JP4178714B2

JP4178714B2 - 燃料噴射装置

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Publication number: JP4178714B2
Application number: JP2000113121A
Authority: JP
Inventors: 昭和小島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP2001295716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射装置の燃料噴射性能の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射装置として、筒内への燃料噴射用のインジェクタが、ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールにより燃料の供給を受けるようにしたものがあり、インジェクタは、図７に示すように、先端に噴孔が形成されたノズル９０１内に、噴孔９０２を開閉するニードル９０３がその後端部で摺動自在に保持され、上記コモンレールからの燃料が、ニードル９０３の先端部の外周に形成された油溜まり室９０４に導入されるとともにニードル９０３の後端面を室壁面とする背圧室９０５に導入される。また、インジェクタは背圧室９０５と低圧源である燃料タンクとの連通と遮断とを切り換える背圧制御弁９０６を具備しており、噴射指令に対してＥＣＵが背圧制御弁９０６を開側に切り換え背圧室９０５の圧力を低圧に開放してニードル９０３をリフトせしめることにより、油溜まり室９０４の燃料を噴孔９０２より噴射するようになっている。
【０００３】
上記燃料溜まり室９０４や背圧室９０５からの燃料はニードル９０３とノズル９０２の摺動面間に漏出するが、この漏出燃料は、従来、インジェクタの低圧域にリークし低圧源である燃料タンクに余剰燃料として還流する。図例ではニードル９０３の後端部の側面９０３ａとノズル９０１の内周面９０１ａの間隙のうち、ニードル側面９０３ａとノズル内周面９０１ａとが摺接する油溜まり室９０４側と背圧室９０５側とではさまれた部分がスプリング室９０７となっており、スプリング室９０７は低圧通路９０８を介して上記燃料タンクと通じている。
【０００４】
したがって、上記摺動面間からリークする余剰燃料の分は、ポンプから圧送された燃料が噴射やニードルの制御等に用いられないが、この分も供給してやらなければならないために、高圧ポンプには容量の大きなものが必要になる。
【０００５】
そこで、インジェクタを、ノズルとニードルの摺動面間が低圧源に通じない構造とし、摺動面間から低圧域へのリークを禁止したものもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ポンプのコモンレールへの燃料圧送は、内燃機関の始動時にイグニッション（ＩＧ）オンし、エンジンのクランキングとともに開始される。そして、油溜まり室や背圧室の燃料はニードルの開閉制御に用いられるため、また、適正な噴霧状態での燃料噴射を実現するため、コモンレール内の燃料圧力（以下、コモンレール圧力）が一定の圧力に立ち上がってから最初の燃料噴射が行われるよう制御される。
【０００７】
ニードルとノズルの摺動面間から低圧域へ燃料のリークのある構造の場合にはリークによるコモンレール圧力の過昇抑制作用を奏するので、コモンレール圧力を適正な燃料圧に制御するのが容易である。一方、ノズルの内周面とニードルの側面との間隙が低圧源と非導通でノズルとニードルの摺動面間から低圧域へリークのない構造の場合、燃料の粘度等の物性が燃料性状や温度等によって変動してコモンレール圧力の昇圧特性が変わると、圧力が異常に上昇したまま下がらず、その状態で燃料を噴射すると燃焼音が高くなって騒音を発したり、コモンレール圧力の過昇を防ぐためのプレッシャリミッタが付設された装置ではコモンレールから多量の燃料が排出されて圧力値がハンチングするという問題がある。