２８を開閉するために、
第二開閉弁４０が設けられている。第二開閉弁４０は、
第二アクチュエータ４１を構成するソレノイド４２及び
ばね４３によって駆動される。第二開閉弁４０は、全体
をナット４２ａで覆うようにノズル本体１にねじ込むこ
とにより固定されている。第二開閉弁４０は、ばね４３
が第二開閉弁４０のアーマチュアと一体になったロッド
４４を供給路２８を開放する方向に常に付勢している常
開弁として構成されている。ソレノイド４２を励磁する
と、ばね４３の付勢力に抗してロッド４４が進出するの
で供給路２８が閉じられる。そして、ソレノイド４２を
消磁すると、ばね４３の付勢力によってロッド４４は供
給路２８を開く。In order to open and close a supply passage 28 for supplying fuel pressure from the annular fuel chamber 25 formed around the control sleeve 23 to the balance chamber 30,
A second on-off valve 40 is provided. The second on-off valve 40 is
The second actuator 41 is driven by a solenoid 42 and a spring 43. The second on-off valve 40 is fixed by screwing it into the nozzle body 1 so as to cover the whole with a nut 42a. The second on-off valve 40 includes a spring 43
Is a normally open valve that constantly urges the rod 44 integrated with the armature of the second on-off valve 40 in a direction to open the supply passage 28. When the solenoid 42 is excited, the supply path 28 is closed because the rod 44 advances against the urging force of the spring 43. When the solenoid 42 is demagnetized, the rod 44 opens the supply passage 28 by the urging force of the spring 43.
【００２７】この実施例は、上記のように構成されてお
り、次のように作動する。この燃料噴射装置では、第一
アクチュエータであるソレノイド式動弁機構５が付勢さ
れていなければ、アーマチュア３５がばね３７のばね力
によって下方へ押され、オリフィス３１はアーマチュア
３５の下端によって閉鎖されている。即ち、この状態で
は第一開閉弁３４は閉じている。この状態でコモンレー
ルからの高圧燃料は燃料入口プラグ２を通じて燃料入口
１１に供給されている。燃料は、燃料入口プラグ２から
燃料入口１１を経て、針弁１７の外周のノズル本体１５
との間に形成される隙間２０にも至り、隙間２０を満た
している。また、燃料は、送油穴１２を通じて燃料チャ
ンバ２５内にも充満され、バランスチャンバ３０内には
燃料圧が燃料チャンバ２５から第二開閉弁４０によって
開かれた供給路２８を通じて供給されている。アーマチ
ュア３５によってオリフィス３１が閉鎖されているとき
には、バランスチャンバ３０内の燃料圧は、コントロー
ルピストン１４の上面である第二受圧面１４ａに作用し
てコントロールピストン１４を下方へ押し下げる力を付
与する。また、リターンスプリング４５のばね力は弁体
を押し下げるばね力として作用する。一方、ノズル本体
１５の噴孔１９に着座して噴孔１９を開閉する針弁１７
の先端のテーパ面２２にかかる燃料圧は、弁体を上昇さ
せる力として作用する。この実施例では、第一開閉弁３
４が閉じられて、バランスチャンバ３０内のコントロー
ルピストン１４に作用する燃料圧による押下げ力とリタ
ーンスプリング４５のばね力との総和の押し下げ力が、
針弁１７の先端のテーパ面２２にかかる燃料圧に基づく
押し上げ力より大きいと、針弁１７が噴孔１９を閉鎖す
る。This embodiment is configured as described above, and operates as follows. In this fuel injection device, the armature 35 is pushed downward by the spring force of the spring 37 unless the solenoid type valve operating mechanism 5 as the first actuator is energized, and the orifice 31 is closed by the lower end of the armature 35. I have. That is, in this state, the first on-off valve 34 is closed. In this state, high-pressure fuel from the common rail is supplied to the fuel inlet 11 through the fuel inlet plug 2. Fuel flows from the fuel inlet plug 2 through the fuel inlet 11 to the nozzle body 15 around the needle valve 17.
