JP4321495B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給ポンプから圧送されてくる燃料を蓄圧室（コモンレール）内に一旦高圧状態で蓄え、そのコモンレール内の高圧燃料をディーゼル機関の気筒へインジェクタによって噴射供給するディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置に関する。

従来、蓄圧式燃料噴射装置では、ディーゼル機関の運転状態（回転数や負荷等）に基づき、制御目標となるコモンレール内の燃料圧力（コモンレール圧力），燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出し、実際のコモンレール圧力がその算出した目標コモンレール圧力となるように燃料供給ポンプからの燃料吐出量をフィードバック制御すると共に、その算出した燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて、コモンレール内の高圧燃料をディーゼル機関の気筒に噴射供給するインジェクタを開閉制御している。

ところで、この種の装置においては、例えばディーゼル機関を急減速させるために、運転者がアクセルペダルの操作（踏込み）を一時中止すると、上記制御目標として算出される燃料噴射量がゼロとなり、インジェクタからの燃料噴射が中止される。そして、その後、運転者のアクセル操作によって加速状態に移行すると、そのときの運転状態に応じて燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定され、燃料噴射が再開される。

ところが、このときのコモンレール圧力は、急減速に伴う燃料噴射の中止によって減圧されておらず、減速前の目標圧力近傍に保持されているため、減速前と燃料噴射再開時のディーゼル機関の運転状態にもよるが、通常は、燃料噴射再開時のコモンレール圧力が目標コモンレール圧力より高くなってしまい、インジェクタの開弁と同時に極短い噴射期間で一気に燃料が噴射されるという問題があった。

そして、この状態は、コモンレール圧力が目標コモンレール圧力に低下するまで継続し、その間、ディーゼル機関の各気筒に必要以上に高い圧力の燃料が供給されることになるため、ディーゼル機関に異常燃焼による騒音が生じたり、ディーゼル機関を搭載した車両等に加速ショックが発生したりする。

そこで、こうした問題を解決するために、特開平１１−１７３１９２号公報には、例えば燃料噴射の中止（燃料カット）中で且つコモンレール圧力が目標圧力よりも高い、といった所定の減圧条件が成立している場合に、インジェクタを開閉弁させるための電磁弁を、インジェクタの弁体が開弁するに至る遅延時間よりも短い時間幅で開弁駆動する（以下、この開弁駆動を「空打ち駆動」という）ことにより、コモンレールからの高圧燃料を燃料系の低圧側へ溢流させて、コモンレール圧力を低下させる方法が提案されている。

つまり、この種の装置に用いられるインジェクタは、コモンレールから第１の流路を介して供給される燃料の圧力により内部の弁体が開弁して、その燃料をディーゼル機関の気筒に噴射する噴射部と、コモンレールから第２の流路を介して供給される燃料の圧力により上記弁体を閉弁させる駆動部と、コモンレールから上記駆動部に供給される燃料を、自らが開弁駆動されることで燃料系の低圧側へ溢流させる電磁弁とを備えている。電磁弁が閉じている場合には、上記弁体はコモンレールから駆動部に供給される燃料の圧力によって閉弁する。電磁弁が開弁されると、コモンレールから駆動部に供給される燃料は低圧側へ溢流し、上記弁体は開弁する。

こうしたインジェクタにおいては、電磁弁を開弁させてから上記弁体が実際に開弁するまでには、所定の遅延時間（所謂、無効時間）がある。上記公報に開示の技術では、その遅延時間未満で電磁弁を開弁駆動することにより、コモンレールからインジェクタの駆動部に供給される高圧燃料を低圧側へ逃がして、コモンレール圧力を低下させている。
特開平１１−１７３１９２号公報

上記公報に開示の従来技術では、インジェクタを空打ち駆動させる際、通常の燃料噴射タイミングと同様のタイミング（回転速度に同期）で空打ち駆動させるのではなく、予め定められた時間周期で空打ち駆動させ、コモンレール圧力を素早く低下させていた。

インジェクタの駆動回路は、インジェクタの上記弁体の開弁時動作を素早くする必要があるため、例えばコンデンサからなる蓄電手段を備えている。この蓄電手段に蓄電された電荷を開弁開始時にインジェクタの電磁弁に供給することで、電磁弁の開弁開始時の動作速度を速くし、上記弁体の動作速度を速くすることを可能としている。

