JP4120556B2

JP4120556B2 - 燃料噴射装置

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Publication number: JP4120556B2
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Inventors: 佳史葛谷
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Description

本発明は、燃料噴射装置に関するもので、特に一度の噴射期間において噴射回数を増減する際の技術に係わる。

燃料噴射装置として、一度の噴射期間内に複数回の噴射（マルチ噴射）を行うものが知られている。マルチ噴射としては、メイン噴射の前に１回あるいは複数回のプレ噴射（微小噴射）を行う噴射形態、メイン噴射の後に１回あるいは複数回のアフター噴射（微小噴射）を行う噴射形態、略同等量の噴射を複数回に分けて噴射する噴射形態等がある。

一度の噴射期間内における噴射回数は、内燃機関（以下、エンジン）の運転状態（例えば、エンジン回転数および負荷状態）に応じて変更される。即ち、エンジンの運転状態に応じて、単噴射とマルチ噴射の切り替え、あるいはマルチ噴射の噴射回数の切り替えが実施される。
メイン噴射の前に１回のプレ噴射（所謂、パイロット噴射）を行う噴射形態（以下、パイロット噴射モード）と、メイン噴射だけ（単噴射）の噴射形態（以下、単噴射モード）とを切り替える技術として、（１）特許文献１、（２）特許文献２に開示された技術が知られている。
特開２００３−１２０３７１号公報特開２０００−０１８０７７号公報

上記（１）特許文献１に開示された技術は、パイロット噴射モードから単噴射モードへの切り替え時、即ち、パイロット噴射「有り」から「無し」への切り替え時に、パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくして、単噴射に切り替えるものである。
この技術では、「パイロット噴射モードの燃焼音」から「単噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わる利点がある。

しかし、インジェクタとして２バルブタイプ（高圧燃料が供給される圧力制御室を電磁弁で制御して、圧力制御室の圧力でニードルを駆動制御するタイプのインジェクタ）を用いる場合、パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくしてから、単噴射に切り替わった瞬間に、パイロットインターバル（パイロット噴射とメイン噴射の噴射間隔：以下、インターバル）に依存する噴射量変化が生じ、トルクショックが起きてしまう。

このことを、図６を参照して説明する。
メイン噴射だけの単噴射の場合は、図６の実線Ａに示すように、噴射圧が同じで、噴射中の圧力挙動が同じならばインジェクタの噴射量は一定である（但し、メイン噴射の噴射期間は一定）。
これに対し、パイロット噴射（前噴射に相当）を行うと、パイロット噴射による圧力変動（油撃）によって高圧燃料通路（インジェクタのノズル室や圧力制御室に通じる燃料通路）内に圧力脈動が生じるため、インターバルが変化すると、図６の実線Ｂに示すように、メイン噴射の噴射量が変動する。

ここで例えば、パイロット噴射モード中、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が増加するインターバル（図６中、ａ1 ）の時に、単噴射に切り替える例を説明する。
パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくするためにパイロット噴射時の電磁弁のON時間を徐々に短くしてゆくと、圧力脈動によるメイン噴射の噴射量の変化量が図６中、ａ1 →ａ2 に示すように徐々に小さくなる。

パイロット噴射の噴射量を少なくしてから、単噴射に切り替える直前は、電磁弁のON時間が非常に短く、インジェクタが実際に開弁しなくても、圧力制御室が電磁弁で開閉されて燃料通路内に圧力変動（油撃）が生じる。これによって、高圧燃料通路内の圧力脈動は無くならず、図６の破線Ｃに示すように、インターバルに応じてメイン噴射の噴射量が変動する。
このため、単噴射に切り替わる直前から、単噴射に切り替わった直後に、圧力脈動の影響による変化量が急に無くなり（ａ2 →ａ3 ）、トルクショックが起きてしまう。
逆に、単噴射からパイロット噴射モードに切り替える際も、電磁弁を僅かな時間ONすることで、図６中、ａ3 →ａ2 に示すように圧力脈動の影響による噴射量変化が生じ、トルクショックが起きてしまう。

