JP2000234544A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄圧式燃料噴射装置において、広いエンジン
回転域にわたって低圧燃料を適正圧力に安定に維持して
適正な低圧噴射を実施可能とする。 【解決手段】 電子制御ユニット（８）は、低圧蓄圧器
（４）に貯留される低圧燃料の実際圧が目標圧に近づく
ように、圧力制御弁（３４）の開閉を実際圧と目標圧と
の差に応じてデューティ制御する。低回転域では、圧力
制御弁の開弁デューティ比が高回転域の場合よりも小さ
くされ、低回転域での低圧燃料の圧力低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧蓄圧器内の高
圧燃料を利用して低圧蓄圧器内での燃圧形成を行う蓄圧
式燃料噴射装置に関し、特に、広い回転域において低圧
蓄圧器内の低圧燃料を適正圧力に安定に維持とする蓄圧
式燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】蓄圧器に貯留した高圧燃料をディ
ーゼルエンジンの各気筒に安定供給して広い運転域にお
いてエンジン性能を向上可能とする蓄圧式燃料噴射装置
が知られている。但し、この様な燃料噴射装置を用いた
場合にも、燃料噴射開始直後における燃料噴射率が過大
であると、燃焼の初期に急激な爆発燃焼が行われ、エン
ジン運転騒音が増大するばかりでなく排ガス中のＮＯｘ
が増大する。

【０００３】この様な不具合を解消するため、各回の燃
料噴射サイクルの初期段階において低めの燃料噴射率で
燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置が提案されている。
この種の蓄圧式燃料噴射装置には、低圧燃料を貯留する
低圧蓄圧器または高圧燃料を貯留する高圧蓄圧器をイン
ジェクタ（燃料噴射ノズル）に選択的に連通させて噴射
率を切換える切換弁と、インジェクタの制御室と燃料タ
ンクとを連通・遮断して噴射時期を制御する開閉弁とを
気筒毎に備えると共に、高圧蓄圧器の高圧燃料を利用し
て低圧蓄圧器の低圧燃料を得るものがある（国際公開Ｗ
Ｏ９８／０９０６８号公報）。

【０００４】この公報に記載の蓄圧式燃料噴射装置で
は、噴射時期制御用の開閉弁および噴射率切換用の切換
弁を閉じることにより、切換弁とインジェクタの燃料室
とを接続する燃料通路に低圧燃料を満たすと共に燃料通
路に連通するインジェクタの制御室に低圧燃料を供給し
てインジェクタを閉弁状態に保持し、噴射開始時期が到
来したときに開閉弁を開いて制御室内の低圧燃料を燃料
タンクに排出させ、これによりインジェクタを開弁させ
て低圧初期噴射（以下、低圧噴射という）を行い、ま
た、低圧噴射期間が経過したときに切換弁を開き、高圧
蓄圧器からの高圧燃料をノズルから噴射させて高圧主噴
射（以下、高圧噴射という）を行い、噴射終了時期が到
来すると切換弁を閉じるようにしている。

【０００５】そして、低圧噴射および高圧噴射を適正に
実施するべく、高圧蓄圧器内のおよび低圧蓄圧器内のそ
れぞれの燃料圧力はエンジン運転状態に応じて可変調整
される。低圧燃料に係る圧力調整に関していえば、低圧
蓄圧器内の燃料圧力が、エンジン運転状態に応じて設定
される目標圧を上回ると、低圧蓄圧器の燃料排出通路に
配された圧力制御弁を開いて低圧蓄圧器内の燃料の一部
を排出して低圧燃料の圧力を低下させるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように高圧蓄圧
器内の高圧燃料を利用して低圧蓄圧器内での燃圧形成を
行う蓄圧式燃料噴射装置では、エンジンの各気筒に係る
高圧噴射期間にわたって切換弁の対応する一つが開弁
し、これに対応する燃料通路に高圧燃料が供給される。
燃料噴射期間経過後、燃料通路内の燃料圧は、低圧蓄圧
器での燃圧形成に供される等して徐々に低下するが、こ
の燃料圧低下特性（図９に示すインジェクタ入口圧力低
減時間に対応）は、エンジン回転数の高低とは無関係
に、燃料噴射装置の諸元とくに燃料通路回りの諸元によ
って定まる。

