JP2008163806A - 燃料蓄圧装置及び燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動性の向上及び種々の運転条件に適応することのできる燃料噴射装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 燃料蓄圧装置（１）は、燃料ポンプ（２）から燃料が供給されるとともにインジェクタ（１３）へ燃料を送出する第１蓄圧室（３）と、この第１蓄圧室（３）との間で燃料の授受が行われる第２蓄圧室（４）とを備えている。この第１蓄圧室（３）と第２蓄圧室（４）とは、第１通路（５）及び第２通路（６）とで接続されている。第１通路（５）には第１逆止弁（７）が設けられている。また、第２通路（６）には第２逆止弁（８）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）へ供給する燃料を高圧で蓄える燃料蓄圧装置及び燃料噴射装置に関する。

従来、ポンプから供給される蓄圧室として燃料噴射用の第１蓄圧室と、増圧手段作動用の第２蓄圧室とを備え、第１蓄圧室と第２蓄圧室との間に第１蓄圧室から第２蓄圧室への燃料の供給を遮断する遮断弁を備えた燃料噴射装置が提案されている（特許文献１）。このような燃料噴射装置は、内燃機関を始動する際に第１蓄圧室から第２蓄圧室への供給を遮断するため小容積である第１蓄圧室及び燃料溜まり内における燃料の圧力を速やかに上昇させることができる。これにより内燃機関の始動性を向上させることができる。

特開２００５−７６５１０号公報

しかしながら、蓄圧室を第１蓄圧室と第２蓄圧室とに分割していることから、第１蓄圧室の容積は少量となる傾向にある。このため、要求される噴射量が多量となる等、噴射条件によっては第１蓄圧室内の燃料量が不足し、噴射後半に噴射圧力が低下し、理想の噴射を実現できないおそれがある。

そこで、本発明は、内燃機関の始動性の向上及び種々の運転条件に適応することのできる燃料噴射装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための、本発明の燃料蓄圧装置は、燃料ポンプから燃料が供給されるとともにインジェクタへ燃料を送出する第１蓄圧室と、当該第１蓄圧室との間で燃料の授受が行われる第２蓄圧室と、前記第１蓄圧室から前記第２蓄圧室へ燃料流入を制御する第１の流入制御手段と、前記第２蓄圧室から前記第１蓄圧室への燃料流入を制御する第２の流入制御手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような燃料噴射装置の第１蓄圧室には燃料ポンプからの燃料が流入すると内部の圧力が上昇し、燃料の噴射が行われると内部の圧力は低下する。ここで、第１蓄圧室は容積が小さくすることができるため、内燃機関の始動時等に早期の昇圧を実現することができる。その一方で、噴射によって第１蓄圧室内の燃料量が低下すると第２蓄圧室からの燃料の補充があるので第１蓄圧室内の燃料量の低下、圧力の低下を抑制することができる。

ここで、前記第２の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力と前記第２蓄圧室の圧力との差によって開閉状態が切り替わる逆止弁とすることができる（請求項２）。燃料噴射により第１蓄圧室内の圧力が低下し、第２蓄圧室内の圧力とに差が生じる、すなわち、第１蓄圧室内の圧力が第２蓄圧室内の圧力よりも低い状態で開放される逆止弁を装着すれば、第１蓄圧室と第２蓄圧室との圧力差に応じて第１蓄圧室に燃料が補充される。

一方、前記第１の流入制御手段も、前記第１蓄圧室内の圧力と前記第２蓄圧室の圧力との差によって開閉状態が切り替わる逆止弁とすることができる（請求項３）。燃料ポンプより燃料が供給された第１蓄圧室内の圧力が上昇し、第２蓄圧室内の圧力とに差が生じる、すなわち、第１蓄圧室内の圧力が第２蓄圧室内の圧力よりも高い状態で開放される逆止弁を装着すれば、第１蓄圧室と第２蓄圧室との圧力差に応じて第２蓄圧室に燃料が補充される。

また、前記第１の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力に抗して付勢される弁体を備えた開閉弁とすることもできる（請求項４）。このような構成では弁体を付勢する力を調整することにより第１蓄圧室内の圧力が所望の圧力に達したときに第１蓄圧室と第２蓄圧室とを連通させて第２蓄圧室へ燃料を供給することができる。

さらに、前記第１の流入制御手段は、オリフィスである構成とすることができる（請求項５）。オリフィスを設けることにより流量を調整しつつ第１蓄圧室から第２蓄圧室への燃料の供給を継続的に行うことができる。ここで、オリフィスはインジェクタが消費する燃料量を考慮してその流量を設定することができる。このとき、オリフィスの径を大きくし過ぎると第１蓄圧室の昇圧が緩慢となる恐れがあるので、この点も考慮して設定する。

さらに、前記第１の流入制御手段は、第１蓄圧室内の圧力に応じて開閉する逆止弁と、当該逆止弁と前記第２蓄圧室との間に配置され、前記逆止弁が開弁したときに前記第１蓄圧室内の圧力に抗して付勢される弁体を備えた開閉弁との組み合わせとすることもできる（請求項６）。このような構成では、仮に第１蓄圧室内の圧力が前記開閉弁を開弁させる圧力よりも高くなっていても、逆止弁と開閉弁との間に形成される空間の圧力と第１蓄圧室内の圧力との差圧が逆止弁を開弁させる圧力に達していないときは第１蓄圧室と第２蓄圧室との連通は遮断される。このような構成により、チューニングの幅を広げることができる。

