JP2004108151A

JP2004108151A - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2004108151A
Application number: JP2002267853A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Watanabe; 渡辺　義正; Kazuhiro Omae; 大前　和広; Yoshinori Onagane; 大長根　嘉紀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP4207509B2

Abstract

【課題】蓄圧式燃料噴射制御装置において、燃料噴射ノズルにおける噴射率を可変とするとともに、装置の構成を簡潔にすることによって安定した燃料噴射を実行する。
【解決手段】蓄圧式燃料噴射制御装置であって、燃料噴射ノズル３のそれぞれの燃料供給通路４３が連通する供給蓄圧室４１と、燃料噴射ノズル３のそれぞれのリターン燃料通路４４を介して、燃料噴射ノズル３のそれぞれの制御室３４と連通するリターン蓄圧室４２と、燃料噴射ノズル３のそれぞれの制御室３４からリターン蓄圧室４２への燃料の流出を制御する燃料制御弁３６と、リターン蓄圧室４２内の圧力を調整する蓄圧調整手段４５、４６と、を備える。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
蓄圧室（コモンレール）に高圧の燃料を貯留し、この蓄圧室から内燃機関の各気筒の燃料噴射ノズルに燃料を分配する、いわゆる蓄圧式燃料噴射装置が知られている。蓄圧式燃料噴射装置では、常に蓄圧室に高圧の燃料を貯留しているため、機関の回転数にかかわらず燃料噴射圧を高く設定することができる。このため、従来の機関駆動式の燃料噴射ポンプ（いわゆるジャーク式燃料噴射ポンプ）に較べて、低回転時にも燃料噴射ノズルから噴射された燃料の微粒化が良好になり、機関の燃焼状態と排気性状とが向上する利点がある。
【０００３】
一方、ジャーク式燃料噴射ポンプでは、燃料噴射圧は燃料噴射初期には比較的低く、噴射後期には高くなる変動を繰り返す。一般に燃料噴射初期に噴射された燃料は燃料室温度上昇に寄与する程度が高く、燃料噴射初期に噴射される燃料量が多いと燃焼温度の上昇によりＮＯｘ（窒素酸化物）の生成量が増大する問題がある。ジャーク式ポンプでは、上述したように燃料噴射初期の燃料噴射圧が低く、燃料噴射率も低くなるため燃料噴射初期に噴射される燃料は比較的少なくなっており、ＮＯｘの抑制の上では好ましい噴射特性を有している。
【０００４】
ところが、前記蓄圧式燃料噴射装置では燃料噴射圧は噴射期間を通じてほぼ一定になるため、燃料の噴射率もほぼ一定になる。そこで、燃料噴射期間初期の燃料噴射量が比較的大きくなってしまい、ＮＯｘの生成を抑制することが困難な問題がある。このため、蓄圧式燃料噴射装置のように一定の燃料噴射圧力においてもジャーク式燃料噴射ポンプと同様な噴射特性を得られる燃料噴射制御装置が種々提案されている。
【０００５】
例えば、燃料噴射ノズルのニードル弁上部にニードル弁を閉弁方向に付勢する油圧を保持する制御室を設け、制御室は２本の油圧リターン通路を介してリーク室に連通し、リーク室は制御弁を介して低圧リーク通路に接続される。制御弁は、リーク室と低圧リーク通路とを遮断する第１の位置と、一方の油圧リターン通路を閉鎖し、他方の油圧リターン通路のみをリーク室を介して低圧リーク通路に連通させる第２の位置と、両方の油圧リターン通路を、リーク室を介して低圧リーク通路に連通させる第３の位置とをとる。第２の位置と第３の位置とを切り換えることにより、制御室の油圧低下速度を変化させ、ニードルのリフト速度を変化させることが可能となる（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３５５５３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２３４５４４号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５９３７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の先行技術に示される燃料噴射制御装置においては、制御弁を３つの配置をとるべく制御することによって、ニードル弁の上昇速度を変え、以て噴射率に高低差をつけるものであるため、制御弁の配置制御において高い精度が要求される。そのため、燃料噴射装置の製品間における組立精度等のばらつきによって、噴射率の安定性を維持するのが困難となる。また、複数の気筒によって構成される内燃機関であっては、各気筒の制御弁をそれぞれ制御する必要があり、燃料噴射制御装置全体の構成が複雑となる。
【０００８】
そこで、前記課題に鑑み、本発明では、蓄圧式燃料噴射制御装置のように一定の燃料噴射圧力で燃料の噴射を行う燃料噴射装置において、燃料の噴射率を可変とするとともに燃料噴射量の安定性を確保する簡潔な構成である燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。即ち、燃料を噴射する燃料噴孔を有するノズルボディと、前記ノズルボディの内部に形成され、前記燃料噴孔に連通する燃料室と、前記燃料室に燃料を供給する燃料供給通路と、前記燃料噴孔の開閉を行うニードル弁と、前記ニードル弁の前記燃料噴孔とは反対の端部に形成され、前記燃料供給通路と連通する制御室と、から構成される複数の燃料噴射ノズルと、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記燃料供給通路が連通する供給蓄圧室と、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室から延出する複数のリターン燃料通路を介して、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室と連通するリターン蓄圧室と、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室から前記リターン蓄圧室への燃料の流出を制御する複数の燃料制御弁と、前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する蓄圧調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された燃料噴射制御装置が備える燃料噴射ノズルは、前記供給蓄圧室から、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記燃料供給通路を介して前記燃料室と前記制御室へと燃料が供給され、前記ニードル弁は、前記燃料室及び前記制御室内の燃料から油圧を受ける。この両室の油圧のバランスによって、前記ニードル弁を上昇方向に移動させる力が発生する。このとき、前記ニードル弁が前記燃料噴孔から遠ざかる方向、即ち燃料噴射ノズルが閉弁状態から開弁状態へと移行する際のニードル弁の移動方向を上昇方向とし、その反対の方向を下降方向とする。
【００１１】
