JPS623167A - Fuel injection valve for internal-combustion engine - Google Patents

Fuel injection valve for internal-combustion engine

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Publication number
JPS623167A
JPS623167A JP60140418A JP14041885A JPS623167A JP S623167 A JPS623167 A JP S623167A JP 60140418 A JP60140418 A JP 60140418A JP 14041885 A JP14041885 A JP 14041885A JP S623167 A JPS623167 A JP S623167A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
valve
needle
pressure
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP60140418A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takahashi
岳志 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS623167A publication Critical patent/JPS623167A/en
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射弁に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

内燃機関、特にディーゼル機関において騒音や振動の発
生を抑制し、燃料消費量を低減するためには機関の運転
状況に応じて燃料噴射率を適切に制御する必要がある。
In order to suppress the generation of noise and vibration and reduce fuel consumption in internal combustion engines, especially diesel engines, it is necessary to appropriately control the fuel injection rate according to the operating conditions of the engine.

燃料噴射率を制御するために各燃料噴射弁がピエゾ圧電
素子を具え、ピエゾ圧電素子の伸長作用によってニード
ルを閉弁方向に付勢する燃料圧およびニードルを閉弁方
向に付勢するばね圧を制御してニードルの開弁圧を機関
の運転状態に応じて制御するようにした燃料噴射弁が公
知である(特開昭59−231170号公報参照)。
In order to control the fuel injection rate, each fuel injection valve is equipped with a piezoelectric element, and the expansion action of the piezoelectric element generates fuel pressure that biases the needle in the valve-closing direction and spring pressure that biases the needle in the valve-closing direction. A fuel injection valve in which the opening pressure of a needle is controlled in accordance with the operating state of an engine is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 59-231170).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながらこの燃料噴射弁では燃料噴射弁毎にニード
ルの開弁圧を制御するようにしているので多数個の燃料
噴射弁を具えている場合には複雑な制御が必要となり、
しかも燃料噴射弁毎にニードルの開弁圧がばらつくとい
う問題を生じる。        、〔問題点を解決す
るための手段〕 上記問題点を解決するために本発明によればニードルを
閉弁方向に付勢する制御油圧室を具備し、制御油圧室を
圧力調整弁を介して制御油供給ポンプに連結し、圧力調
整弁を制御することにより制御油圧室内の油圧を制御し
てニードルの開弁圧を制御するようにしている。
However, with this fuel injection valve, the valve opening pressure of the needle is controlled for each fuel injection valve, so if a large number of fuel injection valves are provided, complicated control is required.
Moreover, a problem arises in that the valve opening pressure of the needle varies from fuel injection valve to fuel injection valve. , [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention includes a control hydraulic chamber that biases the needle in the valve closing direction, and the control hydraulic chamber is connected via a pressure regulating valve. It is connected to a control oil supply pump and controls a pressure regulating valve to control the oil pressure in the control oil pressure chamber and thereby control the valve opening pressure of the needle.

〔実施例〕〔Example〕

第1図を参照すると、1は燃料噴射弁、2は燃料噴射弁
本体、3はスペーサ、4はノズル、5はスペーサ3およ
びノズル4を燃料噴射弁本体2に固締するためのノズル
ホルダ、6は燃料流入口、7はノズル孔を夫々示す。ノ
ズル4、スペーサ3および燃料噴射弁本体2内には直列
配置のニードル8、加圧ピン9および制御ロッド10が
摺動可能に挿入される。ニードル8はその中間部に円錐
状をなす受圧面11が形成され、この受圧面11の周り
にはニードル加圧室12が形成される。このニードル加
圧室12は燃料通路13を介して燃料流入口6に連結さ
れ、他方ではニードル8周りに形成された環状の燃料通
路14を介してノズル孔7に連結される。ニードル8の
上端面と当接する加圧ピン9は拡大部15を有し、拡大
部15と燃料噴射弁本体2間には圧縮ばね16が挿入さ
れる。従ってニードル8は圧縮ばね16のばね力によっ
て常時閉弁方向に付勢される。
Referring to FIG. 1, 1 is a fuel injection valve, 2 is a fuel injection valve main body, 3 is a spacer, 4 is a nozzle, 5 is a nozzle holder for fixing the spacer 3 and the nozzle 4 to the fuel injection valve main body 2, Reference numeral 6 indicates a fuel inlet, and 7 indicates a nozzle hole. A needle 8, a pressure pin 9, and a control rod 10 arranged in series are slidably inserted into the nozzle 4, spacer 3, and fuel injection valve body 2. A conical pressure receiving surface 11 is formed in the intermediate portion of the needle 8, and a needle pressurizing chamber 12 is formed around this pressure receiving surface 11. This needle pressurizing chamber 12 is connected to the fuel inlet 6 via a fuel passage 13, and on the other hand to the nozzle hole 7 via an annular fuel passage 14 formed around the needle 8. The pressure pin 9 that comes into contact with the upper end surface of the needle 8 has an enlarged portion 15 , and a compression spring 16 is inserted between the enlarged portion 15 and the fuel injection valve body 2 . Therefore, the needle 8 is always urged in the valve closing direction by the spring force of the compression spring 16.