また、前記第１の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力に抗して付勢される弁体を備えた開閉弁と、当該開閉弁と前記第２蓄圧室との間に配置されたオリフィスとの組み合わせとすることができる（請求項７）。このような構成とすることにより、第１蓄圧室内の圧力が開閉弁を開弁する圧力に達した後にオリフィスを通じて第１蓄圧室から第２蓄圧室への燃料の流入が開始される。

なお、オリフィスは前記第１蓄圧室内の圧力に応じて流量が変化する可変オリフィスとすることができる（請求項８）。

このような燃料蓄圧装置では、前記第１蓄圧室から前記第２蓄圧室へ燃料が流入する際に前記第１蓄圧室へ圧送する燃料量を制御する燃料調量手段を備えた構成とすることができる（請求項９）。このような構成とすることにより第１蓄圧室及び第２蓄圧室内の燃料量の不足を回避することができる。

さらに、このような燃料蓄圧装置では、前記第２の流入制御手段を、前記第１蓄圧室内の圧力に応じて開弁圧が変化する可変逆止弁とすることができる（請求項１０）。このようなこうせいとすることにより、第１蓄圧室内の圧力が高いときは第１蓄圧室と第２蓄圧室とを容易に連通させることができ、第１蓄圧室内と第２蓄圧室内の圧力差が大きくなることを回避することができる。

また、本発明の燃料噴射装置は、前記のような燃料蓄圧装置を備えており、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が遮断されているときは小容積用の第１の噴射時間−噴射量マップに基づいた燃料噴射を行うともに、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が許容されているときは大容積用の噴射時間−噴射量マップに基づいた燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備えた構成とすることができる（請求項１１）。第１蓄圧室と第２蓄圧室との連通が遮断され、第１蓄圧室からのみ燃料噴射を行うときは小容積用のマップを用い、第１蓄圧室と第２蓄圧室とが連通して大容積となるときには大容積用のマップを用いて燃料噴射を行う構成である。

また、このような燃料噴射装置は、前記第２蓄圧室に減圧弁を備えるとともに、前記第１の流入制御手段により前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が遮断された状態で前記第２の流入制御手段による前記第１蓄圧室から前記第２蓄圧室との連通が許容される条件が満たされるときに前記減圧弁を開弁する制御を行う燃料噴射制御手段を備えた構成とすることもできる（請求項１２）。第１蓄圧室内の圧力と第２蓄圧室内の圧力との関係から第１蓄圧室と第２蓄圧室とが連通するような関係となるときに第２蓄圧室の圧力を低減させ、第１蓄圧室と第２蓄圧室との連通を遮断する構成である。これにより、常時小容積用のマップを用いた噴射とすることができる。

本発明によれば、第１蓄圧室と第２蓄圧室との間に第１の流入制御手段と、第２の流入制御手段とを配置し、これらを運転状態に応じて作動させるようにしたので、始動時に小容積の第１蓄圧室を早期に昇圧させることができるのみならず、第１蓄圧室内の燃料量が不足して噴射後半の噴射圧力の低下を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、図１に本発明の燃料蓄圧装置１の概略構成図を示す。燃料蓄圧装置１は、燃料ポンプ２から燃料が供給されるとともにインジェクタ１３へ燃料を送出する第１蓄圧室３と、この第１蓄圧室３との間で燃料の授受が行われる第２蓄圧室４とを備えている。この第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とは、第１通路５及び第２通路６とで接続されている。第１通路５には第１逆止弁７が設けられている。この第１逆止弁７は、本発明における第１の流入制御手段に相当する。第２通路６には第２逆止弁８が設けられている。この第２逆止弁８は本発明における第２の流入制御手段に相当する。

図２に第１逆止弁７の構成を示すもので、図２（ａ）は、閉弁状態を示し、図２（ｂ）は開弁状態を示している。第１逆止弁７は、第１蓄圧室内の圧力が所定値に達する開弁し、第１蓄圧室と第２蓄圧室とを連通するものである。第１逆止弁７は第１蓄圧室側通路８ａと第二蓄圧室側通路８ｂと弁体収容室８ｃが設けられたハウジング８と、スプリング９によって付勢され第１蓄圧室側通路８ａの開口部を閉塞する弁体１０を備えている。このような構成とすることにより弁体１０は第１蓄圧室３内の圧力による力がスプリングの力を上回ったときに第１蓄圧室側通路８ａを開放する。ここで、スプリング９は、第１蓄圧室内の圧力が２０ＭＰａに達したときに弁体１０を開放する強度のものがセットされている。また、図２（ａ）に示すように閉弁時の弁体１０は、第２蓄圧室４の圧力をその側面で受けることになるので第２蓄圧室４の圧力は弁体１０の移動には寄与しない。このため、第１逆止弁７は、第２蓄圧室４内の圧力にかかわらず、第１蓄圧室３内の圧力が２０ＭＰａ以上となると開弁する。この２０ＭＰａという値は、エンジンを速やかに始動させることを目的として設定したものである。すなわち、エンジンはイグニションをオンにしてスタータを回転させても、レール圧が所定の値まで上昇しなければインジェクタからの噴射を行うことができず、始動しない。そこで、エンジン始動時に速やかに噴射可能な第１蓄圧室３内の圧力を上昇させるべく第１蓄圧室３内の圧力が２０ＭＰａに到達するまでは、第１蓄圧室３のみを利用して小容積とし、早期の昇圧を可能としている。なお、同様の構成を用いて、第１逆止弁７の開弁圧を種々変更することができる。例えば、市街地走行を重視した設定や、高速走行を重視した設定を行うことができる。例えば、開弁圧を６０ＭＰａに設定しておくこともできる。