To the gap 20 formed between the two, and fills the gap 20. The fuel is also filled in the fuel chamber 25 through the oil supply hole 12, and the fuel pressure is supplied into the balance chamber 30 from the fuel chamber 25 through the supply passage 28 opened by the second on-off valve 40. When the orifice 31 is closed by the armature 35, the fuel pressure in the balance chamber 30 acts on the second pressure receiving surface 14a, which is the upper surface of the control piston 14, and applies a force to push the control piston 14 downward. Further, the spring force of the return spring 45 acts as a spring force for pushing down the valve element. On the other hand, a needle valve 17 that sits on the nozzle hole 19 of the nozzle body 15 and opens and closes the nozzle hole 19.
The fuel pressure acting on the tapered surface 22 at the tip of the valve acts as a force for raising the valve element. In this embodiment, the first on-off valve 3
4 is closed, and the pressing force of the sum of the pressing force by the fuel pressure acting on the control piston 14 in the balance chamber 30 and the spring force of the return spring 45 becomes:
The needle valve 17 closes the injection hole 19 when it is larger than the pushing force based on the fuel pressure applied to the tapered surface 22 at the tip of the needle valve 17.
【００２８】そこで、コントロールユニット９からの指
令でソレノイド式動弁機構５のソレノイド３６に通電さ
れるとアーマチュア３５が持ち上げられるので、第一開
閉弁３４がオリフィス３１を開放する。オリフィス３１
が開放すると、バランスチャンバ３０内の高圧燃料が燃
料路３２、オリフィス３１を通じて中空室３３に排出さ
れ、次いで、中空室３３から燃料戻りパイプ３９を通じ
て燃料リザーバへ戻される。バランスチャンバ３０内の
高圧燃料が排出されると、針弁１７の先端のテーパ面２
２に作用する押し上げる押圧力が、リターンスプリング
４５の力と第二受圧面１４ａにかかるバランスチャンバ
３０の燃料圧との総和に打ち勝って、針弁１７が上昇
し、噴孔１９が開放して燃焼室への燃料噴射が行われ
る。When the solenoid 36 of the solenoid valve mechanism 5 is energized by a command from the control unit 9, the armature 35 is lifted, and the first on-off valve 34 opens the orifice 31. Orifice 31
Is opened, the high-pressure fuel in the balance chamber 30 is discharged to the hollow chamber 33 through the fuel passage 32 and the orifice 31, and then returned from the hollow chamber 33 to the fuel reservoir through the fuel return pipe 39. When the high-pressure fuel in the balance chamber 30 is discharged, the tapered surface 2 at the tip of the needle valve 17
2. The pushing force acting on 2 overcomes the sum of the force of the return spring 45 and the fuel pressure of the balance chamber 30 applied to the second pressure receiving surface 14a, the needle valve 17 rises, and the injection hole 19 is opened to burn. Fuel is injected into the chamber.
【００２９】この場合、第二開閉弁４０は、コントロー
ルユニット９からの指令によって、エンジンサイクルに
おいて、遅くとも燃料噴射を開始する時から燃料噴射を
終了しようとする時まで、実質的に燃料噴射期間にある
ときには、閉弁してバランスチャンバ３０に燃料圧を供
給しないように制御されている。そして、それ以外の期
間は、開弁状態を維持して供給路２８を介して燃料チャ
ンバ２５からバランスチャンバ３０に燃料圧が供給され
る。In this case, the second on-off valve 40 is substantially controlled during the fuel injection period from the start of the fuel injection to the end of the fuel injection at the latest in the engine cycle according to a command from the control unit 9. At some point, the valve is closed so that the fuel pressure is not supplied to the balance chamber 30. During the other periods, the fuel pressure is supplied from the fuel chamber 25 to the balance chamber 30 via the supply path 28 while maintaining the valve open state.
