JP4061803B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に使用される蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料噴射ポンプと噴射弁との間に蓄圧室を有するコモンレールを設け、蓄圧室に蓄圧された一定圧力の高圧燃料をエンジンの各気筒に設置された噴射弁に燃料通路を介して供給する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。ところがこのような蓄圧式燃料噴射装置では、ある気筒に設置された噴射弁の開閉により生じた圧力波が燃料通路内から蓄圧室を伝播して他の気筒に設置された噴射弁に作用することにより、他の気筒において噴射時期、噴射量または噴射率が変化することがある。また、噴射弁の開閉により生じた圧力波が燃料通路と蓄圧室との接続部で反射し、燃料通路内を伝播して圧力波を生じた噴射弁に作用することにより、噴射弁の次回の開弁タイミングが変化することがあるので、精度の高い燃料噴射制御が行なえないという問題がある。圧力波を生じた噴射弁および他の気筒に設置された噴射弁に伝播する圧力波の伝播時間は燃料通路の径または長さ等を調整することにより、エンジン回転数のある範囲内では噴射弁の噴射時期に影響を及ぼさないタイミングで圧力波を伝播することは可能である。しかし、エンジンの回転数が変化すれば噴射弁の開閉時期も変化するのでエンジンの全回転数域で噴射時期を高精度に制御することは困難である。
【０００３】
また、燃料供給ポンプの吐出弁の開閉により生じた圧力波により蓄圧室内燃料圧力が変動して噴射弁における噴射時期、噴射量または噴射率に影響をおよぼすことがある。
【０００４】
このような問題を解決するために、特開平８−２７７７６４号公報に記載された従来技術においては、燃料供給ポンプから蓄圧室へ燃料を供給する燃料通路中および蓄圧室からエンジンの各気筒に設置された噴射弁に高圧燃料を供給する燃料通路中の少なくとも一方にオリフィスを設置している。また、特開平４−２５２８６０号公報に記載された従来技術においては、蓄圧室からエンジンの各気筒に設置された噴射弁に高圧燃料を供給する燃料通路中に逆止弁を設置している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オリフィスの場合以下に説明するような問題がある。蓄圧室・噴射弁間燃料通路内の圧力波を減衰させるためにはオリフィス径は大きい方が良いが、そうすると蓄圧室内の圧力脈動が大きくなり、それが他の気筒の噴射弁に伝播する。これにより他の気筒の噴射における噴射時期、噴射量または噴射率にばらつきが生じる。反対にオリフィス径を小さくすると蓄圧室内の圧力脈動は小さくなり、他の気筒の噴射におよぼす影響は小さくなるが、蓄圧室・噴射弁間燃料通路内の圧力波を減衰させる効果は低下し、蓄圧室・噴射弁間燃料通路内に圧力波が残存する。そのため次回の噴射において、噴射時期、噴射量または噴射率にばらつきが生じる。以上から、オリフィス径を最適化することによりエンジンの運転条件の一部分においては、噴射時期、噴射量または噴射率のばらつきを小さくすることができるが、エンジンの運転条件の全域に亘って噴射時期、噴射量または噴射率のばらつきを小さくすることは困難である。一方、逆止弁を設置すると、蓄圧室・噴射弁間燃料通路と蓄圧室との連通が断たれるので、噴射弁の開閉により生じた圧力波が蓄圧室を経由して他の気筒に設置された噴射弁に伝播することは防止できるが、発生した圧力波が逆止弁で反射され再び同じ噴射弁に伝播する。このため、噴射弁と逆止弁との間に圧力脈動が残存することにより、圧力波を生じた噴射弁における次回噴射の噴射時期、噴射量または噴射率にばらつきが生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような点に鑑み、簡単な構成でエンジンの運転条件の全域に亘って圧力波を容易に減衰可能であり、噴射時期、噴射量または噴射率を高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置は、蓄圧室に蓄圧された高圧燃料を噴射弁に供給する第１燃料通路に、前記第１燃料通路の上流側と下流側の燃料圧力差に応じて前記第１燃料通路内を移動可能な緩衝部材を設け、かつ前記緩衝部材および前記第１燃料通路の少なくとも一方に、前記緩衝部材の上流側と下流側を常時連通させる連通路を設け、前記緩衝部材を前記第１燃料通路の下流方向および上流方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設け、前記緩衝部材の前記コモンレール側に配置された前記付勢部材は前記第１燃料通路内に形成された段部に当接させ、前記緩衝部材の前記噴射弁側に配置された前記付勢部材は前記第１燃料通路内に固定されたストッパに当接させたものである。