ここで、前記燃料制御弁が閉弁し前記制御室から前記リターン蓄圧室への燃料の流出が禁止されているときは、前記制御室内の圧力と前記燃料室内の圧力がほぼ同一となり、前記制御室内における前記ニードル面の軸方向の受圧面積が、前記燃料室内における前記ニードル面の軸方向の受圧面積より大きいため、前記ニードル弁は下降方向に力を受け、前記ニードル弁によって前記燃料噴孔が閉じられた状態となる。一方で、前記燃料制御弁が開弁し前記制御室から前記リターン蓄圧室へ燃料が流出するときは、前記制御室内の圧力が前記燃料室内の圧力より低くなり、一定の値より低くなると前記制御室内における前記ニードル面の受圧面が受ける力が、前記燃料室内における前記ニードル面の受圧面が受ける力より小さくなるため、前記ニードル弁は上昇方向に力を受け、前記ニードル弁は上昇方向へ移動し、前記燃料噴孔が開かれた状態となる。即ち、前記制御室内の圧力が変動することによって前記ニードル弁が上昇方向又は下降方向へ移動するが、その上昇速度は前記ニードル弁が受ける力、即ち前記制御室内の圧力と前記燃料室内の圧力との差圧によって生じる力によって決定される。
【００１２】
上記の構成における燃料噴射制御装置では、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室は、前記複数のリターン燃料通路を介して、前記リターン蓄圧室に連通している。従って、それぞれの前記燃料制御弁が開弁することで、前記リターン蓄圧室と開弁された前記燃料制御弁に対応する前記制御室との間において、燃料の流路が形成される。従って、前記リターン蓄圧室内の圧力によって前記制御室からリターン燃料通路を介して流出する燃料の流量を調整でき、その結果、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの制御室内の圧力を調整することが可能となる。
【００１３】
従って、前記蓄圧調整手段によって前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室内の圧力を調整することで、それぞれの前記ニードル弁の上昇速度を変更し、噴射率を可変とすることができる。また、前記蓄圧調整手段によって調整されるのは、前記リターン蓄圧室内の圧力のみであり、前記蓄圧調整手段によって複数の燃料噴射ノズルの噴射率を同時に可変とすることが可能となるため、燃料噴射制御装置全体の構成が簡潔なものとなり、安定した燃料噴射量が確保される。
【００１４】
更に、前記蓄圧調整手段は、前記リターン蓄圧室内の圧力を上昇させることによって、前記リターン燃料通路を介して前記制御室内の圧力が上昇するとともに前記制御室内の圧力と前記燃料室内の圧力との差圧が縮小することで前記ニードル弁の上昇速度を低下させ、前記リターン蓄圧室内の圧力を低減させることによって、前記リターン燃料通路を介して前記制御室内の圧力が低減するとともに前記制御室内の圧力と前記燃料室内の圧力との差圧が拡大することで前記ニードル弁の上昇速度を上昇させることを特徴とする。
【００１５】
従って、前記蓄圧調整手段によってそれぞれの前記ニードル弁の上昇速度を変更し、噴射率を可変とすることができる。また、前記蓄圧調整手段によって調整されるのは、前記リターン蓄圧室内の圧力のみであり、前記蓄圧調整手段によって複数の燃料噴射ノズルの噴射率を同時に可変とすることが可能となるため、燃料噴射制御装置全体の構成が簡潔なものとなり、安定した燃料噴射量が確保される。
【００１６】
ここで、前記蓄圧調整手段は、前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する手段であるが、その具体的な手段として以下に示す手段が考えられる。先ず、前記リターン蓄圧室から流出する燃料の流量を調整することで前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する手段が考えられる。流出する燃料の流量を調整する手段としては、ニードルの移動によって燃料が流出する開口部の開口面積が徐々に変動する手段や、スロットルバルブのような絞り弁等が有用である。ここで、前記リターン蓄圧室内から流出する燃料の流量は、前記リターン蓄圧室内の圧力とその外部の圧力との差圧と、その流出部における開口面積等のパラメータによって決定される。よって、前記リターン蓄圧室内から流出する燃料の流量を制御することで、前記蓄圧室内の圧力と燃料が流れ出る外部の圧力との差圧が決定され、特に外部の圧力が一定であれば前記リターン蓄圧室内の圧力が決定されることとなる。
【００１７】
前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する別の手段として、前記リターン蓄圧室は、前記制御室より前記リターン燃料通路流入する燃料を前記リターン室の外部へ排出する少なくとも一つのオリフィス通路を有するとともに、前記蓄圧調整手段は、前記オリフィス通路を開閉することによって前記リターン室から流出する燃料の流量を調整することで前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する手段が考えられる。この手段においては、前記蓄圧室から燃料が流出する前記オリフィス通路の合計開口面積を調整することで、前記リターン蓄圧室内から流出する燃料の流量を調整し、上述と同様に、前記リターン蓄圧室内の圧力とその外部の圧力との差圧が決定され、特に外部の圧力が一定であれば前記蓄圧室内の圧力が決定されることとなる。従って、前記リターン蓄圧室内の圧力を増加させる場合は、前記オリフィス通路の合計開口面積を減らすべく、前記オリフィス通路の少なくとも一部を閉じればよく、前記リターン蓄圧室内の圧力を減少させる場合は、前記オリフィス通路の合計開口面積を増やすべく、前記オリフィス通路の少なくとも一部を開けばよい。
【００１８】
従って、このような前記蓄圧調整手段によって前記リターン蓄圧室内の圧力を調整することによってそれぞれの前記制御室内の圧力を調整することで、前記制御室に対応するそれぞれの前記ニードル弁にかかる力を調整でき、以てそれぞれの前記ニードル弁の上昇速度を変更し、噴射率を可変とすることができる。また、前記蓄圧調整手段によって調整されるのは、前記リターン蓄圧室内の圧力のみであり、前記蓄圧調整手段によって複数の燃料噴射ノズルの噴射率を同時に可変とすることが可能となるため、燃料噴射制御装置全体の構成が簡潔なものとなり、安定した燃料噴射量が確保される。
【００１９】
更に、前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する手段として、前記リターン蓄圧室の容積を可変とする手段が考えられる。ここで、前記オリフィス通路を用いた蓄圧調整手段においては、オリフィス通路の断面積は小さいため、比較的容量の大きい前記リターン蓄圧室の全体の圧力を変化させるために、ある程度の時間を要することとなる。しかし、本手段は、前記リターン蓄圧室の容積変化によってその内部の圧力を調整する手段ではあるため、前記リターン蓄圧室内の圧力変化に伴い燃料の流入が行われる部位の断面積を、オリフィス通路のごとく小さくする必要はなく、比較的広く設定することができる。従って、燃料の流入が円滑に行われるため、前記リターン蓄圧室内の圧力変化に要する時間を短縮できる。
【００２０】
ここで、高圧力がかけられた燃料が低圧力の雰囲気に曝されることによって、燃料から熱が発生する。前記燃料噴射ノズルにおいては、前記供給蓄圧室において高圧力下におかれていた加圧燃料が、前記燃料供給通路を介して、前記制御室、前記リターン燃料通路および前記リターン蓄圧室へと流出する流路において、燃料にかかる圧力は低下していく。従って、上記流路における燃料の流れに従い、燃料から熱が発生し、燃料の性状変化を起こす虞がある。そこで、この課題を解決すべく、以下のような手段を更に採用した。即ち、更に、前記リターン蓄圧室内の燃料温度を検出する燃料温度検出手段を備え、前記蓄圧調整手段は、前記燃料温度検出手段によって検出された燃料温度の上昇に応じて前記リターン蓄圧室内の圧力を上昇させる手段であることを特徴とする。