しかしながら、蓄電手段に十分な電荷が蓄電されていない状態で、全てのインジェクタを所定の時間周期で同期して空打ち駆動させても、駆動電流が不足し、電磁弁が駆動しない場合がある。すると、空打ち駆動が行えず、コモンレール圧力を低下させることができなくなる場合がある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、空打ち駆動の信頼性を向上させつつ、コモンレール圧力を素早く低下させる蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置は、燃料供給ポンプから圧送されてくる燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室から第１流路を介して供給される燃料の圧力により内部の弁体が開弁して、該燃料をディーゼル機関の気筒に噴射する噴射部、蓄圧室から第２流路を介して供給される燃料の圧力により弁体を閉弁させる駆動部、および蓄圧室から駆動部に供給される燃料を自らが開弁駆動されることで燃料系の低圧側へ溢流させる電磁弁を有し、電磁弁の開弁駆動に伴い弁体が開弁するように構成されたインジェクタと、高電圧を蓄電し、電磁弁の開弁駆動する際に高電圧を供給する蓄電手段を有する駆動回路と、を備え、ディーゼル機関の運転状態に応じて、燃料供給ポンプに燃料を圧送させると共に、インジェクタの電磁弁をディーゼル機関の回転に同期して駆動制御することにより、ディーゼル機関に燃料を噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置において、ディーゼル機関の運転状態に基づき、蓄圧室内の燃料圧力を低下させるべき減圧条件が成立しているか否かを判定する条件成立判定手段と、インジェクタの電磁弁を弁体が開弁するに至る遅延時間よりも短い時間幅で開弁駆動することにより、蓄圧室からの高圧燃料を低圧側へ溢流させる減圧手段と、駆動回路の蓄電手段の蓄電能力に基づいて減圧手段を作動させる時間周期と、減圧手段の作動タイミングを決定する駆動パターン決定手段と、条件成立判定手段により減圧条件が成立していると判定されると、決定された時間周期と、作動タイミングで減圧手段を作動させる減圧実行手段と、を備え、蓄圧室には、インジェクタが複数接続されており、駆動パターン決定手段は、蓄電手段と電気的に接続され、蓄電手段に蓄電された電荷が供給されるインジェクタを二つのグループに分け、グループごとに交互に減圧手段を作動させるように時間周期と作動タイミングを決定することを特徴としている。

この構成によれば、蓄圧式燃料噴射装置は、インジェクタの電磁弁を空打ち駆動させる際、前もって駆動回路に設けられている蓄電手段の蓄電能力を監視し、その蓄電能力に基づいて、空打ち駆動のパターンを定め、その駆動パターンに基づいて電磁弁を空打ち駆動させている。これにより、可能な限りコモンレール圧力を素早く低下させつつ、その信頼性を向上させることができる。また、駆動パターン決定手段は、複数のインジェクタを複数のグループに分け、そのグループごとに減圧手段の駆動パターンを定めているので、全気筒一斉に減圧手段を作動させるだけの蓄電能力が蓄電手段にない場合であっても、確実にコモンレール圧力を低下させられる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、駆動パターン決定手段は、蓄電手段の電圧を検出して蓄電能力を判断することを特徴としている。この構成によれば、蓄電手段の蓄電能力を蓄電手段の電圧にて判断しているので、容易に蓄電能力を判断することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の構成を表す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置は、車両に搭載された６気筒のディーゼル機関（以下、エンジンという）に用いられる。そのエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する６つのインジェクタ（燃料噴射弁）１と、各インジェクタ１に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧室としてのコモンレール３と、コモンレール３に高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプとしての高圧ポンプ５と、これらをエンジンの運転状態に応じて制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）７とを備えている。

なお、図１は、各気筒のインジェクタ１のうち、１気筒分のインジェクタ１とその配管系および制御系のみ詳細に表している。他の３つのインジェクタ１については、その存在のみを示している。高圧ポンプ５は、燃料の吐出量が可変である周知のものであり、ＥＣＵ７からの制御指令にしたがって、燃料タンク９に蓄えられた燃料を、低圧ポンプ１１を経て吸入し、自身の内部で高圧に加圧して、この加圧された高圧燃料を、供給配管１３を介してコモンレール３に圧送する。