これにより、噴射弁における燃料噴射終了時あるいは燃料供給ポンプの吐出弁における燃料吐出終了時の水撃作用により生じる圧力波のために圧力脈動が発生すると、前記燃料通路に設けた前記緩衝部材の上流側と下流側を常時連通させる連通路のオリフィス効果により、圧力脈動が減衰される。さらに、圧力脈動により、前記緩衝部材の上流側と下流側に圧力差が生じると、前記緩衝部材はこの圧力差のため速やかに圧力の低い側へ移動して圧力差が解消され圧力脈動が減衰される。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置は、前記緩衝部材を前記燃料通路の下流方向および上流方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設けたものである。噴射弁における噴射終了時の水撃作用により生じる圧力波のために、先ず前記緩衝部材の下流側圧力が上流側圧力より高くなり、次にこの圧力波が前記燃料通路の蓄圧室側端部で反射してこんどは前記緩衝部材の上流側圧力が下流側圧力より高くなり、これが次々に繰返される。この構成により、前記緩衝部材は燃料圧力から受ける力により前記付勢手段のどちらか一方に抗しつつ速やかに上流側あるいは下流側へ移動する。前記緩衝部材が移動する度に前記緩衝部材の下流側と上流側の圧力差は急速に減少するので、前記連通路のオリフィス効果に加えて、さらに、圧力脈動が効果的に減衰される。しかも圧力脈動が減衰された後は、前記緩衝部材は予め設定された前記付勢手段の付勢力に応じた応答性をもって初期位置へ押し戻され、次回の噴射に備えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を図１および図２に示す。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１４】
図１には、蓄圧式燃料噴射装置のシステム概要を４気筒エンジンを例に示している。エンジン１には各気筒の燃焼室に対応してそれぞれ噴射弁２が配置されている。噴射弁２は、噴射制御用の電磁弁３がオン、オフされることにより＃１、＃２、＃３、＃４の順番に各気筒の燃焼室に燃料を噴射する。これら噴射弁２はそれぞれ燃料供給管４（第１燃料通路）を介して各気筒に共通なコモンレール５に接続されている。コモンレール５内に形成された蓄圧室５ａには高圧燃料が所定圧力に蓄圧されるようになっており、蓄圧室５ａに蓄圧された高圧燃料は、電磁弁３が開弁している間、燃料供給管４を介して噴射弁２からエンジン１の各気筒の燃焼室に噴射される。
【００１５】
燃料供給ポンプ７は、燃料タンク１０から低圧の燃料ポンプ９により吸い上げた燃料を加圧し、チェックバルブ８（吐出弁）、燃料供給管６（第２燃料通路）を介してコモンレール５に高圧燃料を供給している。ＥＣＵ１１は、例えばエンジン回転数センサ１２およびエンジン負荷センサ１３によりエンジン回転数およびエンジン負荷の情報を入力し、これらのセンサ検出信号により判断されるエンジン運転状態に応じて最適な噴射時期、噴射量、噴射率を演算し、電磁弁３に制御信号を送出する。またＥＣＵ１１は、エンジンの負荷や回転数に応じて噴射圧力が最適値となるように燃料供給ポンプ７の吐出量制御装置１５に制御信号を送出する。またＥＣＵ１１は、コモンレールに設置された圧力センサ１４からの信号がエンジン負荷や回転数に応じて設定下最適値となるように吐出量制御装置１５に制御信号を送出し、燃料供給ポンプ７の燃料吐出量を制御している。
【００１６】
図２に示すように、コモンレール５には、蓄圧室５ａと燃料供給管４との間の燃料通路５１の下流にダンパ室５２を設け、このダンパ室５２内に燃料通路５１の軸方向に移動可能なダンパ５３（緩衝部材）を配置している。このダンパ５３の上流側（蓄圧室５ａ側）にばね５４ａ（付勢手段）を、下流側（燃料供給管４側）にばね５４ｂ（付勢手段）をそれぞれ配置して、ダンパ５３をダンパ室５２の略中央部に保持している。また、ダンパ５３にはオリフィス５３ａ（連通路）が設けられ、オリフィス５３ａの上流側と下流側が常時連通している。ストッパ５５をコモンレール５に圧入等により固定してダンパ５３、ばね５４ａおよびばね５４ｂをダンパ室５２内に保持している。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂはダンパ室５２に組付けた時は圧縮状態であるため、ダンパ５３は上流方向および下流方向の両方向に付勢されている。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力は、噴射弁２の噴射特性に影響をおよぼすような大きさの圧力波がダンパ５３に作用する力と比べて十分小さく設定されている。そのため、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力がダンパ５３の緩衝作用を妨げることはない。