上記（２）特許文献２に開示された技術は、噴射モードの切り替えに伴うトルクショックを防止する技術である。
この技術は、パイロット噴射モードのエンジントルクと、単噴射モードのエンジントルクとが同一となるメイン噴射開始時期を事前に求めておく。そして、噴射モードの切り替え時に、切り替え後にエンジントルクが変動しないように、事前に求めた切り替え後のメイン噴射開始時期でメイン噴射を実施するものである。
しかし、この技術は、「パイロット噴射モードの燃焼音」と「単噴射モードの燃焼音」が明確に切り替わる。明確な音の切り替わりは、乗員の耳につき易いため燃焼騒音の要因になるとともに、乗員に不要な違和感を与える可能性があり、燃焼音の明確な切り替わりを起こさせない要求がある。

［発明の目的］
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は一度の噴射期間において噴射回数を増減する際に、トルクショックが起きず、且つ燃焼音の明確な切り替わりのない燃料噴射装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する燃料噴射装置は、早期側の前噴射を無くす際に、前噴射と後噴射のインターバルを、圧力脈動の影響によって後噴射の噴射量が変動しないインターバルへ徐々に変化させるものである。これによって、前噴射を無くした瞬間に、トルクショックが起きない。
また、早期側の前噴射を無くす際に、前噴射の噴射量を徐々に変化させるため、燃焼音の明確な切り替わりが発生しない。このため、乗員に不要な違和感を与えない。
即ち、請求項１の手段を採用する燃料噴射装置は、一度の噴射期間において噴射回数を減らす際に、トルクショックが起きず、且つ燃焼音の明確な切り替わりが起きない。

なお、トルク変動低減手段と燃焼騒音低減手段の作動順序は、トルク変動低減手段の作動後に燃焼騒音低減手段を作動しても良いし、逆に、燃焼騒音低減手段の作動後にトルク変動低減手段を作動しても良いし、あるいはトルク変動低減手段と燃焼騒音低減手段を同時に作動させても良い。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する燃料噴射装置は、噴射期間の早期側に前噴射を増やす際に、前噴射と後噴射のインターバルを、圧力脈動の影響によって後噴射の噴射量が変動しないインターバルから、定常時のインターバルへ徐々に変化させるものである。これによって、前噴射を開始する瞬間に、トルクショックが起きない。
また、噴射期間の早期側に前噴射を増やす際に、前噴射の噴射量を噴射無し状態から徐々に変化させるため、燃焼音の明確な切り替わりが発生しない。このため、乗員に不要な違和感を与えない。
即ち、請求項２の手段を採用する燃料噴射装置は、一度の噴射期間において噴射回数を増やす際に、トルクショックが起きず、且つ燃焼音の明確な切り替わりが起きない。

［請求項３の手段］
請求項３の手段の前噴射はパイロット噴射であり、後噴射はメイン噴射である。
即ち、請求項３の手段は、パイロット噴射モードと単噴射モードの切り替え制御を行う燃料噴射装置に適用されるものである。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄えるコモンレールを備え、インジェクタへ高圧燃料を供給するものである。
即ち、請求項４の手段は、コモンレールを備えたコモンレール式燃料噴射装置に適用されるものである。

最良の形態１の燃料噴射装置は、高圧燃料が供給される圧力制御室を電磁弁で制御して、圧力制御室の圧力でニードルを駆動制御するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御し、一度の噴射期間における噴射回数を変更可能な制御装置とを備える。
制御装置は、一度の噴射期間において複数噴射している状態から、早期側の前噴射を無くす際に、前噴射と後噴射のインターバルを徐々に可変して、後噴射の噴射開始時期を、後噴射の定常時のタイミングから、圧力脈動の影響によって後噴射の噴射量が変動しないタイミングへ徐々に移行させるとともに、前噴射の噴射量を、前噴射の定常噴射時の噴射量から噴射無し状態に向けて徐々に変化させ、電磁弁は開くがインジェクタが開弁しない状態にしてから、前噴射のための電磁弁の通電を停止させる。
また、制御装置は、一度の噴射期間における噴射回数を増加させる際に、前噴射と後噴射のインターバルを徐々に可変して、後噴射の噴射開始時期を、圧力脈動の影響によって後噴射の噴射量が変動しないタイミングから、後噴射の定常時のタイミングへ徐々に移行させるとともに、前噴射の噴射量を、電磁弁は開くがインジェクタが開弁しない状態にしてから、噴射無し状態から前噴射の定常噴射時の噴射量へ向けて徐々に変化させる。