一方、第２逆止弁８は、ボール８ａをスプリング８ｂによって第２蓄圧室４側へ付勢する構成となっている。これにより、第１蓄圧室３内の圧力が第２蓄圧室４内の圧力よりも所定値分低下したときに第２逆止弁８が開弁状態となり第２蓄圧室４と第１蓄圧室３とが連通する。本実施例では、第１蓄圧室３内の圧力と第２蓄圧室４内の圧力の差が１ＭＰａに達したときに開弁するようにスプリング強度がセットされている。第１蓄圧室３は、インジェクタ１３へ燃料供給を行うことにより、内部の圧力が低下する。この内部圧力の低下に伴って差圧が１ＭＰａに達すると第２逆止弁が開弁し、第２蓄圧室４から第１蓄圧室３へ燃料が流入する。

なお、第１通路５の経路の径は第２通路６の径と比較して小径となっている。これは、第１逆止弁７が開弁して第１蓄圧室３内の燃料が第２蓄圧室４へ一気に流入すると第１蓄圧室３内の圧力が急激に低下することになるので、これを抑制するための措置である。また、第２通路６は大径である方が第２蓄圧室４から第１蓄圧室３への燃料の流入が円滑に行われることを考慮した措置である。

以上のように構成される燃料蓄圧室装置１の第１蓄圧室３には前記のように燃料ポンプ２により燃料が供給されるが、燃料ポンプ２の下流側にはＯＮ／ＯＦＦ弁１１が装着されている。燃料蓄圧装置１は、このＯＮ／ＯＦＦ弁１１を駆動制御するＥＣＵ（Electronic control unit）１２及びインジェクタ１３を含んだ状態で本発明の燃料噴射装置１００を構成している。ＯＮ／ＯＦＦ弁１１はＥＣＵ１２により駆動制御されて第１蓄圧室３内へ供給される燃料量を調節している。

以上のように構成される燃料蓄圧装置１は、第１蓄圧室３内の圧力が低下して２０ＭＰａ以下となっており、さらに、第１蓄圧室３内と第２蓄圧室４内の圧力差が１ＭＰａ以下であるときは第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが分離された状態となる。このような状態のときにエンジン始動時等を行うと燃料ポンプにより圧送された燃料は小容積の第１蓄圧室３内にのみ流入することとなるから第１蓄圧室３内の昇圧を即座に行うことができる。

その後、第１蓄圧室３内の燃料がインジェクタ１３から噴射され第１蓄圧室３内の圧力が低下し、第２蓄圧室４内の圧力との差圧が１ＭＰａ以上となると第２逆止弁８が開弁し、第２蓄圧室４内の第１蓄圧室３内へ流入する。このため、第１蓄圧室３内の燃料が不足することがなく、噴射後半となっても所望の噴射圧を確保することができる。

このような動作をする燃料蓄圧装置１を含む燃料噴射装置１００は、第１蓄圧室３への燃料供給量をＯＮ／ＯＦＦ弁の制御によって行っている。ここで、燃料供給量はエンジンの運転状況に応じて決定される。例えば、第１蓄圧室３内の目標圧が第１逆止弁７の開弁圧である２０ＭＰａよりも高く、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通状態となる場合は第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との合計容積に基づいてポンプの圧送量Ｑpmpを決定する。
すなわち、ポンプの圧送量Ｑpmpは、
Ｑpmp＝Ｑinj＋Ｑils＋Ｑild＋Ｑlp＋Ｑpcrup
の式によって算出される。
ここで、Ｑinjは噴射量、Ｑilsはインジェクタからの静的リーク量、Ｑildはインジェクタからの動的リーク量、Ｑlpはポンプリーク量、Ｑpcrupは蓄圧室圧力を上昇させるために必要となる燃料量を示している。インジェクタにより燃料の噴射を行えば、その分、蓄圧室から燃料が抜けて蓄圧室内の圧力は低下する。また、インジェクタやポンプかのリークもあり、これらも蓄圧室内の圧力の低下に繋がる。蓄圧室内の圧力を上昇させるためには、これらの噴射量分、リーク分を補い、さらに圧力を上昇させるために必要となる分を圧送することとなる。この圧力を上昇させるために必要となる燃料量はＱpcrup、
Ｑpcrup＝（ΔＰcr／Ｅ）×Ｖ
の式によって算出される。
ここで、ΔＰcrは、目標となる蓄圧室内の圧力の上昇分であり、Ｅは燃料の体積弾性係数である。また、Ｖは蓄圧室の容積である。第１逆止弁７が開弁した状態では第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通しているので第１蓄圧室３の容積と第２蓄圧室４との合計値がＶの値となる。

