JP3082622B2 - 燃料噴射制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンの燃
焼室内へ燃料を噴射させるための燃料噴射ノズルを制御
する燃料噴射制御装置およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンは、ピストンにより
圧縮された空気中に燃料（軽油）を噴射させて、同燃料
を圧縮熱で着火し燃焼させて動力を得るエンジンであ
る。ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射装置に
は、燃料供給源となる列型など燃料噴射ポンプから噴射
時期に圧送される燃料を、シリンダヘッドに装着されて
いる燃料噴射ノズルから、直接、筒内（燃焼室内）へ噴
射させる構造が用いられている。

【０００３】通常、燃料噴射ノズルは、ノズル本体（ケ
ーシング）内に一本のノズルニードル（針弁）を収容し
た構造が採用されている。こうした燃料噴射ノズルは、
開圧弁を越える燃料圧力がノズルニードルに在る受圧部
に加わると、ノズルニードルの全体がリフトして、閉じ
ていた噴孔を開放させ、この噴孔から燃料が噴射される
ようにしてある。

【０００４】ところで、燃料噴射ノズルの噴射圧力は、
エンジンの運転状態に応じて変動している。すなわち、
燃料噴射ポンプは、噴射圧力がエンジンの回転数に依存
しており、エンジンが低回転では高回転側に比較して圧
力は低くなる。つまり、燃料噴射ノズルから噴射される
燃料の圧力は、エンジンの運転状態によって変動する。

【０００５】具体的には、例えば低回転高負荷域のよう
な運転領域だと、目標となる噴射圧力より低圧な燃料が
筒内へ噴射され、高回転高負荷域のような運転領域だ
と、目標となる噴射圧力より高圧な燃料が筒内へ噴射さ
れるようになる。

【０００６】こうした噴射圧力の変動は、燃焼状態の変
化となって表れる。すなわち、噴射圧力が高いときは、
噴射された燃料が微粒化されて、空気とよく混じるもの
の、噴射圧力が低くなると、燃料の微粒化の促進がなさ
れず、空気とよく混じらなくなり、燃焼状態が悪くなる
挙動を示すようになる。

【０００７】噴射圧力の点を考えると、燃料噴射ノズル
からは、エンジンの運転状態の全域で、燃料の微粒化が
促進される目標の噴射圧力で燃料が噴射されることが望
ましい。

【０００８】しかしながら、噴孔の総面積は一義的であ
る。このため、上述したような一本のノズルニードルで
開閉される燃料噴射ノズルは、通常、頻度の高い運転領
域の一部位で良好な燃焼状態が得られるように噴射圧力
をマッチングさせている。

【０００９】しかし、これではエンジンは限られた運転
領域しか良好な燃焼が確保されない。そこで、一つの部
位でのマッチングでなく、低負荷側と高負荷側との二つ
の部位で噴射圧力をマッチングさせて、良好な燃焼状態
が確保される範囲を、より拡げられるようにした燃料噴
射ノズルが提案されている。

【００１０】これは、総面積を小さく定めた噴孔とそれ
に組合う低負荷用ノズルニードル、総面積を大きく定め
た噴孔とそれに組合う高負荷用ノズルニードルという、
二つの独立したノズルニードル（針弁）機構をノズル本
体内に並行に収容した燃料噴射ノズルである。

【００１１】この燃料噴射ノズルによると、エンジンが
低負荷、例えば低回転低負荷のときは、低負荷用ノズル
ニードルのみを燃料噴射ポンプから供給される燃料圧力
で開弁させて、小さな噴孔から燃料を筒内へ噴射させ
る。またエンジンが高負荷、例えば高回転高負荷のとき
は、高負荷用ノズルニードルのみを燃料噴射ポンプから
供給される燃料圧力で開弁させて、大きな噴孔から燃料
を筒内へ噴射させるという、低負荷と高負荷とのノズル
ニードルを使い分けで、噴射圧力の変動を抑制させてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような大・小の噴
孔をもつノズルニードルを使い分ける燃料噴射ノズル
は、確かにエンジンの運転領域の広範囲な部位において
良好な燃焼が約束される。しかしながら、この燃料噴射
ノズルは、片側のノズルニードルが特定運転領域で稼働
しているときは、もう片側のノズルニードルは、その稼
働を終えるまで、内部に燃料が充満されたまま熱にさら
される。

【００１３】このため、稼働していないノズルニードル
先端の噴孔周辺で充満している燃料が、熱を受けて炭化
するおそれがある。こうした燃料の炭化が発生すると、
つぎにそのノズルニードルが稼働状態となったときに、
炭化成分が噴孔の詰まりを招いたり、ノズルニードルの
閉止具合に影響を与えたりなどして、燃料噴射ノズルは
正常に作動しなくなるおそれがある。