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、ポンプから圧送された燃料を効率よく噴射やニードル制御に用いることができ、しかも、始動時におけるコモンレール圧力の異常を簡単に防止することのできる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、燃料噴射装置は、ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールにより燃料の供給を受けるインジェクタを、先端に噴孔が形成されたノズル内に、噴孔を開閉するニードルがその後端部で摺動自在に保持され、上記コモンレールからの燃料が、ニードルの先端部の外周に形成された油溜まり室に導入されるとともにニードルの後端面を室壁面とする背圧室に導入され、かつ、該背圧室と低圧源との連通と遮断とを切り換える背圧制御弁を具備する構成とする。さらに、上記ニードルの後端部の側面とノズルの内周面との間隙を上記低圧源と非導通とする。上記背圧制御弁は開度を調整自在に構成して、その開度を制御することにより上記背圧室から上記低圧源への燃料のリーク量を調整自在に構成する。噴射指令に対して背圧制御弁を開側に切り換え背圧室の圧力を低圧に開放してニードルをリフトせしめることにより油溜まり室の燃料を噴孔より噴射せしめるインジェクタ制御手段を、機関始動時における上記ポンプの圧送開始から最初の燃料噴射開始指令までの期間中は、通常噴射時の開度より小さく、かつニードルのリフトを許容しない背圧室圧力を与えるリーク量を維持する所定の開度で上記背圧制御弁を開弁するとともに、該所定の開度を保持する始動時モードに設定する。
【００１０】
上記ポンプの圧送開始から最初の燃料噴射開始までの期間は、ニードルの後端部の側面とノズルの内周面の間隙が低圧源と導通している構造の装置（図７参照）と同様に、コモンレールに圧送された燃料の一部が低圧源に戻されるから、それによるコモンレール圧力の過昇抑制作用により、コモンレール圧力が異常値をとるのを防止することができる。しかも、最初の燃料噴射開始後に低圧源に戻される燃料はニードルの開閉制御に伴い背圧制御弁から流出するものだけとなるから、コモンレールに圧送された燃料が効率よく、筒内への燃料供給やニードルの開閉制御に用いられることになる。また、背圧室と低圧源との連通と遮断とを切り換える弁に加えてリーク量を調整するための別の弁等を用いないので構成簡単である。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、上記インジェクタ制御手段を、コモンレール圧力に基づいてポンプからの燃料圧送量を制御するとともに、機関始動時には、コモンレール圧力によらず上記始動時モードで上記背圧制御弁を開弁させる構成とする。
【００１３】
請求項３記載の発明では、請求項１または２の発明の構成において、上記背圧制御弁は、充電により伸長して弁室内に配設された弁体を押圧駆動するピエゾアクチュエータを備え、ピエゾアクチュエータの伸長量に応じた弁体の変位位置で開度を調整する構成とする。
【００１４】
ピエゾアクチュエータの充電量の制御で弁体の変位量が変わるので、容易に弁体が着座するシートと弁体の間隙の面積すなわち開度が調整自在である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を適用したディーゼルエンジンのコモンレール式の燃料噴射装置を示し、図２に本燃料噴射装置における制御内容を示す。図１において、ディーゼルエンジンの気筒数分のインジェクタ１が各気筒に対応して設けられ（図例ではインジェクタ１は１つのみ図示）、供給ライン７４を介して連通する共通のコモンレール７３から燃料の供給を受けるようになっている。コモンレール７３には燃料タンク７１の燃料がポンプである高圧サプライポンプ７２により圧送されて高圧で蓄えられる。
