JP3377032B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - 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、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。この提案に係る装置は、例えば、低圧燃料を貯留す
る低圧蓄圧器と、高圧燃料を貯留する高圧蓄圧器と、低
圧蓄圧器または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備えている。

【０００４】蓄圧器での燃圧形成に関して、例えば、エ
ンジンによりそれぞれ駆動される低圧ポンプ及び高圧ポ
ンプを用いて低圧および高圧の燃料を得るものがあり、
また、高圧ポンプにより高圧燃料を得ると共に低圧蓄圧
器へ導入した高圧燃料を調圧して低圧燃料を得るものが
ある（特開平６−９３９３６号公報）。また、国際公開
ＷＯ９８／０９０６８号公報に開示され高圧蓄圧器の高
圧燃料から低圧蓄圧器の低圧燃料を得るタイプの蓄圧式
燃料噴射装置では、例えば、噴射時期制御用の開閉弁お
よび噴射率切換用の切換弁の双方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へ排出させ、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。低圧蓄圧器では、燃料通路から流入した高圧燃料を
調圧して低圧燃料を得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような蓄圧式燃料
噴射装置では、エンジン運転が停止すると、燃料通路内
の燃料は、高圧ポンプのプランジャまわりの間隙および
インジェクタの制御室まわりの間隙などを介して徐々に
流出し、燃料通路および低圧蓄圧器の燃料圧力は大気圧
相当まで低下する。

【０００６】次回のエンジン始動時にクランキングが行
われると、高圧ポンプから高圧蓄圧器へ加圧燃料が供給
され、また、低圧噴射および高圧噴射を行うべく噴射率
切換え制御用の切換弁および噴射時期制御用の開閉弁が
開閉される。高圧噴射期間中に加圧燃料が高圧蓄圧器か
ら排出されると、高圧蓄圧器内の燃料圧力はその分低下
し、エンジン始動開始直後は高圧蓄圧器内での燃圧形成
が遅れがちになる。また、これに伴って低圧蓄圧器内で
の燃圧形成が遅れる。

【０００７】従って、エンジン始動開始直後に、インジ
ェクタの開弁圧を上回る所定圧の低圧燃料を得ることは
困難である。そして、低圧蓄圧器内の燃料圧力が所定圧
に到達するまでは低圧噴射が実施されず、燃料噴射開始
時期が遅れて、エンジン始動不良やエンジンから白煙が
排出されるという不具合が発生する。そこで、本発明
は、エンジン始動時における低圧蓄圧器内での燃圧形成
を促進し、各回の燃料噴射サイクルにおいて低圧噴射に
続いて高圧噴射を実施するという通常モードでの燃料噴
射を早期に行えるようにした蓄圧式燃料噴射装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【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燃料を貯留
する第１蓄圧器と、第１蓄圧器内の高圧燃料を燃料通路
の下流側へ排出制御する制御弁より下流側の燃料通路に
接続され低圧燃料を貯留する第２蓄圧器と、エンジン始
動後、第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力に到達するま
で、燃料噴射ノズルの開弁期間以上の期間にわたって制
御弁を開弁する燃料制御手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００９】この蓄圧式燃料噴射装置によれば、エンジ
ン始動時に第２蓄圧器内の燃料圧力が低下している場
合、制御弁は、燃料噴射ノズルの開弁期間にわたって開
弁するばかりでなく、それ以外の期間の少なくとも一部
においても開弁する。ノズル開弁期間の開始時に制御弁
が開弁するので、第１蓄圧器からの燃料がノズル開弁当
初から噴射され、従って、第２蓄圧器内の燃料圧力低下
に起因する燃料噴射開始遅れは生じない。また、ノズル
開弁期間以外の期間において制御弁が開弁状態にある
間、第１蓄圧器内の燃料が第２蓄圧器内へ流入可能であ
るので、第２蓄圧器内の燃料圧力を積極的に増大でき、
噴射可能な設定圧力に短時間内に到達する。

【００１０】請求項２に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
燃料制御手段は、第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力に
なるまで、制御弁を継続して開弁する。この好適態様で
は、燃料噴射ノズルの開閉に関係なく制御弁が継続して
開弁状態にされ、従って、第１蓄圧器内の燃料が燃料通
路に連続して供給されるので、燃料噴射ノズルが閉弁状
態にある期間全体において第２蓄圧器内の燃料圧力を積
極的に増大でき、第２蓄圧器内での燃圧形成がより促進
される。