【０００７】その一方で、エンジン回転数が増大するに
つれて、気筒毎に設けた複数の切換弁が順次開弁する際
の開弁時間間隔は短くなり、或る一つの切換弁に対応す
る燃料通路内の燃料圧が充分に低下する前に別の気筒の
切換弁が開弁して別の燃料通路に高圧燃料が供給され、
燃料通路への高圧燃料の供給が全体としてオーバラップ
して行われることになる（図１０参照）。低圧蓄圧器に
は複数の燃料通路の全てが接続しているので、高回転域
では、低圧蓄圧器内での燃圧形成に供される高圧燃料の
量が増大し、低圧蓄圧器内の低圧燃料の圧力が上昇する
傾向がある。低圧燃料が目標圧を超えた場合、低圧蓄圧
器の燃料排出側に設けられた圧力制御弁を開いて燃料の
一部を排出させて燃料圧力を低下させるが、圧力制御弁
の開弁率が高回転相当の開弁率より低く設定されている
場合には、低圧蓄圧器内の低圧燃料の圧力が運転状態に
よって設定される低圧初期噴射圧より高く且つ噴射量が
多くなり、燃焼音の増大やＮＯｘ発生量の増大を招いて
しまう。

【０００８】一方、エンジン回転数が低下するにつれ
て、高圧蓄圧器内の高圧燃料の圧力は一般には減少方向
に制御され、また、各気筒の切換弁が順次開弁するまで
の時間間隔は長くなり燃料通路への高圧燃料の供給が間
欠的に行われることになる（図１０参照）。従って、低
回転域では、低圧蓄圧器内の低圧燃料の実際圧が低下す
る傾向があるが、或る一つの第１制御弁が閉弁した直後
はこれに対応する燃料通路内の燃料圧ひいては低圧蓄圧
器内の低圧燃料の実際圧は高めのレベルにあり、低圧燃
料の実際圧が目標圧を上回ることがある。

【０００９】この場合、従来の蓄圧式燃料噴射装置で
は、低圧燃料を目標圧に制御するべく圧力制御弁の開弁
度合いが大きくされ、結果として低圧燃料の実際圧が過
度に低下することがある。低回転域では各気筒の切換弁
が順次開弁するまでの時間間隔が長いので、低圧燃料の
圧力が一旦低下すると、別の切換弁が開弁して燃料通路
へ高圧燃料が供給され始めても暫くの間は、低圧燃料圧
力は上昇しない（図１１参照）。このため、低圧燃料の
実際圧が目標圧を大きく下回って低圧噴射を実施できな
くなることがある。

【００１０】そこで、本発明は、広い回転域にわたって
低圧燃料を適正圧力に安定に維持して適正な低圧噴射を
実施可能とする蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る蓄圧式燃
料噴射装置は、ポンプにより加圧された高圧の燃料を貯
留する第１蓄圧器と、第１蓄圧器と複数の燃料噴射ノズ
ルとの間に延びる複数の燃料通路に配され第１蓄圧器か
ら複数の燃料通路への高圧燃料の排出を制御する複数の
第１制御弁と、複数の第１制御弁の下流側において複数
の燃料通路に接続され低圧の燃料を貯留する第２蓄圧器
と、第２蓄圧器からの低圧燃料の排出を可変調整する第
２制御弁と、低圧燃料の目標圧と実際圧との差およびエ
ンジン回転数に基づき、低圧燃料の実際圧が目標圧に近
づくように、第２制御弁の開弁度合いを可変制御する燃
料圧力制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】低圧燃料の圧力を目標圧に近づけることの
みを念頭において第２制御弁（圧力制御弁）の開度を制
御する従来の蓄圧式燃料噴射装置によれば、低回転域で
低圧燃料圧力が過度に低下することがあるが、本発明で
は、低回転域での第２制御弁の開弁度合いは低回転域以
外の回転域（以下、高回転域ということがある）の場合
よりも抑制され、低圧燃料の過度の圧力低下が未然に防
止される。このため、低回転域においても低圧燃料は適
正圧力に安定に維持され、低圧噴射が適正に実施され、
燃費および排ガス特性の向上に寄与する。

【００１３】本発明において、好ましくは、燃料圧力制
御手段は、エンジンが低回転域以外の回転域で運転され
ていれば、低回転域以外の回転域での圧力制御に適合す
る基準開弁度合いを設定し、第２制御弁の開弁度合いを
基準開弁度合いに制御する。そして、エンジンが低回転
域で運転されていれば、低回転域での圧力制御に適合し
且つ基準開弁度合いよりも小さい補正開弁度合いを設定
し、第２制御弁の開弁度合いを補正開弁度合いに制御す
る。

【００１４】例えば、基準開弁度合いの算出は、低回転
域以外の回転域での圧力制御に適合する開弁度合いを低
圧燃料の目標圧と実際圧との差の関数で表す第１の演算
式に従って行われる。また、補正開弁度合いは、低回転
域での圧力制御に適合する開弁度合いを上記の差の関数
で表す第２の演算式に従って算出される。この好適態様
によれば、低回転域に適合する開弁度合いを、高回転域
に適合する開弁度合いの算出に用いる第１の演算式と別
の第２の演算式に従って適正に算出できる。