【００１４】この対策として、従来、燃料噴射ポンプと
は別に、冷却用として燃料を圧送する専用の冷却ポンプ
を設けて、燃料噴射ノズル外から稼働していない側のノ
ズルニードルの流路に燃料を圧送してノズルニードル回
りを冷却すること。ノズル本体内に供給される燃料を分
岐して、冷却用として確保して、同様に稼働していない
側のノズルニードルの流路に燃料を圧送してノズルニー
ドル回りを冷却することが提案されている。

【００１５】しかし、前者は、別途、冷却ポンプが必要
であり、後者は、燃料をそれぞれ各ノズルニードル回り
に導く流路をノズル本体に形成しなければならず、いず
れも燃料噴射ノズルが複雑になるという不具合がある。

【００１６】この点の改善が求められている。本発明は
上記事情に着目してなされたもので、その目的とすると
ころは、複雑な構造を必要とせずに、二組の針弁機構そ
のものの構造を利用して、燃料の炭化を解消することが
できる燃料噴射制御装置およびその制御方法を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した燃料噴射制御装置は、エンジンの
燃焼室に臨んで配設されると共に、ケーシング内に軸方
向に摺動自在に嵌挿され該ケーシングの先端部に穿設さ
れた第１噴孔を開閉する第１針弁、同第１針弁を閉方向
に付勢する第１リターンスプリング、第１針弁の軸心回
りに形成され第１燃料通路を介して流入する燃料供給源
からの燃料圧を第１針弁に作用させることにより第１針
弁を前記第１リターンスプリングの付勢力に抗してリフ
トさせて第１噴孔を開放させる第１燃料溜まり室、ケー
シング内に第１針弁と並列するように摺動自在に嵌挿さ
れ該ケーシングの先端部に穿設された第２噴孔を開閉す
る第２針弁、同第２針弁を閉方向に付勢する第２リター
ンスプリング、第２針弁の軸心回りに前記第１燃料溜ま
り室と互いに独立して形成され第２燃料通路を介して流
入する燃料供給源からの燃料圧を第２針弁にさせること
により第２針弁を第２リターンスプリングの付勢力に抗
してリフトさせて第２噴孔を開放させる第２燃料溜まり
室、第１および第２燃料通路の両方と燃料供給源とを連
通させる第１モード或いは第１又は第２燃料通路の何れ
か一方と燃料供給源とを交互に連通させる第２モードに
切換える切換手段を有してなる燃料噴射ノズルと、エン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状
態検出手段の出力に応じて切換手段を制御する制御手段
とを具え、制御手段は、運転状態検出手段により検出さ
れたエンジン運転状態が低回転低負荷領域又は高回転高
負荷領域のとき燃料噴射ノズルを第１モードで作動させ
るよう切換手段を制御し、一方エンジン運転状態が低回
転低負荷領域および高回転高負荷領域以外の運転領域の
とき燃料噴射ノズルを第２モードで作動させるよう切換
手段を制御する構造したことにある。

【００１８】

【００１９】請求項２に記載した燃料噴射制御装置は、
請求項１に記載した切換手段を、第１燃料通路と第２燃
料通路の分岐部に介装されたスプール型の切換弁と、切
換弁を第１モードに適合する中立位置に保持するニュー
トラルスプリングと、切換弁の両側にそれぞれ配設さ
れ、第１又は第２燃料通路の何れかの一方の切換位置へ
駆動する第１および第２ソレノイドと、第１および第２
ソレノイドへの通電又は非通電の給電を制御する通電制
御部とを有して構成したことにある。

【００２０】請求項３に記載した燃料噴射制御装置は、
請求項２に記載した通電制御部を、第１モードにおいて
第１および第２ソレノイドの両方を非通電とし、第２モ
ードにおいて第１および第２ソレノイドのそれぞれを交
互に通電又は非通電とすべく反転させて、第１又は第２
ソレノイドの何れか一方を通電すると同時に他方を非通
電とするようにした。