【００１６】
インジェクタ１は、インジェクタ制御手段８を構成するＥＣＵ８１、駆動回路８２、圧力センサ８３により制御される。駆動回路８２はＥＣＵ８１の指令信号を受けてインジェクタ１の後述するピエゾスタック６８を充放電し、例えば必要な時期に必要な時間だけインジェクタ１から各気筒の燃焼室内に略コモンレール圧力に等しい噴射圧力で燃料を噴射するようになっている。
【００１７】
圧力センサ８３はコモンレール７３に設けられて上記コモンレール圧力を検出し、その検出結果に基づいてＥＣＵ８１が高圧サプライポンプ７２を制御してコモンレール７３への燃料の圧送量を調整し、コモンレール圧力を他のセンサ入力等により知られる運転条件に応じた適正な噴射圧となるように制御する。
【００１８】
また、コモンレール７３からインジェクタ１に供給された燃料は、上記燃焼室への噴射用の他、インジェクタ１の制御油圧等としても用いられ、インジェクタ１から低圧のドレーンライン７５を経て燃料タンク７１に還流するようになっている。
【００１９】
インジェクタ１はエンジンの図略の燃焼室壁を貫通し図中下端部が燃焼室内に突出するように取り付けられ、下端部から順にノズル部１１、背圧制御弁１２が構成される。インジェクタ１は棒状体２を有し、上記各部１１，１２を構成する各部品を格納する穴や燃料が流通する通路が形成される。
【００２０】
ノズル部１１は、棒状体２の下端部２ａにサック部４２が形成され、サック部４２形成壁を貫通して燃料噴射用の噴孔４３が形成される。棒状体２の下端部２ａはまた、サック部の上方に、供給ライン７４に通じる高圧通路３１とつながる縦穴２１が形成されてノズル２ａとなっている。
【００２１】
縦穴２１の上側部分には段付きのノズルニードル６１が先端を下側に向けて配設され、後端部であるその上側大径部６１２で摺動自在に保持されている。ノズルニードル６１の先端部である下側小径部６１１の外周には環状の油溜まり室４１が形成され、油溜まり室４１は常時高圧通路３１と連通しコモンレール７３からの高圧燃料が供給されている。
【００２２】
ノズルニードル６１は下降状態では円錐形の下端部がサック部４２の上端部を閉じて噴孔４３からの燃料噴射を禁止し、燃料を噴射する時は上昇してサック部４２の上端部を開くようになっている。
【００２３】
油溜まり室４１の高圧燃料はノズルニードル６１の段面６１ａおよび円錐状の先端面６１ｂに上向きに作用しノズルニードル６１を開弁方向に付勢する。
【００２４】
ノズルニードル６１の上方でその後端面６１ｃおよび縦穴２１の壁面により画成される空間５３は、高圧通路３１からインオリフィス５１を介して制御油圧としての燃料圧が導入されており、ノズルニードル６１の背圧を発生する背圧室５３としてある。この背圧はノズルニードル６１に下向きに作用し、背圧室５３内に収納されたスプリング６２とともにノズルニードル６１を閉弁方向に付勢する。
【００２５】
上記縦穴２１は、上記油溜まり室４１と背圧室５３との間においては燃料タンク７１に通じるいかなる通路も形成されていない。すなわち、ノズルの内周面である上記縦穴２１の周面２１ａとノズルニードル大径部６１２の側面６１２ａの間隙は燃料タンク７１と非導通で、上記油溜まり室４１、背圧室５３から上記間隙に漏出した燃料が燃料タンク７１に戻らない構造となっている。
【００２６】
背圧室５３はアウトオリフィス５４を介して常時、弁室５５と連通している。弁室５５は天井面５５２が円錐状に形成されており、天井面５５２の最上部に開口する細穴２２を介してドレーンライン７５に通じる低圧通路３２とつながっている。縦穴２１には後述するピストン６４の外周に環状空間５６が形成され、低圧通路３２と連通している。
【００２７】
弁室５５の底面５５１には高圧通路３１と連通する高圧制御通路５２が開口している。
【００２８】