各インジェクタ１は、配管１５によって、高圧燃料を蓄圧したコモンレール３と連結されており、自身に設けられた電磁弁１ａが開閉駆動されることで、コモンレール３に蓄圧された高圧燃料をエンジンの気筒の燃焼室へ噴射する。インジェクタ１は、駆動部の中核を成す円筒状のホルダボディ２１と、ホルダボディ２１の上部に順次取り付けられた２枚のオリフィスプレート２３、２５と、ホルダボディ２１の内部に上下方向に摺動可能に配置されたピストン２７と、ホルダボディ２１の内部においてピストン２７の下端から下方へ伸び、その先端（下端）にフランジ２９が取り付けられたピストンピン３１と、ホルダボディ２１の下部にチップパッキン３３を介して取り付けられた噴射部の中核を成すノズルボディ３５と、ノズルボディ３５の内部に上下方向に摺動可能に配置された弁体としてのノズルニードル３７とを備えている。

そして、ノズルニードル３７の大径部３７ａからは、チップパッキン３３を貫通してホルダボディ２１の内部側へ連結部３７ｂが伸びている。このノズルニードル３７の連結部３７ｂと上記フランジ２９とは、ホルダボディ２１の内部で連結されている。また、フランジ２９とホルダボディ２１の内壁との間には、ノズルニードル３７に対して閉弁方向（下方）の付勢力を与えるためのスプリング３９が設けられている。

更に、ホルダボディ２１の内部には、コモンレール３からの配管１５と連通する流路４１が形成されている。その流路４１は、ホルダボディ２１の内部で上下方向に分岐している。上記流路４１の一方（上方）は、オリフィスプレート２３に形成されたオリフィス２３ａと流路２３ｂを介して、ホルダボディ２１の内部にてピストン２７の背面側（上面側）に設けられた制御室４３に連通している。また、上記流路４１の他方（下方）は、チップパッキン３３とノズルボディ３５に形成された流路４５を介して、ノズルボディ３５の内部にてノズルニードル３７の大径部３７ａの下方に形成された油溜り室４７に連通している。

そして更に、ノズルボディ３５の先端（下端）には、上記油溜り室４７に連通する燃料噴射用の噴孔４９が形成されており、ノズルニードル３７の先端（下端）がノズルボディ３５に形成された弁座３５ａに押さえつけられることで、油溜り室４７と噴孔４９とが遮断され、当該インジェクタ１が閉弁状態となるようになっている。

また、上記制御室４３は、オリフィスプレート２５に形成されたオリフィス２５ａを介して、燃料系の低圧側である燃料タンク９へ燃料を戻すための流路５１に接続されている。そして、その流路５１中に上記電磁弁１ａが設けられており、その電磁弁１ａを開弁させることで、制御室４３が、オリフィス２５ａと流路５１を介し燃料タンク９に連通するようになっている。

よって、ノズルニードル３７は、制御室４３内の燃料圧力によって押し下げる方向（閉弁方向）の力を受けると共に、油溜り室４７内の燃料圧力によって押し上げる方向（開弁方向）の力を受けることとなる。ここで、ノズルニードル３７の大径部３７ａにて油溜り室４７内の燃料圧力を受ける面積よりも、ピストン２７の背面の面積（つまり、ピストン２７にて制御室４３内の燃料圧力を受ける面積）の方が大きいため、ＥＣＵ７により電磁弁１ａの励磁コイル（図示省略）Ｌが通電されず、該電磁弁１ａが閉弁している場合には、全体として図１にて下向きの力の方が勝ることとなる。

よって、電磁弁１ａの閉弁時には、ノズルニードル３７の下端がノズルボディ３５の弁座３５ａに押さえつけられて、当該インジェクタ１はノズルニードル３７が閉弁した閉弁状態となり、エンジンの気筒には燃料が噴射されない。一方、ＥＣＵ７により電磁弁１ａの励磁コイルＬが通電されて、該電磁弁１ａが開弁すると、コモンレール３から制御室４３に流入していた高圧燃料が、オリフィスプレート２５のオリフィス２５ａ，電磁弁１ａ，及び流路５１を介して、低圧な燃料タンク９へ溢流することとなる。

その結果、油溜り室４７内の燃料圧力によってノズルニードル３７が上昇し、その下端が弁座３５ａから離れて、当該インジェクタ１はノズルニードル３７が開弁した開弁状態となり、噴孔４９からエンジンの気筒へ燃料が噴射される。すなわち、図２に示すように、電磁弁１ａが開弁されて、制御室４３内の燃料圧力（制御室圧力）が低下し始め、その後、制御室４３内の燃料圧力による押し下げ方向（閉弁方向）の力とスプリング３９による付勢力との総和が、油溜り室４７内の燃料圧力による押し上げ方向（開弁方向）の力を下回った時に、ノズルニードル３７が開弁方向に移動し出すのである。なお、図２における「ノズルニードルのリフト量」とは、ノズルニードル３７の開弁方向への移動量を示している。

