JP3542211B2 - Accumulation type fuel injection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンに使用される蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置において、高圧の燃料を蓄えるコモンレールから燃料噴射弁(インジェクタ)に到る燃料通路である噴射パイプ内には、燃料を高圧に加圧してコモンレールへ送る高圧供給ポンプが高圧の燃料を吐出するときの吐出水撃や、高圧の燃料が燃料噴射弁から噴射されるときの噴射水撃の伝播による圧力脈動が発生する。このため、噴射直前の燃料噴射弁のノズルにおける燃料圧力が変動し、エンジンの各気筒の間に燃料噴射量のばらつきが生じるという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この問題に対して、特開昭4−330373号公報に記載された従来技術においては、コモンレールの中央部にオリフィスを有する隔壁を設けてコモンレールの内部空間を2分割するという対策を講じている。しかしながら、この方法によって十分な効果をあげるためには、コモンレール内の同一の室に接続される複数個のポンプや燃料噴射弁の間に燃料の吐出や噴射がオーバーラップして生じないように、各気筒の燃料噴射時期等を考慮してコモンレール内の2つの室にそれぞれ接続されるものを配分しなければならない。また、オリフィスによってコモンレール内の2つの室の間に圧力差が生じた時には、2つの室の圧力が均一化するまでに時間遅れがあるので、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が気筒によって多少異なってくるという問題もある。
【0004】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、高圧供給ポンプによる吐出水撃や、燃料噴射弁による噴射水撃の伝播に起因する燃料通路内の圧力脈動を効果的に抑制することができるような、改良された蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は請求項1の蓄圧式燃料噴射装置によって解決される。この場合は、コモンレールとそれから分岐する燃料分配通路との接合点に、燃料通路の容積に応じて本発明によって特定された大きさの流量を発生させる流量制御機構が設けられ、それによって燃料噴射弁の噴射水撃による圧力脈動の伝播が抑制される。より具体的に、請求項2の蓄圧式燃料噴射装置においては、流量制御機構として燃料の流れを絞るオリフィスが用いられる。更に、請求項3の蓄圧式燃料噴射装置においては、流量制御機構として差圧弁からなる可変オリフィスが用いられ、運転条件の変化に応じて強さが変化する噴射水撃による圧力脈動に対応して燃料通路内の圧力脈動を効果的に抑制する。
【0006】
本発明の課題は、また、請求項4の蓄圧式燃料噴射装置によって解決される。この場合は、高圧供給ポンプからの燃料通路とコモンレールとの接合点に、燃料通路の容積に応じて本発明によって特定された大きさの流量を発生させる流量制御機構が設けられ、それによって高圧供給ポンプの吐出水撃による圧力脈動の伝播が抑制される。より具体的に、請求項5の蓄圧式燃料噴射装置においては、流量制御機構として燃料の流れを絞るオリフィスが用いられる。更に、請求項6の蓄圧式燃料噴射装置においては、流量制御機構として差圧弁からなる可変オリフィスが用いられ、運転条件の変化に応じて強さが変化する吐出水撃による圧力脈動に対応して燃料通路内の圧力脈動を効果的に抑制する。
【0007】
請求項7及び請求項8の蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレールを含むと含まないとにかかわらず、高圧供給ポンプと燃料噴射弁を結ぶ燃料通路の途中に、高圧供給ポンプの吐出水撃による圧力脈動を抑制するか、或いは燃料噴射弁の噴射水撃による圧力脈動を抑制する目的を有する流量制御機構が設けられる。いずれの場合も流量制御機構としてどのようなものを用いるかということは、燃料通路の容積に応じて特定された大きさの流量を高圧供給ポンプ側の燃料通路、或いは燃料噴射弁側の燃料通路に発生させるものとして、本発明によって特別に規定されている。
【0008】
【発明の実施の形態】