本発明の一部が適用されていない実施例１を図１〜図４を参照して説明する。まず、コモンレール式燃料噴射装置の構成を図３を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、例えばディーゼルエンジン１に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール２、インジェクタ３、サプライポンプ４、ＥＣＵ５（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置に相当する）等から構成される。
エンジン１は、吸入・圧縮・爆発・排気の各工程を連続して行う気筒を複数備えたものであり、図３では一例として４気筒エンジンを例に示すが、他の気筒数のエンジンであっても良い。

コモンレール２は、インジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように燃料配管（高圧燃料流路）６を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ４の吐出口と接続されている。
なお、インジェクタ３からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）７を経て燃料タンク８に戻される。
また、コモンレール２から燃料タンク８へのリリーフ配管（燃料還流路）９には、プレッシャリミッタ１１が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１１は圧力安全弁であり、コモンレール２内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール２の燃料圧を限界設定圧以下に抑える。

インジェクタ３は、エンジン１の各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール２より分岐する複数の高圧燃料配管１０の下流端に接続されて、コモンレール２に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する。なお、インジェクタ３の詳細は後述する。

サプライポンプ４は、コモンレール２へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料をサプライポンプ４へ吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール２へ圧送する高圧ポンプとを搭載しており、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフト１２によって駆動される。なお、このカムシャフト１２は、図３に示されるように、エンジン１のクランク軸１３等によって回転駆動されるものである。
また、サプライポンプ４には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整するポンプ制御弁（図示しない）が搭載されており、このポンプ制御弁がＥＣＵ５によって調整されることにより、コモンレール圧が調整されるようになっている。

次に、インジェクタ３の構造および作動原理を図４を参照して説明する。
この実施例１のインジェクタ３は、図４に示されるように、圧力制御室（背圧室）３１の圧力を電磁弁３２で制御してニードル３３を駆動する２バルブタイプであり、ＥＣＵ５より電磁弁３２に噴射指令（パルスON）が与えられると、電磁弁３２の弁体３２ａがリフトアップを開始すると同時に、出口オリフィス３４が開いて、入口オリフィス３５で減圧された圧力制御室３１の圧力が低下を開始する。
圧力制御室３１の圧力が開弁圧以下まで低下すると、ニードル３３が上昇を開始する。ニードル３３がノズルシート３６から離座すると、ノズル室３７とボディ３８に形成された燃料噴射孔３８ａとが連通し、ノズル室３７に高圧供給された燃料が燃料噴射孔３８ａから噴射される。そして、ニードル３３の上昇に従い、噴射率が上昇する。

ＥＣＵ５より電磁弁３２に与えられている噴射指令が停止（パルスOFF ）すると、電磁弁３２の弁体３２ａがリフトダウンを開始する。そして、電磁弁３２の弁体３２ａが出口オリフィス３４を閉じると、圧力制御室３１の圧力が上昇を開始する。圧力制御室３１の圧力が閉弁圧以上まで上昇すると、ニードル３３が下降を開始する。ニードル３３が下降して、ニードル３３がノズルシート３６に着座すると、ノズル室３７と燃料噴射孔３８ａの連通が遮断されて、燃料噴射孔３８ａからの燃料噴射が停止する。

ＥＣＵ５には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、スタンバイＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ５に読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジン１の運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。
なお、ＥＣＵ５に接続されるセンサ類は、図３に示すように、アクセル開度を検出するアクセルセンサ２１、エンジン回転数を検出する回転数センサ２２、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ２３、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ２４、およびその他のセンサ類２５がある。