そして、本実施形態のインジェクタ１では、制御室４３から燃料タンク９への燃料の移動が、オリフィスプレート２５のオリフィス２５ａによって制限されているので、図２に示すように、電磁弁１ａを開弁させてからノズルニードル３７の開弁方向への移動が開始されるまでには、所定の遅延時間ｔｍ（例えば、約０．４ｍｓ（ミリ秒））を要する。

また、ＥＣＵ７により電磁弁１ａの励磁コイルＬへの通電が停止されて、該電磁弁１ａが閉弁すると、制御室４３内の燃料圧力が再び上昇して、ノズルニードル３７が閉弁方向へ移動し、その結果、当該インジェクタ１は閉弁状態に戻る。

なお、本実施形態のインジェクタ１では、図１において、チップパッキン３３よりも下方の部分が噴射部になっており、チップパッキン３３よりも上方の部分が駆動部になっている。そして、ホルダボディ２１の内部に形成された流路４１のうち、下方へ分岐した部分と、チップパッキン３３およびノズルボディ３５に形成された流路４５とが、第１流路に相当し、ホルダボディ２１の内部に形成された流路４１のうち、上方へ分岐した部分と、オリフィスプレート２３に形成されたオリフィス２３ａ及び流路２３ｂとが、第２流路に相当している。

一方、ＥＣＵ７は、図１に示すように、エンジンを制御するためのプログラムを実行するＣＰＵ６１、ＣＰＵ６１が実行するプログラムを格納するＲＯＭ６３、およびＣＰＵ６１の演算結果を一時記憶するＲＡＭ６５等からなる周知のマイクロコンピュータを主要部として構成されている。

また、ＥＣＵ７には、エンジンのクランク軸が３０度回転する毎（３０°ＣＡ毎）にパルス状のクランク角信号ＣＳを出力するクランク角センサ６７、エンジンの負荷を表すアクセル開度を検出し、そのアクセル開度に応じたアクセル開度信号Ａｃを出力するアクセルセンサ６９、エンジンの冷却水温を検出し、その冷却水温に応じた冷却水温信号ＴＨＷを出力する水温センサ７１、エンジンのクランク軸が２回転する毎で且つクランク軸が特定の回転角度位置に到達する毎にパルス状の気筒判別信号ＫＳを出力する気筒判別センサ７３、およびコモンレール３内の実際の燃料圧力（実コモンレール圧力）を検出し、その実コモンレール圧力に応じた実コモンレール圧力信号Ｐｃを出力するコモンレール圧センサ７５等の、各種センサからの信号をＣＰＵ６１に入力させる入力回路７７と、各インジェクタ１の電磁弁１ａや高圧ポンプ５等をＣＰＵ６１からの指令に応じて駆動する駆動回路７９、８０とが設けられている。

以下、便宜的に、アクセル開度信号Ａｃをアクセル開度Ａｃといい、冷却水温信号ＴＨＷを冷却水温ＴＨＷといい、実コモンレール圧力信号Ｐｃを実コモンレール圧力Ｐｃという。

そして、ＥＣＵ７は、上記各種センサ６７〜７５等からの信号に基づき、エンジンの回転速度（エンジン回転数）Ｎｅ、アクセル開度Ａｃ、冷却水温ＴＨＷ、および実コモンレール圧力Ｐｃ等の、エンジンの運転状態を把握する。そして更に、ＥＣＵ７は、エンジンの燃焼状態が上記把握した運転状態に応じた最適な燃焼状態となるような燃料噴射圧を実現するためのコモンレール３内の目標燃料圧力（目標コモンレール圧力）ＰＦを算出すると共に、コモンレール圧センサ７５にて検出される実コモンレール圧力Ｐｃが目標コモンレール圧力ＰＦと一致するように高圧ポンプ５を駆動制御する。この駆動制御は、コモンレール圧力のフィードバック制御にて行う。

また、ＥＣＵ７は、上記把握したエンジンの運転状態に基づき、目標の燃料噴射量と燃料噴射時期を算出すると共に、クランク角センサ６７や気筒判別センサ７３からの信号に基づき、噴射指令信号を生成し、駆動回路７９へ出力する。そして、駆動回路７９は、この噴射指令信号に基づき、回路を構成する部品を制御し、エンジンの回転に同期したタイミングで各インジェクタ１の電磁弁１ａを開閉駆動させ、エンジンへの燃料噴射を制御する。