【００３０】このような第二制御弁４０の作動の中で、
コントロールユニット９からの指令でソレノイド式動弁
機構５のソレノイド３６への通電が絶たれると、ばね３
７のばね力でアーマチュア３５が下降してオリフィス３
１が閉鎖される。即ち第一開閉弁３４は閉じられること
になる。オリフィス３１が閉鎖して第一開閉弁３４が閉
じている限りは、バランスチャンバ３０内の燃料圧の低
下はなく、そのときの燃料圧が維持される。したがっ
て、針弁１７はそのときのリフト量を維持したままとな
り、そのときの針弁１７の開度、即ちそのときの燃料噴
射率で燃料が噴孔１９から燃焼室へ噴射される。第一開
閉弁３４を再度開弁すると、バランスチャンバ３０内の
燃料圧は更に低下し、針弁１７は更にリフトして、今ま
で以上の割合で燃料が噴射される。In the operation of the second control valve 40,
When the power to the solenoid 36 of the solenoid type valve train 5 is cut off by a command from the control unit 9, the spring 3
The armature 35 descends with the spring force of 7 and the orifice 3
1 is closed. That is, the first on-off valve 34 is closed. As long as the orifice 31 is closed and the first on-off valve 34 is closed, the fuel pressure in the balance chamber 30 does not decrease, and the fuel pressure at that time is maintained. Therefore, the needle valve 17 maintains the lift amount at that time, and fuel is injected from the injection hole 19 into the combustion chamber at the opening degree of the needle valve 17 at that time, that is, the fuel injection rate at that time. When the first on-off valve 34 is opened again, the fuel pressure in the balance chamber 30 further decreases, the needle valve 17 further lifts, and fuel is injected at a higher rate than ever.
【００３１】第二開閉弁４０が開くときには第一開閉弁
３４は閉じており、バランスチャンバ３０には、開いた
供給路２８を通って燃料チャンバ２５から補充される燃
料によって高圧の燃料圧が回復することになる。このと
き、コントロールピストン１４はバランスチャンバ３０
内の高い燃料圧を受けて下降し、針弁１７をシート面２
１に座着させるので、燃料の噴射が停止される。バラン
スチャンバ３０内の燃料圧は、閉じている第一開閉弁３
４のために排出路から解放されない。When the second on-off valve 40 is opened, the first on-off valve 34 is closed, and the high-pressure fuel pressure is restored to the balance chamber 30 by the fuel supplied from the fuel chamber 25 through the open supply passage 28. Will do. At this time, the control piston 14 is
The needle valve 17 descends in response to the high fuel pressure in the
1, the fuel injection is stopped. The fuel pressure in the balance chamber 30 depends on the closed first on-off valve 3
No release from drain for 4
【００３２】図３は、ある燃料噴射期間における噴射特
性の一例を示すグラフである。横軸は時間を表してお
り、縦軸は、上段が第二開閉弁４０の開閉制御の内容
を、中段が第一開閉弁３４の開閉制御の内容を、そして
下段が針弁１７のリフト量を表している。図３に示すよ
うに、燃料噴射期間が開始される直前の時刻ｔ0 に第二
開閉弁４０が閉じられる。したがって、バランスチャン
バ３０内への燃料圧の供給が停止される。その後、時刻
ｔ1 （時刻ｔ1 は時刻ｔ0 と同時であってもよい。）
で、第一開閉弁３４が開いてバランスチャンバ３０から
燃料圧が排出され始めるので、バランスチャンバ３０内
の燃料圧は次第に低下して燃料噴射が開始される。ニー
ドルリフト、即ち針弁１７のリフト量が増加していく
が、時刻ｔ2 において、第一開閉弁３４を閉じるとバラ
ンスチャンバ３０からの燃料圧の解放が停止されるた
め、バランスチャンバ３０内には第一開閉弁３４が閉じ
たときの燃料圧が維持される。したがって、針弁１７の
リフト量はＬ1 に維持され、燃料噴射率もそのときの噴
射率が維持される（以下、リフト量をＬ1 に維持する時
刻ｔ2から時刻ｔ3 までの期間を「中間リフト量維持期
間Ｔ2 」という。）。時刻ｔ3において、再び第一開閉
弁３４を開くと、バランスチャンバ３０内の燃料圧が再
び低下し始め、針弁１７のリフト量が再び増加し始め
る。第一開閉弁３４を開き続けても、針弁１７のリフト
量が時刻ｔ4 において最大リフト量Ｌ2 に至るとその最
