JP4270021B2 - コモンレール式燃料噴射装置の制御方法 - Google Patents
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圧力制御室内の燃料圧力を変更することによってニードルのリフトを制御する場合、ニードルの上昇速度を上げることとニードルの下降速度を上げることとはトレードオフの関係にある。したがって、或る一定以上にニードルの上昇速度を上げるのは困難である。これに対して、燃料貯留室の容積を減少させることによってニードルをリフトさせる場合、上記トレードオフの関係はない。したがって、上記或る一定以上にまでニードルの上昇速度を上げることが容易であり、燃料噴射開始直後において燃料噴射率の上昇速度の速い燃料噴射を行うことができる。
また、パイロット噴射を燃料噴射率の上昇速度の速い噴射にすることによりパイロット噴射で噴射された燃料の着火位置を機関燃焼室の周辺領域にすることができる。
なお、本明細書において「リフト」という用語は、ニードルが噴孔を閉弁している状態からニードルが持ち上がった状態にあることまたはその状態になることを意味し、ニードルが閉弁状態にあることに相対する概念である。したがって、ニードルが閉弁状態になければ、ニードルが上昇していても下降していてもリフトしている状態に該当するものとする。
主噴射では燃料噴射率の上昇速度が比較的遅い噴射が行われるため、主噴射で噴射された燃料の燃焼を緩慢にすることができる。これにより、燃焼騒音の低減とNOX発生の抑制を同時に実現することができる。
第3の発明によれば、ノズル室内の燃料圧力が予め高められているため、圧力制御室内の燃料圧力を低下させ始めると直ぐにニードルがリフトを開始すると共に、ニードルのリフト開始から燃料噴射率の高い噴射が可能である。
第4の発明によれば、圧力制御室内の燃料圧力の変更を行うことによって実現可能な噴射率パターンに加えて、燃料貯留室の容積変更に伴って実現可能な噴射率パターンでの燃料噴射を実行することができるようになる。
第5の発明によれば、リフト開始時におけるノズル室内の燃料圧力が高いものとされる。したがって、ノズル室内の燃料圧力が高いこと、およびそれによりリフト開始直後からニードルの上昇速度が速いことにより、リフト開始、すなわち燃料噴射開始から燃料噴射率の上昇速度は速く、よって燃料噴射開始から燃料噴射率の高い噴射を実現することができる。
第6の発明によれば、燃料貯留室の容積を減少することにより燃料噴射率の上昇速度を上げることができるため、燃料噴射率の上昇途中においてそれまでの燃料噴射率の上昇速度をそれまでの上昇速度よりも速くすることができる。
第7の発明によれば、燃料貯留室の容積を増大させることでニードルの下降速度を速めることができ、よって燃料噴射率の下降速度を速めることができる。
体積可変アクチュエータとして例えば積層圧電素子や超磁歪素子等を用いた場合、電圧等を印加していない状態からは収縮しにくく、その収縮量も小さい。これに対して、電圧印加時の積層圧電素子等の膨張量は大きい。第8の発明によれば、膨張量に対応する体積分だけ体積可変アクチュエータを収縮させることができるため、収縮量を大きくすることができる。
第9の発明によれば、体積可変アクチュエータの膨張時および収縮時にそれぞれ燃料噴射率の上昇速度を上げることおよび燃料噴射率の下降速度を上げることが行われる。したがって、体積可変アクチュエータの膨張、収縮の両作動を有効に利用することができる。
第10の発明によれば、燃料貯留室の容積を減少させたタイミングで燃料噴射を開始させることができるため、燃料噴射の開始タイミングを正確に調整することができる。
4…インジェクタ(燃料噴射弁)
11…ノズルボディ
12…ニードル
13…制御弁
14…ノズル室
15…燃料供給通路
17…噴孔
18…制御室
19…バネ
20…オリフィス
21…リターン通路
25…逆止弁
26…燃料貯留室
27…容積変更アクチュエータ
Claims (10)
- 機関燃焼室に燃料を噴射する噴孔を開閉するニードルと、内部の燃料が該ニードルに噴孔開弁方向の力を加えるノズル室と、内部の燃料が上記ニードルに噴孔閉弁方向の力を加える圧力制御室と、高圧燃料を供給する燃料蓄圧部から上記ノズル室および圧力制御室に燃料を供給する燃料供給通路とを有する燃料噴射弁を具備し、上記圧力制御室内の燃料圧力を変更することによって上記ニードルのリフトを制御するコモンレール式燃料噴射装置であって、
各燃料噴射弁毎に、上記ノズル室および圧力制御室に通じる燃料供給通路のうちノズル室に通じる燃料供給通路に上記ノズル室へ向かう燃料の流れのみを許可する逆止手段を設けると共に該逆止手段とノズル室との間に容積変更アクチュエータによって容積を変更可能な燃料貯留室を設けたコモンレール式燃料噴射装置の制御方法において、
各サイクルに主噴射と該主噴射よりも先に行われるパイロット噴射との少なくとも二回の噴射を行い、該パイロット噴射は、上記圧力制御室内の圧力を変更させることなく上記燃料貯留室の容積を減少させることのみによって上記ニードルをリフトさせ、機関燃焼室に燃料を噴射することによって行われる、コモンレール式燃料噴射装置の制御方法。 - 上記主噴射は上記圧力制御室内の燃料圧力を変更することによって行われる請求項1に記載のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