弁室５５内には、下側部分を水平にカットしたボール６３が配設されている。ボール６３は上下動可能な弁体であり、下降時には、上記カット面で弁座としての弁室底面（以下、高圧側シートという）５５１に着座して弁室５５を高圧制御通路５２と遮断し、上昇時には弁座としての上記天井面（以下、低圧側シートという）５５２に着座して弁室５５を上記環状空間５６と遮断する。これにより、ボール６３下降時には背圧室５３がアウトオリフィス５４、弁室５５、環状空間５６を介して低圧通路３２と連通し、ノズルニードル６１の背圧が低下してノズルニードル６１がリフトする。一方、上昇時には背圧室５３がアウトオリフィス５４、弁室５５、高圧制御通路５２を介して高圧通路３１と連通し、ノズルニードル６１の背圧が上昇してノズルニードル６１が着座する。
【００２９】
ボール６３はピエゾアクチュエータ１２１により押圧駆動される。ピエゾアクチュエータ１２１は、上記縦穴２３に同軸に下側から小径ピストン６４、スプリング６６、皿ばね６７、大径ピストン６５、ピエゾスタック６８が配設されてなる。小径ピストン６４は等径部６４３が縦穴２３の下側小径部にて摺動自在に保持される。小径ピストン等径部６４３の下方は下側ほど縮径する円錐部６４２となっており、さらにその下は上記細穴２２を貫通して上記ボール６３と対向し、ボール６３を押圧するプレッシャピン６４１としてある。上記環状空間５６は円錐部６４２およびプレッシャピン６４１の外周に形成される。
【００３０】
環状空間５６にはスプリング６６が配設されて小径ピストン６４を上方に付勢している。小径ピストン６４の上方変位端は縦穴２３の周壁面に形成した段部２３１により位置決めされ、このときの小径ピストン６４の位置がピエゾスタック６８を放電した時に復する初期位置となる。この時、プレッシャピン６４１とボール６３とが当接、もしくは微細なギャップを有した状態とする。
【００３１】
大径ピストン６５は小径ピストン６４よりも大径の円形部材で縦穴２３’に摺動自在に保持され、皿ばね６７からは上方に、ピエゾスタック６８からは下方に付勢可能である。
【００３２】
小径ピストン６４と大径ピストン６５との間は燃料が充填されて油圧拡大室５７としてあり、ピエゾスタック６８の伸長により大径ピストン６５を押圧すると、その押圧力が油圧拡大室５７の燃料を介して小径ピストン６４に伝えられる。ここで、小径ピストン６４は大径ピストン６５よりも小径としているので、ピエゾスタック６８の伸長量が拡大されて小径ピストン６４の変位に変換される。油圧拡大室５７は常時十分な燃料が満たされるようにチェック弁３２１を介して低圧通路３２と通じている。チェック弁３２１は低圧通路３２から油圧拡大室５７に向かう方向を順方向として設けられており、ピエゾスタック６８の伸長により大径ピストン６５が押圧された時に閉じて燃料を油圧拡大室５７に閉じ込めるようになっている。
【００３３】
ピエゾスタック６８が放電状態で縮小しているときはプレッシャピン６４１とボール６３との間は上記のごとく非押圧状態で、ボール６３は、低圧側シート５５２の面積分に相当するボール６３の受圧面だけ弁室５５内の高圧燃料が上方に付勢することにより、低圧側シート５５２に着座している。一方、ピエゾスタック６８が充電され伸長するとピストン６４，６５を押し下げ、例えばピエゾスタック６８に十分な電荷（以下、充電電圧で表す）を与えることでボール６３を高圧側シート５５１に着座せしめる。
【００３４】
ピエゾスタック６８の充放電を行う駆動回路８２は、インジェクタに搭載されたピエゾスタック駆動用の公知の構成のもので、ＤＣ−ＤＣ回路、ピエゾスタック６８への充放電電流を制限するインダクタ、ピエゾスタック６８における電荷の移動を制御するスイッチ回路等からなり、ピエゾスタック６８の上記充電保持期間および充電電圧の設定は、ＥＣＵ８１からの指令信号により上記スイッチ回路等の制御を行うことで可能としてある。
【００３５】