大リフト量Ｌ2 が維持される。燃料噴射期間Ｔ1 の終了
時刻が近づいた時刻ｔ5 では、第一開閉弁３４を閉じる
と同時に第二開閉弁４０を開く。バランスチャンバ３０
内には高い燃料圧が供給され、バランスチャンバ３０内
の燃料圧は急速に回復して時刻ｔ6 において針弁１７の
リフト量はゼロに戻る。なお、第一開閉弁３４は時刻ｔ
5 よりも前（例えば、針弁１７が最大リフト量Ｌ2 に至
る前、又は後）に閉じてもよい。FIG. 3 is a graph showing an example of an injection characteristic during a certain fuel injection period. The horizontal axis represents time, the vertical axis represents the details of the opening / closing control of the second on-off valve 40, the middle level represents the details of the opening / closing control of the first on-off valve 34, and the lower level represents the lift amount of the needle valve 17. Is represented. As shown in FIG. 3, the second on-off valve 40 is closed at time t 0 immediately before the fuel injection period starts. Therefore, the supply of the fuel pressure into the balance chamber 30 is stopped. Thereafter, time t 1 (time t 1 may be simultaneous with time t 0 )
Then, since the first opening / closing valve 34 is opened and the fuel pressure starts to be discharged from the balance chamber 30, the fuel pressure in the balance chamber 30 is gradually reduced and the fuel injection is started. Needle lift, i.e. the lift amount of the needle valve 17 is gradually increased, at time t 2, the order the release of the fuel pressure from the balance chamber 30 when closing the first shut-off valve 34 is stopped, the balance chamber 30 The fuel pressure when the first on-off valve 34 is closed is maintained. Therefore, the lift amount of the needle valve 17 is maintained at L 1 , and the fuel injection rate is also maintained at the injection rate at that time (hereinafter, the period from time t 2 to time t 3 at which the lift amount is maintained at L 1 is defined as referred to as "intermediate lift sustain period T 2".). At time t 3, when opening the first shut-off valve 34 again, the fuel pressure in the balance chamber 30 begins to fall again, the lift amount of the needle valve 17 begins to increase again. Also it continues to open the first on-off valve 34, the lift amount of the needle valve 17 reaches the maximum lift amount L 2 is the maximum lift amount L 2 are maintained at time t 4. At time t 5 the end time of the fuel injection period T 1 is approached, opening the second on-off valve 40 simultaneously closes the first shut-off valve 34. Balance chamber 30
High fuel pressure is supplied to the inside, the fuel pressure in the balance chamber 30 is the lift amount of the needle valve 17 at time t 6 rapidly recovered back to zero. Note that the first on-off valve 34 is operated at time t.
5 before (e.g., needle valve 17 before reaching the maximum lift amount L 2, or after) may be closed.