【００１７】
ここで、噴射弁２の噴射終了時の水撃作用により生じた圧力波はオリフィス５３ａを通過することにより減衰する。また、この圧力波のために、先ずダンパ５３の下流側圧力が上流側圧力より高くなると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ａの付勢力に抗しつつ速やかに上流側へ移動してダンパ５３の下流側と上流側の圧力差は急速に減少する。次にこの圧力波が燃料通路５１の蓄圧室５ａ側開口部で反射すると、ダンパ５３の上流側圧力が下流側圧力より高くなる。すると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ｂの付勢力に抗しつつ速やかに下流側へ移動してダンパ５３の上流側と下流側の圧力差は急速に減少する。これが次々に繰返されて圧力脈動が効果的に減衰される。さらに、圧力脈動が消滅すると、ダンパ５３は予め設定されたばね５４ａおよびばね５４ｂの付勢力に応じた応答性をもって初期位置に押し戻され、次回噴射に備えることができる。従って、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。
【００１８】
さらに、オリフィス５３ａが高効率で圧力波を減衰できるような噴射率範囲以外の噴射条件においても、ダンパ５３の緩衝作用により圧力波が減衰するので、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。従って、エンジン１の運転状件の全域において、噴射時期、噴射量または噴射率を高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を実現することができる。
【００１９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を図３および図４に示す。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２０】
先に説明した第１の実施形態では、圧力波を減衰するダンパ室５２をコモンレール５内に設けていたが、この第２の実施形態においては、ダンパ室５２をコモンレール５と燃料供給管４とを連結するコネクタ１５内に設けている。
【００２１】
図４に示すように、コネクタ１５には、燃料通路１５１の下流にダンパ室５２を設け、このダンパ室５２内に燃料通路１５１の軸方向に移動可能なダンパ５３（緩衝部材）を配置すると共に、このダンパ５３の上流側（蓄圧室５ａ側）にばね５４ａ（付勢手段）を、下流側（燃料供給管４側）にばね５４ｂ（付勢手段）をそれぞれ配置して、ダンパ５３をダンパ室５２の略中央部に保持している。また、ダンパ５３にはオリフィス５３ａ（連通路）が設けられ、オリフィス５３ａの上流側と下流側が常時連通している。ストッパ５５をコネクタ１５に圧入等により固定してダンパ５３、ばね５４ａおよびばね５４ｂをダンパ室５２内に保持している。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂはダンパ室５２に組付けた時は圧縮状態であるため、ダンパ５３は上流方向および下流方向の両方向に付勢されている。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力は、噴射弁２の噴射特性に影響をおよぼすような大きさの圧力波がダンパ５３に作用する力と比べて十分小さく設定されている。そのため、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力がダンパ５３の緩衝作用を妨げることはない。
【００２２】
ここで、噴射弁２の噴射終了時の水撃作用により生じた圧力波はオリフィス５３ａを通過することにより減衰する。また、この圧力波のために、先ずダンパ５３の下流側圧力が上流側圧力より高くなると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ａの付勢力に抗しつつ速やかに上流側へ移動してダンパ５３の下流側と上流側の圧力差は急速に減少する。次にこの圧力波が燃料通路５１の蓄圧室５ａ側開口部で反射すると、ダンパ５３の上流側圧力が下流側圧力より高くなる。すると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ｂの付勢力に抗しつつ速やかに下流側へ移動してダンパ５３の上流側と下流側の圧力差は急速に減少する。これが次々に繰返されて圧力脈動が効果的に減衰される。さらに、圧力脈動が消滅すると、ダンパ５３は予め設定されたばね５４ａおよびばね５４ｂの付勢力に応じた応答性をもって初期位置に押し戻され、次回噴射に備えることができる。従って、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。