【００２１】
このように構成される燃料噴射制御装置では、前記燃料温度検出手段によって検出された燃料温度が上昇するにつれて、前記蓄圧調整手段によって前記リターン蓄圧室内の圧力を上昇させることとなる。即ち、前記リターン蓄圧室内の圧力を上昇させることで、燃料にかかる圧力の変動を低く抑え、以て燃料の発熱を抑制するものである。尚、燃料温度検出手段としては、温度センサによって前記リターン蓄圧室内の燃料温度を検出する他に、供給蓄圧室内の圧力とリターン蓄圧室内の圧力とを測定し、その圧力差から前記リターン蓄圧室内の燃料温度を推定してもよい。
【００２２】
また、上述までの構成の燃料噴射制御装置においては、前記蓄圧調整手段によって前記リターン蓄圧室内の圧力を調整することで、それぞれの燃料噴射ノズルの噴射率を可変とすることができるが、前記リターン蓄圧室内の圧力は一定の時間を要して目的の圧力へ推移するため、目的の噴射率における燃料噴射への移行にも一定の時間を要する。従って、その目的の圧力及び噴射率への推移中においては、正確な燃料噴射を行えない虞がある。そこで、この課題を解決すべく、以下のような手段を更に採用した。即ち、更に、前記リターン蓄圧室内の圧力を検出する蓄圧室内圧検出手段を備え、前記蓄圧室内圧検出手段によって検出されたリターン蓄圧室内の圧力に応じて、前記複数の燃料噴射ノズルにおいて少なくとも開弁時期又は開弁時間の何れか一を補正制御することを特徴とする。
【００２３】
このように構成される燃料噴射制御装置では、前記燃料噴射ノズルの噴射率を決定する前記リターン蓄圧室内の圧力を前記蓄圧室内圧検出手段によって検出し、その検出された圧力に応じて、燃料噴射ノズルの少なくとも開弁時期又は開弁時間の何れか一を補正することなる。即ち、前記リターン蓄圧室内の圧力推移に伴う噴射率の推移を、前記蓄圧室内圧検出手段によって把握し、想定の燃料噴射と実際の燃料噴射との誤差を補正するものである。
【００２４】
また、上述までの構成の燃料噴射制御装置においては、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの制御室と前記リターン蓄圧室とは、前記複数のリターン燃料通路を介して連通されており、前記燃料制御弁を開弁することによって、それぞれの前記制御室から前記リターン蓄圧室に至るまで、燃料の流路が形成される。このような燃料噴射制御装置では、前記蓄圧調整手段によって前記リターン蓄圧室内の圧力が変更される際、燃料の内部に圧力波が発生し、前記複数の燃料噴射ノズルに伝播する。この際、圧力波の伝播が不均一となると、それぞれの燃料噴射ノズルの前記制御室内の圧力が均一とならないため、燃料噴射ノズル毎に噴射率が異なってしまい、正確な噴射を行えない虞がある。そこで、この課題を解決すべく、以下のような手段を採用した。即ち、前記複数のリターン燃料通路は、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの制御室から前記リターン蓄圧室に至るそれぞれの流路の長さがほぼ同一であることを特徴とする。
【００２５】
このように構成される燃料噴射制御装置では、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれは、ほぼ同一の長さの流路を形成する前記複数のリターン燃料通路を介して前記リターン蓄圧室へと連通する。従って、前記蓄圧調整手段によって前記リターン蓄圧室内の圧力を変更する際に発生する圧力波は、前記複数の燃料噴射ノズルへ均等に伝播することとなり、それぞれの燃料噴射ノズルの噴射率が同一となり、正確な噴射が可能となる。
【００２６】
また、上述までの燃料噴射ノズルにおいて、前記供給蓄圧室と前記リターン蓄圧室とを隣接して形成することによって、燃料噴射制御装置の構成に要する空間を小さく抑えることが可能となり、その小型化を図ることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施例＞
以下、本発明に係る燃料噴射制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置４が備えられる内燃機関１の概略構成図であって、内燃機関１に対して指令を送る電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５をも含めて示すものである。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する４サイクルエンジンである。また、図２は、本実施の形態に係る燃料噴射制御装置４の概略的な外観を表す図であり、図４中に示される矢印は、燃料の流れを意味する。
【００２８】
ここで、内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射ノズル３を備えている。各燃料噴射ノズル３は、燃料噴射制御装置４の一部を構成する燃料供給通路４３を介して供給蓄圧室４１と連通する。前記供給蓄圧室４１は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通し、更に燃料ポンプ６は、燃料配管７を介して燃料タンク８へと連通する。このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプ６は、燃料タンク８内に貯蔵されている燃料を供給蓄圧室４１へと供給し、供給蓄圧室４１内はほぼ一定の圧力に保たれる。供給蓄圧室４１にて所定圧に蓄圧された後、各気筒２の燃料噴射ノズル３へ分配される。そして、ＥＣＵ１５から燃料噴射ノズル３に対して噴射指令が出されると、燃料噴射ノズル３が開弁し、その結果、燃料噴射ノズル３から気筒２内へ燃料が噴射される。燃料噴射ノズル３の構成については、後述する。
【００２９】
次に、各燃料噴射ノズル３は、燃料噴射制御装置４の一部を構成するリターン燃料通路４４を介してリターン蓄圧室４２とも連通する。更に、リターン蓄圧室４２は、燃料回収管９を介して、燃料タンク８へと連通する。このように構成された燃料噴射系では、供給蓄圧室４１より燃料噴射ノズル３へ供給された燃料であって、先述のように燃料噴射ノズル３から噴射された燃料以外の燃料は、リターン燃料通路４４を介して、一旦、リターン蓄圧室４２へと流入し、リターン蓄圧室４２にて所定圧に蓄圧された後、燃料回収管９を介して燃料タンク８へと回収される。燃料タンク８へ回収された燃料は、再び燃料ポンプによって、供給蓄圧室４１等へ供給される。
【００３０】
ここで、内燃機関１には、気筒２において設けられる図示されない入力カムの回転角度を検出するカム角センサ１２と、図示されないクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角センサ１３とが設けられており、これらのセンサからの信号はＥＣＵ１５へと送られる。更に、内燃機関１におけるアクセルの開度を検出するアクセル開度センサ１４からの信号もＥＣＵ１５へと送られる。ＥＣＵ１５において、これらの信号に基づいて、内燃機関１が必要とするトルクに対応する燃料量を算出する。その後、ＥＣＵ１５は、算出された燃料量に基づいて、燃料噴射ノズル３に燃料を供給すべく燃料ポンプ６に供給指令を送るとともに、燃料噴射ノズル３に開弁指令を送ることで、気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３１】