【００１５】好ましくは、補正開弁度合いの算出は、値
１よりも小さい補正係数を基準開弁度合いに乗じること
により行われる。この好適態様によれば、低回転域に適
合する補正開弁度合いが比較的簡易に求まる。より好ま
しくは、燃料圧力制御手段は、第２制御弁の開弁デュー
ティ比を可変制御する。この様なデューティ比制御によ
れば、比較的簡易な構成の装置によっても、第２制御弁
の平均開度ひいては開弁度合いを正確に且つ応答性良く
可変調整できる。この好適態様において、燃料圧力制御
手段は、低回転域以外の回転域では、低回転域以外の回
転域での圧力制御に適合する開弁デューティ比が低圧燃
料の目標圧と実際圧との差の関数として予め設定されて
いる第１のマップから基準開弁デューティ比を求め、第
２制御弁を基準開弁デューティ比で開弁させる。低回転
域では、低回転域での圧力制御に適合する開弁デューテ
ィ比が上記の差の関数として予め設定されている第２の
マップから補正開弁デューティ比を求め、第２制御弁を
補正開弁デューティ比で開弁させる。この好適態様によ
れば、低回転域および高回転域のそれぞれに適合する開
弁度合いがより簡易に且つより迅速に求まる。

【００１６】請求項２に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
低負荷域で第２蓄圧器からの低圧燃料の排出が抑制され
るように、エンジン負荷に応じて第２制御弁の開弁度合
いが可変制御される。低負荷域では一般に第１蓄圧器内
の高圧燃料の圧力が減少方向に制御され、第２蓄圧器内
での燃圧形成に供される燃料の圧力は低くなり、低圧燃
料の圧力低下の要因になる。従って、或る第１制御弁が
閉弁した直後において燃料通路内の燃料圧ひいては第２
蓄圧器内の低圧燃料の圧力が高めのレベルにある場合に
も、低圧燃料の圧力を目標圧に近づけることのみを念頭
において第２制御弁の開弁度合いを大きくすると、第２
制御弁から排出される燃料量が第２蓄圧器内へ供給され
る燃料量を上回ってしまい、低圧燃料の圧力が目標圧力
に対して過度に低下して低圧噴射を実施不能になること
がある。

【００１７】そこで、請求項２の発明では、低負荷域で
の第２制御弁の開弁度合いを抑制することにより低圧燃
料の圧力が過度に低下しないようにし、適正な低圧噴射
を実施するようにしている。請求項２の発明の好適態様
によれば、低回転・低負荷域以外の回転・負荷域での圧
力制御に適合する開弁度合いや開弁デューティ比を低圧
燃料の目標圧と実際圧との差の関数で表す第１の演算式
や第１のマップから基準開弁度合いや基準開弁デューテ
ィ比を求める。また、低回転・低負荷域での圧力制御に
適合する開弁度合いや開弁デューティ比を上記の差の関
数で表す第２の演算式や第２のマップから求める。この
場合、エンジンの回転・負荷域に適合する第２制御弁の
開弁度合いの設定が簡易になる。

【００１８】請求項３に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
低圧燃料の目標圧と実際圧との差が小さい低差圧域で第
２蓄圧器からの低圧燃料の排出が抑制されるように第２
制御弁の開弁度合いを制御する。目標圧と実際圧との差
が小さいことは第２蓄圧器内での燃圧形成のために燃料
通路から供給される燃料が少なくなってきていることを
表している。従って、低圧燃料の圧力を目標圧に近づけ
ることのみを念頭において第２制御弁の開弁度合いを大
きくすると、第２制御弁から排出される燃料量が第２蓄
圧器内に供給される燃料量を上回ってしまい、第２蓄圧
器内の低圧燃料の圧力が目標値に対して過度に低下して
低圧噴射を実施不能になるおそれがある。

【００１９】そこで、請求項３の発明では、低差圧域で
の第２制御弁の開弁度合いを抑制することにより第２蓄
圧器内の低圧燃料の圧力が過度に低下しないようにし、
適正な低圧噴射を実施するようにしている。好ましく
は、エンジンが低回転域または低負荷域で運転されてい
る場合、低差圧域での第２制御弁の開弁度合いを抑制す
る。低回転域や低負荷域では開弁度合いの抑制が図られ
るが、低圧燃料の圧力低下を来たし易い低回転域や低負
荷域において低圧燃料圧力制御に係る差圧が小さい状態
にあれば、第２制御弁の開弁度合いを更に抑制して低圧
燃料の圧力低下を未然に防止することは有用である。