【００２３】
さらに、オリフィス５３ａが高効率で圧力波を減衰できるような噴射率範囲以外の噴射条件においても、ダンパ５３の緩衝作用により圧力波が減衰するので、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。従って、エンジン１の運転状件の全域において、噴射時期、噴射量または噴射率を高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を実現することができる。
【００２４】
また、蓄圧式燃料噴射装置を他機種のエンジンに搭載する場合やエンジンの仕様を変更する場合は、オリフィス５３ａやばね５４ａおよびばね５４ｂの特性を変更する必要がある。第２の実施形態においてはコネクタ１５の両端にネジ部１５２、１５３を設け、ダンパ室５２をコモンレール５自体から分離してコネクタ１５に組込み、コモンレール５とは分離可能な連結構造としている。これにより、コモンレール５は共通使用としコネクタ１５を変更するだけで、他機種のエンジン対応やエンジンの仕様変更対応が容易に可能となる。
【００２５】
なお、第１および第２の実施形態においては、連通路としてダンパ５３にオリフィス５３ａを設けているが、図５に示すように、ダンパ５３の側面に少なくとも１個以上の溝５３ｂを設けて連通路としても良い。
【００２６】
また、図６に示すように、ダンパ室５２の内壁面に少なくとも１個以上の溝５２ａを設けて連通路としても良い。
【００２７】
さらに、ダンパ５３の側面に溝５３ｂを設けると共に、ダンパ室５２の内壁面に溝５２ａを設けて連通路としても良い。
【００２８】
なお、以上説明した第１および第２の実施形態においては、ばね５４ａおよびばね５４ｂは取付けた時に圧縮状態としているが、これらを自由状態（弾性変形していない状態）としても、噴射により生じる圧力波を減衰する効果が得られる。
【００２９】
さらに、ダンパ５３の上流側にばね５４ａを設置し、ばね５４ｂを省略しても良い。この場合、ばね５４ａは取付けた時に圧縮状態または自由状態のどちらでも良い。
【００３０】
また、以上説明した第１および第２の実施形態においては、蓄圧室５ａと噴射弁２との間にダンパ５３を設置しているが、第１および第２の実施形態のダンパ５３に加えて、燃料供給ポンプ７と蓄圧室５ａとの間にダンパを設置しても良い。この場合、噴射弁２の開閉により生じた圧力波の噴射への影響が防止できるだけでなく、燃料供給ポンプ７の吐出弁８の開閉により生じる圧力波により蓄圧室５ａ内の燃料圧力が変動することを防止することもできるので、噴射時期、噴射量または噴射率をより高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を示す模式的システム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるコモンレールの部分断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を示す模式的システム構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるコネクタの断面図である。
【図５】（ａ）はダンパ室の部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】（ａ）はダンパ室の部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 噴射弁
４ 燃料供給管（第１燃料通路）
５ コモンレール
５ａ 蓄圧室
６ 燃料供給管（第２燃料通路）
７ 燃料供給ポンプ
１５ コネクタ
５１ 燃料通路
５２ ダンパ室
５２ａ 溝（連通路）
５３ ダンパ（緩衝部材）
５３ａ オリフィス（連通路）
５３ｂ 溝（連通路）
５４ａ ばね（付勢手段）
５４ｂ ばね（付勢手段）
５５ ストッパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に使用される蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料噴射ポンプと噴射弁との間に蓄圧室を有するコモンレールを設け、蓄圧室に蓄圧された一定圧力の高圧燃料をエンジンの各気筒に設置された噴射弁に燃料通路を介して供給する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。ところがこのような蓄圧式燃料噴射装置では、ある気筒に設置された噴射弁の開閉により生じた圧力波が燃料通路内から蓄圧室を伝播して他の気筒に設置された噴射弁に作用することにより、他の気筒において噴射時期、噴射量または噴射率が変化することがある。