【００２１】請求項４に記載した燃料噴射制御装置の制
御方法は、エンジンの燃焼室に臨んで配設されると共
に、ケーシング内に軸方向に摺動自在に嵌挿され該ケー
シングの先端部に穿設された第１および第２噴孔をそれ
ぞれ開閉する第１および第２針弁、同第１および第２針
弁をそれぞれ閉方向に付勢する第１および第２リターン
スプリング、第１および第２針弁の軸心回りにそれぞれ
独立に形成され第１および第２燃料通路を介して燃料供
給源からの燃料圧を第１および第２針弁にそれぞれ作用
させる第１および第２燃料溜まり室、第１および前記第
２燃料通路の両方と燃料供給源とを連通させる第１モー
ド或いは第１又は第２燃料通路の何れか一方と燃料供給
源とを交互に連通させる第２モードに切換える切換手段
を有する燃料噴射ノズルを具えた燃料噴射制御装置の制
御方法において、エンジンの運転状態を検出する第１ス
テップと、第１ステップにおいて検出されたエンジン運
転状態が低回転低負荷領域又は高回転高負荷領域にある
とき燃料噴射ノズルの運転モードを第１モードに設定
し、一方エンジン運転状態が低回転低負荷領域および高
回転高負荷領域以外の運転領域において燃料噴射ノズル
の運転モードを第２モードに設定する第２ステップと、
第２ステップにおいて設定された設定運転モードが第１
モードに設定されたとき第１および第２噴孔から燃料を
噴射させるよう切換手段を作動させ、一方設定運転モー
ドが第２モードに設定されたとき第１又は第２噴孔の何
れか一方から交互に燃料を噴射させるよう切換手段を作
動させる第３ステップからなるようにした。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図６に
示す第１の実施の形態にもとづいて説明する。図１は、
本発明を適用した燃料噴射ノズル１およびその燃料噴射
ノズル１を制御する燃料噴射制御装置５０を示し、図２
は図１中のＸ−Ｘ線に沿う燃料噴射ノズル１の断面図を
示している。

【００３９】燃料噴射ノズル１について説明すれば、図
中２は本体部（ケーシングに相当）である。この本体部
２は、下部にノズル側１０を有し、上部に駆動側３０を
有して構成してある。

【００４０】ノズル側１０の外郭は、上下部に配置して
あるノズルホルダ１１とノズル体１２とを、同ノズル体
１２の基部側を覆うように設けたリテニングナット１３
で結合して構成してある。

【００４１】このノズル側１０には、独立した二組のノ
ズルニードル（針弁）機構１５，１６が収容してある。
これらノズルニードル機構１５，１６は、同一構造であ
る。

【００４２】そのうちの片側、例えばノズルニードル機
構１５について説明すれば、１７はノズル体１２の内部
に形成されたノズルニードル室である。ノズルニードル
室１７は、上下方向に細長く延びていて、内部にはノズ
ルニードル１８（第１針弁に相当）が上下方向に摺動自
在に嵌挿されている。

【００４３】このノズルニードル１８には、ノズルホル
ダ１１内に収容されたリターンスプリング１９（第１リ
ターンスプリングに相当）の弾性力が、プッシュロッド
２０を介し伝達されていて、ノズルニードル１８の全体
を下方向へ付勢している。

【００４４】この付勢により、ノズルニードル１８の先
端に形成してある円錐面２１を、各ニードル収容室１７
の先端に形成してあるシート面２２に密接させている
（閉弁）。

【００４５】ノズル体１２の下端には、ノズルニードル
１８の先端位置からエンジンの燃焼室３（シリンダヘッ
ド４の下面とピストン５の上面とで囲まれる部分）へ突
き出るノズルサック部２３が形成されている。なお、こ
のノズルサック部２３の壁部には、ノズルニードル１８
の昇降動作に伴い開閉される噴孔２８（第１噴孔に相
当）が設けてある。

【００４６】またノズルニードル１８の中段部には、段
差部で形成される受圧部２５が設けられている。この受
圧部２５の周囲には、その受圧部２５を囲むように環状
の燃料溜まり室２６が設けられている。

【００４７】この燃料溜まり室２６が、ノズルニードル
１８の軸部分の周囲に形成された通路２７、ノズルニー
ドル１８の先端を介して、噴孔２８に連通している。こ
うして構成されたノズルニードル機構１５が、同構造の
ノズルニードル機構１６と共に所定の間隔で横方向に並
行に配設してある。つまり、両者のノズルニードル機構
１５、ノズルニードル機構１６の噴孔２８，２８ａ（第
１噴孔，第２噴孔）の総面積は略同一である。

【００４８】なお、ノズルニードル機構１５とノズルニ
ードル機構１６とは区別するために、ニードル機構１６
を構成する各部には、語尾に「ａ」を加えた符号を用い
てある。

【００４９】一方、ノズルホルダ１１の上部には、駆動
側３０を構成する支持ブロック３１がナット３２によっ
て結合してある。支持ブロック３１の上部には、燃料噴
射ポンプ、例えば列型の燃料噴射ポンプ３７（燃料供給
源に相当）につながる燃料入口部３４が形成されてい
て、燃料噴射ポンプ３７から所定の時期に噴射される高
圧の燃料を受け入れるようにしてある。

