JP2009062920A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アウタ（インナ）開弁時直後でのアウタ（インナ）差圧（アウタ（インナ）ニードル弁の先端側の圧力と背面側の圧力との差圧）を小さい（大きい）値に設定すること。
【解決手段】制御弁４８による燃料排出路Ｃ３の連通時、燃料が、アウタ制御室Ｒ２oから連通路４７を介してインナ制御室Ｒ２iに流入し、インナ制御室Ｒ２iから燃料タンクＴへ流出する。この燃料の連通路４７内の流通により、インナ制御圧Pciとアウタ制御圧Pcoとの間に差圧が発生する(Pco＞Pciとなる)。これにより、アウタ開弁時直後でのアウタ差圧が小さい値に設定され得、アウタ開弁時直後でのアウタニードル弁４２の上昇速度が大きいことに起因する低負荷時での排ガス中未燃ＨＣ量の増大を抑制でき、且つ、インナ開弁時直後でのインナ差圧が大きい値に設定され得、インナ開弁時直後でのインナニードル弁４３の上昇速度が小さいことに起因する排ガス中スモーク量の増大をも抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来より、ボディ内に同軸的に収容されたアウタ及びインナニードル弁の背面側の圧力を調整することで、アウタ及びインナニードル弁のリフト量を調整して燃料の噴射制御を行う、所謂ツインニードルタイプの燃料噴射制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−３２０９０４号公報

図７は、この種の形式の燃料噴射制御装置の一例を示している。図７に示した燃料噴射制御装置１０では、燃料ポンプ２０と、コモンレール３０と、インジェクタ４０と、燃料ポンプ２０及びインジェクタ４０を制御するＥＣＵ５０と、燃料タンクＴとが備えられている。

燃料ポンプ２０は、燃料タンクＴに貯留されている燃料を吸入・吐出する。コモンレール３０には、燃料ポンプ２０により吐出された高圧（レール圧Pcr）の燃料が供給される。インジェクタ４０は、コモンレール３０から後述する燃料供給路Ｃ１を通してレール圧Pcrの燃料が供給され、内燃機関（特に、ディーゼル機関）の燃焼室（図示せず）に燃料を噴射する。

インジェクタ４０には、ボディ４１が備えられている。ボディ４１は、内燃機関の燃焼室に臨む先端部に第１噴孔（群）４１ａと、第１噴孔４１ａよりも先端側（図７において下側）に位置する第２噴孔（群）４１ｂとを備えている。ボディ４１内の所定空間には、筒状のアウタニードル弁４２が摺動可能に収容されていて、アウタニードル弁４２の先端側（図７において下側）で第１噴孔４１ａを開閉するようになっている。アウタニードル弁４２の内部には、棒状のインナニードル弁４３が摺動可能に収容されていて、インナニードル弁４３の先端側（図７において下側）で第２噴孔４１ｂを開閉するようになっている。

また、上記所定空間には、ボディ４１とは別部材の円筒状のピース４４がボディ４１に一体的に固設されていて、ピース４４の内周面の下端部がアウタニードル弁４２の外周面の上端部と嵌合するようになっている。これにより、上記所定空間が、ノズル室Ｒ１と、制御室Ｒ２とに区画されている。

ノズル室Ｒ１は、アウタ及びインナニードル弁４２，４３の先端側に設けられていて、ノズル室Ｒ１の内部の燃料の圧力（レール圧Pcr）によりアウタ及びインナニードル弁４２，４３の先端側が開弁方向の力を受けるようになっている。アウタ及びインナニードル弁４２，４３の開弁状態にて、ノズル室Ｒ１の内部の燃料が第１及び第２噴孔４１ａ，４１ｂを介して燃焼室に向けてそれぞれ噴射されるようになっている。

制御室Ｒ２は、アウタ及びインナニードル弁４２，４３の背面側（図７において上側）に設けられていて、制御室Ｒ２の内部の燃料の圧力（制御圧Pc）によりアウタ及びインナニードル弁４２，４３の背面側が閉弁方向の力を受けるようになっている。

また、図７に示した装置では、燃料供給路Ｃ１と、燃料流入路Ｃ２と、燃料排出路Ｃ３とが備えられている。燃料供給路Ｃ１は、レール圧Pcrの燃料を発生するコモンレール３０とノズル室Ｒ１とを接続している。燃料流入路Ｃ２、及び燃料排出路Ｃ３は、制御室Ｒ２と燃料供給路Ｃ１、及び制御室Ｒ２と燃料タンクＴとをそれぞれ接続している。燃料流入路Ｃ２、及び燃料排出路Ｃ３には、オリフィスＺ１が介装されている。