【００２０】このため例えば、基準開弁度合いから補正
開弁度合いを求める際の減少補正の大きさ（例えば補正
係数）が低差圧域では小さいものにされ、これにより低
差圧域での第２制御弁の開弁度合いが小さくなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
蓄圧式燃料噴射装置を説明する。蓄圧式燃料噴射装置
は、例えば直列６気筒のディーゼルエンジン（図示略）
に搭載されるもので、図１および図２に示すように高圧
ポンプ１を備えている。高圧ポンプ１は、エンジンによ
り駆動され燃料タンク１７内の燃料を汲み上げて加圧す
るもので、例えば容積形プランジャポンプからなり、そ
の圧送ストロークの有効区間を調整することにより燃料
吐出圧力を調整可能になっている。圧送ストローク調整
は、例えば、図示しない電磁弁の閉弁時期を調整するこ
とによって行われ、この電磁弁が開いている間は圧送動
作が無効になるようになっている。６気筒エンジンに係
る本実施態様の装置における高圧ポンプは、例えば２つ
のプランジャを備える。各プランジャは、３つの気筒に
関連しており、高圧ポンプ軸が１回転する間に３回の圧
送ストロークを実施するようになっている。

【００２２】蓄圧式燃料噴射装置のコントローラ８は、
エンジン回転数センサ８ａにより検出されたエンジン回
転数Ｎｅとアクセル開度センサ（図示略）により検出さ
れたアクセルペダル踏込量（アクセル開度）ACCとに応
じてポンプ１の圧送ストロークを可変調整し、更に、圧
力センサ３ａ（図２）により検出された高圧蓄圧器（第
１蓄圧器）３内の実際圧力ＰHPに応じて圧送ストローク
（燃料圧力）をフィードバック制御することにより、エ
ンジン運転状態に適合する高圧燃料を得るようになって
いる。エンジン回転数センサ８ａ及びアクセル開度セン
サはエンジン運転状態検出手段を構成している。

【００２３】ポンプ１により加圧された燃料は、高圧蓄
圧器３に貯留される。この高圧蓄圧器３は各気筒に共通
するものであり、気筒毎に設けられた複数の燃料通路１
０ａに連通している。燃料通路１０ａの途中には、例え
ば二方電磁弁からなる燃料噴射率切換用の切換弁（第１
制御弁）５が各気筒毎に設けられ、また、各燃料通路１
０ａにおいて切換弁５の直ぐ下流には逆止弁３２が設け
られている。

【００２４】各燃料通路１０ａには、逆止弁３２の下流
において燃料通路１０ａから分岐した燃料通路１０ｂを
介して、各気筒に共通の低圧蓄圧器（第２蓄圧器）４が
接続されている。燃料通路１０ｂの途中には逆止弁６が
設けられ、また、燃料通路１０ｂには逆止弁６をバイパ
スするバイパス燃料通路が付設され、このバイパス燃料
通路にオリフィス６ａが設けられている。燃料通路１０
ａ内の燃料圧力が燃料通路１０ｂ内のものよりも高い場
合、燃料通路１０ａ内の燃料がオリフィス６ａを介して
燃料通路１０ｂに流入し、更に、低圧蓄圧器４に流入す
る。低圧蓄圧器４と燃料タンク１７との間には、コント
ローラ８の制御下で動作する圧力制御弁（第２制御弁）
３４が設けられている。図２中、符号４ａは、低圧蓄圧
器４内の燃料圧力（実際圧）ＰLPを検出するための圧力
センサ（燃料圧力検出手段）を表す。

【００２５】コントローラ（燃料圧力制御手段）８は、
エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量ACCとによ
って表されるエンジン運転状態に適合した指示圧（目標
圧）を例えば図示しないマップから求め、低圧蓄圧器４
内の燃料圧力がこの指示圧になるように、圧力センサ４
ａにより検出した実際圧力ＰLPに基づいて圧力制御弁３
４を制御する。

【００２６】エンジンの各気筒毎のインジェクタ（燃料
噴射ノズル）９は、燃料通路１０ａに接続された制御室
１１及び燃料室１２を有し、制御室１１は、燃料戻り通
路１０ｃを介して燃料タンク１７に接続されている。符
号１５、１６はオリフィスを表す。また、符号７は、燃
料戻り通路１０ｃの途中に配され例えば二方電磁弁から
なる噴射時期制御用の開閉弁を表す。なお、開閉弁７は
インジェクタに組み込まれても良い。