【００５０】また支持ブロック３１の内部には、燃料入
口部３４につながる燃料通路３５が設けられている。燃
料通路３５の出口側は分岐されている。各分岐端は、各
燃料溜まり室２６，２６ａにつながるフィードホール３
６，３６ａ（第１燃料通路，第２燃料通路に相当するも
ので、片側は図２に図示してある）に連通していて、燃
料噴射ポンプ３７からの燃料を各燃料溜まり室２６，２
６ａへ導けるようにしている。

【００５１】これにより、いずれのノズルニードル機構
１５，１６も、受圧部２５，２５ａが燃料圧によってリ
フトされると、噴孔２８，２８ａから燃料が噴射される
ようになっている。

【００５２】燃料通路３５には流路切換機構３８（切換
手段に相当）が設けられている。流路切換機構３８に
は、フィードホール３６，３６ａの分岐部３９に、例え
ばスプール弁装置４０を介装した構造が採用してある。

【００５３】同スプール弁装置４０について説明する
と、分岐部３９には、例えば横方向に沿って延びる筒形
の弁室４１が形成してある。この弁室４１内の中間部上
側の壁面には、燃料入口部３４と連通する大径な入口ポ
ート４２が形成され、反対の中間部下側にはフィードホ
ール３６，３６ａと連通する小径な出口ポート４３，４
３ａが形成してある。なお、出口ポート４３，４３ａ
は、弁室４１の長手方向沿いに所定の間隔、例えば入口
ポート４１の直径で規定される範囲内に大部分が許容さ
れるような寸法で並んでいる。

【００５４】弁室４１には、例えば上下向きの通孔４４
を有したスライド子４５（切換弁に相当）が摺動自在に
嵌挿されている。スライド子４５の通孔４４は、例えば
図３に示されるように弁室４１の中間に配置されたとき
には、入口ポート４２と出口ポート４３，４３ａの両方
とを連通し、その位置から左右にずれると、図４に示さ
れるように入口ポート４２と、出口ポート４３および４
３ａのいずれかが選択的に連通可能な大きさに設定して
ある。このスライド子４５の中央の連通位置を合流切換
位置Ａとし、左右にずれたときのスライド子４５の左右
の各連通位置を交互切換位置Ｂとしている。

【００５５】スライド子４５の両側からは、プランジャ
部４５ａ，４５ｂが、弁室端を貫通して、弁室４１の両
側に形成してある駆動室４６，４７内へ延びている。各
プランジャ端は、駆動室４６，４７内に在るプレート４
６ａ，４７ａが連結してある。

【００５６】各プランジャ部４５ａ，４５ｂには、対向
するプレート４６ａ，４７ａと各駆動室４６，４７の壁
面４６ｂ，４７ｂとの間に介在されて、一対のニュート
ラルスプリング４８が巻装されている。この両側から加
わるニュートラルスプリング４８の弾性力により、合流
切換位置Ａとなる中立位置で、スライド子４５が保持さ
れるようにしてある。

【００５７】また壁面４６ｂ，４７ｂには、それぞれプ
ランジャ部４５ａ，４５ｂを弁室４１から離れる方向へ
駆動するためのソレノイド４８ａ，４８ｂ（第１ソレノ
イド，第２ソレノイドに相当）が設けられている。

【００５８】壁面４６ｂ，４７ｂと反対側となる駆動室
４６，４７の壁面は、スライド子４５が左右の交互切換
位置Ｂ，Ｂにまで移動したとき、プレート４６ａ，４７
ａと当接する位置に設定されている（ストッパー）。

【００５９】これにより、スライド子４５は、ソレノイ
ド４８ａが通電されると、図４（ａ）に在るように入口
ポート４２とフィードホール３６とが連通する位置に位
置決められ、ソレノイド４８ｂが通電されると、図４
（ｂ）に在るように入口ポート４２とフィードホール３
６ａとが連通する位置に位置決められるようにしてあ
る。

【００６０】各ソレノイド４８ａ，４８ｂはドライバー
回路部４９（通電制御部に相当）に接続してある。ドラ
イバー回路部４９には、ソレノイド４８ａ，４８ｂへの
給電を制御する機能が設定されている。

【００６１】例えばオフ信号が入力されるとソレノイド
４８ａ，４８ｂの両者をオフ（非通電）する機能されて
いる。またドライバー回路部４９には、オン信号が入力
されると、ソレノイド４８ａ，４８ｂをそれぞれ交互に
繰り返しオン（通電）・オフ（非通電）させるオン・オ
フ反転機能（ソレノイド４８ａ，４８ｂのうちの一方は
オン、同時に他方はオフとなるよう、交互に励磁させる
機能）も設定されている。この機能により、スライダー
子４５を交互切換位置Ｂ〜Ｂ間で往復動させるようにし
てある。