【００１１】請求項３に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
燃料制御手段は、エンジン始動後、第２蓄圧器内の燃料
圧力が設定圧力に到達するまで、燃料噴射ノズルの開弁
時期あるいは同ノズルの開弁期間の途中で制御弁を開弁
させるとともに燃料噴射ノズルの閉弁時期から所定時間
が経過した後に制御弁を閉弁させる。これにより、燃料
噴射ノズルが閉弁してから制御弁が閉弁するまでの間、
第２蓄圧器内の燃料圧力を積極的に増大できる。すなわ
ち、制御弁の開弁時間を燃料噴射ノズルの開弁期間より
も後の時間領域において延長することにより第２蓄圧器
内の燃圧形成を促進することができる。 これに対して、
請求項６の蓄圧式燃料噴射装置では制御弁の開弁時間を
燃料噴射ノズルの開弁期間よりも前の時間領域において
延長することにより第２蓄圧器内の燃圧形成を促進する
ものになっている。すなわち、請求項６の燃料制御手段
は、エンジン始動後、第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧
力に到達するまで、燃料噴射ノズルの開弁時期よりも所
定時間前に制御弁を開弁させると共に同ノズルの閉弁時
期に制御弁を閉弁させる。 また、請求項３及び６の蓄圧
式燃料噴射装置では、第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧
力に到達した場合には次回の燃料噴射サイクルでの燃料
噴射は通常モードで実施される。この際、設定圧力に達
したときの燃料噴射サイクルの終了後に制御弁が閉弁し
てから次の燃料噴射サイクルが開始されるまでの間に燃
料通路内の燃料圧力が減少するので、通常モードへの移
行後に最初に実施される燃料噴射サイクルにおいても低
圧噴射が円滑に行われる。

【００１２】この好適態様において、好ましくは、制御
弁は電磁弁からなる。この場合、電磁弁を、通電がなさ
れたときに開弁状態になる常閉形に構成したとしても、
電磁弁が間欠的に閉弁されるこの好適態様にあっては電
磁弁への通電は連続せず、連続通電する場合に比べて電
磁弁の耐久性が向上する。また、連続通電による発熱に
耐えるように電磁弁を構成する必要が無く、電磁弁に対
する熱的要件が緩和されるので、電磁弁を廉価に構成で
きる。

【００１３】請求項４に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
燃料制御手段は、ポンプの燃料吐出圧力を第１蓄圧器内
の燃料圧力の設定圧力より高い圧力に設定する。この場
合、第１蓄圧器から燃料通路に排出される燃料の圧力も
高くなり、第２蓄圧器内の燃料圧力を早期に増大でき
る。請求項５に係る蓄圧式燃料噴射装置では、燃料制御
手段は、第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力になるま
で、運転者のアクセルペダル操作に優先してエンジンの
アイドル状態を維持する。本発明の燃料噴射装置を装備
したエンジンの始動時には、第１蓄圧器から供給される
比較的高圧の燃料が噴射されるため、低圧噴射に続いて
高圧噴射が行われる通常モードでの燃料噴射が行われる
場合に比べて、燃焼音や排ガス特性が悪化する可能性が
あるが、アイドル状態を維持することで、第２蓄圧器内
の燃料圧力が設定圧力となるまでの燃焼回数を低減で
き、燃焼音や排ガス特性の悪化を防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１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。

【００１５】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。

【００１６】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、燃料通路１０ａ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（制御弁）５が各気筒毎に設けら
れ、また、燃料通路１０ａ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。

【００１７】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１０ａ
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ＰLPを検出するための圧力センサを表す。

【００１８】コントローラ８は、低圧蓄圧器４内の燃料
圧力が、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量AC
Cとによって表されるエンジン運転状態に適合した圧力
になるように、圧力センサ４ａにより検出した実際圧力
ＰLPに基づいて、圧力制御弁３４を制御する。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。

【００１９】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とが
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１２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。