燃料流入路Ｃ２及び燃料排出路Ｃ３には、２位置３ポート型の制御弁４５が介装されていて、燃料流入路Ｃ２が連通されているとき燃料排出路Ｃ３が遮断され（第１位置、図７に示した位置）、燃料流入路Ｃ２が遮断されているとき燃料排出路Ｃ３が連通される（第２位置）ようになっている。以下、図７に記載のツインニードルタイプの燃料噴射制御装置を「第１従来装置」とも称呼する。また、アウタ及びインナニードル弁４２，４３のリフト量は、図７に示した状態からのアウタ及びインナニードル弁４２，４３の上方への移動量（上昇量）を意味するものとする。

次に、図８を参照しながら、上記第１従来装置の作動の一例について説明する。なお、アウタ及びインナニードル弁４２，４３が閉弁状態（図７に示した位置にある状態、リフト量＝０）である場合、アウタニードル弁４２の上端面４２ａ（背面）とインナニードル弁４３のフランジ部の下面４３ａとの間隔δLが値L1であるものとする。

閉弁状態にあるアウタ及びインナニードル弁４２，４３を開弁させる場合（閉弁状態から開弁状態（リフト量＞０）へと変更させる場合）、制御弁４５の位置が、上記第１位置から上記第２位置へと変更される（時刻ｔＡを参照）。これにより、燃料排出路Ｃ３を通した制御室Ｒ２からの燃料の排出が開始される。この結果、時刻ｔＡ以降、制御圧Pcがレール圧Pcrから低下していく。

ここで、上記第１従来装置では、アウタニードル弁４２の方がインナニードル弁４３よりも先端側のレール圧Pcrの受圧面積に対する背面側の制御圧Pcの受圧面積の比率が小さい。このことに起因して、「アウタニードル弁開弁圧P1」（アウタニードル弁４２が閉弁状態から開弁状態へ移行する時点での制御圧Pc）の方が、「インナニードル弁開弁圧P2」（インナニードル弁４３が閉弁状態から開弁状態へ移行する時点での制御圧Pc）よりも大きい。

従って、上述のようにレール圧Pcrから低下していく制御圧Pcがアウタニードル弁開弁圧P1まで達すると、先ず、アウタニードル弁４２のみが開弁する（図７において上方へ移動する）。この結果、第１噴孔（群）４１ａのみを介して燃料噴射が開始・実行される（時刻ｔＢを参照）。以下、アウタニードル弁４２が開弁する時刻を「アウタ開弁時」とも称呼する。

ここで、アウタニードル弁４２の開弁の際、レール圧Pcrの燃料がアウタニードル弁４２とアウタニードル弁座部４１ｃとの間に入り込む。このことに起因して、アウタ開弁時直後だけは、アウタニードル弁４２は、レール圧Pcrと制御圧Pcとの差圧に応じた速度をもって上昇する。その後は、アウタニードル弁４２は、オリフィスＺ１を通過する燃料の流量（流出流量Qout）に応じた速度をもって上昇し、また、このアウタニードル弁４２の速度は、制御圧Pcの変化速度によっても決定される。

このように、上方へ移動していくアウタニードル弁４２は、その上端面４２ａがインナニードル弁４３のフランジ部の下面４３ａに当接する（即ち、上記間隔δL＝０になる。時刻ｔＣを参照）。以降、アウタ及びインナニードル弁４２，４３は一体的にのみ上昇し得るようになる。以下、このアウタ及びインナニードル弁４２，４３の一体物を「一体ニードル弁」とも称呼する。また、アウタニードル弁４２の上端面４２ａがインナニードル弁４３のフランジ部の下面４３ａに当接する時刻を「ニードル弁当接時」とも称呼する。

そして、低下していく制御圧Pcが更に上記インナニードル弁開弁圧P2まで達すると、インナニードル弁４３も開弁する（図７において上方へ移動する）。この結果、第２噴孔（群）４１ｂをも介して燃料噴射が開始・実行される（時刻ｔＤを参照）。以下、インナニードル弁４３が開弁する時刻を「インナ開弁時」とも称呼する。