更に、ＥＣＵ７は、上記把握したエンジンの運転状態に基づき、コモンレール圧力Ｐｃを低下させるべき減圧条件が成立していると判定すると、インジェクタ１の電磁弁１ａを、前述した遅延時間（すなわち、インジェクタ１のノズルニードル３７が開弁するに至るまでの時間）ｔｍよりも短い時間幅で開弁駆動（空打ち駆動）する。空打ち駆動を行うことにより、コモンレール３からインジェクタ１の制御室４３に流入する高圧燃料を燃料タンク９へ溢流させて、コモンレール圧力Ｐｃを低下させる。

次に、インジェクタ１の電磁弁１ａを駆動させるための駆動回路７９を図３に基づいて説明する。図３は、インジェクタの電磁弁を駆動させるための駆動回路の回路図である。

図３に示すように、駆動回路７９は、バッテリ＋Ｂから励磁コイルＬへの電流の供給を制御する回路である。この回路７９は、高電圧印加部９０、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、励磁コイルＬからなっている。本実施形態では、図３に示すように、励磁コイルＬへの電流の供給を制御する回路は、２系統あり、バッテリ＋Ｂに対して並列に接続されている。第１系統で、＃１気筒、＃３気筒、＃５気筒の励磁コイルＬへの電流の供給を制御し、第２系統で＃２気筒、＃４気筒、＃６気筒の励磁コイルＬを電流の供給を制御している。各系統の回路とも機能、回路構成は同じであるため、ここでは、第１系統の励磁コイルＬを制御する系統について説明する。

高電圧印加部９０は、チャージ回路９１と蓄電手段としてのコンデンサＣからなっている。チャージ回路９１は、例えばトランスなどの回路からなっており、例えば１２Ｖのバッテリ電圧を２００Ｖ程度の直流高電圧に変換すると共に電荷をコンデンサＣに蓄電する。また、コンデンサＣの電圧は、ＥＣＵ７により監視されている。なお、コンデンサＣの容量は、励磁コイルＬに駆動電圧を印加する際に一定の高電圧の印加が可能なように大きな容量とされる。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、上記噴射指令信号に基づいて、個別にオン／オフ制御されるトランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、リレー等からなるスイッチング素子である。スイッチＳＷ１は、噴射指令信号に基づいてオン／オフ制御され、オンとなるとバッテリ＋Ｂの電圧を、ダイオードＤ１を介して励磁コイルＬに印加する。スイッチＳＷ１は、デューティ比制御され、このデューティ比を変更することにより励磁コイルＬに供給する電流量を変更することができる。

スイッチＳＷ２は、噴射指令信号に基づいてオン／オフ制御され、オンとなるとコンデンサＣに蓄電された電荷を励磁コイルＬに供給する。スイッチＳＷ３は、噴射指令信号に基づいてオン／オフ制御され、励磁コイルＬに供給される電流、すなわちインジェクタ１の駆動を制御する。

次に、上記構成による駆動回路７９の動作を図４、図５に基づいて説明する。図４は、通常運転時の駆動回路の動作を示すタイムチャートである。図５は、空打ち駆動を行うときの駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。

（通常運転時の駆動回路の動作）
図４に示すように、駆動回路７９に噴射指令信号が入力されると、スイッチＳＷ２とＳＷ３がオンとなり、励磁コイルＬに、コンデンサＣに蓄電されている電荷が供給される。このとき励磁コイルＬには、コンデンサＣの高電圧放電によるピーク電流Ｉｐが流れる。このピーク電流Ｉｐにより、電磁弁１ａの弁体を素早く駆動させ、開弁することができる。

続いて、スイッチＳＷ３がオフとされると同時に、スイッチＳＷ１がオンされる。このときスイッチＳＷ１はデューディ比制御され、維持電流Ｉｈ１が励磁コイルＬに供給される。所定時間後、スイッチＳＷ１のデューティ比を先ほどよりも低く制御され、維持電流Ｉｈ１よりも低い維持電流Ｉｈ２が励磁コイルＬに供給される。その後、スイッチＳＷ２がオフされると同時に、スイッチＳＷ１もオフされる。その直後、電磁弁１ａは閉弁する。