【００２０】以下、上記構成の燃料噴射装置の通常モー
ドでの動作を説明する。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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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、燃料噴射終了時期Ｔｅにおける開
閉弁７の閉弁と共に閉じられ、或いは、燃料噴射時期終
了時期から所定時間（図８に記号ΔＴｅで示す）が経過
した時点で閉じられる。

【００２５】図４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、次回の低圧噴射での噴射率は所要のものに
なる。

【００２６】エンジン運転が停止すると、燃料通路１０
ａ、１０ｂ内の燃料は、インジェクタ９の制御室１１ま
わりの間隙および高圧ポンプ１のプランジャまわりの間
隙などを介して徐々に流出し、燃料通路１０ａ、１０ｂ
および低圧蓄圧器４内の燃料圧力は大気圧相当まで低下
する。既に説明したように、エンジン運転を一旦停止し
た後のエンジン始動時における燃料噴射を上述の通常モ
ードの場合と同様に実施すると、特に低圧蓄圧器４内で
の燃圧形成に遅れを生じて、インジェクタ９の開弁圧を
上回る所定圧の低圧燃料を直ちに得ることはできず、こ
のため、低圧噴射が実施されず、燃料噴射開始時期が遅
れてエンジン始動不良などの不具合が発生する。

【００２７】そこで、本発明の蓄圧式燃料噴射装置で
は、エンジン始動時には、上記の通常モードと異なる始
動モードでの燃料噴射を実施して低圧蓄圧器内での燃圧
形成を促進し、通常モードでの燃料噴射を早期に実施で
きるようにしている。本実施形態では、エンジン始動開
始時に電源が投入されると、コントローラ８は、図５に
示す燃料噴射モード判定ルーチンを所定周期で実施す
る。

【００２８】この判定ルーチンにおいて、エンジン運転
状態に適合する低圧燃料の目標値（指示値）ＰLPTAR
が、例えばエンジン回転数Ｎｅおよびアクセルペダル踏
込量ACCに基づいて例えばエンジン運転状態・低圧燃料
指示値マップ（図示略）から求められる。また、低圧蓄
圧器４内の燃料圧力を表す圧力センサ４ａの出力ＰLPが
読み込まれ、低圧燃料の実際圧力値が検出される。そし
て、この実際圧力値ＰLPが指示値ＰLPTARに達している
か否かが判別される（ステップＳ１）。

【００２９】ステップＳ１での判別結果が肯定（Yes）
であれば、低圧蓄圧器４内での燃圧形成が完了している
ので、上述の通常モードでの燃料噴射に移行し（ステッ
プＳ２）、図５の判定ルーチンの実行を終了する。一
方、ステップＳ１での判別結果が否定（No）であれば、
低圧蓄圧器４内での燃料形成は完了しておらず、通常モ
ードでの燃料噴射を実施した場合には上記のようにエン
ジン始動不良などの不具合が生じるおそれがあるので、
始動モードでの燃料噴射が実施される（ステップＳ
３）。

【００３０】始動モードにおいて、高圧ポンプ１はフル
圧送状態で駆動される。すなわち、圧送ストロークの有
効区間を最大にした状態で、高圧ポンプ１が駆動され
る。また、噴射率切換用の切換弁５は常に開弁状態に維
持される。更に、エンジン回転数Ｎｅと共に燃料噴射
量、燃料噴射時期、蓄圧器３、４での目標燃料圧力など
の設定に用いられるアクセルペダル踏込量（アクセル開
度）ACCとして、図示しないアクセル開度センサにより
検出された実際値（センサ出力信号値）に代えて値
「０」が設定される（図６）。

【００３１】従って、エンジン始動のためのクランキン
グが開始されると、この時点では低圧蓄圧器４での燃圧
形成が不十分であるので、図５の判定ルーチンにおいて
始動モードが選択される。このため、クランキング開始
と同時に、フル圧送状態でのポンプ駆動が開始され、高
圧ポンプ１から高圧蓄圧器３への加圧燃料の供給が開始
される。また、噴射率切換用の切換弁５に供給される切
換弁駆動信号は常にオンにされ、これにより切換弁５は
常に開弁状態に維持される。従って、高圧蓄圧器３内の
加圧燃料が燃料通路１０ａに供給され、この加圧燃料を
インジェクタ９の制御室１１および燃料室１２に供給可
能になる。また、高圧ポンプ１をフル圧送状態で駆動す
るので、高圧蓄圧器３での燃圧形成が促進される。