尚、リターン蓄圧室４２には、その蓄圧室内の圧力を調整する蓄圧調整手段４５が設けられている。この蓄圧調整手段４５によって、リターン蓄圧室４２内の油圧の高低を調整することが可能となるが、構成については後述する。
【００３２】
また、内燃機関１には、吸気枝管１０が接続されており、吸気枝管１０の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。吸気枝管１０は図示されない吸気管に接続されている。また、内燃機関１には、排気枝管１１が接続され、排気枝管１１の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。排気枝管１１は図示されない排気管に接続されている。
【００３３】
ここで、燃料噴射ノズル３の構成について、図３に基づいて説明する。図３（ａ）は、燃料噴射ノズル３の断面における概略構成図である。燃料噴射ノズル３のハウジングは、ノズルボディ３１で構成されている。ここで、供給蓄圧室４１から延出する燃料供給通路４３は、ノズルボディ３１の内部へと連通している。更に、ノズルボディ３１の内部において、燃料供給通路４３は燃料室３３へと連通するとともに、燃料供給通路４３の途中においてオリフィス通路である燃料供給通路４３ｂを形成し、燃料供給通路４３ｂは制御室３４へと連通する。また、ノズルボディ３１には、燃料室３３とノズルボディ３１の外部とを連通する燃料噴孔３２が設けられている。
【００３４】
このノズルボディ３１の内部において、ニードル弁３５が摺動自在に嵌挿されるとともに、ニードル弁３５の先端部が燃料室３３に曝されており、一方で該先端部とは反対側の後端部が制御室３４に曝されている。ここで、燃料室３３と制御室３４との間において、ニードル弁３５又はニードル弁３５が摺動自在に嵌挿されているノズルボディ３１内部の孔部を介しての燃料の往来は無い構成となっている。更に、制御室３４は、オリフィス通路であるリターン燃料通路４４ｂを介して、別のリターン燃料通路４４へと連通している。ここで、リターン燃料通路４４において、燃料制御弁３６が設けられている。燃料制御弁３６は、直線移動を行うピストン部３６ｂを有し、このピストン部３６ｂの直線移動によってリターン燃料通路４４ｂにおける燃料の流れの遮断もしくは開放を行う。
【００３５】
このように構成される燃料噴射ノズル３において、燃料噴射ノズル３の動作を説明する。先ず、燃料制御弁３６はピストン部３６ｂを下降方向へ移動させることで、リターン燃料通路４４ｂにおける燃料の流れを遮断する。ここで、所定圧の圧力を有する燃料が供給蓄圧室４１から燃料供給通路４３へ供給される。燃料供給通路４３へ供給された燃料は、一部が燃料室３３へと流入し、残りの燃料は制御室３４へと流入する。このとき、ニードル弁３５は、燃料室３３内の燃料と制御室３４内の燃料の油圧によって負荷を受けるが、ニードル弁３５の軸方向（上昇方向もしくは下降方向）におけるニードル弁３５の受圧面積については、制御室３４側の受圧面積が燃料室３３側の受圧面積より広いため、その負荷はニードル弁３５を下降方向へ押しつける力となる。その結果、ニードル弁３５が燃料噴孔３２を塞ぐこととなり、燃料室３３内部の燃料は燃料噴孔３２より、ノズルボディ３１の外部へと噴射されない。
【００３６】
次に、燃料制御弁３６のピストン部３６ｂが上昇方向へ移動することによって、リターン燃料通路４４ｂにおける燃料の流れが開放される。従って、制御室３４内部に貯蔵されていた燃料は、リターン燃料通路４４ｂを介して、リターン燃料通路４４へと流れ、更にはリターン蓄圧室４２へ流入し、制御室３４内部の圧力が低下する。制御室内部の圧力がある程度低下することによって、ニードル弁３５が制御室３４側から受ける負荷の大きさが、燃料室３３側から受ける負荷の大きさより小さくなり、ニードル弁３５に上昇方向への負荷がかかることになる。その結果、ニードル弁３５が上昇方向へ移動し、燃料室３３の内部に貯蔵されていた燃料は、燃料噴孔３２から噴射される。
【００３７】
更に、燃料制御弁３６のピストン部３６ｂを下降させ、再度リターン燃料通路４４ｂにおける燃料の流れを遮断すると、制御室３４からの燃料の流出が禁止されるとともに燃料供給通路４３ｂを介して燃料が供給される。従って、制御室３４の内部の圧力が上昇し、圧力によってニードル弁３５が制御室３４側から受ける負荷の大きさが、燃料室３３側から受ける負荷の大きさより大きくなり、ニードル弁３５に下降方向への負荷がかかることになる。その結果、ニードル弁３５が下降方向へ移動し、燃料噴孔３２を塞いでしまうため、燃料噴孔３２からの燃料の噴射は行われなくなる。本実施例には示されていないが、ニードル弁３５を下降方向に付勢する弾性部材を制御室３３内に設けてもよい。付勢力により、ニードル弁３５の下降方向への移動、即ち燃料の噴射停止が迅速に行われることとなる。
【００３８】
ここで、燃料噴射ノズル３から噴射される燃料の噴射率は、ニードル弁３５の上昇速度に追従する関係である。即ち、ニードル弁３５が高速で上昇方向へ移動すると、燃料噴射ノズル３の噴射率は高くなり、ニードル弁３５が低速で上昇方向へ移動すると、燃料噴射ノズル３の噴射率は低くなる。図３（ｂ）は、燃料噴射ノズル３のニードルリフトの時間推移を示している。先述の通り、制御室３４の内部の圧力が低下することによって、ニードル弁３５が上昇方向へ移動するため、制御室３４の内部の圧力を調整することで、ニードル弁３５の上昇速度、即ち燃料噴射ノズル３の噴射率を調整することができる。図３（ｂ）において、高噴射率での噴射を行う場合は、制御室３４の内部の圧力が小さくなるように調整し、低噴射率での噴射を行う場合は、制御室３４の内部の圧力が大きくなるように調整する。
【００３９】
ここで、燃料噴射ノズル３において、制御室３４はオリフィス通路であるリターン燃料通路４４ｂを介してリターン燃料通路４４へと連通しているため、制御室３４の内部の圧力を調整するには、リターン燃料通路４４ｂを流れる燃料の流量を調整すればよい。一般にオリフィス通路を流れる流体の流量は、オリフィス通路を挟んだ前後における圧力の差に比例する。従って、オリフィス通路であるリターン燃料通路４４ｂの流量を調整するためには、リターン燃料通路４４の内部の圧力を調整すればよい。即ち、リターン燃料通路４４の内部の圧力が高い場合は、リターン燃料通路４４ｂを流れる燃料の流量が小さくなるため、制御室３４の内部の圧力の低下は小さくなり、その結果、ニードル弁３５の上昇速度は低く、燃料噴射ノズル３の噴射率も低い。一方で、リターン燃料通路４４の内部の圧力が低い場合は、リターン燃料通路４４ｂを流れる燃料の流量が大きくなるため、制御室３４の内部の圧力の低下は大きくなり、その結果、ニードル弁３５の上昇速度は高く、燃料噴射ノズル３の噴射率も高い。このように、リターン燃料通路４４の内部の圧力を調整することによって、燃料噴射ノズル３の噴射率を調整することができる。
【００４０】
尚、ニードル弁３５の下降については、燃料制御弁３６のピストン部３６ｂがリターン燃料通路４４ｂにおける燃料の流れを遮断することによって行うため、リターン燃料通路４４の内部の圧力にかかわらず、その下降速度は一定となる。
【００４１】