6気筒ディーゼル機関用燃料噴射装置に本発明を適用した第1の実施形態を図2,3に示す。図2において、ディーゼル機関(以下「エンジン」という)1には複数の気筒に対応して個々に燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)2が配設され、インジェクタ2から各気筒への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁3のオンオフにより制御される。
【0009】
インジェクタ2は各気筒共通の高圧蓄圧配管、いわゆるコモンレール4に接続されており、噴射制御用電磁弁3が開弁している期間内に、コモンレール4内の高圧の燃料がインジェクタ2よりエンジン1の各気筒内に噴射される。コモンレール4内には連続的に燃料噴射圧に相当する所定の高い燃料圧力が蓄圧される必要がある為、供給配管5、吐出弁16を経て高圧供給ポンプ7が接続される。この高圧供給ポンプ7は、燃料タンク8から公知の低圧供給ポンプ9を経て吸入された燃料を高圧に加圧し、コモンレール4内の燃料を高圧に制御、維持する。
【0010】
このシステムを制御する電子制御ユニット(ECU)40には、例えばエンジン回転数センサ12及び負荷センサ13より、回転数と負荷の情報が入力され、これらの信号によって判断されるエンジンの運転状態に応じて決定される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量(噴射期間)となるように、ECU40は各噴射制御用電磁弁3に駆動信号を出力する。これと同時に、ECU40は回転数と負荷に応じて噴射圧が最適値となるように高圧供給ポンプ7に制御信号を出力する。コモンレール4にはコモンレール圧を検出する圧力センサ14が配設されており、その信号がECU40に入力されることにより、ECU40は、圧力センサ14の信号が予め回転数や負荷に応じて設定した最適値となるように高圧供給ポンプ7の吐出量を制御する。
【0011】
そして、図3に示すように、厚肉のコモンレールハウジング20内には、その長手方向に、相対的に大径の燃料蓄圧通路としてのコモンレール4が形成されている。コモンレール4の一方の端部4aは閉じられており、他方の端部4bは外部に向って開口しており、この開口部に前述の圧力センサ14がネジ止め固定されている。コモンレール4の長手方向と交差する形で、高圧供給ポンプ7に接続される燃料供給配管5、この場合は2本の配管5a,5bによって燃料通路21a,21bが形成され、同様に各インジェクタ2a,2b,2c,2d,2e,2fに燃料を供給する為の燃料通路24a,24b,24c,24d,24e,24fが形成されている。
【0012】
本発明の特徴に対応して、第1の実施形態においては、6個の燃料通路24a,24b,24c,24d,24e,24fとコモンレール4が接続する点には、各インジェクタ2a〜2fからの燃料噴射により生じる燃料の流量を制御する為のオリフィス25a〜25fが形成される。
【0013】
また、燃料通路21a,21bとコモンレール4が接続する点には、高圧供給ポンプ7からの燃料吐出によって生じる流量を制御する為のオリフィス26a,26bが形成される。
【0014】
ここで、6個の燃料通路24a〜24fの通路径d1 及び通路長l1 はそれぞれ全て同一であり、2個の燃料通路21a,21bの通路径d2 及び通路長l2 もまたそれぞれ同一であるとした時に、コモンレール4の通路径をdc 、通路長をlc とすると、オリフィス25a〜25fについては、各オリフィスが接続された燃料通路24a〜24f内に生じる流量(m3/s)と、コモンレール4からの流入量(m3/s)との比率が、合計の燃料通路容積Vt 、即ち、
Vt =6πd1 2l1 /4+πdc 2 lc /4+2πd2 2l2 /4
に対する、合計の燃料通路容積Vt と燃料通路24の容積V1 の差との比率と同じになるように、オリフィス径d01を設定する。(但し、この場合のV1 は、V1 =πd1 2l1 /4である。)
【0015】
また、オリフィス26a,26bについては、各オリフィスが接続された燃料通路21a,21b内に生じる流量(m3/s)と、コモンレール4への流出量(m3/s)との比率が、合計の燃料通路容積Vt に対する合計の燃料通路容積Vt と燃料通路21の容積V2 の差との比率と同じになるように、オリフィス径d02を設定する。(但し、この場合のV2 は、V2 =πd2 2l2 /4である。)
【0016】