また、駆動回路８２は複数の電圧条件に設定可能で、一の電圧条件から他の電圧条件に変化せしめることができる。ここで、通常噴射時の設定電圧を第１の充電電圧、噴射を開始する前の設定電圧を第２の充電電圧とする。
【００３６】
第１の充電電圧は燃料噴射制御用のもので、燃料噴射時には、先ず、ピエゾスタック６８が第１の充電電圧まで充電されてピエゾスタック６８が伸長することにより、プレッシャピン６４１が下降してボール６３を押し下げる。これによりボール６３は低圧側シート５５２から離間するとともに高圧側シート５５１に着座して弁室５５の燃料圧が下降し、ボール６３における上下方向の力のバランスが崩れて、ニードル６１がリフトして燃料噴射が開始される。噴射停止は反対にピエゾスタック６８の放電によりピエゾスタック６８を縮小してボール６３への押し下げ力を解除することでボール６３が高圧側シート５５１から離間するとともに再び低圧側シート５５２に着座して弁室５５の燃料圧が上昇するため、ニードル６１が着座する。そして、ピエゾスタック６８の充電保持期間を設定することで、充電保持期間に対応した一定の期間、インジェクタ１から燃料が噴射される。
【００３７】
低圧側の第２の充電電圧は、本発明の特徴部分であるＩＧオン後すなわち高圧サプライポンプ７２の燃料圧送開始後から最初の燃料噴射までの期間の制御において用いられるものである。ピエゾスタック６８の充電による伸長でプレッシャピン６４１がボール６３を押し下げボール６３が低圧側シート５５１から離間するので、図３に示すように、燃料噴射時のごとくボール６３と低圧側シート５５１の間隙から燃料がリークし、低圧通路３２を経て燃料タンク７１に戻されることになる。これにより背圧室５３の圧力が低下する。ここで、ボール６３の降下量はピエゾスタック６８の充電電圧が高いほど大きくなるから、ピエゾスタック６８の充電電圧を適当に設定して弁室５５から低圧通路３２へのリーク量を抑えることにより、背圧室５３の圧力降下幅を燃料噴射時よりも小さくし、ノズルニードル６２のリフトを許容しないようにすることができる。上記第２の充電電圧はかかる状態を実現し得る値に設定される。
【００３８】
図４はコモンレール圧力と、ノズルニードル６２の開弁に必要なピエゾスタック６８の必要最低電圧との関係の一例を示すもので、ボール６３が低圧側シート５５２に着座時の弁室５５内圧力はコモンレール圧力と同等であるから、ボール６３をリフトせしめるにはボール６３に作用するコモンレール圧力相当の負荷に抗する分、余計に充電電圧が必要であり、コモンレール圧力が高いほど必要最低電圧も高くなる。したがって、第１充電電圧はコモンレール圧力の最大値１８０ＭＰａに対応する１５０Ｖ以上に設定する。一方、コモンレール圧力が低いほどノズルニードル段面６１ａ、ノズルニードル先端面６１ｂに作用してノズルニードル６２をリフトせしめる油溜まり室４１の燃料圧も低くなり、２０ＭＰａ以下ではスプリング６２の閉弁力に抗することができずにノズルニードル６２のリフトは不可能である。したがって、第２充電電圧は、リフト可能な最低のコモンレール圧力（２０ＭＰａ）に対応する必要最低電圧で例えば５０Ｖ以下であって、ボール６３に作用する上記コモンレール圧力相当の負荷に抗する分以上の電圧値に設定する。
【００３９】
ＥＣＵ８１はマイクロコンピュータ等で構成される。上記図２によりＥＣＵ８１の設定とともに本燃料噴射装置の作動を説明する。
【００４０】
本フローはＩＧオンした後クランキングが開始されるのと並行して実行される。ステップＳ０１では始動時モードか否かを判定する。ここで始動時モードとはＩＧオンからインジェクタ１で最初の燃料噴射が行われるまでの期間の制御モードをいう。
【００４１】
ステップＳ０２ではピエゾスタック６８の充電電圧を第２充電電圧（以下、運転前電圧ともいう）に設定してピエゾスタック６８を充電する。これにより、ニードル６１が着座したまま、燃料噴射時のごとくボール６３と低圧側シート５５１の間隙から燃料がリークし、低圧通路３２を経て燃料タンク７１に戻される。
【００４２】