次に、リターン燃料通路４４の内部の圧力を調整する構成について、図４に基づいて説明する。図４には、本発明に係る燃料噴射制御装置の概略図であって、内燃機関１における４つの気筒２に設けられる４つの燃料噴射ノズル３、各々の燃料噴射ノズル３が連通するリターン蓄圧室４２近傍の概略構成が示されている。各燃料噴射ノズル３のリターン燃料通路４４は、リターン蓄圧室４２に連通し、リターン蓄圧室４２は、オリフィス通路である排出通路４２ｂを介して燃料回収管９に連通している。従って、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整することによって、各燃料噴射ノズル３のリターン燃料通路４４の内部の圧力を一斉に調整することが可能となる。本実施例においては、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整する蓄圧調整手段４５及び蓄圧調整手段４６が設けられている。
【００４２】
蓄圧調整手段４５は、リターン蓄圧室４２から延出するオリフィス通路である調整通路４５ｃと、調整通路４５ｃが連通する調整室４５ｂと、調整室４５ｂから延出し燃料回収管９へと連通する調整バイパス管４５ｄ及び調整通路４５ｃにおける燃料の流れを遮断又は開放するピストン部を有する調整弁４５ａと、から構成される。この蓄圧調整手段４５の調整弁４５ａによって調整通路４５ｃにおける燃料の流れを遮断する場合は、リターン蓄圧室４２から燃料が流出する通路は、排出通路４２ｂのみである。一方で、蓄圧調整手段４５の調整弁４５ａによって調整通路４５ｃにおける燃料の流れを開放する場合は、リターン蓄圧室４２から燃料が流出する通路は、排出通路４２ｂと調整通路４５ｃの二つとなる。従って、調整弁４５ａによってリターン蓄圧室４２から流出するオリフィス通路の断面積を切り替えることにより流出量を切り替えることが可能となり、以てリターン蓄圧室４２の内部の圧力を切り替えることが可能となる。本実施例では、調整通路４５ｃ及び調整弁４５ａの一組であるが、調整通路およびそれに対応する調整弁を複数組設けることによって、リターン蓄圧室４２内部の圧力を多段的に切り替えることも可能である。
【００４３】
また、蓄圧調整手段４６は、リターン蓄圧室４２と連通する調節室４６ｃを有しており、その連通部位の断面積は、蓄圧調整手段４５においてリターン蓄圧室４２と調整室４５ｂとを連通するオリフィス通路である調整通路４５ｃの断面積より、広くなっている。更に、調整室４６ｃの内部には調整室４６ｃの内壁面に摺動状態を保ちながら移動自在に設けられた調整壁４６ｆが備えられている。従って、調整壁４６ｆによって、調整室４６ｃは、リターン蓄圧室４２と連通する側の第一調整室４６ｃ１とリターン蓄圧室４２と連通しない側の第二調整室４６ｃ２とに区別される。ここで、オリフィス通路である燃料通路４６ｅが、蓄圧調整手段４６の外部から、第二調整室４６ｃ２の内部へと連通している。更に、第二調整室４６ｃ２は、オリフィス通路である燃料通路４６ｄを介して、燃料排出室４６ｂへと連通している。ここで、燃料通路４６ｄにおける燃料の流れを遮断又は開放する燃料制御弁４６ａが備えられている。
【００４４】
このように構成される蓄圧調整手段４６は、加圧燃料が燃料ポンプ６によって、燃料通路４６ｅを介して第二調整室４６ｃ２へと供給される。ここで、燃料制御弁４６ａによって、燃料通路４６ｄにおける燃料の流れを遮断されている場合は、第二調整室４６ｃ２から燃料が流出することはないため、第二調整室４６ｃ２の内部の圧力が高くなり、調整壁４６ｆが、リターン蓄圧室４２側へ移動する。次に、燃料調整弁４６ａによって、燃料通路４６ｄにおける燃料の流れが開放されている場合は、第二調整室４６ｃ２から燃料通路４６ｄを介して燃料排出室４６ｂへ燃料が流出する。従って、第二調整室４６ｃ２の内部の圧力が低下するため、リターン蓄圧室４２の内部の圧力によって、調整壁４６ｆが、先述の燃料調整弁４６ａによって燃料通路４６ｄにおける燃料の流れが遮断されている場合の位置より、リターン蓄圧室４２側とは反対側の方向へ移動を開始する。その結果、調整壁４６ｆの移動に伴い、リターン蓄圧室４２の容積が拡大することとなり、以てリターン蓄圧室４２の内部の圧力を低下させる。
【００４５】
上述までのように構成される燃料噴射制御装置では、各燃料噴射ノズル３の燃料制御弁３６によってリターン燃料通路４４ｂにおける燃料の流れが開放されていれば、蓄圧調整手段４５もしくは蓄圧調整手段４６によって、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が調整されることに伴い、リターン蓄圧室４２と連通する各燃料噴射ノズル３のリターン燃料通路４４および制御室３４の内部の圧力が調整される。その結果、ニードル弁３５の上昇速度を可変とし、燃料噴射ノズル３における噴射率を調整することができる。即ち、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整することにより、複数の燃料噴射ノズル３における噴射率を一斉に調整することが可能となるため、燃料噴射量の安定性を確保する簡潔な構成となる。
【００４６】
ここで、リターン燃料通路４４において、図４に示される各燃料噴射ノズル３の制御室３４からリターン蓄圧室４２に至るまでの流路が、ほぼ同一の長さで構成されている。このように構成することで、蓄圧調整手段４５もしくは蓄圧調整手段４６によって発生したリターン蓄圧室４２内の圧力変化、即ち圧力波が、各燃料噴射ノズル３の制御室３４に均一に到達することになり、各燃料噴射ノズル３における噴射率の変化が同一となる。従って、更に、燃料噴射量の安定性を確保する構成となる。
【００４７】
ここで、図５には、蓄圧調整手段４５および蓄圧調整手段４６によって、リターン蓄圧室４２の内部の圧力をＰ２からＰ１へと変更するときの、圧力の時間推移を示されている。図５において、横軸は時間、縦軸はリターン蓄圧室４２の内部の圧力を示す。ここで、ＥＣＵ１５によって、時間ｔ１において、蓄圧調整手段４５または蓄圧調整手段４６にリターン蓄圧室４２の内部の圧力をＰ２からＰ１へ変更すべく指令が出されている。この指令に対し、蓄圧調整手段４５および蓄圧調整手段４６によって変更されたリターン蓄圧室４２の内部の圧力の時間推移が、それぞれＬ２及びＬ１である。蓄圧調整手段４５によってリターン蓄圧室の内部の圧力がＰ１に至った時間がｔ３、蓄圧調整手段４６によってリターン蓄圧室の内部の圧力がＰ１に至った時間がｔ２となり、蓄圧調整手段４６による方が、圧力変更に要する時間は短くなる。
【００４８】
これは、蓄圧調整手段４６は、調整室４６ｃの内部に設けられた調整壁４６ｆによって、リターン蓄圧室４２の容積を変化させることで、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整するものであるが、調整室４６ｃとリターン蓄圧室４２の連通部位の断面積は、蓄圧調整手段４５においてリターン蓄圧室と調整室４５ｂとを連通するオリフィス通路である調整通路４５ｃの断面積より、広くなっているため、リターン蓄圧室４２の内部の燃料が調整室４６ｃ内部へ迅速に流入する。その結果、蓄圧調整手段４６によってリターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整するときに要する時間は、蓄圧調整手段４５によってリターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整するときに要する時間よりも短くなり、リターン蓄圧室の内部の圧力をより正確に制御することが可能となる。これは、燃料噴射ノズル３における噴射率を正確に調整し、燃料噴射量の安定性の維持に資するものである。