また、噴射弁の開閉により生じた圧力波が燃料通路と蓄圧室との接続部で反射し、燃料通路内を伝播して圧力波を生じた噴射弁に作用することにより、噴射弁の次回の開弁タイミングが変化することがあるので、精度の高い燃料噴射制御が行なえないという問題がある。圧力波を生じた噴射弁および他の気筒に設置された噴射弁に伝播する圧力波の伝播時間は燃料通路の径または長さ等を調整することにより、エンジン回転数のある範囲内では噴射弁の噴射時期に影響を及ぼさないタイミングで圧力波を伝播することは可能である。しかし、エンジンの回転数が変化すれば噴射弁の開閉時期も変化するのでエンジンの全回転数域で噴射時期を高精度に制御することは困難である。
【０００３】
また、燃料供給ポンプの吐出弁の開閉により生じた圧力波により蓄圧室内燃料圧力が変動して噴射弁における噴射時期、噴射量または噴射率に影響をおよぼすことがある。
【０００４】
このような問題を解決するために、特開平８−２７７７６４号公報に記載された従来技術においては、燃料供給ポンプから蓄圧室へ燃料を供給する燃料通路中および蓄圧室からエンジンの各気筒に設置された噴射弁に高圧燃料を供給する燃料通路中の少なくとも一方にオリフィスを設置している。また、特開平４−２５２８６０号公報に記載された従来技術においては、蓄圧室からエンジンの各気筒に設置された噴射弁に高圧燃料を供給する燃料通路中に逆止弁を設置している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オリフィスの場合以下に説明するような問題がある。蓄圧室・噴射弁間燃料通路内の圧力波を減衰させるためにはオリフィス径は大きい方が良いが、そうすると蓄圧室内の圧力脈動が大きくなり、それが他の気筒の噴射弁に伝播する。これにより他の気筒の噴射における噴射時期、噴射量または噴射率にばらつきが生じる。反対にオリフィス径を小さくすると蓄圧室内の圧力脈動は小さくなり、他の気筒の噴射におよぼす影響は小さくなるが、蓄圧室・噴射弁間燃料通路内の圧力波を減衰させる効果は低下し、蓄圧室・噴射弁間燃料通路内に圧力波が残存する。そのため次回の噴射において、噴射時期、噴射量または噴射率にばらつきが生じる。以上から、オリフィス径を最適化することによりエンジンの運転条件の一部分においては、噴射時期、噴射量または噴射率のばらつきを小さくすることができるが、エンジンの運転条件の全域に亘って噴射時期、噴射量または噴射率のばらつきを小さくすることは困難である。一方、逆止弁を設置すると、蓄圧室・噴射弁間燃料通路と蓄圧室との連通が断たれるので、噴射弁の開閉により生じた圧力波が蓄圧室を経由して他の気筒に設置された噴射弁に伝播することは防止できるが、発生した圧力波が逆止弁で反射され再び同じ噴射弁に伝播する。このため、噴射弁と逆止弁との間に圧力脈動が残存することにより、圧力波を生じた噴射弁における次回噴射の噴射時期、噴射量または噴射率にばらつきが生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような点に鑑み、簡単な構成でエンジンの運転条件の全域に亘って圧力波を容易に減衰可能であり、噴射時期、噴射量または噴射率を高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置は、蓄圧室に蓄圧された高圧燃料を噴射弁に供給する第１燃料通路に、前記第１燃料通路の上流側と下流側の燃料圧力差に応じて前記第１燃料通路内を移動可能な緩衝部材を設け、かつ前記緩衝部材および前記第１燃料通路の少なくとも一方に、前記緩衝部材の上流側と下流側を常時連通させる連通路を設け、前記緩衝部材を前記第１燃料通路の下流方向および上流方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設け、前記緩衝部材の前記コモンレール側に配置された前記付勢部材は前記第１燃料通路内に形成された段部に当接させ、前記緩衝部材の前記噴射弁側に配置された前記付勢部材は前記第１燃料通路内に固定されたストッパに当接させたものである。これにより、噴射弁における燃料噴射終了時あるいは燃料供給ポンプの吐出弁における燃料吐出終了時の水撃作用により生じる圧力波のために圧力脈動が発生すると、前記燃料通路に設けた前記緩衝部材の上流側と下流側を常時連通させる連通路のオリフィス効果により、圧力脈動が減衰される。さらに、圧力脈動により、前記緩衝部材の上流側と下流側に圧力差が生じると、前記緩衝部材はこの圧力差のため速やかに圧力の低い側へ移動して圧力差が解消され圧力脈動が減衰される。