【００２７】インジェクタ９は、そのノズル孔を開閉す
るニードル弁１３と、制御室１１内に移動自在に配され
た油圧ピストン１４とを有し、ニードル弁１３は図示し
ないスプリングによりノズル孔側に付勢されている。燃
料通路１０ａから制御室１１と燃料室１２とに燃料が供
給されると共に噴射時期制御用の開閉弁７が閉じられて
いる場合、スプリングのばね力と燃料圧力との合力がニ
ードル弁１３に加わり、ニードル弁１３は燃料室１２内
の燃料圧力に抗してノズル孔を閉鎖するようになってい
る。一方、開閉弁７が開いて制御室１１内の燃料が燃料
タンク１７側へ排出されると、燃料室１２内の燃料圧力
によりニードル弁１３がスプリングのばね力に抗して油
圧ピストン１４側へ移動してノズル孔が開いて燃料室１
２内の燃料がエンジンの燃焼室（図示略）へ噴射される
ようになっている。

【００２８】以下、上記構成の燃料噴射装置の基本的な
動作を説明する。コントローラ８の制御下で、高圧蓄圧
器３内の燃料圧力および低圧蓄圧器４内の燃料圧力がエ
ンジン運転状態に適合するように制御され、また、エン
ジン運転状態（エンジン回転数、アクセルペダル踏込
量）に応じて燃料噴射期間（燃料噴射開始・終了時期）
および低圧噴射期間が設定される。

【００２９】図３に示すように、燃料噴射開始時期が到
来するまでの間、切換弁５および開閉弁７は共に閉じら
れ、切換弁５の下流側の燃料通路１０ａには低圧蓄圧器
４から低圧燃料が供給され、この低圧燃料が制御室１１
および燃料室１２に供給される。開閉弁７が閉じている
ので、制御室１１内に供給された燃料圧力が油圧ピスト
ン１４を介してニードル弁１３に加わり、ニードル弁に
よりインジェクタ９のノズル孔が閉塞される。

【００３０】燃料噴射開始時期になると、開閉弁７のみ
が開かれ、制御室１１内の低圧燃料がオリフィス１６及
び燃料戻り通路１０ｃを介してドレーンされ、油圧ピス
トン１４を介してニードル弁１３に加わる燃料圧力とス
プリングのばね力との合力がニードル弁１３を押し上げ
るように作用する燃料室１２内の燃料圧力よりも小さく
なった時点でニードル弁１３が上昇してノズル孔が開
き、低圧燃料がインジェクタ９から噴射される。すなわ
ち、比較的小さい燃料噴射率（単位時間あたりの燃料噴
射量）での低圧初期噴射が行われる。この低圧噴射によ
り、着火前の燃料量が少なくなり予混合燃焼量が減少す
るため燃料噴射期間の初期段階での燃焼は比較的緩慢に
行われ、排気ガス中のＮＯｘ量の低減に寄与する。

【００３１】低圧噴射を開始してから所定時間が経過す
ると、噴射時期制御用の開閉弁７が開弁状態に保持され
たまま、噴射率切換用の切換弁５が開弁され、燃料室１
２に高圧燃料が供給され、インジェクタ９から高圧燃料
が噴射される。すなわち、低圧噴射での燃料噴射率より
も大きい噴射率での燃料噴射（高圧主噴射）が実施され
る。

【００３２】そして、燃料噴射終了時期になると、噴射
時期制御用の開閉弁７が閉弁され、制御室１１に供給さ
れた高圧燃料が油圧ピストン１４を介してニードル弁１
３に作用し、ニードル弁１３がインジェクタ９のノズル
孔を閉塞する。燃料噴射終了時点で燃料噴射率が急速に
立ち下がって、エンジンからの黒煙（スモーク）やパテ
ィクレート（ＰＭ）の排出量の低減に寄与する。噴射率
切換用の切換弁５は、開閉弁７の閉弁時期すなわち燃料
噴射時期終了時期から所定時間（図９に記号ΔＴｅで示
す）が経過した時点で閉じられる。

【００３３】図９に示すように、インジェクタ９と噴射
率切換用の切換弁５との間において燃料通路１０ａ内の
燃料圧力（インジェクタ入口圧力）は、各回の燃料噴射
サイクルでの燃料噴射が終了した時点から漸減して、次
回の燃料噴射サイクルでの燃料噴射が開始されるまでに
低圧噴射に適合する燃料圧力に低下して安定化し、次回
の低圧噴射での噴射圧すなわち噴射率は所要のものにな
る。

【００３４】本実施形態において、低圧蓄圧器４での燃
圧形成に係るオリフィス６ａの径は、図８に示す最適範
囲内に入るような値に設定されている。オリフィス６ａ
を設けたバイパス燃料通路を介して燃料通路１０ａから
低圧蓄圧器４へ流入する高圧燃料の流入量は、オリフィ
ス径が大きくなるほど大きくなる。このため、オリフィ
ス径が図８に示す最適範囲の上限値を上回る場合、低圧
蓄圧器４への高圧燃料の流入量は低圧燃料の圧力を好適
値に維持するのに必要な流入量を上回り、好適な圧力を
得るため、圧力制御弁３４を開いて低圧蓄圧器４内の燃
料を燃料タンク１７へ排出しなければならなくなる。す
なわち、オリフィス径が過大であると無駄な燃料排出が
行われる。これに対して、オリフィス径が図８に示す最
適範囲の下限値を下回る場合、低圧蓄圧器４への高圧燃
料の流入量は、最高回転数でのエンジン運転状態におい
て次の燃料噴射開始時期よりも余裕時間だけ手前の時点
までに燃料通路１０ａ内の燃料圧力（インジェクタ入口
圧力）を低圧噴射に適した圧力まで低下させるのに必要
な流入量を下回る。このため、オリフィス径が過小であ
ると最高速運転時に次の低圧噴射を適正に行えなくな
る。