［実施例１の特徴］
本発明にかかる燃料噴射制御について説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、一度の噴射期間において噴射回数を増減して、エンジン振動およびエンジン騒音の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立するように設けられている。
ＥＣＵ５は、燃料の各噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラム（マップや演算式等）と、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータとに基づいて、一度の噴射期間内における噴射回数の決定を行うとともに、現運転状態に応じた要求噴射タイミングと要求噴射量Ｑを求め、その要求噴射タイミングで要求噴射量Ｑが得られるようにインジェクタ３に駆動パルス（ＥＣＵ指令値）を出力するように設けられている。

この実施例１では、一度の噴射期間において噴射回数を増減する一例として、「パイロット噴射モード」と「単噴射モード」とを切り替える例を用いて説明する。
ここで、「パイロット噴射モード」は、１度の噴射期間内に「パイロット噴射→インターバル→メイン噴射」を行う噴射形態である。
具体的に、ＥＣＵ５は、図２（ａ）の上段に示すように、現運転状態に応じた噴射開始時期に達すると、（１）インジェクタ３を開弁させる駆動パルス（指令値ON）を現運転状態に応じて算出されたパイロット指令期間ＴＱｐに亘って出力し、（２）インジェクタ３を閉弁させる駆動パルス停止（指令値OFF ）を現運転状態に応じて算出されたインターバル指令期間Ｔint 行い、（３）再びインジェクタ３を開弁させる駆動パルス（指令値ON）を現運転状態に応じて算出されたメイン指令期間ＴＱｍに亘って出力するものである。
これによって、インジェクタ３の噴射率は、図２（ａ）の下段に示すように変化し、パイロット噴射モードが実行される。
一方、「単噴射モード」は、１度の噴射期間内に「メイン噴射だけ（単噴射）」を行う噴射形態である。

ここで、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際の制御について説明する。
既存技術として、（１）パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくして単噴射に切り替える技術と、（２）「パイロット噴射モードのエンジントルク」と「単噴射モードのエンジントルク」が同一となるメイン噴射開始時期を事前に求めておき、噴射モードの切り替え時にエンジントルクが変動しないようにメイン噴射開始時期を変更する技術が知られている。
しかし、上記（１）の既存技術では、パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくしてから、単噴射に切り替わった瞬間に、インターバルに依存する噴射量変化が生じ、トルクショックが起きてしまう。
また、上記（２）の既存技術では、「パイロット噴射モードの燃焼音」と「単噴射モードの燃焼音」が明確に切り替わるため、燃焼騒音が耳につき易く、また乗員に不要な違和感を与える可能性がある。

上記の問題を解決するために、実施例１のＥＣＵ５の記憶装置には、パイロット噴射モード（複数噴射している状態）から単噴射モードに切り替える際（早期側の前噴射を無くす際）に作動する噴射回数減少時作動プログラムと、逆に単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際（一度の噴射期間における噴射回数を増加させ、早期側に前噴射を追加実行する際）に作動する噴射回数増加時作動プログラムとが書き込まれている。

噴射回数減少時作動プログラムは、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際に、定常時のインターバル（切り替え直前のインターバル）から、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ徐々に移行させるプログラム（トルク変動低減手段）と、パイロット噴射の噴射量を、定常噴射時の噴射量（切り替え直前の噴射量）から噴射無し状態に向けて徐々に少なくするプログラム（燃焼騒音低減手段）とからなる。

噴射回数増加時作動プログラムは、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際に、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルから、定常時のインターバルへ徐々に移行させるプログラム（トルク変動低減手段）と、パイロット噴射の噴射量を、噴射無し状態からパイロット噴射の定常噴射時の噴射量（切り替え完了後の噴射量）へ向けて徐々に増加させるプログラム（燃焼騒音低減手段）とからなる。