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置は、前記緩衝部材を前記燃料通路の下流方向および上流方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設けたものである。噴射弁における噴射終了時の水撃作用により生じる圧力波のために、先ず前記緩衝部材の下流側圧力が上流側圧力より高くなり、次にこの圧力波が前記燃料通路の蓄圧室側端部で反射してこんどは前記緩衝部材の上流側圧力が下流側圧力より高くなり、これが次々に繰返される。この構成により、前記緩衝部材は燃料圧力から受ける力により前記付勢手段のどちらか一方に抗しつつ速やかに上流側あるいは下流側へ移動する。前記緩衝部材が移動する度に前記緩衝部材の下流側と上流側の圧力差は急速に減少するので、前記連通路のオリフィス効果に加えて、さらに、圧力脈動が効果的に減衰される。しかも圧力脈動が減衰された後は、前記緩衝部材は予め設定された前記付勢手段の付勢力に応じた応答性をもって初期位置へ押し戻され、次回の噴射に備えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を図１および図２に示す。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１４】
図１には、蓄圧式燃料噴射装置のシステム概要を４気筒エンジンを例に示している。エンジン１には各気筒の燃焼室に対応してそれぞれ噴射弁２が配置されている。噴射弁２は、噴射制御用の電磁弁３がオン、オフされることにより＃１、＃２、＃３、＃４の順番に各気筒の燃焼室に燃料を噴射する。これら噴射弁２はそれぞれ燃料供給管４（第１燃料通路）を介して各気筒に共通なコモンレール５に接続されている。コモンレール５内に形成された蓄圧室５ａには高圧燃料が所定圧力に蓄圧されるようになっており、蓄圧室５ａに蓄圧された高圧燃料は、電磁弁３が開弁している間、燃料供給管４を介して噴射弁２からエンジン１の各気筒の燃焼室に噴射される。
【００１５】
燃料供給ポンプ７は、燃料タンク１０から低圧の燃料ポンプ９により吸い上げた燃料を加圧し、チェックバルブ８（吐出弁）、燃料供給管６（第２燃料通路）を介してコモンレール５に高圧燃料を供給している。ＥＣＵ１１は、例えばエンジン回転数センサ１２およびエンジン負荷センサ１３によりエンジン回転数およびエンジン負荷の情報を入力し、これらのセンサ検出信号により判断されるエンジン運転状態に応じて最適な噴射時期、噴射量、噴射率を演算し、電磁弁３に制御信号を送出する。またＥＣＵ１１は、エンジンの負荷や回転数に応じて噴射圧力が最適値となるように燃料供給ポンプ７の吐出量制御装置１５に制御信号を送出する。またＥＣＵ１１は、コモンレールに設置された圧力センサ１４からの信号がエンジン負荷や回転数に応じて設定下最適値となるように吐出量制御装置１５に制御信号を送出し、燃料供給ポンプ７の燃料吐出量を制御している。
【００１６】
図２に示すように、コモンレール５には、蓄圧室５ａと燃料供給管４との間の燃料通路５１の下流にダンパ室５２を設け、このダンパ室５２内に燃料通路５１の軸方向に移動可能なダンパ５３（緩衝部材）を配置している。このダンパ５３の上流側（蓄圧室５ａ側）にばね５４ａ（付勢手段）を、下流側（燃料供給管４側）にばね５４ｂ（付勢手段）をそれぞれ配置して、ダンパ５３をダンパ室５２の略中央部に保持している。また、ダンパ５３にはオリフィス５３ａ（連通路）が設けられ、オリフィス５３ａの上流側と下流側が常時連通している。ストッパ５５をコモンレール５に圧入等により固定してダンパ５３、ばね５４ａおよびばね５４ｂをダンパ室５２内に保持している。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂはダンパ室５２に組付けた時は圧縮状態であるため、ダンパ５３は上流方向および下流方向の両方向に付勢されている。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力は、噴射弁２の噴射特性に影響をおよぼすような大きさの圧力波がダンパ５３に作用する力と比べて十分小さく設定されている。そのため、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力がダンパ５３の緩衝作用を妨げることはない。
【００１７】