【００６２】燃料噴射ノズル１は、こうした流路切換機
構３８を有する二組のノズルニードル機構１５，１６に
より、噴射圧力をエンジンの運転領域の低回転（低負
荷）側と高回転（負荷）側との二つの部位でマッチング
させている。なお、ノズルホルダ１１には、リークする
燃料を外部に排出するための排出部５７が設けてある。
但し、５７ａは排出部５７とノズルニードル機構１５，
１６の各部をつないでいる通路を示す。

【００６３】こうした燃料噴射ノズル１には、燃料噴射
制御装置５０を構成する制御系５１が接続されている。
この制御系５１によって、エンジンの運転状態に応じて
燃料噴射ノズル１を制御するようにしてある。

【００６４】具体的には、制御系５１にはつぎのような
構成が用いてある。すなわち、５２はコントローラ（制
御手段に相当）である。コントローラ５２は、例えばマ
イクロコンピュータおよびその周辺回路で構成されてい
る。

【００６５】このコントローラ５２にドライバー回路部
４９が接続してある。このコントローラ５２には、例え
ばエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ５
３およびアクセル開度を検出するアクセル開度センサ５
４（いずれも運転状態検出手段に相当）が接続されてい
て、各センサからエンジンの運転状態を判断するのに必
要なエンジン回転数，エンジン負荷の情報を受けるよう
にしてある。

【００６６】コントローラ５２には、図５に示すような
ノズルニードル機構１５，１６を使い分けるための「ア
クセル開度とエンジン回転数」のマップが設定されてい
る。このマップは、例えばエンジンの運転領域全体を、
低回転低負荷（アイドリングを含む）領域、高回転高負
荷領域、それら領域で挟まれる中間領域という三つの領
域に分けたマップで、そのうちの低回転低負荷（アイド
リングを含む）領域と高回転高負荷領域とを、ノズルニ
ードル機構１５，１６から同時に燃料を噴射させるＡモ
ード領域（第１モードに相当）に定め、中間領域をノズ
ルニードル機構１５，１６から交互に燃料を噴射させる
Ｂモード領域（第２モードに相当）に定めてある。

【００６７】またコントローラ５２には、各センサー５
３，５４の出力信号からマップを用いてエンジンの運転
モード（Ａモード領域ｏｒＢモード領域）を決定する機
能、決定した運転モードに応じてドライバ回路部４９へ
オンオフ信号を出力（Ａモード領域；オフ信号、Ｂモー
ド領域；オン信号）する機能が設定されている。

【００６８】この機能により、エンジンの運転状態に応
じて、二組のノズルニードル機構１５，１６を所定に作
動させるようにしてある。またコントローラ５２には、
エンジンの特定クランク位置で、Ｂモード領域の作動を
停止する機能が設定してある。

【００６９】具体的には、コントローラ５２には、エン
ジンのクランク角度を検出するクランク角センサ５５が
接続してある。またコントローラ５２には、クランク角
センサ５５の出力信号により、クランク角が排気上死点
付近に達したとき、ソレノイド４８ａをオン、ソレノイ
ド４８ｂをオフにする信号をドライバ回路部４９に出力
する機能が設定されている。

【００７０】この機能により、交互に燃料が噴射される
行程を終え、つぎの燃料噴射が始まるまでの間、ノズル
ニードル機構１５，１６を定状態に保つようにしてい
る。こうしたコントローラ５２の機能で行なわれる燃料
噴射ノズル１の制御が図６のフローチャートに示されて
いる。

【００７１】つぎに、このフローチャートに基づき、可
変燃料噴射について説明する。今、セルモータによる機
関始動により、燃料噴射ポンプ３７が駆動されて、ディ
ーゼルエンジンが運転されたとする。

【００７２】これにより、燃料噴射ポンプ３７は、カム
の駆動により、プランジャが往復動され、燃料タンク内
（いずれも図示しない）の燃料を所定の圧力で、燃料噴
射時期毎に吐出させる。

【００７３】一方、コントローラ５２は、燃料噴射ノズ
ル１を制御して、燃料噴射の仕方をエンジンの運転状態
に応じて変えている。すなわち、コントローラ５２は、
まず、ステップＳ１のように、エンジン回転数センサ５
３、アクセル開度センサ５４から出力されるエンジン回
転数、アクセル開度を読取り、現在のエンジンの運転状
態を検出している。

【００７４】ついで、ステップＳ２に至り、コントロー
ラ５２は、この検出した情報にしたがって運転モードを
決定していく。これは、検出したエンジン回転数，アク
セル開度に相当する運転状態が、図５に示されるマップ
のどの領域であるかを選択することで行なわれる。

【００７５】ついで、ステップＳ３に進み、今度はコン
トローラ５２は、Ｂモード領域か否かの判定によるモー
ド領域の選択が行なわれて、ステップＳ５に進む。この
とき、エンジンの運転状態が中回転中負荷であるとする
と、コントローラ５２は、Ｂモード領域を選び、ドライ
バー回路部４９ヘ交互噴射のためのオフ出力信号を出力
する。