【００３５】本実施形態のオリフィス６ａは図８の最適
範囲内に入るオリフィス径を有しており、広い回転域に
おいて低圧燃料の圧力を適正範囲に安定に維持して、無
駄な燃料排出を防止すると共に次の低圧噴射を適正に行
え、燃費および排ガス特性が向上する。更に、本発明の
蓄圧式燃料噴射装置では、低圧蓄圧器４内の燃料圧力を
より適正に且つより安定に維持するべく、圧力制御弁３
４の開弁動作を適正化して、適正な低圧噴射を安定に実
施できるようにしている。

【００３６】本実施形態では、エンジン運転中、コント
ローラ８は、図４に示す低圧燃料圧力制御ルーチンを所
定周期で実施する。この制御ルーチンにおいて、エンジ
ン回転数センサ出力およびアクセルペダル踏込量センサ
出力が読み込まれ、エンジン回転数Ｎeとアクセルペダ
ル踏込量ACC（より一般にはエンジン負荷）とがエンジ
ン運転状態として検出される（ステップＳ１）。次に、
図示しないマップを参照して、エンジン回転数およびア
クセルペダル踏込量に応じた低圧燃料の目標圧（指示
圧）が決定される（ステップＳ２）。更に、圧力センサ
４ａの出力が読み込まれ、低圧蓄圧器４内の燃料圧力
（実際圧）ＰLPが検出される（ステップＳ３）。そし
て、ステップＳ３で検出した実際圧からステップＳ２で
決定した目標圧を減じることにより差圧ΔＰが算出され
る（ステップＳ４）。ここで、差圧ΔＰの符号が負であ
れば、差圧ΔＰは値０に設定される。

【００３７】次に、図６に実線で示すマップを参照し
て、ステップＳ４で検出された差圧ΔＰに応じた基準開
弁デューティ比が決定される（ステップＳ５）。図６に
実線で示すマップには、図５に示す低回転・低負荷域以
外の回転・負荷域での低圧燃料圧力制御に適合する開弁
デューティ比すなわち基準開弁デューティ比が差圧ΔＰ
の関数として予め設定されている。図６の実線マップに
おいて、基準開弁デューティ比は、差圧ΔＰが所定差圧
ΔＰ１以下である差圧域では差圧ΔＰの増大につれて０
％から１００％まで直線的に増大するように設定され、
所定差圧ΔＰ１を超える高差圧域では差圧ΔＰにかかわ
らず１００％に設定されている。

【００３８】そして、図５に示すマップを参照して、エ
ンジンが低回転・低負荷域で運転されているか否かが、
ステップＳ１で検出されたエンジン回転数及びアクセル
ペダル踏込量に基づいて判別される（ステップＳ６）。
図５に示すように、低回転・低負荷域の一部を構成する
低回転域では、エンジン負荷は低負荷から高負荷まで変
化し、低回転・低負荷域の残部を構成する低負荷域で
は、エンジン回転数は低回転数から中位の回転数Ｎe1ま
で変化する。

【００３９】そして、ステップＳ６での判別結果が否定
（Ｎo）すなわち低回転・低負荷域でなければ、ステッ
プＳ５で決定された基準開弁デューティ比を圧力制御弁
３４の開弁制御に用いる開弁デューティ比として設定す
る（ステップＳ７）。一方、エンジンが低回転・低負荷
域で運転されていることがステップＳ６で判別される
と、図６に破線で示すマップを参照して、ステップＳ４
で検出された差圧ΔＰに応じた補正開弁デューティ比が
決定され（ステップＳ８）、この補正開弁デューティ比
を圧力制御弁３４の開弁制御に用いる開弁デューティ比
として設定する（ステップＳ９）。

【００４０】図６に破線で示すマップには、図５に示す
低回転・低負荷域での圧力制御に適合する開弁デューテ
ィ比すなわち補正開弁デューティ比が差圧ΔＰの関数と
して予め設定されている。補正開弁デューティ比は、差
圧域全体にわたって、差圧ΔＰが同一であれば基準開弁
デューティ比よりも必ず小さい値をとるようになってい
る。すなわち、低回転・低負荷域での圧力制御弁３４の
開弁度合いを抑制するようになっている。