次に、第1実施形態の構成による作動を説明するために、まず、構成の前半部分である高圧ポンプ7による圧力脈動低減作用を図1及び図4に示す。図1の上段に示すように、第1実施形態の配管構成の前半部分が簡略化されて、単に高圧供給ポンプ7、燃料通路21、オリフィス26、コモンレール4からなるものとしている。この簡略化された構成においては、燃料通路長とコモンレール長が等しくlであるとし、且つ燃料通路の断面積を1とし、コモンレールの断面積をkとする。
【0017】
高圧供給ポンプ7から燃料吐出が生じた際の燃料通路21、コモンレール4内の圧力及び流量の変化を図4に示す。高圧供給ポンプ7から高圧供給ポンプ内の圧送系の仕様によって決定される吐出率Qv に従って燃料が流出してくると、燃料通路21内には燃料通路の断面積が1であることから、Q0 =Qv /1の流速が生じる。
【0018】
図4において、t=ΔTのとき、燃料通路21内には、流速Q0 に応じた圧力波P0 =ρ・a・Q0 が発生する。但し、ρは燃料密度、aは音速である。ここで、圧力波が燃料通路長(=1)を伝播する時間をT/4とし、微小時間ΔT<T/4とする。
【0019】
t=T/4+ΔTのとき、流速による圧力波は音速aによりコモンレール4に伝播するが、コモンレールとの接続点となるオリフィス26の部分に達すると、そこで圧力波の反射が起こる。このときオリフィス26により、コモンレール4内に流れ込む燃料流量Qr は全配管容積に対する全配管容積と燃料通路容積の差との比率に応じた流量kQv /(1+k)に制御される。この場合はQv >Qr であるから、この反射により、コモンレール内には
P0 /(1+k)={ρakQv /(1+k)}/k=ρaQv /(1+k)
の圧力波が生じ、それがコモンレールの閉塞端側に向って進行する。
【0020】
また、燃料通路21内には、コモンレール4内へ流出することができなかった余りの流量Qv /(1+k)により新たな流速変化Qv /(1+k)が生じるため、圧力波はP0 /(1+k)の分だけ上乗せされて、ポンプ7側に向って進行する。
【0021】
t=(2T/4)+ΔTのとき、コモンレール接続点において反射された圧力波は、各配管端において再び反射され、共にコモンレールとの接合点に向って進行する。
【0022】
t=(3T/4)+ΔTのとき、コモンレールとの接合点に到達した圧力波は、そこで再び反射されるが、オリフィス前後の差圧は、初期条件(t=ΔTのとき)から変化しないでP0 のままであるため、コモンレール4内に流入する流量は変化することなく一定に保たれる。よって圧力波の反射が起こるたびに、燃料通路21内及びコモンレール4内の圧力は、オリフィスによって制御される流量である燃料通路残留流量Qv /(1+k)とコモンレール内流入量kQv /(1+k)により、略均一に上昇して行くため圧力脈動は発生しない。
【0023】
本発明によってオリフィスを設けた場合の、ポンプ7の出口部とコモンレール4内の圧力の変化を、図1の中段において、時間を横軸にとることにより波形として示している。この図から判るように、本発明によってオリフィスを設けることにより、コモンレール4内へ流入する燃料の流量に変動はなく、圧力は脈動を伴うことなく滑らかに上昇している。
【0024】
本発明に対比して、流量制御用のオリフィスが設置されていない従来の配管における圧力の変化について図5を用いて説明する。高圧供給ポンプ7により燃料吐出Qv が生じた直後のt=ΔTでは、本発明の場合と同様に、燃料通路21内に生じる流速Q0 (m/s)によって圧力波P0 が発生し、コモンレール4へ伝播する。
【0025】
t=(T/4)+Δtのとき圧力波がコモンレール4との接続点に達すると、通路断面積が拡大することから、コモンレール4内への燃料流入量Qr (m3/s)はQr =2kQv /(1+k)となり、燃料通路内の流量Qv (m3/s)以上の燃料がコモンレール4内に流れ込む。このため、コモンレール4内には流入量Qr (m3/s)に応じた圧力波
ρaQr /k=2ρaQ0 /(1+k)=2P0 /(1+k)
が発生し、それがコモンレール4の閉塞端に向って進行する。
【0026】
同様に燃料通路21内には、ポンプ吐出量Qv (m3/s)に対してコモンレール4への流入量Qr (m3/s)による不足分となる流量(m3/s)
Qv −Qr =Qv (1−k)/(1+k)<0
によりP0 (k−1)/(1+k)の負圧波が生じ高圧供給ポンプ7に向って進行する。
【0027】
t=(2T/4)+ΔTのとき、各管端において圧力波は再び反射され、コモンレール4との接合部へ伝播するが、t=(3T/4)+ΔTのときには、コモンレール4との接合部における圧力差が0となるので、コモンレール4への流入量が零となる。この結果を図1の下段において横軸に時間をとって表した波形として示している。高圧供給ポンプ7からの吐出流量Qv 以上の過剰流量がコモンレール4内に発生すると同時に圧力が大きく変動するため、ポンプ側の燃料通路21内に大きな圧力脈動が生じている。