この一体ニードル弁（インナニードル弁４３）においても、アウタニードル弁４２と同様、インナニードル弁４３の開弁の際、レール圧Pcrの燃料がインナニードル弁４３とインナニードル弁座部４１ｄとの間に入り込む。このことに起因して、インナ開弁時直後だけは、インナニードル弁４３は、レール圧Pcrと制御圧Pcとの差圧に応じた速度をもって上昇する。その後は、インナニードル弁４３は、上記流出流量Qoutに応じた速度をもって上昇し、また、このインナニードル弁４３の速度は、制御圧Pcの変化速度によっても決定される。

一方、このように開弁状態にあるアウタ及びインナニードル弁４２，４３を閉弁させる場合（開弁状態から閉弁状態へと変更させる場合）、制御弁４５の位置が、上記第２位置から上記第１位置へと変更される（時刻ｔＥを参照）。これにより、燃料排出路Ｃ３を通した制御室Ｒ２からの燃料の排出が中止されるとともに、燃料流入路Ｃ２を通した制御室Ｒ２への燃料の流入が開始される。この結果、時刻ｔＥ以降、制御圧Pcがレール圧Pcrに向けて上昇していく。

時刻ｔＥより少し後の時刻ｔＦ以降、一体ニードル弁が下降していき（図７において下方へ移動していき）、先ず、インナニードル弁４３が閉弁する（時刻ｔＧを参照）。これにより、第２噴孔（群）４１ｂからの燃料噴射が終了する。続いてアウタニードル弁４２がインナニードル弁４３から独立して下降していき、アウタニードル弁４２も閉弁する（時刻ｔＨを参照）。これにより、第１噴孔（群）４１ａからの燃料噴射も終了する。以下、アウタ及びインナニードル弁４２，４３が閉弁する時刻を「アウタ閉弁時」及び「インナ閉弁時」とも称呼する。このように、制御弁４５を制御して制御圧Pcを制御することでアウタ及びインナニードル弁４２，４３のリフト量が調整されて燃料の噴射制御が行われる。

ところで、上記第１従来装置では、上記ニードル弁当接時（図８の時刻ｔＣ参照）の直後、アウタニードル弁４２のインナニードル弁４３への衝突による衝撃でインナニードル弁４３が開弁し、極短時間だけ開弁状態となる現象（以下、この現象を「インナニードル弁のバウンス」と称呼する。）が発生する場合がある。このインナニードル弁のバウンスが発生すると、第２噴孔（群）４１ｂを介して不必要に燃料が噴射されるという問題がある。

この問題に対処するためには、例えば、ニードル弁当接時におけるレール圧Pcrとインナニードル弁４３の背面側の圧力との差圧を小さくして、上記インナニードル弁のバウンスの程度を抑制することが考えられる。係る観点から、本発明者は、既に、特願２００６−２５６２０４号にて、図９に示す形式のツインニードルタイプの燃料噴射制御装置を提案している。なお、図９において、上述した図７に示した部材、部位と同じ部材、部位、或いは等価な部材、部位については、図７に示した符号と同じ符号を付してそれらの説明に代える。以下、図９に記載のツインニードルタイプの燃料噴射制御装置を「第２従来装置」とも称呼する。

上記第２従来装置では、以下の３点のみが上記第１従来装置と異なる。第１に、上記第１従来装置における制御室Ｒ２に相当する空間が、アウタ制御室Ｒ２oと、インナ制御室Ｒ２iとに区画されている。この区画は、ボディ４１と一体的に固設された円筒状部材４６の内周面の下端部に、インナニードル弁４３の外周面の上端部が嵌合されることで達成されている。これにより、アウタ及びインナニードル弁４２，４３の背面側は、アウタ制御室Ｒ２o、及びインナ制御室Ｒ２iの内部の燃料の圧力（アウタ制御圧Pco、及びインナ制御圧Pci）によりそれぞれ閉弁方向の力を受けるようになっている。

第２に、円筒状部材４６には、アウタ制御室Ｒ２oとインナ制御室Ｒ２iとを連通する連通路４７が備えられている。第３に、燃料流入路Ｃ２及び燃料排出路Ｃ３の制御室側端が、アウタ制御室Ｒ２oにのみ接続されている。

次に、図１０を参照しながら、上記第２従来装置の作動の一例について説明する。図１０における時刻ｔＡ〜ｔＨは、図８におけるものにそれぞれ対応している。図１０に示したように、上記第２従来装置では、制御弁４５が上記第２位置にある期間（期間ｔＡ〜ｔＥを参照）、インナ制御室Ｒ２i内の燃料が、連通路４７を介してアウタ制御室Ｒ２o内に流入し、アウタ制御室Ｒ２o内の燃料が、燃料排出路Ｃ３を介して燃料タンクＴへ流出する。上記期間において、この連通路４７内の燃料の流通により、アウタ制御圧Pcoとインナ制御圧Pciとの間に差圧が発生する。この差圧の発生に起因して、インナ制御圧Pci（実線を参照）が上記第１従来装置における制御圧Pc（１点鎖線を参照）よりも大きい圧力で推移し、且つ、アウタ制御圧Pco（実線を参照）が同制御圧Pcよりも小さい圧力で推移し得る。