なお、パイロット噴射モードと単噴射モードの切り替え時においてインターバルを変化させる制御は、パイロット噴射の噴射時期を変更することで実施されるものである。

この実施例１の噴射回数減少時作動プログラムは、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際、まずトルク変動低減手段のプログラムを実行し、次にメイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルにおいて燃焼騒音低減手段のプログラムを実行するように設けられている。
逆に、噴射回数増加時作動プログラムは、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際、まずメイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルにおいて燃焼騒音低減手段のプログラムを実行し、次にトルク変動低減手段のプログラムを実行するように設けられている。

（インターバル依存性の説明）
次に、インターバル依存性について図２を参照して説明する。
パイロット噴射モード時に、図２（ａ）に示すように、パイロット噴射を行っている場合、パイロット噴射による圧力変動（油撃）によって高圧燃料通路（コモンレール２からインジェクタ３のノズル室３７や圧力制御室３１に通じる燃料通路）内には、圧力脈動が生じるため、インターバルが変化すると、図２（ｂ）に示すように、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動する。

図２（ｃ）に示すように、電磁弁３２の通電時間を徐々に短くし、パイロット噴射の噴射量を、定常噴射時の噴射量（切り替え直前の噴射量）から噴射無し状態に向けて徐々に少なくしてゆくと、圧力脈動の変動幅が徐々に小さくなってゆく。
しかし、パイロット噴射を無くす直前は、電磁弁３２の通電時間が短くてインジェクタ３が開弁しなくても、圧力制御室３１が電磁弁３２で開閉されて燃料通路内に油撃が生じて圧力脈動が生じる。即ち、パイロット噴射を無くす直前においても、図２（ｄ）の破線に示すように圧力脈動は無くならない。
なお、燃料通路内で生じる圧力脈動の周期は、インジェクタ３のノズル室３７や圧力制御室３１に通じる燃料通路の長さによって決定されるため、燃料通路内に生じる油撃の大小にかかわらず、脈動周期は一定である。

（パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替え作動）
次に、上記によるインターバル依存性を考慮して、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際の作動を、図１を参照して説明する。
（１）この説明では、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替えを開始する直前（定常時）のパイロット噴射モードの噴射パターンを図１（ａ）の上から１段目に示すものとする。この時、メイン噴射の噴射量は、圧力脈動の影響を受ける図１（ｂ）のａ1 とする。

（２）エンジン１の運転状態が変化するなどして、ＥＣＵ５がパイロット噴射モードから単噴射モードに切り替えの決定を行うと、先ず図１（ａ）の上から２段目、および図１（ｂ）のａ1 →ａ2 に示すように、パイロット噴射時期を徐々に変更してインターバルを徐々に可変（この例では短く）し、インターバルを、定常時のインターバルから、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバル（マップ等によって求められる）へ徐々に移行させる。

（３）インターバルが、図１（ｂ）のａ2 へ変化すると、パイロット噴射の噴射量を、定常噴射時の噴射量（切り替え直前の噴射量）から、図１（ａ）の上から３段目に示すように、電磁弁３２の通電時間を徐々に短くして、パイロット噴射の噴射量を噴射無し状態に向けて徐々に少なくする。
このように、パイロット噴射を無くす際、パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくするため、燃焼音が「パイロット噴射モードの燃焼音」から「単噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わり、乗員に不要な違和感を与えない。

（４）パイロット噴射の噴射量が噴射無し状態に近づいたら、図１（ａ）の上から４段目に示すように、パイロット噴射を停止して、単噴射に切り替える。即ち、パイロット噴射のための電磁弁３２の通電を停止し、メイン噴射を行うだけの定常時の単噴射モードを実行する。
この（４）では、パイロット噴射を無くす際、電磁弁３２の通電時間が短くてインジェクタ３が開弁しなくても、圧力制御室３１が電磁弁３２で開閉されて燃料通路内に油撃が生じて圧力脈動が生じる。しかるに、パイロット噴射を無くす瞬間は、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ移行しているため、パイロット噴射を無くした瞬間にインターバル依存性によるトルクショックが起きない。