ステップＳ０３では読み込まれたコモンレール圧力を予め設定した目標値と比較し、コモンレール圧力が目標値に達したか否かを判断する。コモンレール圧力が目標値に達していなければステップＳ０２に戻る。
【００４３】
コモンレール圧力が目標値に達するとステップＳ０３からステップＳ０４に進む。ステップＳ０４では、所定の指令噴射時期になると追加の充電を行い、充電電圧を第１充電電圧（以下、運転時電圧ともいう）まで昇圧してピエゾスタック６８をさらに伸長せしめ、ボール６３を高圧側シート５５２に押し付ける。これにより最初の燃料噴射がなされ、以後、通常運転に移行する（ステップＳ０５）。
【００４４】
通常運転に移行後は、既に最初に燃料噴射がなされているのでステップＳ０１からステップＳ０５に進む。
【００４５】
図５はＩＧオンの後クランキングしてからの装置各部の作動を示すタイミングチャートで、図中コモンレール圧力は始動時モードにおいてピエゾスタック６８の充電電圧を運転前電圧に設定しない場合の例（従来例）を併せて示している。図例はプレッシャリミッタを備えている場合のものである。
【００４６】
従来例ではプレッシャリミッタが作動するのでコモンレール圧力が異常に過昇したままということはないが、コモンレール圧力が開放されて大きくハンチングしてしまい適正なコモンレール圧力が得られない。
【００４７】
これに対して本発明では最初の燃料噴射が行われるまでの期間においてもインジェクタ１から燃料タンク７１へ戻される燃料が存在し、そのコモンレール圧力過昇抑制作用により、適正な圧力値に制御され、筒内において正常な燃焼がなされる。
【００４８】
そして、通常制御に移行して後は、ニードル６１の開閉制御に伴う背圧制御弁１２からの燃料の還流だけがなされるので、高圧サプライポンプ７２から圧送された燃料は効率よく筒内への燃料供給とニードル６１の開閉制御に供される。
【００４９】
なお、本実施形態では、背圧制御弁が弁体の変位量により開度を調整し、背圧制御弁から燃料タンクへの還流量を規定しているが、別の開度調整機構を用いてもよい。また、弁体の開閉のデューティを調整して上記還流量を調整する構成でもよい。
【００５０】
また、これまでの説明では第２の充電電圧を一定電圧として説明してきたが、クランキング後のコモンレール圧力の増加に応じてこの電圧を増加させるようにしてもよい。これは、コモンレール圧力が上昇するとボール６３にかかる上向きの力が増加するためピエゾスタック６８の充電電圧が一定の低電圧であると、この力によりピエゾスタック６８が縮んでしまい、低圧側シート５５２にボール６３が着座し、リークできなくなってしまうおそれがあるからである。
【００５１】
また、コモンレール圧力の昇圧特性が目標とする昇圧特性となるように充電電圧をコモンレール圧力に基づいてフィードバック制御し、燃料性状等が変動してもコモンレール圧力の昇圧特性をより一定したものとするのもよい。
【００５２】
また、本実施形態ではインジェクタとしてピエゾアクチュエータが油圧拡大式のものを用いているが、これに限定されるものではなく、その一例を図６に示す。図中、図１と同じ番号を付した部分については実質的に同じ作動をするので相違点を中心に説明する。
【００５３】
インジェクタ１Ａの背圧制御弁１２Ａのピエゾアクチエータ１２１Ａは、細穴２２の上方の縦穴２３Ａに下側からピストン６９、皿ばね６７、ピエゾスタック６８が配設されてなる。ピストン６９は第１実施形態の小径ピストンおよび大径ピストンを実質的に一体化したもので、等径部６９３が縦穴２３Ａの下側小径部にて摺動自在に保持され、等径部６９３の下方は下側ほど縮径する円錐部６９２となっており、さらにその下は上記細穴２２を貫通して上記ボール６３と対向し、ボール６３を押圧するプレッシャピン６９１としてある。円錐部６９２およびプレッシャピン６９１の外周には上記環状空間５６が形成される。
【００５４】