従って、上記第２従来装置におけるニードル弁当接時（時刻ｔＣを参照）での、レール圧Pcrとインナ制御圧Pciとの差圧（インナ差圧δPci）が、上記第１従来装置におけるニードル弁当接時での、レール圧Pcrと制御圧Pcとの差圧δPcより小さい値で推移し得る。この結果、上述のようにアウタニードル弁４２がインナニードル弁４３に衝突する場合であっても、上記インナニードル弁のバウンスの程度を抑制することができる。

ところで、上述のように、アウタニードル弁４２の開弁の際、レール圧Pcrの燃料がアウタニードル弁４２とアウタニードル弁座部４１ｃとの間に入り込むことに起因して、アウタ開弁時直後におけるアウタニードル弁４２の上昇速度は、レール圧Pcrとアウタ制御圧Pcoとの差圧（アウタ差圧δPco）で決定される。

図１０から理解できるように、上記第２従来装置におけるアウタ開弁時直後において、上記アウタ差圧δPcoが上記差圧δPcより大きい。従って、この場合、上記第２従来装置におけるアウタ開弁時直後でのアウタニードル弁４２の上昇速度は、上記第１従来装置におけるものより大きい。

ここで、アウタ開弁時直後では、アウタニードル弁４２の上昇速度が大きいほど、第１噴孔（群）４１ａからの燃料の噴射率（単位時間あたりの噴射量）がより大きくなる傾向がある。この燃料の噴射率が大きいほど、第１噴孔（群）４１ａからの燃料噴霧の微粒子化（即ち、燃焼室内における燃料噴霧の拡散）がより促進される。低負荷時では、燃焼温度が低いことに起因して、燃料噴霧の微粒子化が促進されるほど、排ガス中の未燃ＨＣの量がより大きくなる。即ち、低負荷時では、アウタ開弁時直後におけるアウタニードル弁４２の上昇速度が大きいほど、排ガス中の未燃ＨＣの量がより大きくなる傾向がある。

以上のことから、低負荷時では、上記第２従来装置における排ガス中の未燃ＨＣの量が、上記第１従来装置におけるものよりも大きくなるという新たな問題が発生する。

一方、インナニードル弁４３の開弁の際も、アウタニードル弁４２の開弁の際と同様、レール圧Pcrの燃料がインナニードル弁４３とインナニードル弁座部４１ｄとの間に入り込むことに起因して、インナ開弁時直後におけるインナニードル弁４３の上昇速度は、上記インナ差圧δPciで決定される。

図１０から理解できるように、上記第２従来装置におけるインナ開弁時直後において、上記インナ差圧δPciが上記差圧δPcより小さい。従って、この場合、上記第２従来装置におけるインナ開弁時直後でのインナニードル弁４３の上昇速度は、上記第１従来装置におけるものより小さい。

ところで、インナニードル弁４３のリフト量が微小量Lmin以下の範囲で推移する期間（以下、「シートチョーク期間Tch」とも称呼する。）においては、インナニードル弁４３とインナニードル弁座部４１ｄとの間に実質的にオリフィスが形成される現象が発生する（以下、この現象を「シートチョーク現象」とも称呼する。）。シートチョーク現象が発生する場合、第２噴孔（群）４１ｂの内側の燃料の圧力が小さいことに起因して、第２噴孔（群）４１ｂからの燃料噴霧の微粒子化が抑制される。従って、上記シートチョーク期間Tchが長いほど燃料噴霧の微粒子化がより抑制され、この結果、排ガス中にスモークが発生し易くなる。

ここで、インナ開弁時直後におけるインナニードル弁４３の上昇速度が小さいほど、上記シートチョーク期間Tchがより長くなる傾向がある。従って、上記第２従来装置における上記シートチョーク期間Tchが、上記第１従来装置におけるものよりも長い。この結果、上記第２従来装置における排ガス中のスモークの量が、上記第１従来装置におけるものよりも大きいという新たな問題も発生する。