（単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替え作動）
一方、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際は、図１（ａ）の右側の上に向かう矢印に示すように、上記作動とは逆の動作を行う。
即ち、エンジン１の運転状態が変化するなどして、ＥＣＵ５が単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替えの決定を行うと、先ずメイン噴射の噴射量が変動しないインターバル（マップ等より求められる）において、パイロット噴射の噴射量を噴射無し状態からパイロット噴射の定常噴射時の噴射量（切り替え完了後の噴射量）へ向けて徐々に増加させる。
パイロット噴射を開始する瞬間、電磁弁３２の通電時間が短くてインジェクタ３が開弁しなくても、圧力制御室３１が電磁弁３２で開閉されて燃料通路内に油撃が生じて圧力脈動が生じる。しかるに、パイロット噴射を開始する瞬間は、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルで開始されるため、パイロット噴射の開始の瞬間にインターバル依存性によるトルクショックが起きない。

パイロット噴射の噴射量が切り替え完了後の噴射量に達したら、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルから、パイロット噴射の噴射時期を可変して、定常時のインターバルへ徐々に移行させる。インターバルが定常時に近づいたら、定常時のパイロット噴射モードを実行する。
このように、パイロット噴射を実施する際は、パイロット噴射の噴射量を徐々に多くするため、燃焼音が「単噴射モードの燃焼音」から「パイロット噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わり、乗員に不要な違和感を与えない。

（実施例１の効果）
上述したように、実施例１の燃料噴射装置は、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際、インターバルを、メイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルに徐々に変化させ、続いてパイロット噴射の噴射量を徐々に変化させる。この制御によって、パイロット噴射を無くす瞬間にインターバル依存性によるトルクショックが起きず、結果的にパイロット噴射モードから単噴射モードの切り替え時にトルクショックが起きない。また、「パイロット噴射モードの燃焼音」から「単噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わり、乗員に不要な違和感を与えない。

逆に、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際は、メイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルにおいてパイロット噴射の噴射量を徐々に変化させ、続いてインターバルを、メイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルから、定常時のインターバルへ徐々に変化させる。この制御によって、パイロット噴射の開始の瞬間にインターバル依存性によるトルクショックが起きず、結果的にパイロット噴射モードから単噴射モードの切り替え時にトルクショックが起きない。また、「単噴射モードの燃焼音」から「パイロット噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わり、乗員に不要な違和感を与えない。

本発明が適用された実施例２を図５を参照して説明する。なお、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
（パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替え）
この実施例２は、（１）パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際、（２）パイロット噴射の噴射量を徐々に少なくし、（３）パイロット噴射を無くす直前の状態（電磁弁３２は開くが、インジェクタ３が開弁しない状態）にし、（４）インターバルを、メイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルに徐々に変化させ、（５）単噴射にする制御である。

この実施例２の制御を図５を参照して説明する。
（１）この説明では、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替えを開始する直前（定常時）のパイロット噴射モードの噴射パターンを図５（ａ）の上から１、２段目に示すものとする。この時、メイン噴射の噴射量は、圧力脈動の影響を受ける図５（ｂ）のａ1 とする。
（２）エンジン１の運転状態が変化するなどして、ＥＣＵ５がパイロット噴射モードから単噴射モードに切り替えの決定を行うと、先ず図５（ａ）の上から３、４段目、および図５（ｂ）のａ1 →ａ2 に示すように、パイロット噴射の噴射量を、定常噴射時の噴射量（切り替え直前の噴射量）から、噴射率が徐々に少なくなるように、電磁弁３２の通電時間を徐々に短くして、パイロット噴射の噴射量を噴射無し状態に向けて徐々に少なくする。

（３）電磁弁３２の通電時間が短くなり、図５（ａ）の上から５、６段目に示すように、パイロット噴射を無くす直前の状態（電磁弁３２は開くが、インジェクタ３が開弁しない状態）に達する。
（４）続いて、図５（ａ）の上から７、８段目、および図５（ｂ）のａ2 →ａ3 に示すように、パイロット噴射時期を徐々に変更してインターバルを徐々に可変（この例では短く）し、インターバルを、定常時のインターバルから、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ徐々に移行させる。
（５）そして、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ移行したら、図５（ａ）の上から９、１０段目に示すように、パイロット噴射を停止して、単噴射に切り替える。即ち、パイロット噴射のための電磁弁３２の通電を停止し、メイン噴射を行うだけの定常時の単噴射モードを実行する。