次に、本発明の実施例２について図３を参照しつつ説明する。実施例２の燃料蓄圧装置２０と実施例１の燃料蓄圧装置１とは、第１逆止弁の形式が異なっている。すなわち、実施例１における第１逆止弁７は、第１蓄圧室３内の圧力が絶対値として２０ＭＰａを上回ったときに開弁状態となる構成であるのに対し、この実施例２における第１逆止弁２１は、第１蓄圧室３内の圧力と第２蓄圧室４内の圧力との差によって開閉状態が切り替わる逆止弁としている。

このような第１逆止弁２１はボール２１ａをスプリング２１ｂによって第１蓄圧室３側へ付勢する構成となっている。これにより、第２蓄圧室４内の圧力が第１蓄圧室３内の圧力よりも所定値分低下したときに第１逆止弁２１が開弁状態となり第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通する。本実施例では、第１蓄圧室３内の圧力と第２蓄圧室４内の圧力の差が２０ＭＰａに達したときに開弁するようにスプリング強度がセットされている。すなわち、第１逆止弁２１は、第１蓄圧室３内の圧力にかかわらず、第２蓄圧室４内の圧力との相対的な関係となる差圧に応じて開閉されることとなる。このため、実施例１の燃料蓄圧装置１と異なり、第１蓄圧室３内の圧力が２０ＭＰａ以上となる条件下であっても、第１逆止弁２１が閉弁している状態を創出することができる。

このような構成とすることにより、小容積である第１蓄圧室３内にのみ燃料が供給される状態を維持することができるので、第１蓄圧室３内がある程度の圧力に保たれている状態からさらに昇圧させたいときにその昇圧を早期に完了することができる。既にエンジンが稼働している状態で車輛の急加速を行う際等に即座に第１蓄圧室３内の圧力を上昇させることができる。

このような動作をする燃料蓄圧装置２０を含む燃料噴射装置１００は、第１蓄圧室３への燃料供給量をＯＮ／ＯＦＦ弁の制御によって行っている。ここで、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４はそれぞれ圧力センサ３ａ、４ａを備えており、それぞれの圧力センサ３ａ、４ａはＥＣＵ１２と接続されている。この圧力センサ４ａの値と目標圧との差が第１逆止弁２１の開弁圧、すなわち２０ＭＰａよりも大きく第１逆止弁２１が開弁することが想定されるときは第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との合計容積でポンプの圧送量Ｑpmpを決定する。
このポンプの圧送量Ｑpmpは、実施例１で説明した式と同一の式、すなわち、
Ｑpmp＝Ｑinj＋Ｑils＋Ｑild＋Ｑlp＋Ｑpcrup
の式によって算出される。
ここで、蓄圧室内の圧力を上昇させるために必要となる燃料量Ｑpcrupが、
Ｑpcrup＝（ΔＰcr／Ｅ）×Ｖ

なお、他の構成要素は実施例１と同様であるので共通する構成要素については図面中同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

次に本発明の実施例３について図４を参照しつつ説明する。実施例３の燃料蓄圧装置３０と実施例１の燃料蓄圧装置１とは、実施例１における第１逆止弁７がオリフィス３１に変更されている点が異なっている。

オリフィス３１を備えた構成とすることにより、第１蓄圧室３から第２蓄圧室４への燃料の流通は可能な状態となっている。すなわち、実施例１や実施例２では、第１逆止弁５、２１が開弁するためには第１蓄圧室３内の圧力が所定値以上となっていることが必要となるが、本実施例では常に第１蓄圧室３から第２蓄圧室４への燃料の流通は可能である。但し、オリフィス３１により、第１蓄圧室３内の圧力と第２蓄圧室４内の圧力とは異なる値とすることができる。すなわち、燃料ポンプ２から第１蓄圧室３２供給された燃料は、オリフィス３１により第２蓄圧室４への流入が制限され、これに起因して第１蓄圧室３内の圧力は上昇する。特に、冷間始動時の燃料は、温度が低く動粘度が高い状態であるので、このようなオリフィス３１における燃料の流通が制約を受け、第１蓄圧室圧３内の圧力速度はさらに高まる。

ここで、オリフィス３１の径は、オリフィス流量がエンジンの燃焼サイクルの１行程、すなわち一回噴射した後、次回の噴射までの行程において、燃料噴射量と燃料リーク量との合計を噴射間隔(１サイクル)で割ることによって平均した燃料量となる径に設定されている。このとき、燃料噴射量と燃料リーク量との合計は想定される最大量に設定されている。

次に本発明の実施例４について説明する。図５に示した実施例４の燃料蓄圧装置４０は、図１に示した実施例１の構成に、さらに第３逆止弁４１を備えた構成となっている。この第３逆止弁４１は、第１通路５上の第１逆止弁７と第１蓄圧室３との間に配置されている。すなわち、第１逆止弁７と第３逆止弁４１とは直列に配置されている。このように第３逆止弁を配置することにより第１逆止弁７と第３逆止弁との間には連通路４２が形成されている。この第３逆止弁４１は、ボール４１ａをスプリング４１ｂによって第１蓄圧室３側へ付勢する構成となっている。これにより、第１蓄圧室３内の圧力が連通路４２内の圧力よりも所定値分上昇したときに第３逆止弁４１が開弁状態となり第１蓄圧室３と連通路４２とが連通する。本実施例では、第１蓄圧室３内の圧力と連通路４２内の圧力の差が５ＭＰａに達したときに開弁するようにスプリング強度がセットされている。すなわち、第１蓄圧室３内の圧力が連通路４２内の圧力よりも５ＭＰａ以上高い状態のときに開弁状態となる。