【００７６】すると、流路切換機構３８のソレノイド４
８ａ，４８ｂは、一方がオン，他方がオフとなるように
交互に給電される。これにより、燃料入口部３４とフィ
ードホール３６，３６ａの何れか一方とが交互に連通す
るようになる。

【００７７】すなわち、ソレノイド４８ａがオン（通
電）、ソレノイド４８ｂがオフ（非通電）のときは、図
４（ａ）に示されるようにスライド子４５が左側の交互
切換位置Ｂへ駆動され、ソレノイド４８ａがオン（通
電）、ソレノイド４８ｂがオフ（非通電）のときは、図
４（ｂ）に示されるようにスライド子４５が右側の交互
切換位置Ｂへ駆動される。

【００７８】すると、燃料噴射ポンプ３７からの燃料
は、フィードホール３６，３６ａの何れか一方に至り、
フィードホール３６あるいはフィードホール３６ａを通
過するときに絞られ、燃料圧力が増しながら燃料溜まり
室２６、燃料溜まり室２６ａへ交互に圧送される。

【００７９】これにより、燃料圧力は受圧部２５，２５
ａに交互に加わり、各ノズルニードル１８，１８ａをリ
ターンスプリング１９，１９ａの付勢力に抗して、交互
にリフトさせる。

【００８０】すると、交互に開放する噴孔２４，２４ａ
から、適正な噴射圧力に補正された燃料が燃焼室３内へ
噴射される。そして、つぎのステップＳ７、ステップＳ
８に至り、コントローラ５２が、クランク角センサ５５
からの出力により、ピストン５が排気行程の終りとなる
排気上死点に達したと判断すると、ステップＳ９のよう
にソレノイド４８ａ，４８ｂの片側だけを通電、例えば
ソレノイド４８ａをオン、ソレノイド４８ｂをオフし
て、その状態を保持し、つぎの噴射行程に備える。

【００８１】一方、エンジンの運転状態が高回転高負荷
であるとすると、コントローラ５２は、ステップＳ２に
おいてＡモード領域を選ぶ。ついで、ステップＳ３を経
てステップＳ４に進み、ドライバー回路部４９へ同時噴
射のためのオフ出力信号を出力する。

【００８２】すると、流路切換機構３８のソレノイド４
８ａ，４８ｂは、両方共，オフ（非通電）となる。これ
により、スライド子４５は、両側のニュートラルスプリ
ング４８，４８により、図３に示されるように燃料入口
部３４とフィードホール３６および３６ａとが連通する
合流切換位置Ａに位置決められるようになる。

【００８３】すると、燃料噴射ポンプ３７からの燃料
は、絞られずにほとんどその圧力のまま、両フィードホ
ール２９，２９ａから両燃料溜まり室２６，２６ａへ圧
送される。

【００８４】これにより、燃料圧力は両受圧部２５，２
５ａに加わり、双方のノズルニードル１８，１８ａをリ
ターンスプリング１９，１９ａの付勢力に抗してリフト
させる。

【００８５】すると、同時に開放する噴孔２４，２４ａ
から、適正な噴射圧力に補正された燃料が燃焼室３内へ
噴射される。他方、アイドリング運転が行なわれたとき
も、同様に両方の噴孔２４，２４ａから燃料が燃焼室３
内へ噴射される。

【００８６】このアイドリング運転時は、両噴孔２４，
２４ａからの噴射を利用して、積極的に噴射圧力を低下
させており、これによって燃焼室３内で行なわれる着火
燃焼を緩慢にして、アイドル燃焼騒音を低下させてい
る。

【００８７】こうした二組のノズルニードル機構１５，
１６の使い分けにより、エンジンの運転状態による噴射
圧力の変動は抑制される。と同時に噴孔２４，２４ａら
同時に燃料が噴射されるときは、この噴射される燃料
で、二組のノズルニードル機構１５，１６の噴孔周辺は
同時に冷却され、交互に噴孔２４，２４ａから燃料が噴
射されるときは、二回に一回の割合で各噴孔周辺は冷却
されるから、噴孔周辺に充満している燃料が、燃焼熱を
受けて、炭化することはない。特に噴孔２４の総面積と
噴孔２４ａの総面積とを略同一にしたことにより、いず
れも噴孔周辺は燃料によって均等に冷却されるから、片
側の噴孔周辺の冷却が不十分となるようなことはない。