（単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替え）
一方、この実施例２は、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際、図５（ａ）の右側の上に向かう矢印に示すように、上記作動とは逆の動作を行う。
即ち、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルにおいて、パイロット噴射を開始する直前（電磁弁３２は開くが、インジェクタ３が開弁しない状態）にする。
続いて、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルから、パイロット噴射の噴射時期を可変して、定常時のインターバルへ徐々に移行させる。
次に、電磁弁３２の通電時間を徐々に長くして、パイロット噴射の噴射量をパイロット噴射の定常噴射時の噴射量（切り替え完了後の噴射量）へ向けて徐々に増加させ、パイロット噴射の定常噴射時の噴射量に達したら、定常時のパイロット噴射モードを実行する。

（実施例２の効果）
この実施例２の燃料噴射装置は、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際、パイロット噴射の噴射量を徐々に変化させ、パイロット噴射の電磁弁３２の開閉が無くなる直前の状態で、メイン噴射の噴射量が圧力脈動の影響によって変動しないインターバルに徐々に変化させて、パイロット噴射のための電磁弁３２の通電を停止させる。
この制御によって、パイロット噴射を無くす瞬間にインターバル依存性によるトルクショックが起きず、結果的にパイロット噴射モードから単噴射モードの切り替え時にトルクショックが起きない。また、「パイロット噴射モードの燃焼音」から「単噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わるため、乗員に不要な違和感を与えない。

逆に、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際は、圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルにおいて、電磁弁３２は開くが、インジェクタ３が開弁しない状態にして、インターバルを定常時のインターバルへ徐々に移行させ、パイロット噴射の噴射量を徐々に変化させる。
この制御によって、パイロット噴射の開始の瞬間にインターバル依存性によるトルクショックが起きず、結果的に単噴射モードからパイロット噴射モードの切り替え時にトルクショックが起きない。また、「単噴射モードの燃焼音」から「パイロット噴射モードの燃焼音」へ徐々に変わるため、乗員に不要な違和感を与えない。

［変形例］
上記の実施例では、パイロット噴射モードから単噴射モードに切り替える際、インターバルを短くして圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ変更する例を示したが、逆にインターバルを長くすることで圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ変更しても良い。あるいは、インターバルを短くする領域と長くする領域を予め設けておき、切替え直前のインターバルの領域に応じてインターバルを短くしたり、長くしたりして圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルへ変更しても良い。

上記の実施例では、単噴射モードからパイロット噴射モードに切り替える際、インターバルを長くして圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルから切替え後のインターバルへ変更する例を示したが、逆にインターバルを短くすることで圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルから切替え後のインターバルへ変更しても良い。あるいは、インターバルを短くする領域と長くする領域を予め設けておき、切替え後のインターバルの領域に応じてインターバルを短くしたり、長くしたりして圧力脈動の影響によってメイン噴射の噴射量が変動しないインターバルから切替え後のインターバルへ変更しても良い。

上記の実施例では、一度の噴射期間において噴射回数を増減する一例として、パイロット噴射モードと単噴射モードとを切り替える例を用いて説明したが、メイン噴射の前に複数回のプレ噴射（微小噴射）を行う噴射形態においてプレ噴射の回数を増減（単噴射への切り替えも含む）したり、メイン噴射の後に複数回のアフター噴射（微小噴射）を行う噴射形態においてアフター噴射の回数を増減したり、略同等量の噴射を複数回に分けて噴射する噴射形態において噴射の回数を増減する燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、電磁弁３２を搭載する２バルブタイプのインジェクタ３を用いる例を示したが、リニアソレノイド（ピエゾアクチュエータ等）が直接ニードル３３を駆動するインジェクタ３を搭載する燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、本発明をコモンレール式燃料噴射装置に適用した例を示したが、コモンレールを用いない燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。つまり、ディーゼルエンジン以外の例えばガソリンエンジン等に用いられる燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。