【0028】
次に、第1実施形態の構成の後半部分における、インジェクタ2からの燃料噴射による圧力脈動の低減作用について、図6に示すように、コモンレール4、オリフィス25、燃料通路24、インジェクタ2からなる簡略化した配管構成を例にとって説明する。この配管構成において、燃料通路長(m)とコモンレール長(m)が等しくlであるものとし、燃料通路24の断面積を1とし、コモンレール4の断面積をkとする。
【0029】
インジェクタ2から燃料噴射が生じた際の燃料通路内の流速Q0 (m/s)即ちQi /1によって圧力波P0 =ρ・a・Q0 が発生し、コモンレール4へ伝播する。但し、この場合の圧力波は、燃料が配管の外部へ流出することから負圧波となる。そして、コモンレール4との接合点となるオリフィス25に達すると、全配管容積に対する全配管容積と燃料通路24の容積の差との比率に応じた流量kQi /(1+k)がコモンレール4から流入してくる。
【0030】
以下の作用は、前述の高圧ポンプ7からの燃料吐出の場合と同様であるが、図7の(A)及び(B)に示すように、オリフィス25の流量制御作用によって、コモンレール4及び燃料通路24内の燃料は、いずれも圧力脈動なく均一に減圧される。
【0031】
これと対比するために、従来技術におけるインジェクタの燃料噴射時における圧力の変化を図8及び図9の(A)及び(B)に示す。コモンレールとその下流側の燃料通路の間の異径管接続部にオリフィスが設けられていないために、コモンレール及び燃料通路の内部には大きな圧力脈動が生じている。
【0032】
本発明の第1の実施形態では、燃料通路21及び24が各1個、ポンプ及びインジェクタが各1個であるものとして説明したが、図2及び図3に示す実際のシステムのように、複数個の配管、複数個の気筒にそれぞれ設けられたインジェクタ、及びポンプからなる場合においても、燃料を噴射するインジェクタや、燃料を加圧して吐出するポンプにそれぞれ接続される燃料通路以外の部分の容積を全てコモンレール容積として考えればよい。
【0033】
また、第1実施形態の変形として、各インジェクタ及び高圧ポンプに接続する燃料通路の径又は長さが各々異なる場合に対しても本発明を適用することができる。即ち図10に示すように、長さがそれぞれ異なる燃料通路24a〜24fと、26a及び26bの場合について考えると、他のインジェクタに対する各通路よりも通路長さの長いインジェクタ2aの場合、燃料通路24a内に生じる流量Qi に対し、オリフィス25aを介してコモンレール4から流入する流量Qr が、全配管容積と該当燃料通路24aの容積の差を全配管容積によって除した値となるように、オリフィス25aのオリフィス径を決定すればよい。つまり、通路長さが短いか、又は径が細くて容積が小さい燃料通路が接合する部分に設けるオリフィスはオリフィス径を大きくする。逆に、通路長さが長いか、又は径が太く容積が大きい燃料通路が接合する部分に設けるオリフィスは、オリフィス径を小さくする。
【0034】
また、コモンレール4が、燃料通路24に対して太くはなくて同径であるか、或いは細い場合とか、配管の形ではなく立方体のように比較的大きなボリュームを有する場合においても、そのようなコモンレールの容積からオリフィス径を決定すればよく、本発明はいずれの場合にも実施可能である。
【0035】
なお、上述の各実施形態では、燃料通路とコモンレールとの接合点にオリフィスを設置する例を説明したが、配管の途中、あるいはコモンレール内にオリフィスを設置しても同様な効果がある。図11に示すように、燃料通路21aの途中にオリフィス26aを設置してもよい。その場合には、オリフィス26aを境として両側の配管容積を考え、高圧ポンプ7の燃料吐出によりオリフィスよりも上流側の燃料通路21a′内に生じる流量のうち、全配管容積と燃料通路21a′容積の差を全配管容積によって除した値としての流量が、下流側の燃料通路21a″へ流出するようにオリフィス26aのオリフィス径を決定する。
【0036】
更に、第1の実施形態の別の変形として、図11に示すオリフィス25aのようにコモンレール4の内部に設置する場合には、オリフィス25aを境として両側の配管容積を考えて、インジェクタ2aの燃料噴射により燃料通路24a内に生じる流量のうち、全配管容積から燃料通路24の容積とコモンレール4a容積を差引いた値を全配管容積によって除した値としての流量が、一部のコモンレール4aへ流入するようにオリフィス25aのオリフィス径を決定する。