【００４１】図７は、図６に実線で示した基準開弁デュ
ーティ比に対する図６に破線で示した補正開弁デューテ
ィ比の比率（≦１）を差圧ΔＰの関数として表す。図７
では、この比率を補正係数と称している。補正開弁デュ
ーティ比は基準開弁デューティ比にこの補正係数を乗じ
たものに対応する。図６に示すように、補正開弁デュー
ティ比は、差圧ΔＰが所定差圧ΔＰ２までの低差圧域で
は差圧ΔＰの増大につれて０％から所定デューティ比Ｄ
２％まで小さい勾配で直線的に変化する。すなわち、低
差圧域での圧力制御弁３４の開弁度合いを抑制するよう
になっている。また、所定差圧ΔＰ２以上の差圧域では
差圧ΔＰの増大につれて所定デューティ比Ｄ２％から１
００％まで大きい勾配で直線的に変化する。

【００４２】最後に、ステップＳ７またはステップＳ９
で設定された開弁デューティ比で圧力制御弁３４がデュ
ーティ制御される（ステップＳ１０）。この結果、圧力
制御弁３４は、低圧燃料の目標圧と実際圧との差（差圧
ΔＰ）に適合する開弁デューティ比で開弁して低圧蓄圧
器４内の低圧燃料の一部を燃料タンク１７へ排出し、こ
れにより低圧燃料の実際圧が目標圧に近づく。更に、エ
ンジンが低回転・低負荷域で運転されていれば、圧力制
御弁３４の開弁デューティ比が、それ以外の回転域の場
合よりも抑制され、低回転・低負荷域で生じやすい低圧
燃料の過度の圧力低下が未然に防止される。結果とし
て、燃料通路１０ａと低圧蓄圧器４との間に介在するオ
リフィス６ａのオリフィス径を図８に示す最適範囲内に
入るように設定した構成と相まって、広いエンジン回転
・負荷域において、低圧燃料の圧力が適正圧に安定に維
持され、これにより適正な低圧噴射が行われ、燃費およ
び排ガス特性が向上する。

【００４３】本発明は、上記実施形態に限定されず、種
々に変形可能である。例えば、実施形態では、エンジン
運転域全体を低回転・低負荷域とそれ以外の回転・負荷
域との２つに区分したが、運転域の区分の仕方はこれに
限定されない。例えば、エンジン運転域全体を低回転域
とそれ以外の２つに区分しても良く、或いは、エンジン
回転数単独またはエンジン回転数とエンジン負荷とによ
って３つ以上の運転域に区分しても良い。ここで、各エ
ンジン運転域での圧力制御弁の開弁度合いを低圧燃料の
目標圧と実際圧との差（差圧ΔＰ）に応じて設定すると
共に、低回転域や低負荷域での開弁度合いがそれ以外の
運転域のものよりも小さくなるようにする。

【００４４】実施形態では、低回転・低負荷域以外の回
転・負荷域での圧力制御に適合する基準開弁デューティ
比および低回転・低負荷域での圧力制御に適合する補正
開弁デューティ比をマップから求めるようにしたが、図
６に実線及び破線で示した屈曲直線にそれぞれ対応する
演算式に従って算出するようにしても良い。この場合、
図７に示す補正係数を基準開弁デューティ比に乗じて補
正開弁デューティ比を求めても良い。

【００４５】また、実施形態のように圧力制御弁をデュ
ーティ制御して平均開度を可変調整することは必須では
なく、圧力制御弁の実開度をエンジン運転域および差圧
などに応じたものに調整するように構成可能である。そ
の他、本発明の趣旨の範囲内で種々の変形が可能であ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明の蓄圧式燃料噴射装置は、第１蓄
圧器から複数の燃料通路への高圧燃料の排出を制御する
複数の第１制御弁の下流側において複数の燃料通路に接
続された第２蓄圧器に貯留される低圧燃料の目標圧と実
際圧との差およびエンジン回転数に基づき、低圧燃料の
実際圧が目標圧に近づくように、第２蓄圧器からの低圧
燃料の排出を調整する第２制御弁の開弁度合いを可変制
御するので、広いエンジン回転域にわたって低圧燃料を
適正圧力に安定に維持して適正な低圧噴射を実施するこ
とができ、これにより燃費および排ガス特性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置
を示す概略図である。

【図２】図１に示した燃料噴射装置の主要要素とエンジ
ンの各気筒のインジェクタとの接続を示す概略図であ
る。

【図３】一燃料噴射サイクルにおける、時間経過に伴う
噴射率の変化ならびに噴射率切換用の切換弁および噴射
時期制御用の開閉弁のそれぞれの開閉状態の変化を示す
図である。