【００３２】そして、始動モードではアクセルペダル踏
込量ACCが値「０」に設定されるので、エンジンのアイ
ドル運転に適合する燃料噴射時期および期間となるよう
な開閉タイミングで噴射時期制御用の開閉弁７がインジ
ェクタ駆動信号により駆動される。この結果、高圧蓄圧
器３から燃料通路１０ａを介して供給された燃料室１２
内の加圧燃料が、開閉弁７が開いている間、インジェク
タ９のノズル孔から噴射される。すなわち、始動モード
では、噴射期間全体にわたって略同一の噴射率で燃料噴
射が実施される。このため、所望の噴射開始時期から燃
料噴射が開始され、これにより、低圧蓄圧器４での燃圧
形成が完了していないにもかかわらず通常モードで燃料
噴射を実施する場合に生じる低圧噴射の不実施に起因す
る噴射遅れが防止される。

【００３３】また、上記のように、始動モードでは高圧
蓄圧器３から供給される比較的高圧の燃料が噴射される
ため、通常モードで燃料噴射を行う場合に比べて、燃焼
音や排ガス特性が悪化する可能性があるが、アクセルペ
ダル踏込量ACCを値「０」に設定してアイドル状態を維
持することにより、消費燃料量が少なくなり低圧蓄圧器
４内の燃料圧力が設定圧力となるまでの燃焼回数を低減
でき、燃焼音や排ガス特性の悪化を防止できる。

【００３４】また、通常モードの場合と異なり、始動モ
ードでは切換弁５は常に開弁状態に維持され、従って、
高圧蓄圧器３からの加圧燃料が燃料通路１０ａおよびオ
リフィス６ａを介して低圧蓄圧器４に常に供給される。
特に燃料噴射期間以外の期間では、低圧蓄圧器４への加
圧燃料供給が積極的に行われる。このため、高圧ポンプ
１をフル圧送状態で駆動することにより高圧蓄圧器３か
ら燃料通路１０ａに送給される加圧燃料の圧力を高くし
て燃料通路１０ａ及びオリフィス６ａを介して供給され
る加圧燃料の圧力を増大させるという特徴と相まって、
始動モードでは、低圧蓄圧器４での燃圧形成が促進さ
れ、低圧蓄圧器４での燃料圧力は図６に示すように時間
経過につれて速やかに増大する。

【００３５】この様にして、低圧蓄圧器４内での燃圧形
成が短時間内に完了すると、図５の判定ルーチンのステ
ップＳ１において、低圧蓄圧器４内での実際圧力値ＰLP
が指示値ＰLPTARを上回ったと判別される。この場合、
始動モードによる燃料噴射から通常モードによる燃料噴
射に移行する。以下、本発明の第２実施形態による蓄圧
式燃料噴射装置を説明する。

【００３６】第２実施形態の装置は、エンジン始動時に
おける低圧蓄圧器内での燃圧形成促進を企図する点で第
１実施形態のものと共通する一方、始動モードにおいて
噴射率切換用の切換弁５を常に開弁状態に維持する第１
実施形態の装置に比べて、切換弁５を間欠的に開弁状態
にする点が異なる。この特徴に関連して、第２実施形態
では、第１実施形態に係る図５の燃料噴射モード判定ル
ーチンに代えて図７に示す判定ルーチンが実行される。
その他の点に関しては第１実施形態のものと略同一であ
るので、説明を省略する。

【００３７】図７の燃料噴射モード判定ルーチンにおい
て、図５の場合と同様、エンジン運転状態に適合する低
圧燃料の目標圧力値（指示値）ＰLPTARが求められ、低
圧蓄圧器４内の燃料圧力の実際値ＰLPが指示値に達して
いるか否かが判別され（ステップＳ１１）、この判別結
果が肯定であれば、通常モードでの燃料噴射が実施され
る（ステップＳ１２）。