【0037】
以上の第1の実施形態、及びその一部変形である各実施形態では、固定の径を有するオリフィスを用いるものとして説明した。しかしながら、エンジンの運転条件の変化によって、コモンレール圧もしくはエンジン回転数が変化すると、インジェクタ2からの燃料噴射率、高圧供給ポンプ7からの燃料吐出率が変化するため、コモンレールからの流出量又は流入量を、固定オリフィスによって配管容積比率に常時合致するように精密に制御することはむずかしい。
【0038】
つまり、高圧供給ポンプ7からの燃料吐出を例にとって説明すると、高圧供給ポンプはエンジンの回転力により駆動されるため、エンジン回転数の上昇に伴って高圧ポンプの回転数も上昇する。それによって高圧ポンプ内の圧送系の送油率が上昇し、結果として圧力波P0 が増加する。しかし、オリフィスからの流出量がオリフィス前後の差圧P0 の1/2乗に比例する事は公知である。そのため、ポンプ回転数が上昇するとコモンレール側への流出量が理想の容積比率によって決まる流量よりも小さくなり、圧力脈動の低減効果が減少する。
【0039】
このような問題を考慮して、エンジンの運転条件(ポンプ回転数、コモンレール圧)が変化した場合でも、容積比率を制御することができる機構を第2の実施形態として図12及び図13に示す。図12(A),(B)は高圧ポンプからの燃料通路21とコモンレール4との接合点に、弁座27の溝付き開口を部分的に閉じることができるボール28を、下流側からボール受29を介してスプリング30とばね座31によって弾性的に支持する構造の差圧弁としての可変オリフィスを設置するものであり、図13(A),(B)は、同様な構造の差圧弁としての可変オリフィスを、インジェクタに通じる燃料通路24とコモンレール4との接合点に設置するものである。
【0040】
いずれの場合も、高圧ポンプの吐出率やインジェクタの噴射率の上昇に伴って、燃料通路内に発生する圧力波P0 が増加するため、圧力波P0 、言いかえれば接合点の前後の差圧により、弁座27に対する弁体としてのボール28が下流側に向って移動するリフト量が変化し、そのリフト量に応じてオリフィスの連通面積が図12(C)や図13(C)に示すように変化する。それによって、高圧ポンプの吐出率やインジェクタの噴射率が変化しても、差圧弁である可変オリフィスの絞り率が変化して、常に最適の圧力波抑制効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の効果を示すためのもので、上段は構成の前半部分を簡略化して示す概念図、中段はその圧力、流量の変化を示すタイムチャート、下段は対比して従来のものの圧力、流量の変化を示すタイムチャートである。
【図2】本発明の第1の実施形態の全体構成を示す概念図である。
【図3】第1の実施形態の要部を示す断面図である。
【図4】高圧供給ポンプから吐出が生じた際の燃料通路及びコモンレール内の燃料の圧力及び流量の変化を示すタイムチャートである。
【図5】従来技術について図4と対比して示すタイムチャートである。
【図6】第1の実施形態の効果を示すためのもので、上段は構成の後半部分を簡略化して示す概念図、下段はその圧力、流量の変化を示すタイムチャートである。
【図7】(A)は図6に示す場合のコモンレール内での圧力、流量の変化を示すタイムチャート、(B)は同じくコモンレールよりも下流側の燃料通路内での圧力、流量の変化を示すタイムチャートである。
【図8】従来技術について図6と対比して示すタイムチャートである。
【図9】(A)及び(B)は、従来技術について図7の(A)及び(B)と対比して圧力、流量の変化を示すタイムチャートである。
【図10】第1の実施形態の変形を示す構成の概念図である。
【図11】第1の実施形態の他の変形を示す構成の概念図である。
【図12】本発明の第2の実施形態の前半部分を示すもので、(A)は要部の側断面図、(B)はその縦断正面図、(C)は作動を示す線図である。
【図13】本発明の第2の実施形態の後半部分を示すもので、(A)は要部の側断面図、(B)はその縦断正面図、(C)は作動を示す線図である。
【符号の説明】
2…燃料噴射弁(インジェクタ)
3…燃料噴射制御用電磁弁
4…コモンレール
7…高圧供給ポンプ
9…低圧供給ポンプ
14…圧力センサ
21,24…燃料通路
25,26…オリフィス
27…弁座
28…ボール(差圧弁の弁体)
k…コモンレールの断面積
a…音速
ρ…燃料密度