以上のように構成される燃料蓄圧装置４０は、第１蓄圧室３内と連通路４２内の圧力差が５ＭＰａ以下となっており、さらに、第１蓄圧室３内と第２蓄圧室４内の圧力差が１ＭＰａ以下であるときは第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが分離された状態となる。このような状態のときにエンジン始動等を行うと燃料ポンプにより圧送された燃料は小容積の第１蓄圧室３内にのみ流入することとなるから第１蓄圧室３内の昇圧を即座に行うことができる。
より具体的に説明すると、第１逆止弁７は２０ＭＰａで開弁するが、第３逆止弁４１は第１蓄圧室３内の圧力と連通路４２内の圧力との差が５ＭＰａ以上とならない限り開弁しない。このため、第１蓄圧室３内の圧力が２０ＭＰａ以上であっても第１蓄圧室３内の圧力と連通路４２内の圧力との差が５ＭＰａ以下であれば第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との分離状態は維持される。
第３逆止弁４１を備えていない場合、第１逆止弁７が開弁した後は第１蓄圧室３と第２蓄圧室４を合わせた容積に対して圧力が上昇することになるので圧力上昇の速度が鈍い。これに対し、第３逆止弁４１を備えている場合は、第１蓄圧室３内の圧力が第１逆止弁７を開弁させる圧力よりも高くても、第３逆止弁４１が閉弁していれば、第１蓄圧室３のみの小さい容積に対して圧力上昇するため圧力上昇の速度が向上する。

以上説明したように、このような構成では、急加速時等に第１蓄圧室３内の圧力がより高い状態から第２蓄圧室４との連通が可能となる。

次に本発明の実施例５について図６を参照しつつ説明する。実施例５の燃料蓄圧装置５０は、実施例１の構成に第１逆止弁７と並列に設置したオリフィス３１を備えた構成となっている。
このような構成とすることにより、第１蓄圧室３から第２蓄圧室４への常に燃料が流入している。そして、第１蓄圧室３内の圧力が第１逆止弁７の開弁圧である２０ＭＰａに達すると第１通路５を通じても第１蓄圧室３と第２蓄圧室とが連通する。このとき、第２蓄圧室４内にはすでにオリフィス３１を通じてわずかずつながら燃料が流入し、第２蓄圧室４内の圧力は上昇していることから、第１蓄圧室３内の圧力が急激に低下することを抑制することができる。

すなわち、第１蓄圧室３内の圧力が低い状態では、第１逆止弁７は閉弁しており、また第２蓄圧室４との連通はオリフィス３１を介してのみであることから第１蓄圧室３内の圧力の昇圧は可能である。また、第２蓄圧室４内の圧力も徐々に上昇する。このため、第１逆止弁７が開弁したときの第１蓄圧室３内の圧力の急激な低下を抑制することができる。

また、第１蓄圧室３内の圧力が上昇し、第１逆止弁７が開弁状態となれば第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の容積を合わせた容積を利用することができる。

次に本発明の実施例６について図７を参照しつつ説明する。実施例６の燃料蓄圧装置６０は、実施例２の構成に第１逆止弁２１と並列に設置したオリフィス３１を備えた構成となっている。

この実施例６においても、第１蓄圧室３内の圧力が低い状態では、第１逆止弁２１は閉弁しており、また第２蓄圧室４との連通はオリフィス３１を介してのみであることから第１蓄圧室３内の圧力の昇圧は可能である。また、同時に第２蓄圧室４内の圧力も上昇する。さらに、第１蓄圧室３内の圧力の上昇が速く、第１蓄圧室３内の圧力と第２蓄圧室４内の圧力との差が大きくなり、第１逆止弁２１が開弁状態となれば第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の容積を合わせた容積を利用することができる。

次に本発明の実施例７について図８、図９を参照しつつ説明する。実施例７の燃料蓄圧装置７０は、実施例５の燃料蓄圧装置５０の第１逆止弁７を開弁圧が５０ＭＰａである第１逆止弁７１に変更するとともに、開弁圧を３５ＭＰａとした第３逆止弁７２を装着した構成となっている。この第３逆止弁７２は第１逆止弁７１と同様の構造を有している。すなわち、第３逆止弁７２は第１蓄圧室３内の圧力に抗して付勢される弁体７２ａを備えた開閉弁である。本実施例の燃料蓄圧装置７０では、この第３逆止弁７２と第２蓄圧室４との間にオリフィス３１が配置されている。本実施例における第１の流通制御手段は、第１逆止弁７１、さらに第３逆止弁７２とオリフィス３１との組み合わせが相当する。

このような構成の燃料蓄圧装置７０における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化を実施例１の燃料蓄圧装置１、実施例５の燃料蓄圧装置５０と比較しつつ説明する。図９（ａ）は、実施例１の燃料蓄圧装置１における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化の様子を示したものであり、図９（ｂ）は、実施例５の燃料蓄圧装置５０における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化の様子を示したものである。また、図９（ｃ）は本実施例の燃料蓄圧装置７０における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化の様子を示したものである。なお、本実施例における第１逆止弁７１の開弁圧は他の実施例における第１逆止弁７の開弁圧とは異なる。このため、図９では、それぞれの開弁圧に達することによる圧力の変化の様子を比較することとする。