【００８８】しかも、噴孔周辺の冷却は、二組のノズル
ニードル機構１５，１６そのものの構造を活用して行な
われるから、構造的に簡単である。またソレノイド４
８，４８ａ、ニュートラルスプリング４８、スライド子
４５、ドライバー回路部４９を用いたスプール弁装置４
０の採用により、燃料噴射ノズル１のモード切換えは容
易に実現される。

【００８９】しかも、燃料噴射ノズル１は、コントロー
ラ５２を用いた制御系５１の採用により、エンジンの運
転状態に応じたモード切換えが行なえるようになる。特
にエンジンの低回転低負荷領域または高回転高負荷領域
において燃料噴射ノズル１を同時噴射モード（第１モー
ド）で作動させ、かつそれ以外の領域は燃料噴射ノズル
１を交互噴射モード（第２モード）で作動させるように
切換えると、燃料噴射ノズル１はエンジンの運転領域の
全体において有効に稼働される。さらにスプール弁装置
４０の両方のソレノイド４８ａ，４８ｂをオフ（非通
電）としたり、ソレノイド４８ａ，４８ｂのそれぞれを
交互にオン・オフ（通電または非通電）して反転させた
りする制御を採用すると、容易な制御で燃料噴射ノズル
１のモード切換えが行なわれる。

【００９０】図７は、本発明の第２の実施の形態を示
す。本形態は、ソレノイド４８ａ，４８ｂの代わりに一
個のリニアソレノイド６０を用いて、上記第１の実施の
形態と同様、スライド子４５を駆動するようにしたもの
である。

【００９１】具体的には、リニアソレノイド６０は、ソ
レノイド４８ｂの代わりに設置してある。このリニアソ
レノイド６０は、スライド子４５を合流切換位置Ａに位
置決める機能、スライド子４５を合流切換位置Ｂ，Ｂで
位置ぎめる機能を有している。

【００９２】またコントローラ５２には、マップにより
Ｂモード領域が設定されると、スライド子４５を交互切
換位置Ｂ〜Ｂ間で往復動させるようにドライバー回路部
４９を制御する機能、マップによりＡモード領域が設定
されると、スライド子４５を合流切換位置Ａで保持させ
るようにドライバー回路部４９を制御する機能が設定さ
れていて、第１の実施の形態と同様、エンジンの運転状
態に応じて燃料噴射ノズル１のモード切換えを行なうよ
うにしてある。なお、本発明をディーゼルエンジンに適
用したが、これに限らず、他の内燃機関、例えば直接噴
射式ガソリンエンジンにも適用してもよい。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１、請求項４
に記載の発明によれば、複雑な構造を必要とせずに、二
組の針弁機構そのものの構造を利用して、燃料の炭化を
解消することができる。しかも、エンジンの運転状態に
応じた燃料噴射ノズルのモード切換えが実現できる。

【００９４】請求項２、請求項３に記載の発明によれ
ば、針弁機構によるモード切換えが容易に実現できると
いう効果を奏する。

【００９５】

【００９６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明の実施の形態となる燃料噴
射弁を、燃料噴射弁を制御する制御系と共に説明するた
めの図。