このように、上記第２従来装置では、アウタ開弁時直後におけるアウタ差圧δPcoが大きい値に、且つ、インナ開弁時直後におけるインナ差圧δPciが小さい値に設定されることに起因して、低負荷時での排ガス中の未燃ＨＣの量が大きく、排ガス中のスモークの量も大きいという新たな２つの問題が発生する。

この新たな２つの問題に対処するためには、アウタ開弁時直後におけるアウタ差圧δPcoが小さい値に、且つ、インナ開弁時直後におけるインナ差圧δPciが大きい値に設定されればよい。

従って、本発明の目的は、アウタ開弁時直後におけるアウタ差圧を小さい値に、且つ、インナ開弁時直後におけるインナ差圧を大きい値に設定することが可能なツインニードルタイプの燃料噴射制御装置を提供することにある。

本発明に係る燃料噴射制御装置は、上記第１、第２噴孔を有するボディ、上記アウタ及びインナニードル弁、上記ノズル室、上記アウタ及びインナ制御室、上記高圧発生部、上記燃料供給路、前記燃料供給路と前記アウタ制御室又は前記インナ制御室とを接続する第１燃料流入路、上記連通路、前記インナ制御室と燃料タンクとを接続する燃料排出路、及び前記燃料排出路に介装され前記燃料排出路を連通・遮断する第１制御弁を備えている。

ここにおいて、前記第１燃料流入路が、前記燃料供給路と前記アウタ制御室とを接続するように構成されてもよい。また、前記第１燃料流入路には、第１オリフィスが介装され、前記燃料排出路には、第２オリフィスが介装されるように構成されることが好適である。

これによれば、第１制御弁による燃料排出路の連通により、アウタ制御室内の燃料が連通路を介してインナ制御室内に流入し、インナ制御室内の燃料が燃料排出路を介して燃料タンクへ流出する。この連通路内の燃料の流通により、上記インナ制御圧と上記アウタ制御圧との間に差圧が発生する。この差圧の発生に起因して、上記アウタ制御圧が上記インナ制御圧よりも大きい圧力で推移し得、上記アウタ差圧が小さい値で推移し、且つ、上記インナ差圧が大きい値で推移し得る。

これにより、上記アウタ開弁時直後におけるアウタ差圧が小さい値に設定され得る。従って、上記アウタ開弁時直後におけるアウタニードル弁の速度が小さくされ得る。この結果、上記アウタ開弁時直後における燃料の噴射率の急激な増大に起因する、低負荷時での排ガス中の未燃ＨＣの量の増大を抑制することができる。

また、上記インナ開弁時直後におけるインナ差圧が大きい値に設定され得る。従って、上記インナ開弁時直後におけるインナニードル弁の速度が大きくされ得る。この結果、上記インナ開弁時直後におけるシートチョーク期間が短くされ得、上記シートチョーク現象に起因する排ガス中のスモークの排出量の増大をも抑制することができる。

上記本発明に係る燃料噴射制御装置においては、前記ボディと別部材であって前記ボディに一体的に固設され前記ノズル室と前記アウタ制御室とを区画するピースを備えていて、前記ピースは、前記アウタニードル弁のリフト量を制限するストッパを備えることが好適である。

これによれば、インナニードル弁のリフト量が「０」である状態にて、アウタニードル弁のインナニードル弁への衝突が防止され得る。従って、上記インナニードル弁のバウンスを防止することができる。また、ストッパがボディと別部材のピースに備えられているから、ストッパがボディそのものに備えられる場合に比して、上記インナニードル弁のバウンスを防止し得る燃料噴射制御装置を容易に作製することができる。

上記本発明に係る燃料噴射制御装置においては、前記燃料供給路と前記インナ制御室とを接続する第２燃料流入路と、前記第２燃料流入路に介装され前記第１制御弁により前記燃料排出路が連通されているとき前記第２燃料流入路を遮断し前記第１制御弁により前記燃料排出路が遮断されているとき前記第２燃料流入路を連通する第２制御弁と、を備えることが好適である。この場合、燃料噴射制御装置の小型化の観点から、前記第１制御弁と、前記第２制御弁とが一体に構成されるとより好適である。

一般に、上記インナ閉弁時直前においても、上記インナ開弁時直後と同様、上記シートチョーク現象が発生する。インナ閉弁時直前におけるシートチョーク期間を短くするためには、インナ閉弁時直前におけるインナニードル弁の下降速度が大きくされればよい。