【００３８】一方、低圧蓄圧器４内の燃料圧力の実際値
が指示値に達していないことがステップＳ１１で判別さ
れると、始動モードでの燃料噴射が実施される（ステッ
プＳ１３）。始動モードでの燃料噴射において、通常モ
ードの場合に比べ、噴射率切換用の切換弁５の開弁時間
は長くされる。本実施形態では、燃料噴射終了時期（イ
ンジェクタ駆動信号の立ち下がり時点）から切換弁閉弁
時期（切換弁駆動信号の立ち下がり時点）までの所定時
間ΔＴｅが延長時間ΔＴestaだけ延長される。

【００３９】エンジン始動のためのクランキングが開始
されると、図７の判定ルーチンにおいて始動モードが選
択され、また、高圧ポンプ１の駆動が開始される。高圧
ポンプ１からの加圧燃料は高圧蓄圧器３に供給され、更
に、高圧蓄圧器３から燃料通路１０ａや低圧蓄圧器４に
供給される。始動モードでは、エンジン運転状態に適合
する燃料噴射期間となるような開閉タイミングで噴射時
期制御用の開閉弁７が駆動され、開閉弁７が開いている
間、燃料室１２内の加圧燃料がインジェクタ９のノズル
孔から噴射される。

【００４０】本実施形態では、始動モードにおいて、噴
射率切換用の切換弁５は、通常モードの場合と同一の開
弁タイミングで開かれる。但し、低圧蓄圧器４での燃圧
形成不足に起因する噴射遅れを防止するため、始動モー
ドでは、切換弁５を開閉弁７の開弁と同時に開くように
しても良い。通常モードの場合と異なり、始動モードで
は切換弁５の開弁時間がΔＴestaだけ延長され、従っ
て、燃料通路１０ａおよびオリフィス６ａを介する高圧
蓄圧器３から低圧蓄圧器４への加圧燃料供給時間が長
く、特に燃料噴射期間以外の期間の一部では、低圧蓄圧
器４への加圧燃料供給が積極的に行われる。このため、
始動モードでは、低圧蓄圧器４での燃圧形成が促進さ
れ、低圧蓄圧器４での燃料圧力の増加率は、図８に実線
で示すように、始動モードでの燃圧形成を実施しない場
合（破線）に比べて大きくなる。

【００４１】図７の判定ルーチンのステップＳ１１にお
いて、低圧蓄圧器４内での実際値が指示値を上回り、従
って、低圧蓄圧器４内での燃圧形成が完了したと判断さ
れると、通常モードによる燃料噴射へ移行する。上記の
ように或る燃料噴射サイクルにおいて低圧蓄圧器４内の
燃料圧力の実際値が指示値に達した場合、この燃料噴射
サイクルの終了後に切換弁５が閉弁してから次の燃料噴
射サイクルが開始されるまでの間に燃料通路１０ａ内の
燃料圧力は、通常モードでの低圧噴射における燃料噴射
圧力に相当する圧力まで減少する。このため、通常モー
ドへの移行後に最初に実施される燃料噴射サイクルにお
いても低圧噴射が円滑に行われる。

【００４２】また、本実施形態では、切換弁５は二方電
磁弁からなり、この電磁弁は、典型的には、通電がなさ
れたときに開弁状態になるように構成される。すなわ
ち、常閉形電磁弁が用いられる。この場合においても、
本実施形態では、始動モードにおいて切換弁５を常に開
弁状態に維持するのではなくてその開弁時間を通常モー
ドの場合に比べて延長するものであるので、切換弁５を
構成する電磁弁は間欠的に閉弁される。従って、電磁弁
への通電は連続せず、連続通電する場合に比べて電磁弁
の耐久性が向上する。また、連続通電による発熱に耐え
るように電磁弁を構成する必要が無く、電磁弁に対する
熱的要件が緩和されるので、電磁弁を廉価に構成でき
る。

【００４３】本発明は、上記第１及び第２実施形態に限
定されず、種々に変形可能である。例えば、上記第２実
施形態では、噴射率切換用の切換弁５の開弁時間を燃料
噴射終了時期よりも後の時間領域において延長するよう
にしたが、燃料噴射開始時期よりも前の時間領域におい
て延長するようにしても良い。また、上記第２実施形態
において、第１実施形態の場合と同様、始動モードでの
燃料噴射制御を行っている間、アクセルペダル踏込量AC
Cを値「０」に設定するようにしても良い。