燃料噴射弁本体2内には互いに整列した大径孔17と小
径孔18が形成され、小径孔18内に制御ロッド10の
上端部が突出する。制御ロッド10の上端部には受圧ピ
ストン19が当接する。一方、大径孔17および小径孔
18内には一体的に形成された大径ピストン20および
小径ピストン21が夫々摺動可能に挿入され、これら大
径ピストン20および小径ピストン21は油圧力を高め
るためのサーボピストン22を形成する。小径ピストン
21と受圧ピストン19間には制御油圧室23が形成さ
れ、大径ピストン20の上方には制御油導入室24が形
成される。
A large diameter hole 17 and a small diameter hole 18 are formed in the fuel injection valve body 2 and are aligned with each other, and the upper end of the control rod 10 projects into the small diameter hole 18 . A pressure receiving piston 19 is in contact with the upper end of the control rod 10 . On the other hand, a large-diameter piston 20 and a small-diameter piston 21 that are integrally formed are slidably inserted into the large-diameter hole 17 and the small-diameter hole 18, respectively, and these large-diameter piston 20 and small-diameter piston 21 increase the hydraulic pressure. A servo piston 22 is formed for this purpose. A control oil pressure chamber 23 is formed between the small diameter piston 21 and the pressure receiving piston 19, and a control oil introduction chamber 24 is formed above the large diameter piston 20.

第1図に示されるように燃料噴射弁1に燃料および制御
油を供給するための燃料供給ポンプ30および制御油供
給ポンプ31が設けられる。燃料供給ポンプ30は噴射
時期制御弁32および一定容積のアキュムレータ33を
介して燃料噴射弁1の燃料流入口6に連結される。一方
、制御油供給ポンプ31は圧力調整弁34を介して一方
では燃料噴射弁1の制御油導入室24に連結され、他方
では制御油圧室23に開口するポート25を介して制御
油圧室23に連結される。制御油供給ポンプ31は例え
ばベーンポンプからなり、圧力調整弁34は制御油供給
ポンプ31から吐出した加圧制御油の一部を制御油圧ポ
ンプ31の吸込口に返戻させることによって制御油導入
室24および制御油圧室23内に供給される制御油の圧
力を制御する。なお、ここで制御油として燃料が使用さ
れる。燃料供給ポンプ30、噴射時期制御弁32、制御
油供給ポンプ31および圧力調整弁34は全燃料噴射弁
1に対して共通であり、従ってこれらは夫々−個ずつ設
けられている。
As shown in FIG. 1, a fuel supply pump 30 and a control oil supply pump 31 are provided for supplying fuel and control oil to the fuel injection valve 1. The fuel supply pump 30 is connected to the fuel inlet 6 of the fuel injection valve 1 via an injection timing control valve 32 and a constant volume accumulator 33. On the other hand, the control oil supply pump 31 is connected to the control oil introduction chamber 24 of the fuel injection valve 1 via a pressure regulating valve 34 on the one hand, and to the control oil pressure chamber 23 via a port 25 that opens into the control oil pressure chamber 23 on the other hand. Concatenated. The control oil supply pump 31 is composed of, for example, a vane pump, and the pressure regulating valve 34 returns a part of the pressurized control oil discharged from the control oil supply pump 31 to the suction port of the control hydraulic pump 31, thereby controlling the control oil introduction chamber 24 and The pressure of control oil supplied into the control hydraulic chamber 23 is controlled. Note that fuel is used here as control oil. The fuel supply pump 30, the injection timing control valve 32, the control oil supply pump 31, and the pressure regulating valve 34 are common to all the fuel injection valves 1, and therefore, one each is provided.

第1図に示されるように大径ピストン20と燃料噴射弁
本体2間には圧縮ばね26が挿入される。
As shown in FIG. 1, a compression spring 26 is inserted between the large diameter piston 20 and the fuel injection valve body 2.

制御油導入室24内の圧力が低いときは圧縮ばね26の
ばね力によりサーボピストン22は下降せず、このとき
サーボピストン22は第1図に示す位置にある。従って
このときには受圧ピストン19に制御油圧室23内の制
御油圧が作用する。受圧ピストン19に作用した制御油
圧は制御ロッド10および加圧ピン9を介してニードル
8に加わる。
When the pressure in the control oil introduction chamber 24 is low, the servo piston 22 does not descend due to the spring force of the compression spring 26, and at this time the servo piston 22 is in the position shown in FIG. Therefore, at this time, the control oil pressure in the control oil pressure chamber 23 acts on the pressure receiving piston 19. The control hydraulic pressure acting on the pressure receiving piston 19 is applied to the needle 8 via the control rod 10 and the pressure pin 9.