まず、実施例１では、第１逆止弁７が開弁するまでは、第１蓄圧室３内の圧力のみが上昇し、第２蓄圧室４内の圧力は上昇しない。このとき、第１蓄圧室３に流入する燃料は第１蓄圧室３内の圧力のみを上昇させることから、早期の昇圧が可能となる。第１蓄圧室３内の圧力が第１逆止弁７の開弁圧に達し、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通すると、第１蓄圧室３内の圧力は一時的に低下し、再び上昇する。一方、第２蓄圧室４内の圧力は第１逆止弁７の開弁とともに上昇する。第１蓄圧室３内の圧力と同一の圧力に達した後は第１蓄圧室３内の圧力とともに上昇する。

これに対し、実施例５では、オリフィス３１により常に第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通した状態となっているので、第１逆止弁７が開弁する以前であっても第２蓄圧室４内の圧力はわずかずつではあるが上昇する。このように第１逆止弁７が開弁する以前から第２蓄圧室４内の圧力が上昇していることから第１逆止弁７が開弁した際の第１蓄圧室３内の急激な圧力の低下が抑制される。ただし、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とがオリフィスを通じて連通していることから、第１逆止弁７が開弁する以前の第１蓄圧室３内の圧力の上昇が実施例１の場合と比較して緩慢となる。

これに対し、本実施例では第３逆止弁７２が開弁するまでは第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とは遮断されており、第１蓄圧室３内の圧力の早期昇圧が可能となっている。その後、第１蓄圧室３内の圧力が第３逆止弁の開弁圧である３５ＭＰａに達するとオリフィス３１を通じて第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通することから第２蓄圧室４内の圧力も徐々に上昇する。ただし、その一方、第１蓄圧室３内の昇圧速度は僅かに低下する。その後、第１蓄圧室３内の圧力が第１逆止弁７１の開弁圧である５０ＭＰａに到達し、第１通路５を通じて第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通すると第２蓄圧室４内の圧力の上昇速度が増す。このとき、第１蓄圧室３内の圧力は一時的に低下するが、第２蓄圧室４内の圧力も上昇していることから第１蓄圧室３内の圧力の急激な低下は抑制される。

このように、本実施例の燃料蓄圧装置７０は、第１蓄圧室３の早期昇圧を実現するとともに、第１逆止弁７１が開弁したときの第１蓄圧室３内の圧力の急激な低下を抑制することができる。

次に本発明の実施例８について図１０〜図１２を参照しつつ説明する。実施例８の燃料蓄圧装置８０は、実施例７におけるオリフィス３１を可変オリフィス８１に置き換えた構成となっている。この可変オリフィス８１は、図１１に拡大して示すように、第１蓄圧室３へ通じる連通路８１ａと複数の通路からなるオリフィス部８１ｂ、さらに連通室８１ｃが形成されたケース８１ｄ内にスプリング８１ｆで付勢された可動弁８１ｅを内挿して構成されている。第１蓄圧室３から連通室８１ｃ内に燃料が流入するとこの連通質８１ｃｂ内の圧力が上昇し、可動弁８１ｅをスプリング８１ｆの付勢力に抗して移動させる。可動弁８１ｅが図１１（ａ）に示す位置から図１１（ｂ）に示す位置に移動するとオリフィス部８１ｂの流路面積が拡大する。すなわち、この可変オリフィス８１を用いることによって、第１蓄圧室３内の圧力に応じて第２蓄圧室４への燃料の流入量を調整することができる。

このような構成の燃料蓄圧装置８０における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化を実施例７の燃料蓄圧装置７０と比較しつつ説明する。図１２（ａ）は、実施例７の燃料蓄圧装置７０における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化の様子を示したものであり、図１２（ｂ）は、本実施例の燃料蓄圧装置８０における第１蓄圧室３と第２蓄圧室４の圧力の変化の様子を示したものである。

両者を比較すると、第３逆止弁７２が開弁してからの第１蓄圧室３内の圧力の上昇速度が異なっている。すなわち、本実施例の燃料蓄圧装置８０では実施例７の燃料蓄圧装置７と比較して速度の落ち込みが緩やかである。このため、早期の昇圧が可能であり、第１逆止弁７１の開弁圧に到達するまでの時間も短時間である。また、本実施例では第１蓄圧室３内の圧力の上昇に伴って第２蓄圧室４内へ流入する燃料量も増加し、第２蓄圧室４内の圧力も上昇していることから第１逆止弁７１が開弁した際の第１蓄圧室３内の圧力の低下を抑制することができる。

なお、可変オリフィスの形式は、図１１に示した形式のものに限定されることはなく、他の形式のものを採用することもできる。例えば、図１３に示すような可変オリフィス８２を採用することもできる。図１３に示した可変オリフィス８２は、第１室８２ａと第２室８２ｂが形成されたハウジング８２ｃを備えており、第１室８２ａと第２室８２ｂとはオリフィス部８２ｄによって連通している。第１室８２ａには第１蓄圧室３からの接続管８２ｅが設けらされ、また、オリフィス部８２ｄには第２蓄圧室４への接続管８２ｆが設けられている。このような構成の可変オリフィス８２では、第１室８２ａ内、第２室８２ｂ内、オリフィス部８２ｄに第１蓄圧室３から燃料が流入し、内部の圧力が上昇すると、ハウジング８２ｃが矢示８３で示すように膨張し、オリフィス部８２dの径も拡張される。これにより、第２蓄圧室４内へ流入する燃料量が増加する。すなわち、可変オリフィス８２は、第１蓄圧室３内の圧力に応じて流量が変化する。冷間始動時の燃料は、温度が低く動粘度が高い状態であるので、このような可変オリフィス８２における燃料の流通が制約を受け、第１蓄圧室圧３内の圧力速度はさらに高まる。