【００３３】以上、簡単な噴射パターンの一例を説明し
たが、これ以外にも様々の噴射パターンを得ることがで
きる。例えば、図３に示した噴射パターン一つを採って
みても、エンジン回転速度及び負荷の大きさに応じて燃
料噴射期間Ｔ1 や中間リフト量維持期間Ｔ2 を適宜必要
な長さに設定することができる。即ち、図４に示すよう
に、アイドル運転時（Ａ）にはエンジン負荷も小さくし
たがって必要な燃料噴射量も少ないので、最大噴射量も
低い値になるように第一開閉弁の開度を制御して中間リ
フト量ＬA1を少なくするとともに中間リフト量維持期間
ＴA2を長く設定して針弁のリフト量を制限する。アイド
ル運転から加速運転に移行するがまだエンジン回転速度
が小さいとき（Ｂ）には、中間リフト量ＬB1を大きくす
るとともに中間リフト量維持期間ＴB2を短くして、素早
く針弁を最大リフト位置に移行させる。こうすることで
高い加速度を得やすくする。また、負荷が大きい場合
（Ｃ）には中間リフト量ＬC1を更に大きくするとともに
燃料噴射期間ＴC1が長くなるように第一開閉弁及び第二
開閉弁を制御して、燃料噴射率及び燃料噴射量を大きく
する。エンジン回転速度が中程度の回転速度になった場
合、大きな加速力を必要としていないときには、例え
ば、図示のように燃料噴射期間での燃料噴射量を少なく
するために、中間リフト量維持期間Ｔ2 （ＴD2，ＴE2，
ＴF2）を低回転数運転（（Ｂ），（Ｃ））の場合よりも
長くする。この場合、負荷が大きいほど燃料噴射期間
（ＴD1，ＴE1，ＴF1）を長く、且つ中間リフト量維持期
間を短くして大きな馬力を得ることができるようにす
る。低負荷の場合には、中速回転時の最大リフト量に達
しない場合もある。エンジン回転数が高回転数の場合
（（Ｇ），（Ｈ））にはエンジン回転毎の必要トルクが
小さいから、高回転数運転に適用するように中間リフト
量維持期間が短く設定され（（Ｈ）の場合は、実質的に
ゼロに設定されている。）、最大リフト量は負荷の大き
さに合わせて設定される。Although an example of a simple ejection pattern has been described above, various other ejection patterns can be obtained. For example, even try taking an injection pattern one shown in FIG. 3, is set appropriately required length of the fuel injection period T 1 and the intermediate lift sustain period T 2 in accordance with the magnitude of the engine speed and load be able to. That is, as shown in FIG. 4, during idle operation (A), since the engine load is small and the required fuel injection amount is also small, the opening degree of the first on-off valve is controlled so that the maximum injection amount is also low. Then, the intermediate lift amount LA1 is reduced, and the intermediate lift amount maintaining period TA2 is set long to limit the lift amount of the needle valve. When the process moves from the idle operation to the acceleration operation still small engine rotation speed is (B), to shorten the intermediate lift sustain period T B2 with increasing the intermediate lift L B1, the maximum lift position quickly needle valve Move to This facilitates obtaining a high acceleration. When the load is large (C), the first on-off valve and the second on-off valve are controlled so that the intermediate lift amount L C1 is further increased and the fuel injection period T C1 is lengthened. Increase the injection amount. If the engine rotational speed is equal to the rotational speed of the medium, when not requiring a large acceleration forces, for example, in order to reduce the fuel injection amount of the fuel injection period as shown, the intermediate lift sustain period T 2 (T D2 , T E2 ,
T F2 ) is made longer than in the case of the low rotation speed operation ((B), (C)). In this case, the larger the load, the longer the fuel injection period (T D1 , T E1 , T F1 ) and the shorter the intermediate lift amount maintenance period, so that a larger horsepower can be obtained. When the load is low, the maximum lift amount at the time of medium speed rotation may not be reached. When the engine speed is high ((G), (H)), the required torque for each engine speed is small. Therefore, the intermediate lift amount maintenance period is set short to apply to high speed operation ((( In the case of H), it is set to substantially zero.), And the maximum lift amount is set according to the magnitude of the load.