従ってニードル8には圧縮ばね16によるニードル閉弁
方向の力と、制御油圧によるニードル閉弁方向の力とが
作用する。斯くして制御油圧が変化すればニードル8の
開弁圧が変化し、燃料噴射率が変化する。制御油導入室
24内の圧力が低いとき、即ち圧力調整弁34によって
調圧された制御油圧が低いときは上述したように圧縮ば
ね26のばね力によりサーボピストン22は下降せず、
従      □“ってこのときにはニードル8の開弁
圧は制御油圧室23内の制御油圧、即ち圧力調整弁34
により調圧された制御油圧の増大に伴なって大きくなる
Therefore, a force in the needle closing direction due to the compression spring 16 and a force in the needle closing direction due to the control oil pressure act on the needle 8. In this way, if the control oil pressure changes, the valve opening pressure of the needle 8 changes, and the fuel injection rate changes. When the pressure in the control oil introduction chamber 24 is low, that is, when the control oil pressure regulated by the pressure regulating valve 34 is low, the servo piston 22 does not descend due to the spring force of the compression spring 26, as described above.
At this time, the valve opening pressure of the needle 8 is equal to the control oil pressure in the control oil pressure chamber 23, that is, the pressure regulating valve 34.
It increases as the control oil pressure regulated by increases.

一方、制御油導入室24内の°制御油圧が高くなる降し
て弁ボート25を閉鎖し、このときサーボピ     
 ′とサーボピストン22が圧縮ばね26に抗して下ス
トン22による昇圧作用によって制御油圧室23内の制
御油圧は制御油導入室24内の制御油圧よりも高くなる
。次いで制御油圧導入室24内の制御油圧の上昇に伴な
って制御油圧室23内の制御油圧が高くなる。従ってニ
ードル8の開弁圧Pは第3図に示されるように制御油導
入室24内の制御油圧P0が一定圧P、を越えると急激
に上昇する。
On the other hand, the control oil pressure in the control oil introduction chamber 24 becomes high and the valve boat 25 is closed, and at this time the servo piston
' and the servo piston 22 resists the compression spring 26, and due to the pressure increasing action of the lower stone 22, the control oil pressure in the control oil pressure chamber 23 becomes higher than the control oil pressure in the control oil introduction chamber 24. Next, as the control oil pressure in the control oil pressure introduction chamber 24 increases, the control oil pressure in the control oil pressure chamber 23 increases. Therefore, as shown in FIG. 3, the valve opening pressure P of the needle 8 increases rapidly when the control oil pressure P0 in the control oil introduction chamber 24 exceeds the constant pressure P.

ところで機関負荷に対する最適なニードル開弁圧Pは第
3図に示す曲線と同じ形になる。即ち、最適な開弁圧P
は機関負荷が小さなときは機関負荷が高くなるにつれて
徐々に大きくなり、機関負荷が大きなときは機関負荷が
高くなるにつれて急速に大きくなる。従って第1図に示
される燃料噴射弁1を用いると機関負荷に比例して制御
油導入室24内の制御油圧を制御すれば最適な開弁圧P
が確保でき、斯くしてニードル開弁圧Pの制御を容易に
行なうことができる。また、サーボピストン22を用い
ることにより低い制御油圧でもってニードル8に大きな
開弁圧を与えることができ、斯くして制御油供給ポンプ
31は小型かつ低圧のもので十分であるという利点があ
る。
By the way, the optimum needle opening pressure P for the engine load has the same shape as the curve shown in FIG. That is, the optimal valve opening pressure P
When the engine load is small, it gradually increases as the engine load increases, and when the engine load is large, it increases rapidly as the engine load increases. Therefore, when using the fuel injection valve 1 shown in FIG. 1, the optimum valve opening pressure P can be achieved by controlling the control oil pressure in the control oil introduction chamber 24 in proportion to the engine load.
can be ensured, and thus the needle opening pressure P can be easily controlled. Further, by using the servo piston 22, a large valve opening pressure can be applied to the needle 8 with a low control oil pressure, and there is an advantage that a small and low pressure control oil supply pump 31 is sufficient.