【００４９】
更に、図４に示す本実施の形態に係る燃料噴射制御装置には、リターン蓄圧室４２の内部の燃料温度を検出する燃料温度検出手段４７が設けられている。一般に、高圧下の雰囲気において加圧された流体が、低圧化の雰囲気に曝されると、その流体は熱を発生する。本実施の形態に係る燃料噴射制御装置においては、供給蓄圧室４１からリターン蓄圧室４２に至るまでに、曝される圧力が低下する。従って、加圧燃料が制御室３４からリターン蓄圧室４２へと流入する過程において、熱が発生することとなる。このとき、発熱により燃料の性状が変化する虞がある。そこで、発熱による燃料の性状変化を回避する制御手段を図６に示す。図６には、燃料温度検出手段４７によって得られるリターン蓄圧室４２の内部の燃料温度に基づいたリターン蓄圧室４２の内部の圧力の制御のフローチャートが示される。
【００５０】
図６に示されるフローチャートは、内燃機関１が駆動しているときに、ＥＣＵ１５によって繰り返し実行される制御を表すフローチャートである。先ず、Ｓ５０１において、燃料温度検出手段４７によって、リターン蓄圧室の内部の燃料温度ＴＨＯが検出される。Ｓ５０１の処理が終了すると、Ｓ５０２へと進む。
【００５１】
Ｓ５０２においては、Ｓ５０１で取得したＴＨＯの値と、基準値であるＴ１とを比較する。ここで、Ｔ１は、リターン蓄圧室４２の内部の燃料が、発熱によって燃料の性状変化を判断するためのしきい値である。従って、ＴＨＯの値がＴ１より大きい場合は、発熱が大きいため燃料の性状変化の虞があると考えられ、ＴＨＯの値がＴ１以下の場合は、発熱が小さいため燃料の性状変化の虞はないと考えられる。Ｓ５０２において、ＴＨＯの値がＴ１の値より大きいと判断された場合は、Ｓ５０３へ進む。一方で、Ｓ５０２において、ＴＨＯの値がＴ１の値以下と判断された場合は、Ｓ５０４へ進む。
【００５２】
Ｓ５０３においては、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を昇圧すべく、蓄圧調整手段４５もしくは蓄圧調整手段４６によってリターン蓄圧室４２の内部の圧力が調整される。これにより、各燃料噴射ノズル３における制御室３４の内部の圧力とリターン蓄圧室４２の内部の圧力との差が小さくなり、燃料の発熱を抑制することが可能となる。尚、この場合、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が昇圧されることにより、燃料噴射ノズル３における噴射率は低くなる。Ｓ５０３の処理が終了すると、再びＳ５０１から本制御が、繰り返し実行される。
【００５３】
Ｓ５０４においては、内燃機関１の運転状況によって、高噴射率の燃料噴射が要求されているか否かを判断する。Ｓ５０４において、高噴射率の燃料噴射が要求されていると判断された場合は、Ｓ５０５に進む。Ｓ５０５においては、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を降圧すべく、蓄圧調整手段４５もしくは蓄圧調整手段４６によってリターン蓄圧室４２の内部の圧力が調整される。これにより、各燃料噴射ノズル３における制御室３４の内部の圧力とリターン蓄圧室４２の内部の圧力との差は大きくなるため燃料の発熱が促進されるが、燃料噴射ノズル３における噴射率は向上する。
【００５４】
一方、Ｓ５０４において、高噴射率の燃料噴射が要求されていないと判断された場合は、Ｓ５０６に進む。Ｓ５０６においては、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を昇圧すべく、蓄圧調整手段４５もしくは蓄圧調整手段４６によってリターン蓄圧室４２の内部の圧力が調整される。これにより、各燃料噴射ノズル３における制御室３４の内部の圧力とリターン蓄圧室４２の内部の圧力との差は小さくなるため燃料の発熱が抑制される。
Ｓ５０５及びＳ５０６の処理が終了すると、再びＳ５０１から本制御が、繰り返し実行される。
【００５５】
更に、図４に示す本実施の形態に係る燃料噴射制御装置には、リターン蓄圧室４２の内部の燃料圧力を検出する蓄圧室内圧検出手段４８が設けられている。図５に示すように、例えば、蓄圧調整手段４５または蓄圧調整手段４６によって、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を変更する場合、実際の圧力の時間推移は、ＥＣＵ１５による変更指令に対して遅れる傾向がある。これは、燃料は一般に流体であるため、圧力の変化がリターン蓄圧室４２内へ伝播するまでに一定の時間を要するためである。従って、圧力の変化がリターン蓄圧室４２内へ伝播するまでに要する時間（図５において、ｔ１からｔ２までの時間、もしくはｔ１からｔ３までの時間で表される時間）においては、リターン蓄圧室４２の内部の圧力は目的の圧力まで至っておらず、その間の燃料噴射ノズル３における噴射率も目的の噴射率へ至ってはいない。一方で、ＥＣＵ１５は、リターン蓄圧室の内部の圧力は瞬時に切り替わり、噴射率も目的の噴射率へ至っているとの前提で、燃料噴射ノズルの開弁時間を算出している場合、実際に燃料噴射ノズル３から噴射される燃料量が、ＥＣＵ１５が想定している燃料量と異なる虞がある。そこで、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が推移している間において、噴射燃料量が適正な量となるべく燃料噴射ノズル３の開弁時間を補正する必要がある。また、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が推移することにより、目的の噴射率に至るまでに一定の遅れ時間を要することとなるため、内燃機関１の運転状況によっては、所定の時期に目的の噴射率にて燃料を噴射すべく、燃料噴射ノズル３の開弁時期を補正する必要がある。
【００５６】
そこで、図７に基づいて、リターン蓄圧室４２の内部の圧力に応じた燃料噴射ノズル３の開弁時間及び開弁時期の補正について説明する。図７（ａ）には、燃料噴射ノズル３における噴射率の時間推移が示されており、図７（ｂ）には、図７（ａ）に示された噴射率に対応するリターン蓄圧室４２の内部の圧力の時間推移が示されている。図７（ａ）、（ｂ）において、Ｌ５及びＬ３は、例えばＥＣＵ１５から蓄圧調整手段４５もしくは蓄圧調整手段４６に対して、リターン蓄圧室４２内の圧力をＰ２からＰ１へ切り替えるために出される圧力切替指令とそれに対応する噴射率の切替を表している。また、Ｌ６及びＬ４は、実際の圧力の時間推移とそれに対応する噴射率の推移を表している。
【００５７】
ここで、図７（ａ）において、Ｌ３とＬ４が相違する部分の面積Ａ１は、ＥＣＵ１５が噴射を想定した燃料量のうち、実際には噴射されなかった燃料量を意味する。従って、噴射当初において、ＥＣＵ１５が想定した燃料量を噴射するために要する燃料噴射ノズル３の開弁時間ｔ５では、その想定した燃料量より少ない燃料を噴射することになるため、面積Ａ１で表せる量に相当する燃料を補正して追加的に噴射する必要がある。そこで、ＥＣＵ１５は、面積Ａ２で表される燃料量を追加噴射すべく、燃料噴射ノズル３の開弁時間をｔ５からｔ６へ延長する。ここで、面積Ａ２は、横軸において時間（ｔ６−ｔ５）、縦軸においてＱ２で表される長方形の面積であり、その面積は面積Ａ１と同一である。また、時間（ｔ６−ｔ５）は、蓄圧室内圧検出手段４８から得られる圧力信号の推移から燃料噴射ノズル３の噴射率の推移を算出したうえで、決定される。