上記構成は係る知見に基づく。これによれば、第１燃料供給路のみを備えた場合に比して、燃料排出路が遮断されているときにインナ制御室へ流入する燃料の総流量が大きくされ得る。従って、第１燃料供給路のみを備えた場合に比して、インナ閉弁時直前におけるインナニードル弁の下降速度が大きくされ得る。この結果、インナ閉弁時直前におけるシートチョーク期間を短くすることができる。

以下、本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関（ディーゼル機関）の燃料噴射制御装置１０の全体の概略構成を示している。図１において、上述した図９に示した部材、部位と同じ部材、部位、或いは等価な部材、部位については、図９に示した符号と同じ符号を付してそれらの説明に代える。

第１実施形態では、以下の３点のみが上記第２従来装置と異なる。第１に、上記第２従来装置の２位置３ポート型の制御弁４５に代えて、燃料排出路Ｃ３を開閉する２位置２ポート型の開閉制御弁４８が介装されている。開閉制御弁４８が前記第１制御弁に対応する。

第２に、燃料流入路Ｃ２が開閉制御弁４８と独立して設けられ、燃料流入路Ｃ２の制御室側端がアウタ制御室Ｒ２oに接続されている。燃料流入路Ｃ２には、オリフィスＺ１と同じ開口断面積を有するオリフィスＺ２が介装されている。燃料流入路Ｃ２は、開閉制御弁４８の開閉にかかわらず、燃料供給路Ｃ１とアウタ制御室Ｒ２oとを常時連通するようになっている。加えて、燃料排出路Ｃ３の制御室側端がインナ制御室Ｒ２iに接続されている。燃料流入路Ｃ２が前記第１燃料流入路に対応し、オリフィスＺ１及びオリフィスＺ２が前記第２オリフィス及び前記第１オリフィスに対応する。

第３に、ピース４４には、その内周面から径方向内側に突出したリング状のストッパ４４ａが備えられていて、アウタニードル弁４２のリフト量の最大値が値L2（＜上記値L1）となるように、同リフト量が制限されるようになっている。これにより、上記インナニードル弁のバウンスが防止され得る。

次に、図２を参照しながら、第１実施形態の作動の一例について説明する。図２における時刻ｔＡ〜ｔＨは、図１０におけるものにそれぞれ対応している。図２に示したように、第１実施形態では、時刻ｔＡ以降、燃料供給路Ｃ１の燃料が燃料流入路Ｃ２を介してアウタ制御室Ｒ２o内に流入するとともに、アウタ制御室Ｒ２o内の燃料が連通路４７を介してインナ制御室Ｒ２i内に流入し、インナ制御室Ｒ２i内の燃料が燃料排出路Ｃ３を介して燃料タンクＴへ流出する。時刻ｔＡ以降、連通路４７内の燃料の流通により、アウタ制御圧Pcoとインナ制御圧Pciとの間に差圧が発生する。この差圧の発生に起因して、アウタ制御圧Pcoがインナ制御圧Pciよりも大きい圧力で推移し、アウタ差圧δPcoが小さい値で推移し、且つ、インナ差圧δPciが大きい値で推移する。

従って、本発明による燃料噴射制御装置の第１実施形態によれば、上記アウタ開弁時直後におけるアウタ差圧δPcoが小さい値に、且つ、上記インナ開弁時直後におけるインナ差圧δPciが大きい値に設定され得る。この結果、上記アウタ開弁時直後における燃料の噴射率の急激な増大に起因する、低負荷時での排ガス中の未燃ＨＣの量の増大を抑制することができる。また、上記シートチョーク現象に起因する排ガス中のスモークの排出量の増大をも抑制することができる。

なお、上記インナ開弁時直後におけるインナ差圧δPciが大きい値に設定されても、インナニードル弁４３が開弁する場合における負荷は比較的大きい（即ち、燃焼温度が比較的高い）ため、インナ開弁時直後における燃料の噴射率の急激な増大に起因して、排ガス中の未燃ＨＣの量が増大する事態は発生し難い。

加えて、図２に示したように、アウタニードル弁４２のリフト量が上記値L2以下に制限されるため、上記インナニードル弁のバウンス（図２の１点鎖線を参照）を防止することができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。以下、上記第１実施形態の変形例について説明する。図３は、上記第１実施形態の第１変形例の装置全体の概略構成を示している。図３において、上述した図１に示した部材、部位と同じ部材、部位、或いは等価な部材、部位については、図１に示した符号と同じ符号を付してそれらの説明に代える。この第１変形例は、燃料流入路Ｃ２の制御室側端がインナ制御室Ｒ２iに接続されていて、燃料供給路Ｃ１とインナ制御室Ｒ２iとが燃料流入路Ｃ２を介して常時連通されている点でのみ、上記第１実施形態と異なる。