第2図は燃料供給ポンプ30の一部と、噴射時期制御弁
32を示す。燃料供給ポンプ30はそのハウジング40
内に摺動可能でかつ回転可能に挿入されたプランジャ4
1と、プランジャ41により画定された加圧室42を具
備する。プランジャ41は図示しない駆動機構を介して
機関により回       、転しつつ軸線方向に往復
動せしめられる。プランジャ41の内部には加圧燃料流
出孔43が形成され、プランジャ41の外周面には燃料
流入溝44が形成される。また、ハウジング40には加
圧燃料流出孔43に連通可能な加圧燃料流出ポート45
、および燃料流入溝44に連通可能な燃料流入ボート4
6が形成され、加圧燃料流出ポート45はアキュムレー
タ33を介して燃料噴射弁lの燃料流入口6に連結され
る。プランジャ41が回転しつつ下降すると燃料流入ボ
ート46が燃料流入溝44内に開口し、燃料が加圧室4
2内に供給される。次いでプランジャ41が回転しつつ
上昇して燃料流入ボート46がプランジャ41によって
閉塞されるとプランジャ41の上昇に伴なって加圧室4
2内の燃料が加圧される0次いで加圧燃料流出孔43が
加圧燃料流出ポート45ζ連通すると加圧室42内の加
圧燃料が加圧燃料流出孔43、加圧燃料流出ポート45
、アキエムレータ33、燃料流入口6および燃料通路1
3を介してニードル加圧室12内に供給される。この加
圧燃料はニードル8の受圧面11に作用してニードル8
にニードル開弁方向の力を与え、このニードル開弁方向
の力がニードル開弁圧を越えるとノズル孔7から燃料が
噴射される。なお、このときのニードル開弁圧は前述し
たように圧力調整弁34によって制御されている。
FIG. 2 shows a portion of the fuel supply pump 30 and the injection timing control valve 32. The fuel supply pump 30 has a housing 40 thereof.
a plunger 4 slidably and rotatably inserted therein;
1 and a pressurizing chamber 42 defined by a plunger 41. The plunger 41 is rotated by an engine via a drive mechanism (not shown) and reciprocated in the axial direction. A pressurized fuel outflow hole 43 is formed inside the plunger 41, and a fuel inflow groove 44 is formed on the outer peripheral surface of the plunger 41. The housing 40 also includes a pressurized fuel outflow port 45 that can communicate with the pressurized fuel outflow hole 43.
, and a fuel inflow boat 4 that can communicate with the fuel inflow groove 44
6 is formed, and the pressurized fuel outflow port 45 is connected to the fuel inlet 6 of the fuel injection valve l via the accumulator 33. When the plunger 41 rotates and descends, the fuel inflow boat 46 opens into the fuel inflow groove 44, and the fuel flows into the pressurized chamber 4.
Supplied within 2 days. Next, when the plunger 41 rotates and rises, and the fuel inflow boat 46 is closed by the plunger 41, the pressurized chamber 4 is closed as the plunger 41 moves upward.
When the pressurized fuel outflow hole 43 communicates with the pressurized fuel outflow port 45ζ, the pressurized fuel in the pressurized chamber 42 flows through the pressurized fuel outflow hole 43 and the pressurized fuel outflow port 45.
, Akiemulator 33, fuel inlet 6 and fuel passage 1
3 into the needle pressurizing chamber 12. This pressurized fuel acts on the pressure receiving surface 11 of the needle 8, causing the needle 8 to
A force in the needle valve opening direction is applied to the needle, and when this force in the needle valve opening direction exceeds the needle valve opening pressure, fuel is injected from the nozzle hole 7. Note that the needle opening pressure at this time is controlled by the pressure regulating valve 34 as described above.

一方、第2図に示すように噴射時期制御弁32はその内
部に整列配置された小径孔50と大径孔51とを有し、
小径孔50内には溢流制御弁52が摺動可能に挿入され
る。溢流制御弁52は小径孔50内において摺動可能な
大径部53と、小径孔50と大径孔51との連結部を開
閉可能な弁体54とを具備する。大径部53と弁体54
との間には溢流室55が形成され、この溢流室55は溢
流路56を介して加圧室42に連結される。一方、大径
孔51内には燃料排出室57が形成され、この燃料排出
室57は燃料返戻通路58を介して燃料流入孔46に連
結される。溢流制御弁52の大径部53に関して溢流室
55と反対側の小径孔50内にはばね室59が形成され
、このばね室59内には溢流制御弁52の押圧用圧縮ば
ね60が挿入される。ばね室59内に漏洩した加圧燃料
は溢流      7゜制御弁52内に形成された燃料
排出路61を介して燃料排出室57内に排出される。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the injection timing control valve 32 has a small diameter hole 50 and a large diameter hole 51 arranged in alignment therein,
An overflow control valve 52 is slidably inserted into the small diameter hole 50 . The overflow control valve 52 includes a large-diameter portion 53 that is slidable within the small-diameter hole 50 and a valve body 54 that can open and close the connecting portion between the small-diameter hole 50 and the large-diameter hole 51 . Large diameter portion 53 and valve body 54
An overflow chamber 55 is formed between the two, and this overflow chamber 55 is connected to the pressurizing chamber 42 via an overflow path 56. On the other hand, a fuel discharge chamber 57 is formed in the large diameter hole 51, and this fuel discharge chamber 57 is connected to the fuel inflow hole 46 via a fuel return passage 58. A spring chamber 59 is formed in the small diameter hole 50 on the opposite side of the overflow chamber 55 with respect to the large diameter portion 53 of the overflow control valve 52 , and a compression spring 60 for pressing the overflow control valve 52 is formed in the spring chamber 59 . is inserted. The pressurized fuel leaking into the spring chamber 59 is discharged into the fuel discharge chamber 57 through a fuel discharge passage 61 formed in the overflow control valve 52 .

一方、噴射時期制御弁32にはスペーサ62が嵌着され
、このスペーサ62は噴射時期制御弁32の一端部に固
着された駆動装置63により噴射時      。
On the other hand, a spacer 62 is fitted into the injection timing control valve 32, and this spacer 62 is driven by a drive device 63 fixed to one end of the injection timing control valve 32 during injection.