【図４】図１に示した電子制御ユニットにより実施され
る低圧燃料圧力制御ルーチンのフローチャートである。

【図５】図４の低圧燃料圧力制御ルーチンでの低回転・
低負荷域の判別に用いられるエンジン回転数・アクセル
ペダル踏込量・運転域マップを例示する図である。

【図６】図４の低圧燃料圧力制御ルーチンでの基準開弁
デューティ比および補正開弁デューティ比の設定に用い
られる差圧・開弁デューティ比マップを例示する図であ
る。

【図７】図６に示す基準開弁デューティ比に対する補正
開弁デューティ比の比率（補正係数）を示す図である。

【図８】図１に示す蓄圧式燃料噴射装置の一要素である
オリフィスの径の最適範囲を示す図である。

【図９】蓄圧式燃料噴射装置のインジェクタ入口圧力の
低減特性を例示する図である。

【図１０】高回転域および低回転域における蓄圧式燃料
噴射装置のインジェクタ入口圧力の変化の様子をクラン
ク角の関数で示す図である。

【図１１】燃料通路内圧力、低圧蓄圧器への燃料流入
量、低圧蓄圧器からの燃料排出量ならびに低圧燃料圧の
時間的変化を低圧燃料圧が過度に低下する場合について
例示する図である。

【符号の説明】

１ 高圧ポンプ ８ コントローラ（燃料噴射制御手段、燃料圧力制御手
段） ３ 高圧蓄圧器（第１蓄圧器） ３ａ、４ａ 圧力センサ（燃料圧力検出手段） ４ 低圧蓄圧器（第２蓄圧器） ５ 蓄圧器（噴射率）切換用の切換弁（第１制御弁） ８ａ エンジン回転数センサ（エンジン運転状態検出手
段） ９ インジェクタ（燃料噴射ノズル） １０ａ、１０ｂ 燃料通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｅ Ｐ 55/02 ３５０ 55/02 ３５０Ｅ Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD05 AD12 BA22 BA25 CB12 DB08 DB11 DC09 DC18 3G084 AA01 AA03 BA14 DA10 EB12 FA18 FA33 3G301 HA02 JA24 KA01 KA08 KA24 LB06 LB11 LB18 MA27 NA08 NC02 ND02 ND41 NE08 PB08Z PE01Z PF03Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプにより加圧された高圧の燃料を貯
   留する第１蓄圧器と、 エンジンの気筒毎の燃焼室に燃料を噴射する複数の燃料
   噴射ノズルと、 上記第１蓄圧器と上記複数の燃料噴射ノズルとの間に延
   びる複数の燃料通路と、 上記複数の燃料通路のそれぞれに配され上記第１蓄圧器
   から上記複数の燃料通路の下流側への高圧燃料の排出を
   制御する複数の第１制御弁と、 上記複数の第１制御弁の下流側において分岐通路を介し
   て上記複数の燃料通路に接続され上記第１蓄圧器内の高
   圧燃料よりも低圧の燃料を貯留する第２蓄圧器と、 上記第２蓄圧器内の低圧燃料の実際圧を検出する燃料圧
   力検出手段と、 上記第２蓄圧器からの低圧燃料の排出を可変調整する第
   ２制御弁と、 上記複数の燃料噴射ノズル及び上記複数の第１制御弁の
   それぞれの開閉を制御して上記複数の燃料噴射ノズルか
   らの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、 エンジン回転数を含むエンジン運転状態を検出するエン
   ジン運転状態検出手段と、 上記エンジン運転状態検出手段により検出されたエンジ
   ン運転状態に応じて決定される上記第２蓄圧器内の低圧
   燃料の目標圧と上記燃料圧力検出手段により検出された
   実際圧との差および上記エンジン運転状態検出手段によ
   り検出されたエンジン回転数に基づき、上記低圧燃料の
   実際圧が上記目標圧に近づくように、上記第２制御弁の
   開弁度合いを可変制御する燃料圧力制御手段とを備える
   ことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 上記エンジン運転状態検出手段はエンジ
   ン負荷を検出し、 上記燃料圧力制御手段は、低負荷域で上記第２蓄圧器か
   らの低圧燃料の排出が抑制されるように、上記エンジン
   運転状態検出手段により検出されたエンジン負荷に応じ
   て上記第２制御弁の開弁度合いを可変制御することを特
   徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 上記燃料圧力制御手段は、上記目標圧と
   上記実際圧との差が小さい低差圧域で上記第２蓄圧器か
   らの低圧燃料の排出が抑制されるように、上記目標圧と
   上記実際圧との差に応じて上記第２制御弁の開弁度合い
   を可変制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄圧
   式燃料噴射装置。