ここで、噴射弁２の噴射終了時の水撃作用により生じた圧力波はオリフィス５３ａを通過することにより減衰する。また、この圧力波のために、先ずダンパ５３の下流側圧力が上流側圧力より高くなると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ａの付勢力に抗しつつ速やかに上流側へ移動してダンパ５３の下流側と上流側の圧力差は急速に減少する。次にこの圧力波が燃料通路５１の蓄圧室５ａ側開口部で反射すると、ダンパ５３の上流側圧力が下流側圧力より高くなる。すると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ｂの付勢力に抗しつつ速やかに下流側へ移動してダンパ５３の上流側と下流側の圧力差は急速に減少する。これが次々に繰返されて圧力脈動が効果的に減衰される。さらに、圧力脈動が消滅すると、ダンパ５３は予め設定されたばね５４ａおよびばね５４ｂの付勢力に応じた応答性をもって初期位置に押し戻され、次回噴射に備えることができる。従って、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。
【００１８】
さらに、オリフィス５３ａが高効率で圧力波を減衰できるような噴射率範囲以外の噴射条件においても、ダンパ５３の緩衝作用により圧力波が減衰するので、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。従って、エンジン１の運転状件の全域において、噴射時期、噴射量または噴射率を高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を実現することができる。
【００１９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を図３および図４に示す。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２０】
先に説明した第１の実施形態では、圧力波を減衰するダンパ室５２をコモンレール５内に設けていたが、この第２の実施形態においては、ダンパ室５２をコモンレール５と燃料供給管４とを連結するコネクタ１５内に設けている。
【００２１】
図４に示すように、コネクタ１５には、燃料通路１５１の下流にダンパ室５２を設け、このダンパ室５２内に燃料通路１５１の軸方向に移動可能なダンパ５３（緩衝部材）を配置すると共に、このダンパ５３の上流側（蓄圧室５ａ側）にばね５４ａ（付勢手段）を、下流側（燃料供給管４側）にばね５４ｂ（付勢手段）をそれぞれ配置して、ダンパ５３をダンパ室５２の略中央部に保持している。また、ダンパ５３にはオリフィス５３ａ（連通路）が設けられ、オリフィス５３ａの上流側と下流側が常時連通している。ストッパ５５をコネクタ１５に圧入等により固定してダンパ５３、ばね５４ａおよびばね５４ｂをダンパ室５２内に保持している。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂはダンパ室５２に組付けた時は圧縮状態であるため、ダンパ５３は上流方向および下流方向の両方向に付勢されている。また、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力は、噴射弁２の噴射特性に影響をおよぼすような大きさの圧力波がダンパ５３に作用する力と比べて十分小さく設定されている。そのため、ばね５４ａおよびばね５４ｂによる付勢力がダンパ５３の緩衝作用を妨げることはない。
【００２２】
ここで、噴射弁２の噴射終了時の水撃作用により生じた圧力波はオリフィス５３ａを通過することにより減衰する。また、この圧力波のために、先ずダンパ５３の下流側圧力が上流側圧力より高くなると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ａの付勢力に抗しつつ速やかに上流側へ移動してダンパ５３の下流側と上流側の圧力差は急速に減少する。次にこの圧力波が燃料通路５１の蓄圧室５ａ側開口部で反射すると、ダンパ５３の上流側圧力が下流側圧力より高くなる。すると、ダンパ５３は燃料圧力から受ける力によりばね５４ｂの付勢力に抗しつつ速やかに下流側へ移動してダンパ５３の上流側と下流側の圧力差は急速に減少する。これが次々に繰返されて圧力脈動が効果的に減衰される。さらに、圧力脈動が消滅すると、ダンパ５３は予め設定されたばね５４ａおよびばね５４ｂの付勢力に応じた応答性をもって初期位置に押し戻され、次回噴射に備えることができる。従って、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。
【００２３】
さらに、オリフィス５３ａが高効率で圧力波を減衰できるような噴射率範囲以外の噴射条件においても、ダンパ５３の緩衝作用により圧力波が減衰するので、噴射弁２の開閉により生じた圧力波が燃料供給管４から蓄圧室５ａを経由して他の気筒に設置された噴射弁２に伝播し噴射に影響を及ぼしたり、あるいは、圧力波が燃料供給管４内で反射を繰り返して同じ噴射弁２の次回噴射に影響を及ぼすという不具合を防止することができる。従って、エンジン１の運転状件の全域において、噴射時期、噴射量または噴射率を高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を実現することができる。