期制御弁32内で固定支持される。スペーサ62   
    ン゛内には制御ロッド64が摺動可能に挿入さ
れ、この制御ロッド64内には溢流制御弁52内に形成
      、“−ブされた燃料排出路61と燃料排出
室57とを連通      ]1′する燃料排出路65
が形成される。制御ロッド64の一端は溢流制御弁52
に当接し、制御ロッド64の他端はスペーサ62かられ
ずかばかり突出する。      ′駆動装置63はそ
のハウジング66内に摺動可能に配置された油圧ピスト
ン67を有し、油圧ピストン67とハウジング66間に
はピエゾ圧電素子68が挿入される。このピエゾ圧電素
子68は薄板状の圧電素子を多数枚積層した積層構造を
なしており、このピエゾ圧電素子68に電圧を印加する
とピエゾ圧電素子68は電歪効果によって長手方向の歪
を生ずる、即ち長手方向に伸びる。この伸び量は例えば
50μm程度の少量であるが応答性が極めて良好であり
、電圧を印加してから伸びるまでの応答時間は80μs
ec程度である。電圧の印加を停止すればピエゾ圧電素
子68はただちに縮む、第2図に示されるように油圧ピ
ストン67とハウジング66間には皿ばね69が挿入さ
れ、この皿ばね69のばね力によって油圧ピストン67
はピエゾ圧電素子68に向けて押圧される。油圧ピスト
ン67とスペーサ62間には加圧室70が形成され、制
御ロッド64はこの加圧室70内に突出する。油圧ピス
トン67内には燃料通路71が形成され、この燃料通路
71は一方では加圧室70に向けてのみ流通可能な逆止
弁72を介して加圧室70内に連結され、他方ではハウ
ジング66およびスペーサ62内に形成された燃料通路
73を介して燃料排出室57内に連結される。
It is fixedly supported within the period control valve 32. Spacer 62
A control rod 64 is slidably inserted into the control rod 64, and a control rod 64 is formed in the overflow control valve 52 and communicates the blocked fuel discharge passage 61 with the fuel discharge chamber 57. 1' fuel discharge passage 65
is formed. One end of the control rod 64 is connected to the overflow control valve 52.
The other end of the control rod 64 protrudes beyond the spacer 62. 'The drive device 63 has a hydraulic piston 67 slidably arranged in its housing 66, and a piezoelectric element 68 is inserted between the hydraulic piston 67 and the housing 66. This piezoelectric element 68 has a laminated structure in which a large number of thin plate-like piezoelectric elements are laminated, and when a voltage is applied to this piezoelectric element 68, the piezoelectric element 68 causes longitudinal strain due to an electrostrictive effect, that is, Extends in the longitudinal direction. Although the amount of elongation is a small amount, for example, about 50 μm, the response is extremely good, and the response time from application of voltage to elongation is 80 μs.
It is about ec. When the voltage application is stopped, the piezoelectric element 68 immediately contracts.As shown in FIG.
is pressed toward the piezoelectric element 68. A pressurizing chamber 70 is formed between the hydraulic piston 67 and the spacer 62, and the control rod 64 projects into this pressurizing chamber 70. A fuel passage 71 is formed within the hydraulic piston 67, and this fuel passage 71 is connected to the pressurizing chamber 70 on the one hand via a check valve 72 that allows flow only toward the pressurizing chamber 70, and on the other hand, the fuel passage 71 is connected to the pressurizing chamber 70 through a check valve 72 that allows flow only toward the pressurizing chamber 70. 66 and a fuel passage 73 formed within the spacer 62 .

ピエゾ圧電素子68への電圧の印加が停止されるとピエ
ゾ圧電素子68が縮むために油圧ピストン67は皿ばね
69のばね力によって左方に移動する。このとき溢流制
御弁52は圧縮ばね60のばね力により制御ロッド64
と共に左方に移動し、弁体54が開弁じて溢流室55を
燃料排出室57に連通せしめる。従ってこのとき燃料供
給ポンプ30のプランジャ41が上昇しても加圧室42
内の燃料が溢流路56、および溢流室55を介して燃料
排出室57内に排出されるために加圧室42内の燃料が
加圧されることがなく、斯くしてプランジャ41に形成
された加圧燃料流出孔43が加圧燃料流出ボート45に
連通していても燃料噴射弁1からの燃料噴射は行なわれ
ない。
When the application of voltage to the piezoelectric element 68 is stopped, the piezoelectric element 68 contracts, and the hydraulic piston 67 moves to the left by the spring force of the disc spring 69. At this time, the overflow control valve 52 is operated by the control rod 64 due to the spring force of the compression spring 60.
At the same time, it moves to the left, and the valve body 54 opens to communicate the overflow chamber 55 with the fuel discharge chamber 57. Therefore, even if the plunger 41 of the fuel supply pump 30 rises at this time, the pressure chamber 42
Since the fuel in the pressurizing chamber 42 is discharged into the fuel discharge chamber 57 via the overflow passage 56 and the overflow chamber 55, the fuel in the pressurizing chamber 42 is not pressurized, and thus the plunger 41 Even if the formed pressurized fuel outflow hole 43 communicates with the pressurized fuel outflow boat 45, fuel injection from the fuel injection valve 1 is not performed.