- 機関燃焼室に燃料を噴射する噴孔を開閉するニードルと、内部の燃料が該ニードルに噴孔開弁方向の力を加えるノズル室と、内部の燃料が上記ニードルに噴孔閉弁方向の力を加える圧力制御室と、高圧燃料を供給する燃料蓄圧部から上記ノズル室および圧力制御室に燃料を供給する燃料供給通路とを有する燃料噴射弁を具備し、上記圧力制御室内の燃料圧力を変更することによって上記ニードルのリフトを制御するコモンレール式燃料噴射装置であって、
各燃料噴射弁毎に、上記ノズル室および圧力制御室に通じる燃料供給通路のうちノズル室に通じる燃料供給通路に上記ノズル室へ向かう燃料の流れのみを許可する逆止手段を設けると共に該逆止手段とノズル室との間に容積変更アクチュエータによって容積を変更可能な燃料貯留室を設けたコモンレール式燃料噴射装置の制御方法において、
上記圧力制御室内の燃料圧力の変更による上記ニードルのリフト開始前に、上記燃料貯留室の容積を減少させることで上記ニードルがリフトしない程度にノズル室内の燃料圧力を予め高めておくコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。 - 機関燃焼室に燃料を噴射する噴孔を開閉するニードルと、内部の燃料が該ニードルに噴孔開弁方向の力を加えるノズル室と、内部の燃料が上記ニードルに噴孔閉弁方向の力を加える圧力制御室と、高圧燃料を供給する燃料蓄圧部から上記ノズル室および圧力制御室に燃料を供給する燃料供給通路とを有する燃料噴射弁を具備し、上記圧力制御室内の燃料圧力を変更することによって上記ニードルのリフトを制御するコモンレール式燃料噴射装置であって、
各燃料噴射弁毎に、上記ノズル室および圧力制御室に通じる燃料供給通路のうちノズル室に通じる燃料供給通路に上記ノズル室へ向かう燃料の流れのみを許可する逆止手段を設けると共に該逆止手段とノズル室との間に容積変更アクチュエータによって容積を変更可能な燃料貯留室を設けたコモンレール式燃料噴射装置の制御方法において、
上記圧力制御室内の燃料圧力の変更による上記ニードルのリフト開始時、上昇中または下降中に上記燃料貯留室の容積の変更を行うコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。 - 上記圧力制御室内の燃料圧力の変更による上記ニードルのリフト開始時に上記燃料貯留室の容積を減少させる請求項4に記載のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
- 上記噴孔からの燃料噴射率が上昇している時期に上記燃料貯留室の容積を減少させる請求項4に記載のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
- 上記噴孔からの燃料噴射率が下降する時期に上記燃料貯留室の容積を増大させる請求項4に記載のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
- 上記容積変更アクチュエータは、膨張することにより上記燃料貯留室の容積を減少させ且つ収縮することにより上記燃料貯留室の容積を増大させる自己の体積可変なアクチュエータであり、上記燃料貯留室の容積を増大させるために上記体積可変アクチュエータを収縮させる前に該体積可変アクチュエータを予め膨張させておく請求項7に記載のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
- 上記容積変更アクチュエータは、膨張することにより上記燃料貯留室の容積を減少させ且つ収縮することにより上記燃料貯留室の容積を増大させる自己の体積可変なアクチュエータであり、上記圧力制御室内の燃料圧力の変更による上記ニードルのリフト開始時または上記噴孔からの燃料噴射率が増加している時期に上記体積可変アクチュエータを膨張させ、その後上記噴孔からの燃料噴射率が減少している時期に上記体積可変アクチュエータを収縮させる請求項4に記載のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
- 機関燃焼室に燃料を噴射する噴孔を開閉するニードルと、内部の燃料が該ニードルに噴孔開弁方向の力を加えるノズル室と、内部の燃料が上記ニードルに噴孔閉弁方向の力を加える圧力制御室と、高圧燃料を供給する燃料蓄圧部から上記ノズル室および圧力制御室に燃料を供給する燃料供給通路とを有する燃料噴射弁を具備し、上記圧力制御室内の燃料圧力を変更することによって上記ニードルのリフトを制御するコモンレール式燃料噴射装置であって、
各燃料噴射弁毎に、上記ノズル室および圧力制御室に通じる燃料供給通路のうちノズル室に通じる燃料供給通路に上記ノズル室へ向かう燃料の流れのみを許可する逆止手段を設けると共に該逆止手段とノズル室との間に容積変更アクチュエータによって容積を変更可能な燃料貯留室を設けたコモンレール式燃料噴射装置の制御方法において、
上記ニードルを噴孔閉弁方向に付勢するバネをさらに具備し、燃料噴射を開始する際に、上記圧力制御室内の燃料および上記バネによって上記ニードルに加えられる噴孔閉弁方向の力が上記ノズル室内の燃料によって上記ニードルに加えられる噴孔開弁方向の力よりも大きくなっている程度に上記圧力制御室内の燃料圧力を低下させた状態で、上記燃料貯留室の容積を減少させることにより上記ニードルをリフトさせることで燃料噴射を開始させるようにしたコモンレール式燃料噴射装置の制御方法。
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