実施例９では、特定の条件下における燃料噴射制御の一例について説明する。
本発明の燃料蓄圧装置の基本的な構成は第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とを第１通路５と第２通路６とで接続し、この第１通路５に第１逆止弁やオリフィスを配置し、第２通路６に第２逆止弁を配置した構成となっている。このような構成の燃料蓄圧装置を備えたエンジンが、第１蓄圧室３内の圧力が第１逆止弁の開弁圧よりも低い条件で運転される条件下では、小容積となる第１蓄圧室３のみを用いた噴射となることを考慮した噴射指令が行われる。ところが、例えばいわゆるレーシングと呼ばれるアクセル操作を行った場合等、図１４に示すように急激に第１蓄圧室３内の圧力が低下し、再び圧力が上昇するような運転がされると、その後の噴射指令に反する噴射が行われるおそれがある。すなわち、第１蓄圧室３内の圧力が低下して第２逆止弁が開弁すると第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通し、第１蓄圧室３内の圧力と第２蓄圧室４内の圧力とがほぼ同一となる。このため、噴射指令と実際の噴射とがことなる事態が生じ得る。
このような現象は実施例７や実施例８のように第３逆止弁を備えた構成の場合にも生じ得る。

そこで、このような構成の燃料蓄圧装置が組み込まれた燃料噴射制御装置の燃料噴射制御手段（ＥＣＵ１２）は、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との連通が遮断されているときは小容積用の第１の噴射時間−噴射量マップに基づいた燃料噴射を行い、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との連通が許容されているときは大容積用の噴射時間−噴射量マップに基づいた燃料噴射を行う。

ここで、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とが連通状態にあるか否かは双方の圧力を測定し、比較することによって把握することができる。そこで、ＥＣＵ１２は第１蓄圧室３と第２蓄圧室４がそれぞれ備える圧力センサ３ａ、４ａから圧力値を取得し、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との連通状態を算出し、その結果に基づいて使用するマップを選定する。

また、前記のような不都合を回避する手段として図１５に示すような燃料蓄圧装置９０を構成してもよい。燃料蓄圧装置９０は、実施例７の燃料蓄圧装置７０の第２蓄圧室４に減圧弁９１を設置した構成となっている。このような構成の燃料蓄圧９０は、ＥＣＵ１２により、第１逆止弁７１及び第３逆止弁７２が閉弁し、第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との連通が遮断された状態で、第２逆止弁８が開弁し、第１蓄圧室３から第２蓄圧室４との連通が許容される条件が満たさているか否かの判断を行う。この判断は第１蓄圧室３と第２蓄圧室４がそれぞれ備える圧力センサ３ａ、４ａから圧力値を取得し、これらの値から算出する。その結果、上記の状態となっていると判断されたときは、ＥＣＵ１２は、減圧弁９１に対し開弁指令を発する。

これにより、図１６に示すように第２蓄圧室４内の圧力が低下するので、第１蓄圧室圧３内の圧力との間に差ができ、第２逆止弁８を閉弁させることができる。このため、ＥＣＵ１２は、制御マップとして小容積用の一の噴射時間−噴射量マップを備えていればよい。

次に本発明の実施例１１について図１７を参照しつつ説明する。実施例１１は、第１逆止弁の他の構成を示すもので、第１蓄圧室３内の圧力に応じて開弁圧が変化する可変逆止弁の構成を示すものである。本実施例の可変逆止弁９５は、第１蓄圧室３から燃料が流入する第１口部９５ａ１と第２蓄圧室４へ燃料が流出する第２口部９５ａ２が形成された第１室９５を備えている。また、第１蓄圧室８から燃料が流入する第３口部９５ｂ１と減圧用の口部９５ｂ２が形成された第２室９５ｂを備えている。この第１室９５ａと第２室９５ｂとは軸受部９５ｃで連通している。逆止弁９５はさらに、シャフト９５ｄ１の一端側に鍔部９５ｄ２が設けられ、他端側に弁体９５ｄ３が設けられた可動子９５ｄを備えている。この可動子９５ｄは鍔部９５ｄ２が第１室９５ａ内に位置し、弁体９５ｄ３が第２室９５ｂ内に位置するようにシャフト９５ｄ１を軸受部９５ｃに支持させている。さらに、第１室９５ａ内にはボール弁９５ｅと、このボール弁９５ｅと鍔部９５ｄ２との間で狭持される第１スプリング９５ｆを備えている。また、第２室９５ｂ内には弁体９５ｄ３を第１室９５ａ側へ付勢する第２スプリング９５ｇが装着されている。