【図２】図１中のＸ−Ｘ線に沿う燃料噴射弁の断面図。

【図３】Ｂモード領域にしたがってスプール弁装置が切
換わったときの状態を説明する図。

【図４】Ａモード領域にしたがってスプール弁装置が切
換わったときの状態を説明する図。

【図５】エンジンの運転状態に応じたモード切換えのマ
ップを示す線図。

【図６】燃料噴射ノズルのモード切換えの制御を説明す
るためのフローチャート。

【図７】本発明の第２の発明の実施の形態となる燃料噴
射弁を、燃料噴射弁を制御する制御系と共に説明するた
めの図。

【符号の説明】

１…燃料噴射ノズル ２…本体部（ケーシング） １５，１６…ノズルニードル機構（針弁機構） １８，１８ａ…ノズルニードル １９，１９ａ…リターンスプリング ２５，２５ａ…受圧部 ２６，２６ａ…燃料溜まり室 ２８，２８ａ…噴孔 ３４…燃料入口部 ３５…燃料通路 ３６，３６ａ…フィードホール ３７…燃料噴射ポンプ（燃料供給手段） ３８，６０…流路切換機構，リニアソレノイド（切換手
段） ３９…分岐部 ４１…弁室 ４５…スライド子（スプール型の切換弁） ４８…ニュートラルスプリング ４８ａ，４８ｂ…ドライバー回路部（通電制御部） ５２…コントローラ（制御手段） ５３…エンジン回転数センサ（運転状態検出手段） ５４…アクセル開度センサ（運転状態検出手段）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−75960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−119955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−118055（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−28164（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 39/00 - 71/04 F02D 41/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室に臨んで配設されると
   共に、ケーシング内に軸方向に摺動自在に嵌挿され該ケ
   ーシングの先端部に穿設された第１噴孔を開閉する第１
   針弁、同第１針弁を閉方向に付勢する第１リターンスプ
   リング、前記第１針弁の軸心回りに形成され第１燃料通
   路を介して流入する燃料供給源からの燃料圧を前記第１
   針弁に作用させることにより前記第１針弁を前記第１リ
   ターンスプリングの付勢力に抗してリフトさせて前記第
   １噴孔を開放させる第１燃料溜まり室、前記ケーシング
   内に前記第１針弁と並列するように摺動自在に嵌挿され
   該ケーシングの先端部に穿設された第２噴孔を開閉する
   第２針弁、同第２針弁を閉方向に付勢する第２リターン
   スプリング、前記第２針弁の軸心回りに前記第１燃料溜
   まり室と互いに独立して形成され第２燃料通路を介して
   流入する前記燃料供給源からの燃料圧を前記第２針弁に
   させることにより前記第２針弁を前記第２リターンスプ
   リングの付勢力に抗してリフトさせて前記第２噴孔を開
   放させる第２燃料溜まり室、前記第１および前記第２燃
   料通路の両方と前記燃料供給源とを連通させる第１モー
   ド或いは前記第１又は前記第２燃料通路の何れか一方と
   前記燃料供給源とを交互に連通させる第２モードに切換
   える切換手段を有してなる燃料噴射ノズルと、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 前記運転状態検出手段の出力に応じて前記切換手段を制
   御する制御手段とを具え、 前記制御手段は、前記運転状態検出手段により検出され
   たエンジン運転状態が低回転低負荷領域又は高回転高負
   荷領域のとき前記燃料噴射ノズルを前記第１モードで作
   動させるよう前記切換手段を制御し、一方前記エンジン
   運転状態が前記低回転低負荷領域および高回転高負荷領
   域以外の運転領域のとき前記燃料噴射ノズルを第２モー
   ドで作動させるよう前記切換手段を制御することを特徴
   とする燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記切換手段は、前記第１燃料通路と前
   記第２燃料通路の分岐部に介装されたスプール型の切換
   弁と、 前記切換弁を前記第１モードに適合する中立位置に保持
   するニュートラルスプ リングと、 前記切換弁の両側にそれぞれ配設され、前記第１又は前
   記第２燃料通路の何れかの一方の切換位置へ駆動する第
   １および第２ソレノイドと、 前記第１および第２ソレノイドへの通電又は非通電の給
   電を制御する通電制御部と、 を有してな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。
3. 【請求項３】 前記通電制御部は、前記第１モードにお
   いて前記第１および第２ソレノイドの両方を非通電と
   し、前記第２モードにおいて前記第１および第２ソレノ
   イドのそれぞれを交互に通電又は非通電とすべく反転さ
   せて、前記第１又は第２ソレノイドの何れか一方を通電
   すると同時に他方を非通電とすることを特徴とする請求
   項２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 エンジンの燃焼室に臨んで配設されると
   共に、ケーシング内に軸方向に摺動自在に嵌挿され該ケ
   ーシングの先端部に穿設された第１および第２噴孔をそ
   れぞれ開閉する第１および第２針弁、同第１および第２
   針弁をそれぞれ閉方向に付勢する第１および第２リター
   ンスプリング、前記第１および第２針弁の軸心回りにそ
   れぞれ独立に形成され第１および第２燃料通路を介して
   燃料供給源からの燃料圧を前記第１および第２針弁にそ
   れぞれ作用させる第１および第２燃料溜まり室、前記第
   １および前記第２燃料通路の両方と前記燃料供給源とを
   連通させる第１モード或いは前記第１又は前記第２燃料
   通路の何れか一方と前記燃料供給源とを交互に連通させ
   る第２モードに切換える切換手段を有する燃料噴射ノズ
   ルを具えた燃料噴射制御装置の制御方法において、 前記エンジンの運転状態を検出する第１ステップと、 前記第１ステップにおいて検出されたエンジン運転状態
   が低回転低負荷領域又は高回転高負荷領域にあるとき前
   記燃料噴射ノズルの運転モードを前記第１モードに設定
   し、一方前記エンジン運転状態が前記低回転低負荷領域
   および高回転高負荷領域以外の運転領域において前記燃
   料噴射ノズルの運転モードを第２モードに設定する第２
   ステップと、 前記第２ステップにおいて設定された設定運転モードが
   前記第１モードに設定されたとき前記第１および第２噴
   孔から燃料を噴射させるよう前記切換手段を作 動させ、
   一方前記設定運転モードが前記第２モードに設定された
   とき前記第１又は第２噴孔の何れか一方から交互に燃料
   を噴射させるよう前記切換手段を作動させる第３ステッ
   プからなる燃料噴射制御装置の制御方法。