【００２４】
また、蓄圧式燃料噴射装置を他機種のエンジンに搭載する場合やエンジンの仕様を変更する場合は、オリフィス５３ａやばね５４ａおよびばね５４ｂの特性を変更する必要がある。第２の実施形態においてはコネクタ１５の両端にネジ部１５２、１５３を設け、ダンパ室５２をコモンレール５自体から分離してコネクタ１５に組込み、コモンレール５とは分離可能な連結構造としている。これにより、コモンレール５は共通使用としコネクタ１５を変更するだけで、他機種のエンジン対応やエンジンの仕様変更対応が容易に可能となる。
【００２５】
なお、第１および第２の実施形態においては、連通路としてダンパ５３にオリフィス５３ａを設けているが、図５に示すように、ダンパ５３の側面に少なくとも１個以上の溝５３ｂを設けて連通路としても良い。
【００２６】
また、図６に示すように、ダンパ室５２の内壁面に少なくとも１個以上の溝５２ａを設けて連通路としても良い。
【００２７】
さらに、ダンパ５３の側面に溝５３ｂを設けると共に、ダンパ室５２の内壁面に溝５２ａを設けて連通路としても良い。
【００２８】
なお、以上説明した第１および第２の実施形態においては、ばね５４ａおよびばね５４ｂは取付けた時に圧縮状態としているが、これらを自由状態（弾性変形していない状態）としても、噴射により生じる圧力波を減衰する効果が得られる。
【００２９】
さらに、ダンパ５３の上流側にばね５４ａを設置し、ばね５４ｂを省略しても良い。この場合、ばね５４ａは取付けた時に圧縮状態または自由状態のどちらでも良い。
【００３０】
また、以上説明した第１および第２の実施形態においては、蓄圧室５ａと噴射弁２との間にダンパ５３を設置しているが、第１および第２の実施形態のダンパ５３に加えて、燃料供給ポンプ７と蓄圧室５ａとの間にダンパを設置しても良い。この場合、噴射弁２の開閉により生じた圧力波の噴射への影響が防止できるだけでなく、燃料供給ポンプ７の吐出弁８の開閉により生じる圧力波により蓄圧室５ａ内の燃料圧力が変動することを防止することもできるので、噴射時期、噴射量または噴射率をより高精度に制御可能な蓄圧式燃料噴射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を示す模式的システム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるコモンレールの部分断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による蓄圧式燃料噴射装置を示す模式的システム構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるコネクタの断面図である。
【図５】（ａ）はダンパ室の部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】（ａ）はダンパ室の部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 噴射弁
４ 燃料供給管（第１燃料通路）
５ コモンレール
５ａ 蓄圧室
６ 燃料供給管（第２燃料通路）
７ 燃料供給ポンプ
１５ コネクタ
５１ 燃料通路
５２ ダンパ室
５２ａ 溝（連通路）
５３ ダンパ（緩衝部材）
５３ａ オリフィス（連通路）
５３ｂ 溝（連通路）
５４ａ ばね（付勢手段）
５４ｂ ばね（付勢手段）
５５ ストッパ
Claims (1)
- 燃料供給ポンプと、前記燃料供給ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧室を有するコモンレールと、内燃機関の各気筒毎に設けられる噴射弁と、前記蓄圧室に蓄圧された高圧燃料を前記噴射弁に供給する第１燃料通路と、前記燃料供給ポンプから前記蓄圧室に燃料を供給する第２燃料通路とを備えた蓄圧式燃料噴射装置において、前記第１燃料通路の上流側と下流側の燃料圧力差に応じて前記第１燃料通路内を移動可能な緩衝部材を設け、かつ前記緩衝部材および前記第１燃料通路の少なくとも一方に、前記緩衝部材の上流側と下流側を常時連通させる連通路を設け、前記緩衝部材を前記第１燃料通路の下流方向および上流方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設け、前記緩衝部材の前記コモンレール側に配置された前記付勢部材は前記第１燃料通路内に形成された段部に当接させ、前記緩衝部材の前記噴射弁側に配置された前記付勢部材は前記第１燃料通路内に固定されたストッパに当接させたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
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