【００５８】
次に、図７（ａ）において、ＥＣＵ１５の噴射率のＱ１からＱ２への切替指令は時間ｔ４において行われているが、実際には時間ｔ４＋Δｔに至って初めて噴射率がＱ２に達している。即ち、ＥＣＵ１５の、内燃機関の運転状況に応じて、時間ｔ４において噴射率Ｑ２の噴射を行う必要があるとの要求に対して、遅れ時間Δｔが介在し、十分な応答が為されていない。従って、所定の時間（例えばｔ４）において、噴射率Ｑ２の噴射を行う必要がある場合は、遅れ時間Δｔ分だけ切替指令を早める必要がある。遅れ時間Δｔは、蓄圧室内圧検出手段４８から得られる現在の圧力（例えばＰ２）と目的の噴射率Ｑ２に対応する圧力（例えばＰ１）との差分から決定される。
【００５９】
このように、蓄圧室内圧検出手段４８によって検出されるリターン蓄圧室４２の内部の圧力に応じて、燃料噴射ノズル３の開弁時間又は開弁時期を補正することによって、正確な燃料噴射を実施することができる。
【００６０】
＜第２の実施例＞
図８は、本発明に係る燃料噴射制御装置の別の実施例を示す。図８に示される燃料噴射制御装置は、図４に示される燃料噴射制御装置に対して、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整する蓄圧調整手段の構成が変更されている。従って、図４に示される燃料噴射制御装置と同様の構成を有する部位については、同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００６１】
図８に示される燃料噴射制御装置は、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整する蓄圧調整手段４９を備える。蓄圧調整手段４９は、開口部４９ｉを介して、リターン蓄圧室４２に連通する調整室４９ｃを有する。調整室４９ｃの内部には、調整室４９ｃの内壁と摺動自在に配置される調整壁４９ｆが設けられており、調整壁４９ｆによって、調整室４９ｃは、第一調整室４９ｃ１と第二調整室４９ｃ２に分割されている。尚、第一調整室４９ｃ１は、リターン蓄圧室４２側に位置する調整室である。ここで、第一調整室４９ｃ１の内部には、開口部４９ｉにおける燃料の流れを遮断もしくは開放する調整弁４９ｈが設けられており、さらに調整弁４９ｈは、調整スプリング４９ｇを介して調整壁４９ｆに連結されている。また、第一調整室４９ｃ１内であって、調整壁４９ｆが到達しない部位から、燃料タンク８へ連通する燃料回収管９が延出している。一方で、第二調整室４９ｃ２には、蓄圧調整手段４９の外部から燃料を供給するオリフィス通路である燃料通路４９ｅが連通しており、また第二調整室４９ｃ２から燃料排出室４９ｂへ燃料を排出するオリフィス通路である燃料通路４９ｄが設けられている。更に、燃料通路４９ｄにおける燃料の流れを遮断又は開放するピストン部を有する燃料調整弁４９ａが設けられている。
【００６２】
このように、構成される蓄圧調整手段４９を有する燃料噴射制御装置において、燃料調整弁４９ａによって、燃料通路４９ｄにおける燃料の流れが遮断されている場合、第二制御室４９ｃ２の内部には高圧の燃料が貯蔵され、その圧力によって調整壁４９ｆが開口部４９ｉ側へ押される。その結果、調整弁４９ｈは、リターン蓄圧室４２の内部に有する燃料から圧力を受ける一方で、調整壁４９ｆから調整スプリング４９ｇを介して、圧力を受ける。そのため、開口部４９ｉと調整弁４９ｈとの間に介在する燃料の流路面積はもっと小さくなる。
【００６３】
一方で、燃料調整弁４９ａによって、燃料通路４９ｄにおける燃料の流れが開放されている場合、第二調整室４９ｃ２に貯蔵される燃料が燃料通路４９ｄを介して排出されるため、第二調整室４９ｃ２の内部の圧力は、燃料調整弁４９ａによって、燃料通路４９ｄにおける燃料の流れが遮断されている場合と比べ、低くなる。そのため、調整弁４９ｈが、調整スプリング４９ｇを介して調整壁４９ｆより受ける圧力は低下するため、開口部４９ｉと調整弁４９ｈの間に介在する燃料の流路面積は、燃料調整弁４９ａによって、燃料通路４９ｄにおける燃料の流れが遮断されている場合と比べ、広くなる。
【００６４】
このように、燃料調整弁４９ａによって燃料通路４９ｄにおける燃料の流れを遮断又は開放することによって、開口部４９ｉと調整弁４９ｈの間に介在する燃料の流路面積を変更することができる。ここで、流路面積が大きくなる場合は、リターン蓄圧室４２から流出する燃料の流量が大きくなるため、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が低下し、流路面積が小さくなる場合は、リターン蓄圧室４２から流出する燃料の流量が相対的に小さくなるため、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が相対的に上昇する。この結果、蓄圧調整手段４９によって、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が調整されることに伴い、リターン蓄圧室４２と連通する各燃料噴射ノズル３のリターン燃料通路４４および制御室３４の内部の圧力が調整される。その結果、ニードル弁３５の上昇速度を可変とし、燃料噴射ノズル３における噴射率を調整することができる。即ち、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整することにより、複数の燃料噴射ノズル３における噴射率を一斉に調整することが可能となるため、燃料噴射量の安定性を確保する簡潔な構成となる。
【００６５】
＜第３の実施例＞
図９は、本発明に係る燃料噴射制御装置の別の実施例を示す。図９に示される燃料噴射制御装置は、図４に示される燃料噴射制御装置に対して、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整する蓄圧調整手段の構成が変更されている。従って、図４に示される燃料噴射制御装置と同様の構成を有する部位については、同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００６６】
図９に示される燃料噴射制御装置は、リターン蓄圧室４２から燃料タンク８へと連通する燃料回収管９において、燃料の流量を調整するスロットルバルブ５１、及びそのアクチュエータ５０が設けられている。このように、スロットルバルブによって燃料回収管９における燃料の流量を調整することで、リターン蓄圧室４２の内部の圧力が調整され、それに伴いリターン蓄圧室４２と連通する各燃料噴射ノズル３のリターン燃料通路４４および制御室３４の内部の圧力が調整される。その結果、ニードル弁３５の上昇速度を可変とし、燃料噴射ノズル３における噴射率を調整することができる。即ち、リターン蓄圧室４２の内部の圧力を調整することにより、複数の燃料噴射ノズル３における噴射率を同時に調整することが可能となるため、燃料噴射量の安定性を確保する簡潔な構成となる。
【００６７】
＜第４の実施例＞