これにより、開閉制御弁４８の開閉に係わらず、インナ制御室Ｒ２iに常時燃料が流入し得る。従って、上記第１実施形態に比して、開閉制御弁４８が閉状態である場合におけるインナ制御圧Pciの上昇速度が大きくなり得る。この結果、上記第１実施形態に比して、インナ閉弁時直前におけるシートチョーク期間Tchを短くすることができる。

図４は、上記第１実施形態の第２変形例の装置全体の概略構成を示している。図４において、上述した図３に示した部材、部位と同じ部材、部位、或いは等価な部材、部位については、図３に示した符号と同じ符号を付してそれらの説明に代える。この第２変形例は、上記第１変形例の開閉制御弁４８に代えて、上記２位置３ポート型の制御弁４５が介装され、燃料流入路Ｃ２の連通により燃料流入路Ｃ２を介したインナ制御室Ｒ２iへの燃料の流通が確保されている点のみ上記第１変形例と異なる。これによっても、上記第１変形例と同様、上記第１実施形態に比して、インナ閉弁時直前におけるシートチョーク期間Tchを短くすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による内燃機関の燃料噴射制御装置１０について説明する。図５は、この第２実施形態の装置全体の概略構成を示している。図５において、上述した図１に示した部材、部位と同じ部材、部位、或いは等価な部材、部位については、図１に示した符号と同じ符号を付してそれらの説明に代える。

この第２実施形態は、上記第１実施形態の開閉制御弁４８に代えて、２位置３ポート型の制御弁４９を備え、更に、この制御弁４９を介して燃料供給路Ｃ１とインナ制御室Ｒ２iとを接続する第２燃料流入路Ｃ４を備えている点のみ上記第１実施形態と異なる。制御弁４９により、燃料排出路Ｃ３が遮断されているとき第２燃料流入路Ｃ４が連通され（第１位置、図５に示した位置）、燃料排出路Ｃ３が連通されているとき第２燃料流入路Ｃ４が遮断される（第２位置）ようになっている。即ち、第２実施形態では、燃料供給路Ｃ１から燃料流入路Ｃ２を介したアウタ制御室Ｒ２oへの燃料の流路に加え、燃料供給路Ｃ１から第２燃料流入路Ｃ４を介したインナ制御室Ｒ２iへの燃料の流路も確保されている。制御弁４９が前記第１制御弁と前記第２制御弁との一体物に対応する。

次に、図６を参照しながら、第２実施形態の作動の一例について説明する。図６における時刻ｔＡ〜ｔＨは、図２におけるものにそれぞれ対応している。図６に示したように、第２実施形態では、時刻ｔＥ以降、インナ制御室Ｒ２iには、連通路４７を介してアウタ制御室Ｒ２oから燃料が流入するのに加え、第２燃料流入路Ｃ４を介して燃料供給路Ｃ１からも燃料が流入する。従って、時刻ｔＥ以降におけるインナ制御圧Pciの上昇速度が、上記第１実施形態におけるもの（図６の１点鎖線を参照）よりも大きい。

従って、本発明による燃料噴射制御装置の第２実施形態によれば、上記第１実施形態に比して、インナ閉弁時直前におけるシートチョーク期間Tchを短くすることができる。

また、図６に示したように、上記第１実施形態に比して、時刻ｔＥ以降におけるインナ制御圧Pciの上昇速度が大きいため、連通路４７を介してアウタ制御室Ｒ２oからインナ制御室Ｒ２iへ流出する燃料の流量も小さい。このことに起因して、時刻ｔＥ以降におけるアウタ制御圧Pcoの上昇速度も、上記第１実施形態におけるもの（図６の１点鎖線を参照）よりも大きい。

この結果、アウタ及びインナニードル弁４２，４３の下降速度にばらつきが発生する場合であっても、上記第１実施形態に比して、アウタ閉弁時及びインナ閉弁時のばらつきの程度をそれぞれ小さくすることができる。即ち、上記第１実施形態に比して、総燃料噴射量のばらつきの程度を小さくすることができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第２実施形態においては、２位置３ポート型の制御弁４９が１つのみ介装されているが、これに代えて、燃料排出路Ｃ３及び第２燃料流入路Ｃ４に、第１開閉制御弁及び第２開閉制御弁がそれぞれ介装されて、第１（第２）開閉制御弁が開（閉）状態のとき第２（第１）開閉制御弁が閉（開）状態となるように、２つの開閉制御弁が連動して作動するよう構成されてもよい。この場合、第１開閉制御弁及び第２開閉制御弁が、前記第１制御弁及び前記第２制御弁にそれぞれ対応する。