Qr …コモンレールに流入する流量
Qv …高圧供給ポンプの吐出流量
Q0 …燃料通路内の流速[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure accumulating fuel injection device used for a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In a pressure accumulating fuel injection device for diesel engines, a high-pressure supply pump that pressurizes fuel to high pressure and sends it to the common rail is provided in an injection pipe, which is a fuel passage from a common rail that stores high-pressure fuel to a fuel injection valve (injector). A pressure pulsation occurs due to the propagation of the discharge water hammer when the high pressure fuel is discharged from the fuel injection valve and the injection water hammer when the high pressure fuel is injected from the fuel injection valve. Therefore, there is a problem that the fuel pressure at the nozzle of the fuel injection valve immediately before injection fluctuates, and the fuel injection amount varies between the cylinders of the engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
To cope with this problem, the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-330373 takes measures to provide a partition having an orifice at the center of the common rail to divide the internal space of the common rail into two. However, in order to achieve a sufficient effect by this method, the discharge and injection of the fuel should not be caused to overlap between a plurality of pumps and fuel injection valves connected to the same chamber in the common rail. Those connected to the two chambers in the common rail must be distributed in consideration of the fuel injection timing of each cylinder and the like. Further, when a pressure difference is generated between the two chambers in the common rail by the orifice, there is a time delay until the pressures in the two chambers are equalized. Therefore, the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve depends on the cylinder. There is also the problem of being slightly different.