上述までの燃料噴射制御装置において、供給蓄圧室４１とリターン蓄圧室４２の配置態様について、図１０に示す態様が考えられる。図１０には、本発明に係る燃料噴射制御装置の断面図が示されている。図１０においては、上述までと同様に、各燃料噴射ノズル３が、燃料供給通路４３を介して供給蓄圧室４１と、リターン燃料通路４４を介してリターン蓄圧室４２と連結されている。ここで、供給蓄圧室４１とリターン蓄圧室４２は、蓄圧筐体５２の内部に、隣接した状態で設けられている。このように供給蓄圧室４１とリターン蓄圧室４２を設けることで、本発明に係る燃料噴射制御装置の構成に要する空間を小さくし、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による燃料噴射制御装置は、各燃料噴射ノズルの燃料制御弁によってリターン燃料通路における燃料の流れが開放されていれば、蓄圧調整手段によって、リターン蓄圧室の内部の圧力が調整されることに伴い、リターン蓄圧室と連通する各燃料噴射ノズルのリターン燃料通路および制御室の内部の圧力が調整される。その結果、ニードル弁の上昇速度を可変とし、燃料噴射ノズルにおける噴射率を調整することができる。即ち、リターン蓄圧室の内部の圧力を調整することにより、複数の燃料噴射ノズルにおける噴射率を一斉に調整することが可能となるため、燃料噴射量の安定性を確保する簡潔な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置が使用される内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置の概略的な外観を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置において使用される燃料噴射ノズルの概略構成、及び燃料噴射ノズルのニードルリフトの時間推移を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置の概略構成を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置におけるリターン蓄圧室内の圧力の時間推移を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置におけるリターン蓄圧室内の圧力の制御を示すフロー図である。
【図７】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置にの各燃料噴射ノズルにおける噴射率の時間推移と、リターン蓄圧室内の圧力の時間推移を示す図である。
【図８】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置の第２の実施例の概略構成を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置の第３の実施例の概略構成を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係る燃料噴射制御装置の第４の実施例であって、該装置の横断面を示す図である。
【符号の説明】
３・・・・燃料噴射ノズル
４・・・・燃料噴射制御装置
３１・・・・ノズルボディ
３２・・・・燃料噴孔
３３・・・・燃料室
３４・・・・制御室
３５・・・・ニードル弁
３６・・・・燃料制御弁
４１・・・・供給蓄圧室
４２・・・・リターン蓄圧室
４３・・・・燃料供給通路
４４・・・・リターン燃料通路
４５・・・・蓄圧調整手段
４６・・・・蓄圧調整手段
４７・・・・燃料温度検出手段
４８・・・・蓄圧室内圧検出手段
４９・・・・蓄圧調整手段

Claims

燃料を噴射する燃料噴孔を有するノズルボディと、
前記ノズルボディの内部に形成され、前記燃料噴孔に連通する燃料室と、
前記燃料室に燃料を供給する燃料供給通路と、
前記燃料噴孔の開閉を行うニードル弁と、
前記ニードル弁の前記燃料噴孔とは反対の端部に形成され、前記燃料供給通路と連通する制御室と、から構成される複数の燃料噴射ノズルと、
前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記燃料供給通路が連通する供給蓄圧室と、
前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室から延出する複数のリターン燃料通路を介して、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室と連通するリターン蓄圧室と、
前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの前記制御室から前記リターン蓄圧室への燃料の流出を制御する複数の燃料制御弁と、
前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する蓄圧調整手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
前記蓄圧調整手段は、前記リターン蓄圧室内の圧力を上昇させることによって、前記リターン燃料通路を介して前記制御室内の圧力が上昇するとともに前記制御室内の圧力と前記燃料室内の圧力との差圧が縮小することで前記ニードル弁の上昇速度を低下させ、
前記リターン蓄圧室内の圧力を低減させることによって、前記リターン燃料通路を介して前記制御室内の圧力が低減するとともに前記制御室内の圧力と前記燃料室内の圧力との差圧が拡大することで前記ニードル弁の上昇速度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
前記蓄圧調整手段は、前記リターン蓄圧室から流出する燃料の流量を調整することで前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
前記リターン蓄圧室は、前記制御室より前記リターン燃料通路に流入する燃料を前記リターン室の外部へ排出する少なくとも一つのオリフィス通路を有し、
前記蓄圧調整手段は、前記オリフィス通路を開閉することによって前記リターン室から流出する燃料の流量を調整することで前記リターン蓄圧室内の圧力を調整する手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
前記蓄圧調整手段は、前記リターン蓄圧室の容積を可変とする手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
更に、前記リターン蓄圧室内の燃料温度を検出する燃料温度検出手段を備え、
前記蓄圧調整手段は、前記燃料温度検出手段によって検出された燃料温度の上昇に応じて前記リターン蓄圧室内の圧力を上昇させる手段であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
更に、前記リターン蓄圧室内の圧力を検出する蓄圧室内圧検出手段を備え、
前記蓄圧室内圧検出手段によって検出されたリターン背圧に応じて、前記複数の燃料噴射ノズルにおいて少なくとも開弁時間又は開弁時期の何れか一を補正することを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
前記複数のリターン燃料通路は、前記複数の燃料噴射ノズルのそれぞれの制御室から前記リターン蓄圧室に至るそれぞれの流路の長さがほぼ同一であることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の燃料噴射制御装置。
前記供給蓄圧室と前記リターン蓄圧室とは隣接して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の燃料噴射制御装置。