加えて、上記各実施形態においては、ストッパ４４ａはピース４４に配設されているが、これに代えて、ストッパ４４ａがボディ４１そのものに配設されてもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射制御装置の全体の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の作動の一例を示したタイムチャートである。 本発明の第１実施形態の第１変形例に係る燃料噴射制御装置の全体の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例に係る燃料噴射制御装置の全体の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射制御装置の全体の概略構成図である。 本発明の第２実施形態の作動の一例を示したタイムチャートである。 第１従来装置の全体の概略構成図である。 第１従来装置の作動の一例を示したタイムチャートである。 第２従来装置の全体の概略構成図である。 第２従来装置の作動の一例を示したタイムチャートである。

符号の説明

２０…燃料ポンプ、３０…コモンレール、４０…インジェクタ、４１…ボディ、４１ａ…第１噴孔、４１ｂ…第２噴孔、４２…アウタニードル弁、４３…インナニードル弁、４４…ピース、４４ａ…ストッパ、４７…連通路、４８…開閉制御弁、４９…制御弁、Ｃ１…燃料供給路、Ｃ２…燃料流入路、Ｃ３…燃料排出路、Ｃ４…第２燃料流入路、Ｒ１…ノズル室、Ｒ２o…アウタ制御室、Ｒ２i…インナ制御室、Ｚ１，Ｚ２…オリフィス

Claims (6)

1. 内燃機関の燃焼室に臨む先端部に第１噴孔と前記第１噴孔よりも先端側に位置する第２噴孔とを備えたボディと、
   前記ボディ内に摺動可能に収容されて先端側で前記第１噴孔を開閉する筒状のアウタニードル弁と、
   前記アウタニードル弁の内部に摺動可能に収容されて先端側で前記第２噴孔を開閉する棒状のインナニードル弁と、
   前記アウタ及びインナニードル弁の先端側に設けられ、内部の燃料の圧力であるレール圧により前記アウタ及びインナニードル弁の先端側が開弁方向の力を受けるとともに、前記アウタ及びインナニードル弁の開弁状態にて内部の燃料が前記第１及び第２噴孔を介して前記燃焼室に向けてそれぞれ噴射されるノズル室と、
   前記アウタニードル弁の背面側に設けられ、内部の燃料の圧力であるアウタ制御圧により前記アウタニードル弁の背面側が閉弁方向の力を受けるアウタ制御室と、
   前記インナニードル弁の背面側に設けられ、内部の燃料の圧力であるインナ制御圧により前記インナニードル弁の背面側が閉弁方向の力を受けるインナ制御室と、
   前記レール圧の燃料を発生する高圧発生部と、
   前記高圧発生部と前記ノズル室とを接続する燃料供給路と、
   前記燃料供給路と前記アウタ制御室又は前記インナ制御室とを接続する第１燃料流入路と、
   前記アウタ制御室と前記インナ制御室とを連通する連通路と、
   前記インナ制御室と燃料タンクとを接続する燃料排出路と、
   前記燃料排出路に介装され、前記燃料排出路を連通・遮断する第１制御弁と、
   を備えた燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記第１燃料流入路は、前記燃料供給路と前記アウタ制御室とを接続するように構成された燃料噴射制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記ボディと別部材であって前記ボディに一体的に固設され、前記ノズル室と前記アウタ制御室とを区画するピースを備えていて、
   前記ピースは、前記アウタニードル弁のリフト量を制限するストッパを備えた燃料噴射制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料噴射制御装置であって、
   前記燃料供給路と前記インナ制御室とを接続する第２燃料流入路と、
   前記第２燃料流入路に介装され、前記第１制御弁により前記燃料排出路が連通されているとき前記第２燃料流入路を遮断し、前記第１制御弁により前記燃料排出路が遮断されているとき前記第２燃料流入路を連通する第２制御弁と、
   を備えた燃料噴射制御装置。
5. 請求項４に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記第１制御弁と、前記第２制御弁とが一体に構成された燃料噴射制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記第１燃料流入路には、第１オリフィスが介装され、
   前記燃料排出路には、第２オリフィスが介装されるように構成された燃料噴射制御装置。

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