[0004]
The present invention addresses the above-mentioned problems in the prior art and effectively suppresses pressure pulsation in the fuel passage caused by the discharge water hammer by the high-pressure supply pump and the propagation of the injection water hammer by the fuel injection valve. It is an object of the present invention to provide an improved pressure-accumulation type fuel injection device that can perform the above-described operations.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The object of the invention is achieved by a pressure-accumulating fuel injection device according to
[0006]
The object of the invention is also solved by a pressure-accumulating fuel injection device according to
[0007]
In the pressure accumulating fuel injection device according to the seventh and eighth aspects, the discharge water hammer of the high pressure supply pump is provided in the middle of the fuel passage connecting the high pressure supply pump and the fuel injection valve regardless of whether or not the common rail is included. A flow control mechanism is provided which has a purpose of suppressing pressure pulsation or suppressing pressure pulsation due to injection water hammer of the fuel injection valve. In any case, what kind of flow control mechanism is used depends on the flow rate of the size specified according to the volume of the fuel passage, the fuel passage on the high pressure supply pump side, or the fuel passage on the fuel injection valve side. Are specifically defined by the present invention.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 2 and 3 show a first embodiment in which the present invention is applied to a fuel injection device for a six-cylinder diesel engine. In FIG. 2, a diesel engine (hereinafter, referred to as an “engine”) 1 is provided with a fuel injection valve (hereinafter, referred to as an “injector”) 2 corresponding to each of a plurality of cylinders, and fuel from the
[0009]
The
[0010]
An electronic control unit (ECU) 40 that controls this system receives information about the number of revolutions and load from, for example, the engine
[0011]
As shown in FIG. 3, a
[0012]
In the first embodiment, corresponding to the feature of the present invention, the point at which the six
[0013]
At the point where the
[0014]
Here, the passage diameter d 1 and path length l 1 of the six
V t = 6πd 1 2 l 1 /4
For, to be the same as the ratio of the difference between the volume V 1 of the fuel passage volume V t and the
[0015]
As for the
[0016]
Next, in order to explain the operation according to the configuration of the first embodiment, first, the pressure pulsation reducing action by the high-
[0017]
FIG. 4 shows changes in the pressure and flow rate in the
[0018]
4, when t = [Delta] T, the
[0019]
When t = T / 4 + ΔT, the pressure wave due to the flow velocity propagates to the
Pressure wave is generated and travels toward the closed end side of the common rail.
[0020]
Further, since the
[0021]
When t = (2T / 4) + ΔT, the pressure wave reflected at the common rail connection point is reflected again at each pipe end, and travels toward the joint point with the common rail.
[0022]
When t = (3T / 4) + ΔT, the pressure wave that has reached the junction with the common rail is reflected there again, but the differential pressure across the orifice remains unchanged from the initial condition (when t = ΔT). Since it remains at P 0 , the flow rate flowing into the
[0023]
The change in the pressure in the outlet of the
[0024]
With reference to FIG. 5, a description will be given of a change in pressure in a conventional pipe having no flow control orifice in comparison with the present invention. At t = ΔT immediately after the high-
[0025]
When the pressure wave reaches the connection point with the
Occurs, which travels toward the closed end of the
[0026]
Similarly, the flow rate (m 3 / s) in the
Q v −Q r = Q v (1−k) / (1 + k) <0
As a result, a negative pressure wave of P 0 (k−1) / (1 + k) is generated and proceeds toward the high-
[0027]
When t = (2T / 4) + ΔT, the pressure wave is reflected again at each pipe end and propagates to the junction with the
[0028]
Next, in the latter half of the configuration of the first embodiment, the effect of reducing the pressure pulsation due to the fuel injection from the
[0029]
The pressure wave P 0 = ρ · a · Q 0 is generated by the flow velocity Q 0 (m / s) in the fuel passage when the fuel is injected from the
[0030]
The following operations are the same as those in the case of discharging the fuel from the high-
[0031]
For comparison, FIGS. 8A and 9B show a change in pressure at the time of fuel injection of the injector in the related art. Since no orifice is provided at the different-diameter pipe connection between the common rail and the fuel passage downstream thereof, a large pressure pulsation occurs inside the common rail and the fuel passage.