【００３４】[0034]
【発明の効果】この発明は、上記のように構成されてい
るので、次のような効果を奏する。即ち、この燃料噴射
装置は、二つの開閉弁を制御することによって、様々な
燃料噴射パターンを得ることができる。特に、針弁を段
階的にリフトさせることができるので、初期噴射率特性
をエンジン回転数や負荷の大きさに応じて変更すること
ができる。各開閉弁を電磁弁で構成すると、開閉弁の開
閉をコントロールユニットで電子的にきめ細かく制御す
ることができる。また、燃料噴射率を制御することによ
り、窒素酸化物ＮＯX を低減させることができるととも
に、エンジンの燃料噴射率を必要な限度に抑制すること
ができるので、騒音の低減にも貢献することができる。
更に、噴射時のバランスチャンバから排出路へ排出され
るリーク量が低減するので、燃料排出のための余分な仕
事が減り、燃費が向上する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. That is, this fuel injection device can obtain various fuel injection patterns by controlling the two on-off valves. In particular, since the needle valve can be lifted stepwise, the initial injection rate characteristics can be changed according to the engine speed and the magnitude of the load. If each on-off valve is constituted by a solenoid valve, the opening and closing of the on-off valve can be electronically and finely controlled by the control unit. Further, by controlling the fuel injection rate, it is possible to reduce the nitrogen oxides NO X, it is possible to suppress the fuel injection rate of the engine to the extent necessary, to contribute to the reduction of noise it can.
Furthermore, since the amount of leakage discharged from the balance chamber to the discharge path during injection is reduced, unnecessary work for discharging fuel is reduced, and fuel efficiency is improved.
【００３５】また、上記燃料噴射装置において、バラン
スチャンバを、本体の一部を構成し且つ弁体を摺動可能
に嵌入した中空穴部を備えたコントロールスリーブにお
いて第二受圧面上の中空穴部内に形成し、燃料チャンバ
をコントロールスリーブの回りに形成し、更に供給路を
コントロールスリーブを貫いて形成したときは、バラン
スチャンバ、燃料チャンバ、及び燃料圧の供給路等の燃
料噴射装置の主要な構造をコントロールスリーブとその
周囲に集結させることができるので、燃料噴射装置とし
ての構造が簡素化され、燃料噴射装置の製作の点でも有
利となる。In the above-described fuel injection device, the balance chamber may be formed in a control sleeve having a hollow hole which forms a part of the main body and in which the valve body is slidably fitted. When the fuel chamber is formed around the control sleeve, and the supply path is formed through the control sleeve, the main structure of the fuel injection device such as the balance chamber, the fuel chamber, and the fuel pressure supply path Can be gathered around the control sleeve and its surroundings, so that the structure of the fuel injection device is simplified, which is advantageous in terms of manufacturing the fuel injection device.
【００３６】また、上記燃料噴射装置において、第一ア
クチュエータ及び第二アクチュエータをソレノイドを有
する電磁アクチュエータとし、通常はばねによって閉じ
る方向に付勢されているアーマチュアで構成されている
第一開閉弁及び通常はばねによって開く方向に付勢され
ているアーマチュアで構成されている第二開閉弁は、か
かる第一アクチュエータ及び第二アクチュエータのソレ
ノイドの励磁によって開く又は閉じる方向に駆動される
ものであるので、結局、第一開閉弁及び第二開閉弁の開
閉制御を電子回路的に簡単に行うことができる。また、
ソレノイドの励磁を燃料噴射期間を含む短時間だけ行え
ば良いので、消費電力が少なくて済む。In the above fuel injection device, the first actuator and the second actuator are electromagnetic actuators having solenoids, and the first opening / closing valve, which is usually constituted by an armature urged in a closing direction by a spring, and the normal Since the second opening / closing valve constituted by an armature urged in the opening direction by a spring is driven in the opening or closing direction by the excitation of the solenoids of the first actuator and the second actuator, it ends up being In addition, the opening and closing control of the first opening and closing valve and the second opening and closing valve can be easily performed by an electronic circuit. Also,
Since it is only necessary to excite the solenoid for a short time including the fuel injection period, power consumption can be reduced.