パイロット噴射モードと単噴射モードの切り替え作動を説明するタイムチャートおよび線図である（実施例１）。インターバルに対する噴射量の変化を示すタイムチャートおよび線図である（実施例１）。コモンレール式燃料噴射装置の概略図である（実施例１）。インジェクタの概略断面図である（実施例１）。パイロット噴射モードと単噴射モードの切り替え作動を説明するタイムチャートおよび線図である（実施例２）。パイロット噴射モードと単噴射モードの切り替え作動を説明する線図である（従来例）。

符号の説明

１エンジン（内燃機関）
２コモンレール（インジェクタに供給される高圧燃料を蓄える蓄圧室）
３インジェクタ
５ＥＣＵ（制御装置）
３１圧力制御室
３２電磁弁
３３ニードル
３４出口オリフィス
３５入口オリフィス
３７ノズル室
３８ボディ
３８ａ燃料噴射孔

Claims

高圧燃料が燃料通路を介して供給されて燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御し、一度の噴射期間における噴射回数を変更可能な制御装置とを備える燃料噴射装置であって、
前記インジェクタは、入口オリフィスを介して高圧燃料が供給される圧力制御室と、この圧力制御室の燃料圧力に応じて変位するニードルと、このニードルによって開閉される燃料噴射孔を備えたボディと、前記圧力制御室に形成された出口オリフィスを開閉する電磁弁とを具備し、前記電磁弁が前記出口オリフィスを開閉することによって前記圧力制御室の燃料圧力が変化して前記ニードルが変位して前記燃料噴射孔が開閉するものであり、前記制御装置は、
一度の噴射期間において複数噴射している状態から、早期側の前噴射を無くす際に、
この前噴射と、その前噴射に続く後噴射とのインターバルを、圧力脈動の影響によって後噴射の噴射量が変動しないインターバルへ徐々に変化させるトルク変動低減手段と、
前噴射の噴射量を、前噴射の定常噴射時の噴射量から噴射無し状態に向けて徐々に変化させ、前記電磁弁は開くが前記インジェクタが開弁しない状態にしてから、前噴射のための前記電磁弁の通電を停止させる燃焼騒音低減手段と、
を作動させることを特徴とする燃料噴射装置。
高圧燃料が燃料通路を介して供給されて燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御し、一度の噴射期間における噴射回数を変更可能な制御装置とを備える燃料噴射装置であって、
前記インジェクタは、入口オリフィスを介して高圧燃料が供給される圧力制御室と、この圧力制御室の燃料圧力に応じて変位するニードルと、このニードルによって開閉される燃料噴射孔を備えたボディと、前記圧力制御室に形成された出口オリフィスを開閉する電磁弁とを具備し、前記電磁弁が前記出口オリフィスを開閉することによって前記圧力制御室の燃料圧力が変化して前記ニードルが変位して前記燃料噴射孔が開閉するものであり、前記制御装置は、
一度の噴射期間における噴射回数を増加させ、早期側に前噴射を実行する際に、
この前噴射と、その前噴射に続く後噴射とのインターバルを、圧力脈動の影響によって後噴射の噴射量が変動しないインターバルから、定常時のインターバルへ徐々に変化させるトルク変動低減手段と、
前噴射の噴射量を、前記電磁弁は開くが前記インジェクタが開弁しない状態にしてから、噴射無し状態から前噴射の定常噴射時の噴射量へ向けて徐々に変化させる燃焼騒音低減手段と、
を作動させることを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置において、
前記前噴射はパイロット噴射であり、前記後噴射はメイン噴射であることを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射装置において、
この燃料噴射装置は、
高圧燃料を蓄えるコモンレールを備え、前記インジェクタへ高圧燃料を供給することを特徴とする燃料噴射装置。