次いでピエゾ圧電素子68に電圧が印加されるとピエゾ
圧電素子68が伸長し、その結果油圧ピストン67が右
方に移動するために加圧室7o内の燃料が加圧される。
Next, when a voltage is applied to the piezoelectric element 68, the piezoelectric element 68 expands, and as a result, the hydraulic piston 67 moves to the right, so that the fuel in the pressurizing chamber 7o is pressurized.

加圧室70内の燃料圧が高 −くなると制御ロッド64
が右方に移動し、それによって溢流制御弁52が圧縮ば
ね60に抗して右方に移動して弁体54が第2図に示す
ように溢流室55を閉塞する。従ってこのとき燃料供給
ポンプ30のプランジャ41が上昇すると加圧室42内
の燃料が加圧され、燃料噴射弁1のニードル加圧室12
内の燃料圧が高まると燃料噴射が行なわれる。一方、ピ
エゾ圧電素子68への電圧の印加が停止されるとピエゾ
圧電素子68が縮み、前述したように溢流制御弁52の
弁体54が開弁して噴射が停止する。このとき燃料排出
室57内の燃料が燃料通路73.72および逆止弁72
を介して加圧室70内に補給される。
When the fuel pressure in the pressurizing chamber 70 becomes high, the control rod 64
moves to the right, which causes the overflow control valve 52 to move to the right against the compression spring 60, and the valve body 54 closes the overflow chamber 55 as shown in FIG. Therefore, when the plunger 41 of the fuel supply pump 30 rises at this time, the fuel in the pressurizing chamber 42 is pressurized, and the needle pressurizing chamber 12 of the fuel injection valve 1 is pressurized.
When the fuel pressure inside increases, fuel injection occurs. On the other hand, when the application of voltage to the piezoelectric element 68 is stopped, the piezoelectric element 68 contracts, the valve element 54 of the overflow control valve 52 opens as described above, and the injection stops. At this time, the fuel in the fuel discharge chamber 57 flows through the fuel passages 73, 72 and the check valve 72.
The pressurizing chamber 70 is replenished through the pressurizing chamber 70.

上述したようにピエゾ圧電素子68の応答性、は速く、
従って燃料噴射時期および燃料噴射完了時期を正確に制
御することができる。また、本発明を例えば4気筒デイ
一ゼル機関に適用する場合には第2図の加圧燃料流出ポ
ート45がハウジング40上に等角度間隔で4個形成さ
れ、各加圧燃料流出ポート45が各燃料噴射弁1に連結
される。
As mentioned above, the response of the piezoelectric element 68 is fast;
Therefore, the fuel injection timing and fuel injection completion timing can be accurately controlled. Further, when the present invention is applied to, for example, a four-cylinder diesel engine, four pressurized fuel outflow ports 45 shown in FIG. 2 are formed on the housing 40 at equal angular intervals, and each pressurized fuel outflow port 45 is It is connected to each fuel injection valve 1.

また、この場合プランジャ41は一回転する間に4回往
復動せしめられる。従って燃料噴射弁1の数に関係なく
燃料供給ポンプ30および噴射時期制御弁32は夫々−
偏設ければ足りる。
Further, in this case, the plunger 41 is reciprocated four times during one rotation. Therefore, regardless of the number of fuel injection valves 1, the fuel supply pump 30 and injection timing control valve 32 each have -
It is enough to set it biased.