[0032]
In the first embodiment of the present invention, one
[0033]
Further, as a modification of the first embodiment, the present invention can be applied to a case where diameters or lengths of fuel passages connected to each injector and the high-pressure pump are different from each other. That is, as shown in FIG. 10, considering the
[0034]
Further, even when the
[0035]
In each of the above embodiments, the example in which the orifice is installed at the junction between the fuel passage and the common rail has been described. However, the same effect can be obtained by installing the orifice in the middle of the pipe or in the common rail. As shown in FIG. 11, an
[0036]
Further, as another modification of the first embodiment, when the
[0037]
In the above-described first embodiment and each of the embodiments that are partially modified, it has been described that an orifice having a fixed diameter is used. However, when the common rail pressure or the engine speed changes due to a change in the operating conditions of the engine, the fuel injection rate from the
[0038]
In other words, taking the fuel discharge from the high-
[0039]
In consideration of such a problem, a mechanism capable of controlling the volume ratio even when the operating conditions of the engine (pump rotation speed, common rail pressure) changes is shown in FIGS. 12 and 13 as a second embodiment. . FIGS. 12A and 12B show a
[0040]
In any case, the pressure wave P 0 generated in the fuel passage increases with an increase in the discharge rate of the high-pressure pump and the injection rate of the injector, so that the pressure wave P 0 , in other words, the difference between before and after the junction, Due to the pressure, the lift amount of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is for illustrating the effect of the first embodiment of the present invention. The upper part is a conceptual diagram showing a simplified first half of the configuration, the middle part is a time chart showing changes in pressure and flow rate, and the lower part is a time chart. 6 is a time chart showing changes in pressure and flow rate of a conventional device.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the entire configuration of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a main part of the first embodiment.
FIG. 4 is a time chart showing changes in pressure and flow rate of fuel in a fuel passage and a common rail when a discharge occurs from a high-pressure supply pump.
FIG. 5 is a time chart showing the related art in comparison with FIG. 4;
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the second half of the configuration in a simplified manner, showing the effect of the first embodiment, and the lower part is a time chart showing changes in pressure and flow rate.
7A is a time chart showing changes in pressure and flow rate in the common rail in the case shown in FIG. 6, and FIG. 7B is a time chart showing changes in pressure and flow rate in a fuel passage downstream of the common rail. It is a time chart shown.
FIG. 8 is a time chart showing the related art in comparison with FIG.
FIGS. 9A and 9B are time charts showing changes in pressure and flow rate in comparison with FIGS. 7A and 7B in the related art.
FIG. 10 is a conceptual diagram of a configuration showing a modification of the first embodiment.
FIG. 11 is a conceptual diagram of a configuration showing another modification of the first embodiment.
FIGS. 12A and 12B show a first half of a second embodiment of the present invention, in which FIG. 12A is a side sectional view of a main part, FIG. 12B is a longitudinal sectional front view thereof, and FIG. is there.
FIGS. 13A and 13B show the second half of the second embodiment of the present invention, wherein FIG. 13A is a side sectional view of a main part, FIG. 13B is a longitudinal sectional front view thereof, and FIG. is there.
[Explanation of symbols]
2. Fuel injection valve (injector)
3 ... fuel injection
k ... sectional area a ... sound velocity [rho ... fuel density Q r ... flow Q v ... velocity of the discharge flow rate Q 0 ... the fuel passage of the high pressure supply pump flows into the common rail of a common rail
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|---|---|---|---|---|
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| JP4577348B2 (en) * | 2007-10-24 | 2010-11-10 | 株式会社デンソー | Internal combustion engine control device and internal combustion engine control system |
| JP4579997B2 (en) | 2008-03-25 | 2010-11-10 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | A pressure regulating check valve and a fuel injection device including the same. |
| US8251047B2 (en) * | 2010-08-27 | 2012-08-28 | Robert Bosch Gmbh | Fuel rail for attenuating radiated noise |
| DE102012212745A1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | Fmp Technology Gmbh Fluid Measurements & Projects | Fuel injection system |
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| JP2020143621A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | 本田技研工業株式会社 | Fuel supply structure of internal combustion engine |
| WO2021171621A1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | 本田技研工業株式会社 | High-pressure fuel pipe |
-
1995
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2138694A1 (en) | 2008-06-25 | 2009-12-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel injection device |
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| Publication number | Publication date |
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