以上のように構成される可変逆止弁９５は、図１７（ａ）に示した状態から第１蓄圧室３内の圧力が上昇すると第２室９５ｂ内の弁体９５ｄ３が矢示９６の方向へ押される。これに伴って、鍔部９５ｄ２も同一の方向へ移動する。これにより第１スプリング９５ｆが伸びボール弁９５ｅを第１口部９５ａ１へ押し付ける力が弱まる。この結果、可変逆止弁９５の開弁圧は低下する。

すなわち、可変逆止弁９５は、第１蓄圧室３内の圧力が上昇すると開弁圧が
低下する。従って、第１蓄圧室３内の圧力が低いときは高い開弁圧によって第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との分離が図られている。また、第１蓄圧室３内の圧力が高いときは低い開弁圧によって第１蓄圧室３と第２蓄圧室４との分離が図られている。このため、第１蓄圧室３内の圧力が高いときは第１蓄圧室３と第２蓄圧室４とは容易に連通することができ、第１蓄圧室３内と第２蓄圧室４内の圧力差が大きくなることが回避されている。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

実施例１の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 第１逆止弁の構成を示す説明図である。 実施例２の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 実施例３の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 実施例４の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 実施例５の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 実施例６の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 実施例７の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 第１蓄圧室と第２蓄圧室の圧力の変化の様子を示す説明図である。 実施例８の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 可変オリフィスの構成を示す説明図である。 第１蓄圧室と第２蓄圧室の圧力の変化の様子を示す説明図である。 他の可変オリフィスの構成を示す説明図である。 特定の条件下における第１蓄圧室と第２蓄圧室の圧力の変化の様子を示す説明図である。 実施例９の燃料蓄圧装置の概略構成図である。 図１５に示した燃料蓄圧装置における第１蓄圧室と第２蓄圧室の圧力の変化の様子を示す説明図である。 実施例１０の可変逆止弁の構成を示す説明図である。

符号の説明

１、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ 燃料蓄圧装置
２ 燃料ポンプ
３ 第１蓄圧室
４ 第２蓄圧室
５ 第１通路
６ 第２通路
７、２１、７１ 第１逆止弁
８ 第２逆止弁
１１ ＯＮ／ＯＦＦ弁
１２ ＥＣＵ
１３ インジェクタ
３１ オリフィス
４１、７２ 第３逆止弁
８１、８２ 可変オリフィス
９５ 可変逆止弁

Claims (12)

1. 燃料ポンプから燃料が供給されるとともにインジェクタへ燃料を送出する第１蓄圧室と、
   当該第１蓄圧室との間で燃料の授受が行われる第２蓄圧室と、
   前記第１蓄圧室から前記第２蓄圧室へ燃料流入を制御する第１の流入制御手段と、
   前記第２蓄圧室から前記第１蓄圧室への燃料流入を制御する第２の流入制御手段と、
   を備えたことを特徴とする燃料蓄圧装置。
2. 請求項１記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第２の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力と前記第２蓄圧室の圧力との差によって開閉状態が切り替わる逆止弁であることを特徴とした燃料蓄圧装置。
3. 請求項１記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第１の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力と前記第２蓄圧室内の圧力との差によって開閉状態が切り替わる逆止弁であることを特徴とした燃料蓄圧装置。
4. 請求項１記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第１の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力に抗して付勢される弁体を備えた開閉弁であることを特徴とした燃料蓄圧装置。
5. 請求項１記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第１の流入制御手段は、オリフィスであることを特徴とした燃料蓄圧装置。
6. 請求項１記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第１の流入制御手段は、第１蓄圧室内の圧力に応じて開閉する逆止弁と、当該逆止弁と前記第２蓄圧室との間に配置され、前記逆止弁が開弁したときに前記第１蓄圧室内の圧力に抗して付勢される弁体を備えた開閉弁との組み合わせであることを特徴とする燃料蓄圧装置。
7. 請求項１記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第１の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力に抗して付勢される弁体を備えた開閉弁と、当該開閉弁と前記第２蓄圧室との間に配置されたオリフィスとの組み合わせであることを特徴とした燃料蓄圧装置。
8. 請求項５又は７記載の燃料蓄圧装置において、
   前記オリフィスは前記第１蓄圧室内の圧力に応じて流量が変化する可変オリフィスとしたことを特徴とする燃料蓄圧装置。
9. 請求項1記載の燃料蓄圧装置において、
   前記第１蓄圧室から前記第２蓄圧室へ燃料が流入する際に前記第１蓄圧室へ圧送する燃料量を制御する燃料調量手段を備えたことを特徴とした燃料蓄圧装置。
10. 請求項1記載の燃料蓄圧装置において、
    前記第２の流入制御手段は、前記第１蓄圧室内の圧力に応じて開弁圧が変化する可変逆止弁であることを特徴とした燃料蓄圧装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項記載の燃料蓄圧装置を備えた燃料噴射装置であって、
    前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が遮断されているときは小容積用の第１の噴射時間−噴射量マップに基づいた燃料噴射を行うともに、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が許容されているときは大容積用の噴射時間−噴射量マップに基づいた燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とする燃料噴射装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか一項記載の燃料蓄圧装置を備えた燃料噴射装置であって、
    前記第２蓄圧室に減圧弁を備えるとともに、
    前記第１の流入制御手段により前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が遮断された状態で前記第２の流入制御手段による前記第１蓄圧室から前記第２蓄圧室との連通が許容される条件が満たされるときに前記減圧弁を開弁する制御を行う燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とした燃料噴射装置。

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