ピストン等径部６９３の上方は鍔部６９４となっており、鍔部６９４の下端面を皿ばね６７が上方に押圧している。一方、鍔部６９４の上端面にはピエゾスタック６８が当接されている。
【００５５】
本発明はかかるインジェクタ１を有する燃料噴射装置にも好適に適用し得る。
【００５６】
また、これらのインジェクタ１，１Ａでは、ノズルニードル大径部６１２の側面６１２ａと縦穴周面２１ａとは、油溜まり室４１と背圧室５３との間で全面が摺接面となっているが、ノズルニードル大径部６１２の長さ方向の中央部を細くして縦穴内周面２１ａとの間に上記図７のごとく環状のスプリング室を形成するとともに、ここと連通する高圧通路３１の分岐路を形成して、上記スプリング室が高圧燃料で満たされる構成として、ノズルニードル大径部側面６１２ａと縦穴周面２１ａの間隙が燃料タンク７１と非導通とするのもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した燃料噴射装置の一部断面構成図である。
【図２】上記燃料噴射装置を構成するＥＣＵにおける制御内容を示すフローチャートである。
【図３】上記燃料噴射装置を構成するインジェクタの部分図である。
【図４】上記燃料噴射装置を構成するコモンレールの圧力と上記インジェクタが燃料噴射可能なピエゾスタックの必要最低充電電圧との関係を示すグラフである。
【図５】上記燃料噴射装置の各部の作動を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明を適用した別の燃料噴射装置のインジェクタの構成図である。
【図７】従来の燃料噴射装置のインジェクタの部分構成図である。
【符号の説明】
１，１Ａインジェクタ
１１ノズル部
１２背圧制御弁
１２１ピエゾアクチュエータ
２ａノズル
４１油溜まり室
４３噴孔
５３背圧室
５５弁室
６１ニードル
６１１小径部（先端部）
６１２大径部（後端部）
６３ボール（弁体）
７１燃料タンク（低圧源）
７３コモンレール
８インジェクタ制御手段
８１ＥＣＵ
８２駆動回路
８３圧力センサ

Claims

ポンプから圧送された燃料を蓄えるコモンレールにより燃料の供給を受けるインジェクタであって、先端に噴孔が形成されたノズル内に、噴孔を開閉するニードルがその後端部で摺動自在に保持され、上記コモンレールからの燃料が、ニードルの先端部の外周に形成された油溜まり室に導入されるとともにニードルの後端面を室壁面とする背圧室に導入され、かつ、該背圧室と低圧源との連通と遮断とを切り換える背圧制御弁を具備する構成のインジェクタを有し、噴射指令に対してインジェクタ制御手段が背圧制御弁を開側に切り換え背圧室の圧力を低圧に開放してニードルをリフトせしめることにより油溜まり室の燃料を噴孔より噴射するようになした燃料噴射装置において、上記ニードルの後端部の側面とノズルの内周面の間隙を上記低圧源と非導通とし、上記背圧制御弁は開度を調整自在に構成して、その開度を制御することにより上記背圧室から上記低圧源への燃料のリーク量を調整自在に構成し、上記インジェクタ制御手段を、機関始動時における上記ポンプの圧送開始から最初の燃料噴射開始指令までの期間中は、通常噴射時の開度より小さく、かつニードルのリフトを許容しない背圧室圧力を与えるリーク量を維持する所定の開度で上記背圧制御弁を開弁するとともに、該所定の開度を保持する始動時モードに設定したことを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１記載の燃料噴射装置において、上記インジェクタ制御手段は、コモンレール圧力に基づいて上記ポンプからの燃料圧送量を制御するとともに、燃料機関始動時には、コモンレール圧力によらず上記始動時モードで上記背圧制御弁を開弁する燃料噴射装置。
請求項１または２記載の燃料噴射装置において、上記背圧制御弁は、充電により伸長して弁室内に配設された弁体を押圧駆動するピエゾアクチュエータを備え、ピエゾアクチュエータの伸長量に応じた弁体の変位位置で開度を調整する構成とした燃料噴射装置。