【００３７】更に、上記燃料噴射装置において、第一開
閉弁を燃料噴射期間の初期に一旦閉じると、バランスチ
ャンバ内の燃料圧が第一開閉弁の閉鎖時の圧力となり、
針弁のリフト量も第一開閉弁を閉じた時のリフト量が維
持されるので、第一開閉弁の開閉を繰り返すと、噴射時
間の経過に従って針弁リフト量を階段状に順次上昇させ
る多様な燃料噴射パターンを得ることができ、噴射率制
御の柔軟性が格段に向上する。Further, in the above fuel injection device, once the first on-off valve is closed at the beginning of the fuel injection period, the fuel pressure in the balance chamber becomes the pressure at the time of closing the first on-off valve,
Since the lift amount of the needle valve when the first on-off valve is closed is also maintained, the needle valve lift amount is gradually increased stepwise as the injection time elapses by repeatedly opening and closing the first on-off valve. A fuel injection pattern can be obtained, and the flexibility of injection rate control is remarkably improved.
【図１】図１は、この発明によるエンジンの燃料噴射装
置の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a fuel injection device for an engine according to the present invention.
【図２】図２は、図１に示すエンジンの燃料噴射装置の
要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the fuel injection device for the engine shown in FIG. 1;
【図３】図３は、燃料噴射サイクルにおける第一開閉弁
と第二開閉弁との開閉作動と針弁のリフト量との関係の
一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of a relationship between an opening / closing operation of a first on-off valve and a second on-off valve and a lift amount of a needle valve in a fuel injection cycle.
【図４】図４は、エンジン回転速度と負荷の大きさに応
じた各種の燃料噴射制御パターンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing various fuel injection control patterns according to the engine rotation speed and the magnitude of a load.
【図５】図５は、二方弁としての電磁弁を用いた従来の
エンジンの燃料噴射装置の要部を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a main part of a conventional fuel injection device for an engine using an electromagnetic valve as a two-way valve.
【図６】図６は、三方弁としての電磁弁を用いた従来の
エンジンの燃料噴射装置を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a conventional engine fuel injection device using an electromagnetic valve as a three-way valve.
【図７】図７は、図６に示す従来のエンジンの燃料噴射
装置における電磁弁の作動状態を示す図である。FIG. 7 is a view showing an operation state of a solenoid valve in the fuel injection device of the conventional engine shown in FIG. 6;
【図８】図８は、図７に示す電磁弁の別の作動状態を示
す図である。FIG. 8 is a view showing another operation state of the solenoid valve shown in FIG. 7;
【符号の説明】 １ 本体 ５ ソレノイド式動弁機構（第一アクチュエータ） １４ コントロールピストン １４ａ 第二受圧面 １５ ノズル本体 １７ 針弁 １９ 噴孔 ２２ テーパ面（第一受圧面） ２３ コントロールスリーブ ２５ 燃料チャンバ ２８ 供給路 ２９ 中空穴部 ３０ バランスチャンバ ３１ オリフィス ３２ 燃料路 ３４ 第一開閉弁 ３６ ソレノイド ４０ 第二開閉弁 ４１ 第二アクチュエータ ４２ ソレノイド[Description of Signs] 1 Main body 5 Solenoid type valve operating mechanism (first actuator) 14 Control piston 14a Second pressure receiving surface 15 Nozzle main body 17 Needle valve 19 Injection hole 22 Tapered surface (First pressure receiving surface) 23 Control sleeve 25 Fuel chamber 28 Supply path 29 Hollow hole 30 Balance chamber 31 Orifice 32 Fuel path 34 First on-off valve 36 Solenoid 40 Second on-off valve 41 Second actuator 42 Solenoid
Claims (4)
往復動し且つ前記噴孔を開放する方向に作用する燃料圧
を受ける第一受圧面を有する弁体、前記本体内で前記弁
体の回りに形成された燃料チャンバ、前記本体内に形成
され且つ前記噴孔を閉じる方向に作用して前記弁体のリ
フトを制御する燃料圧を受ける前記弁体の第二受圧面が
露出されたバランスチャンバ、前記燃料チャンバと前記
バランスチャンバとを連通して燃料圧を供給する供給
路、前記バランスチャンバ内の燃料圧を解放する排出路
を開閉する第一開閉弁、燃料噴射を開始するために前記
第一開閉弁を駆動して前記排出路を開く第一アクチュエ
ータ、前記供給路を開閉する第二開閉弁、及び燃料噴射
を終了するために前記第二開閉弁を駆動して前記供給路
を開く第二アクチュエータから成るエンジンの燃料噴射