【００４４】第１及び第２実施形態では、低圧蓄圧器
（第２蓄圧器）４に付設した圧力センサ４ａからのセン
サ出力ＰLPに基づいて低圧蓄圧４器内の燃料圧力の実際
値が指示値（設定圧力）ＰLPTARに達したか否かを判別
するようにしたが、エンジン始動の開始時点からの経過
時間あるいはエンジン回転数に基づいて設定圧力への到
達を判別するようにしても良い。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に係る本発明の蓄圧式燃料噴射
装置は、エンジン始動後、第１蓄圧器内の高圧燃料を燃
料通路下流側へ排出制御する制御弁より下流側の燃料通
路に接続された第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力に到
達するまで、燃料噴射ノズルの開弁期間以上の期間にわ
たって制御弁を開弁するので、エンジン始動中におい
て、第２蓄圧器内の燃料圧力不足に起因する燃料噴射開
始遅れを防止でき、また、第２蓄圧器内の燃料圧力を積
極的に増大でき、噴射可能な設定圧力に短時間内に到達
する。すなわち、第２蓄圧器内での燃圧形成を短時間内
に完了することができ、通常モードでの燃料噴射へ早期
に移行して適正なエンジン運転を行える。

【００４６】請求項２に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力になるまで制御弁を
継続して開弁するので、燃料噴射ノズルが閉弁状態にあ
る期間全体において第２蓄圧器内の燃料圧力を積極的に
増大でき、第２蓄圧器内での燃圧形成がより促進され
る。請求項３に係る蓄圧式燃料噴射装置では、エンジン
始動後に第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力になるまで
の間、制御弁を燃料噴射ノズルの開弁時期あるいは同ノ
ズルの開弁期間の途中で開弁させるとともに噴射ノズル
の閉弁時期から所定時間が経過した後に閉弁させるの
で、燃料噴射ノズルが閉弁してから制御弁が閉弁するま
での間、第２蓄圧器内の燃料圧力を積極的に増大でき
る。請求項６に係る蓄圧式燃料噴射装置では、制御弁を
燃料噴射ノズルの開弁時期よりも所定時間前に制御弁を
開弁させると共に同ノズルの閉弁時期に閉弁させるの
で、燃料噴射ノズルが開弁する前に第２蓄圧器内の燃料
圧力を積極的に増大できる。また、請求項３及び６の蓄
圧式燃料噴射装置では、設定圧力に達した際に実行され
ていた燃料噴射サイクルの終了後に制御弁が閉弁してか
ら次の燃料噴射サイクルが開始されるまでの間に燃料通
路内の燃料圧力が減少するので、通常モードへの移行後
に最初に実施される燃料噴射サイクルにおいても低圧噴
射を円滑に行える。

【００４７】請求項４に係る蓄圧式燃料噴射装置では、
ポンプの燃料吐出圧力を第１蓄圧器内の燃料圧力の設定
圧力より高い圧力に設定するので、第２蓄圧器内の燃料
圧力を早期に増大できる。請求項５に係る蓄圧式燃料噴
射装置では、第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力になる
まで、運転者のアクセルペダル操作に優先してエンジン
のアイドル状態を維持するので、第２蓄圧器内の燃料圧
力が設定圧力となるまでの燃焼回数を低減でき、燃焼音
や排ガス特性の悪化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１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】通常モードで実施される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】通常モードで実施される一燃料噴射サイクルに
おける、時間経過に伴うインジェクタと切換弁との間の
燃料通路内の燃料圧力の変化を示す図である。

【図５】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射モード判
定ルーチンのフローチャートである。

【図６】第１実施形態による始動モードでの燃料噴射制
御中における、時間経過に伴うインジェクタ駆動信号、
切換弁駆動信号、高圧蓄圧器内の燃料圧力、低圧蓄圧器
内の燃料圧力およびアクセル開度のそれぞれの変化を示
す図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射モード判
定ルーチンのフローチャートである。

【図８】第２実施形態による始動モードでの燃料噴射制
御中における、時間経過に伴うインジェクタ駆動信号、
切換弁駆動信号および低圧蓄圧器内の燃料圧力のそれぞ
れの変化を、通常モードでの切換弁駆動信号と共に示す
図である。