第1図に示されるように噴射時期制御弁32および圧力
調整弁34は電子制御ユニット80に連結され、電子制
御ユニット80の出力信号により制御される。電子制御
ユニッ)80はディジタルコンピュータからなり、双方
向性バス81によって相互に接続されたROM (リー
ドオンメモリ)S2、RAM (ランダムアクセスメモ
リ)83、CPU (マイクロプロセッサ)84、入力
ポート85および出力ボート86を具備する。入力ポー
ト85には回転数センサ87が接続され、更に入力ポー
ト85には負荷センサ88および水温センサ89が夫々
対応するAD変換器90.91を介して接続される。一
方、出力ボート86は対応する駆動回路92.93を介
して噴射時期制御弁32のピエゾ圧電素子68、および
圧力調整弁34のソレノイドに接続される。回転数セン
サ87は機関回転数に比例した数の出力パルスを発生し
、この出力パルスから機関回転数が計算される。負荷セ
ンサ88はアクセルペダルの踏込み量に比例した出力電
圧を発生し、この出力電圧から負荷が計算される。水温
センサ89は機関冷却水温に比例した出力電圧を発生す
る。電子制御ユニット80ではこれら機関回転数、負荷
および水温に基いて最適な噴射時期および最適なニード
ル開弁圧となるように噴射時期制御弁32および圧力調
整弁34が制御される。
As shown in FIG. 1, the injection timing control valve 32 and the pressure regulating valve 34 are connected to an electronic control unit 80 and are controlled by an output signal of the electronic control unit 80. The electronic control unit 80 consists of a digital computer, which includes a ROM (read-on memory) S2, a RAM (random access memory) 83, a CPU (microprocessor) 84, an input port 85 and an output, which are interconnected by a bidirectional bus 81. A boat 86 is provided. A rotation speed sensor 87 is connected to the input port 85, and a load sensor 88 and a water temperature sensor 89 are further connected to the input port 85 via corresponding AD converters 90 and 91, respectively. On the other hand, the output boat 86 is connected to the piezoelectric element 68 of the injection timing control valve 32 and the solenoid of the pressure regulating valve 34 via corresponding drive circuits 92 and 93. The rotational speed sensor 87 generates a number of output pulses proportional to the engine rotational speed, and the engine rotational speed is calculated from these output pulses. The load sensor 88 generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal, and the load is calculated from this output voltage. Water temperature sensor 89 generates an output voltage proportional to the engine cooling water temperature. The electronic control unit 80 controls the injection timing control valve 32 and the pressure regulating valve 34 to achieve the optimum injection timing and optimum needle opening pressure based on the engine speed, load, and water temperature.

上述したように噴射時期制御弁32の制御にピエゾ圧電
素子68を用いることによってパイロット噴射が可能と
なる。以下、パイロット噴射制御について説明する。
As described above, by using the piezoelectric element 68 to control the injection timing control valve 32, pilot injection becomes possible. The pilot injection control will be explained below.

第1図を参照すると、燃料噴射弁1のスペーサ3内にニ
ードルリフト検出器94が配置される。
Referring to FIG. 1, a needle lift detector 94 is disposed within the spacer 3 of the fuel injection valve 1.

このニードルリフト検出器94は加圧ピン9の拡大部1
5とニードルリフト検出器94間の間隔に比例した出力
電圧、即ちニードル8のリフトに比例した出力電圧を発
生する。ニードルリフト検出器94はAD変換器95を
介してコンパレータ96の一方の入力端子に接続される
。コンパレータ96の他方の入力端子には基準電圧が印
加され、コンパレータ96の出力端子は入力ボート85
に接続される。ニードルリフト検出器94の出力電圧が
予め定められた電圧よりも大きくなったとき、即ちニー
ドル8のリフト量が予め定められたリフト量よりも大き
くなったときにコンパレータ96の出力電圧が高レベル
となる。
This needle lift detector 94 is located at the enlarged portion 1 of the pressure pin 9.
5 and the needle lift detector 94, that is, an output voltage proportional to the lift of the needle 8 is generated. A needle lift detector 94 is connected to one input terminal of a comparator 96 via an AD converter 95. A reference voltage is applied to the other input terminal of the comparator 96, and the output terminal of the comparator 96 is connected to the input port 85.
connected to. When the output voltage of the needle lift detector 94 becomes larger than a predetermined voltage, that is, when the lift amount of the needle 8 becomes larger than the predetermined lift amount, the output voltage of the comparator 96 becomes a high level. Become.

次に第5図および第6図を参照してパイロット噴射を行
なうときの燃料噴射制御について説明す       
;テ。
Next, fuel injection control when performing pilot injection will be explained with reference to FIGS. 5 and 6.
;Te.

る。第5図を参照すると、まず始めにステップ100に
おいて機関回転数Nを表わす回転数センサの出力信号、
負荷りを表わす負荷センサ88の出力信号および水温T
を表わす水温センサ89の出力信号を取込む。次いでス
テップ101ではパイロット噴射すべき運転状態である
か否かが判別され、パイロット噴射すべきときはステッ
プ102に進む。
Ru. Referring to FIG. 5, first, in step 100, the output signal of the rotation speed sensor representing the engine rotation speed N,
Output signal of load sensor 88 representing load and water temperature T
The output signal of the water temperature sensor 89 is taken in. Next, in step 101, it is determined whether the operating state is such that pilot injection is required, and if pilot injection is required, the process proceeds to step 102.

ステップ102では機関回転数N、負荷りおよび水温T
から最適なパイロット噴射開始時期τaが計算され、次
いでステップ103でバイロフトフラグがセットされる
。次いでステップ104で機関回転数N、負荷りおよび
水温Tから主噴射開始時期τCおよび主噴射完了時期τ
dが計算され、ステップ105においてτa、τC9τ
dが出力ボート86に出力される。
In step 102, the engine speed N, load and water temperature T are
The optimum pilot injection start timing τa is calculated from τa, and then in step 103 a biloft flag is set. Next, in step 104, the main injection start timing τC and the main injection completion timing τ are determined from the engine speed N, load, and water temperature T.
d is calculated, and in step 105 τa, τC9τ
d is output to the output port 86.