装置。1. A valve body having a first pressure receiving surface reciprocating in a main body having an injection hole for injecting fuel and receiving a fuel pressure acting in a direction to open the injection hole, and the valve in the main body. A fuel chamber formed around the body, a second pressure receiving surface of the valve body exposed in the body and receiving a fuel pressure acting in a direction to close the injection hole to control the lift of the valve body is exposed. A first opening / closing valve for opening and closing a balance chamber, a supply path for supplying fuel pressure by communicating the fuel chamber with the balance chamber, and a discharge path for releasing fuel pressure in the balance chamber; and for starting fuel injection. A first actuator for driving the first on-off valve to open the discharge path, a second on-off valve for opening and closing the supply path, and the supply path by driving the second on-off valve to end fuel injection Opening the second actuator Fuel injection device for an engine.
一部を構成し且つ前記弁体を摺動可能に嵌入した中空穴
部を備えたコントロールスリーブにおいて前記第二受圧
面上の前記中空穴部内に形成されており、前記燃料チャ
ンバは前記コントロールスリーブの回りに形成されてお
り、前記供給路は前記コントロールスリーブを貫いて形
成されている請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装
置。2. The control chamber according to claim 1, wherein the balance chamber forms a part of the main body and has a hollow hole in which the valve body is slidably fitted. The fuel injection system of claim 1, wherein the fuel chamber is formed around the control sleeve, and the supply passage is formed through the control sleeve.
チュエータはソレノイドを有する電磁アクチュエータで
あり、前記第一開閉弁はばねによって閉じる方向に付勢
され且つ前記ソレノイドで開く方向に駆動されるアーマ
チュアを具備しており、前記第二開閉弁はばねによって
開く方向に付勢され且つ前記ソレノイドで閉じる方向に
駆動されるアーマチュアを具備している請求項１に記載
のエンジンの燃料噴射装置。3. The first and second actuators are electromagnetic actuators having solenoids, and the first on-off valve has an armature that is biased in a closing direction by a spring and driven in an opening direction by the solenoid. 2. The fuel injection system for an engine according to claim 1, wherein the second on-off valve includes an armature urged in a direction to open by a spring and driven in a direction to close by the solenoid. 3.
に一旦閉じられる請求項１に記載のエンジンの燃料噴射
装置。4. The fuel injection device for an engine according to claim 1, wherein the first on-off valve is temporarily closed at an early stage of a fuel injection period.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22736596A JPH1054323A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Fuel injection device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22736596A JPH1054323A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Fuel injection device for engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054323A true JPH1054323A (en) | 1998-02-24 |
Family
ID=16859668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22736596A Pending JPH1054323A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Fuel injection device for engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054323A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1081372A2 (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-07 | Denso Corporation | Fuel injection device |
| JP2015102004A (en) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | マツダ株式会社 | Control device of direct-injection gasoline engine |
| JP2016135993A (en) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | マツダ株式会社 | Fuel injection control device of direct-injection engine |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP22736596A patent/JPH1054323A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1081372A2 (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-07 | Denso Corporation | Fuel injection device |
| US6213098B1 (en) | 1999-08-31 | 2001-04-10 | Denso Corporation | Fuel injection device |
| EP1081372A3 (en) * | 1999-08-31 | 2002-03-27 | Denso Corporation | Fuel injection device |
| JP2015102004A (en) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | マツダ株式会社 | Control device of direct-injection gasoline engine |
| JP2016135993A (en) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | マツダ株式会社 | Fuel injection control device of direct-injection engine |
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