【符号の説明】

１ 高圧ポンプ ８ コントローラ ８ａ エンジン回転数センサ ３ 高圧蓄圧器（第１蓄圧器） ３ａ、４ａ 圧力センサ 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（制御弁） ９ インジェクタ １０ａ、１０ｂ 燃料通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−90658（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−93936（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323220（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−49067（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−68368（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−291777（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−238431（ＪＰ，Ａ) 国際公開98／9068（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 47/00 F02M 47/02 F02M 45/00 F02M 45/04 F02M 55/02 310 F02M 55/02 350 F02M 61/20

Claims (6)

(57)【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、 燃料通路を介して上記第１蓄圧器に接続され燃料をエン
   ジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、 上記第１蓄圧器内の高圧燃料を上記燃料通路の下流側へ
   排出制御する制御弁と、 上記第１蓄圧器内の高圧燃料よりも低圧の燃料を貯留し
   上記制御弁より下流側の上記燃料通路に分岐通路を介し
   て接続される第２蓄圧器と、 エンジン始動後、上記第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧
   力に到達するまで、上記燃料噴射ノズルの開弁期間以上
   の期間にわたって上記制御弁を開弁すると共に、上記第
   ２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力に到達した後は、上記
   燃料噴射ノズルの開弁期間の途中で上記制御弁を開弁さ
   せかつ上記燃料噴射ノズルの閉弁に合わせて上記制御弁
   を閉弁させる燃料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】 上記燃料制御手段は、上記第２蓄圧器内
   の燃料圧力が設定圧力になるまで、上記制御弁を継続し
   て開弁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】 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、 燃料通路を介して上記第１蓄圧器に接続され燃料をエン
   ジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、 上記第１蓄圧器内の高圧燃料を上記燃料通路の下流側へ
   排出制御する制御弁と、 上記第１蓄圧器内の高圧燃料よりも低圧の燃料を貯留し
   上記制御弁より下流側の上記燃料通路に分岐通路を介し
   て接続される第２蓄圧器と、 エンジン始動後、 上記第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧
   力に到達するまで、上記燃料噴射ノズルの開弁時期、或
   いは上記燃料噴射ノズルの開弁期間の途中で上記制御弁
   を開弁させかつ上記燃料噴射ノズルの閉弁時期から所定
   時間が経過した後に上記制御弁を閉弁させると共に、上
   記第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力に到達した後は、
   上記燃料噴射ノズルの開弁期間の途中で上記制御弁を開
   弁させか つ上記燃料噴射ノズルの閉弁に合わせて上記制
   御弁を閉弁させる燃料制御手段と を備えることを特徴と
   する蓄圧式燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 上記燃料制御手段は、上記ポンプの燃料
   吐出圧力を上記第１蓄圧器内の燃料圧力の設定圧力より
   高い圧力に設定することを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載の蓄圧式燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 上記燃料制御手段は、上記第２蓄圧器内
   の燃料圧力が設定圧力になるまで、運転者のアクセルペ
   ダル操作に優先して上記エンジンのアイドル状態を維持
   することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
   載の蓄圧式燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 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、 燃料通路を介して上記第１蓄圧器に接続され燃料をエン
   ジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、 上記第１蓄圧器内の高圧燃料を上記燃料通路の下流側へ
   排出制御する制御弁と、 上記第１蓄圧器内の高圧燃料よりも低圧の燃料を貯留し
   上記制御弁より下流側の上記燃料通路に分岐通路を介し
   て接続される第２蓄圧器と、 エンジン始動後、上記第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧
   力に到達するまで、上記燃料噴射ノズルの開弁期間より
   も所定時間前に上記制御弁を開弁させかつ上記燃料噴射
   ノズルの閉弁時期に上記制御弁を閉弁させると共に、上
   記第２蓄圧器内の燃料圧力が設定圧力に到達した後は、
   上記燃料噴射ノズルの開弁期間の途中で上記制御弁を開
   弁させかつ上記燃料噴射ノズルの閉弁に合わせて上記制
   御弁を閉弁させる燃料制御手段と を備えることを特徴と
   する蓄圧式燃料噴射装置。