バイロフト噴射開始τaになると第4図(b)に示され
るようにピエゾ圧電素子68に電圧Eが印加され、加圧
燃料が燃料噴射弁lに供給される。その結果、第4図(
a)に示すようにニードル8が上昇し、ニードルリフト
検出器94の出力電圧Vが上昇する。ニードル8が上昇
するとパイロ−/ )噴射が開始される。ニードルリフ
ト検出器94の出力電圧Vが予め定められた電圧v0を
越えるとコンパレータ96の出力電圧が高レベルとなり
、コンパレータ96の出力電圧が高レベルになると第6
図に示す割込みルーチン、が実行される。第6図におい
てまず始めにステップ110においてパイロットフラグ
がセットされているか否かが判別される。
When the biloft injection starts τa, a voltage E is applied to the piezoelectric element 68 as shown in FIG. 4(b), and pressurized fuel is supplied to the fuel injection valve l. As a result, Figure 4 (
As shown in a), the needle 8 rises, and the output voltage V of the needle lift detector 94 rises. When the needle 8 rises, pyro-/) injection is started. When the output voltage V of the needle lift detector 94 exceeds a predetermined voltage v0, the output voltage of the comparator 96 becomes a high level, and when the output voltage of the comparator 96 becomes a high level, the sixth
The interrupt routine shown in the figure is executed. In FIG. 6, first, in step 110, it is determined whether the pilot flag is set.

パイロットフラグがセットされているときにはステップ
111に進んでピエゾ圧電素子68への電圧の印加が停
止され、パイロット噴射が停止される。
When the pilot flag is set, the process proceeds to step 111, where the application of voltage to the piezoelectric element 68 is stopped, and the pilot injection is stopped.

次いでステップ112ではパイロットフラグがリセット
される。次いで主噴射開始時期τCになると第4図(b
)に示すようにピエゾ圧電素子68へ電圧が印加され、
主噴射が行なわれる。このときパイロットフラグがリセ
ットされているためにニードルリフト検出器94の出力
電圧Vがvoを越えても主噴射完了時期τdまで主噴射
が続行される。
Next, in step 112, the pilot flag is reset. Next, when the main injection start time τC comes, the timing shown in Fig. 4 (b
), a voltage is applied to the piezoelectric element 68,
Main injection takes place. At this time, since the pilot flag has been reset, the main injection continues until the main injection completion time τd even if the output voltage V of the needle lift detector 94 exceeds vo.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

ニードル開弁圧を自由に制御しうるので機関運転状態に
応じた最適の噴射率を得ることができる。
Since the needle opening pressure can be freely controlled, the optimum injection rate can be obtained depending on the engine operating condition.

また、複数の燃料噴射弁を具えている場合でも各燃料噴
射弁の開弁圧を一個の圧力調整弁で制御しろるので噴射
制御装置を簡素化することができる。
Further, even when a plurality of fuel injection valves are provided, the opening pressure of each fuel injection valve can be controlled by one pressure regulating valve, so the injection control device can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は燃料噴射袋装置の全体図、第2図は燃料供給ポ
ンプの一部および噴射時期制御弁の側面断面図、第3図
はニードル開弁圧を示す線図、第4図はバイロフト噴射
制御を示す線図、第5図および第6図はパイロット噴射
制御を実行するためのフローチャートである。 1・・・燃料噴射弁、  8・・・ニードル、10・・
・制御ロッド、  22・・・サーボピストン、23・
・・制御油圧室、 31・・・制御油供給ポンプ、34
・・・圧力調整弁。
Fig. 1 is an overall view of the fuel injection bag device, Fig. 2 is a side sectional view of a part of the fuel supply pump and the injection timing control valve, Fig. 3 is a diagram showing the needle opening pressure, and Fig. 4 is a biloft. The diagrams illustrating injection control, FIGS. 5 and 6, are flowcharts for executing pilot injection control. 1...Fuel injection valve, 8...Needle, 10...
・Control rod, 22... Servo piston, 23.
... Control oil pressure chamber, 31 ... Control oil supply pump, 34
...Pressure regulating valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  ニードルを閉弁方向に付勢する制御油圧室を具備し、
該制御油圧室を圧力調整弁を介して制御油供給ポンプに
連結し、該圧力調整弁を制御することにより制御油圧室
内の油圧を制御してニードルの開弁圧を制御するように
した内燃機関の燃料噴射弁。
Equipped with a control hydraulic chamber that biases the needle in the valve closing direction,
The internal combustion engine is configured such that the control hydraulic chamber is connected to a control oil supply pump via a pressure regulating valve, and by controlling the pressure regulating valve, the hydraulic pressure in the control hydraulic chamber is controlled and the valve opening pressure of the needle is controlled. fuel injection valve.
JP60140418A 1985-06-28 1985-06-28 Fuel injection valve for internal-combustion engine Pending JPS623167A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0219648A (en) * 1988-07-05 1990-01-23 Nippon Denso Co Ltd Fuel injection device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0219648A (en) * 1988-07-05 1990-01-23 Nippon Denso Co Ltd Fuel injection device

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