このように駆動回路７９を制御し、励磁コイルＬに電流を供給することにより、電磁弁１ａの開弁の応答性を向上させつつ、消費電力を抑えることができる。

（空打ち駆動を行う際の駆動回路の動作）
図５に示すように、駆動回路７９に空打ち駆動を行うための指令信号が入力されると、スイッチＳＷ２とＳＷ３がオンとなり、励磁コイルＬに、コンデンサＣに蓄電されている電荷が供給される。このとき励磁コイルＬには、コンデンサＣの高電圧放電によるピーク電流Ｉｐが流れる。このピーク電流Ｉｐにより、電磁弁１ａの弁体を素早く駆動させ、開弁することができる。

続いて、電磁弁１ａが開弁してからｔｍ（図２参照）以内にスイッチＳＷ２とＳＷ３をオフする。これにより、ノズルニードル３７がリフトし、開弁する前に電磁弁１ａを開閉することができるので、コモンレール３内の高圧燃料を燃料タンク９へ溢流させ、コモンレール圧力を低下させることができる。

次に、本実施形態のＥＣＵで実行される空打ち制御処理を図６から図１１に基づいて説明する。図６は、ＥＣＵで実行される空打ち制御処理を表すフローチャートである。図７は、空打ち制御処理中の駆動パターンを決定する処理を表すフローチャートである。図８から図１０は、図７の駆動パターン決定処理で決定した駆動パターンを示すタイムチャートである。

図６に示すように、空打ち制御処理の実行が開始されると、ＥＣＵ７は、ステップＳ１０にて、コンデンサ電圧を検出する。そして、ステップＳ２０では、前記コンデンサ電圧に基づいてコンデンサＣが正常であるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ７は、電磁弁１ａが駆動される直前のコンデンサＣの電圧が０（ゼロ）となっていなければ、コンデンサＣは正常であると判断する。ＥＣＵ７は、ステップＳ２０において、コンデンサＣは正常であると判断すれば、処理をステップＳ３０に進め、異常であると判断すれば、空打ち制御処理を終了する。

ステップＳ３０では、ＥＣＵ７は、コモンレール圧力Ｐｃを減圧させる要求があるか否かを判断する。具体的には、減圧要求は、具体的には、上述したように燃料噴射を行う指示が出されていない状態で、かつ、コモンレール圧力Ｐｃに対して目標コモンレール圧力ＰＦが低く、コモンレール圧力Ｐｃを減圧させなければならない、または、コモンレール圧力Ｐｃがシステムの限界圧力を超えている場合に出される。ＥＣＵ７は、このステップにて減圧要求が有ると判断すると、処理をステップＳ４０に進め、減圧要求が無いと判断すると、空打ち制御処理を終了する。このステップＳ３０での処理が、請求項に記載の条件成立判定手段に相当する。

ステップＳ４０では、ＥＣＵ７は、コンデンサＣの状態（例えば、蓄電能力）に応じて空打ち駆動するための電磁弁１ａの駆動パターンを決定する。

次に、駆動パターンを決定する処理を図７に基づいて説明する。駆動パターンの詳細は、図８から図１０に基づいて説明する。ＥＣＵ７は、ステップＳ４０において駆動パターンを決定する処理を実行する。ステップＳ１００では、ＥＣＵ７は、再びコンデンサ電圧を検出する。次いでステップＳ１１０では、このコンデンサ電圧、すなわちコンデンサＣの蓄電能力に基づいて駆動パターンを選択する。

本実施形態では、３種類の駆動パターンがある。一つ目の駆動パターンは、図８に示すように、減圧要求があった後（図中、破線で示した時期）、各系統の全ての気筒のインジェクタ１を所定の時間周期で同期して空打ち駆動させる駆動パターンである（パターン１：全気筒空打ち駆動）。本実施形態では、電磁弁１ａの駆動時間を２００μＳとし、駆動間隔を１ｍＳとしている。この駆動時間および駆動間隔は、コンデンサＣの能力もしくは蓄電する速度に応じて適宜定めればよい。

インジェクタ１をこの駆動パターンで駆動させれば、コモンレール３からの高圧燃料を燃料系の低圧側へ溢流させる量を多くでき、コモンレール圧力Ｐｃを素早く低下させられる。

二つ目の駆動パターンは、図９に示すように、ある系統のインジェクタ１を複数のグループに分け、グループごとに空打ち駆動させる駆動パターンである（パターン２：グループ空打ち駆動）。本実施形態では、例えば、第１系統には３つのインジェクタ１があり、３つのインジェクタ１は、２つのインジェクタ１を有するグループと、１つのインジェクタ１を有するグループに分けられている。本実施形態では、＃１と＃３のインジェクタ１の空打ち駆動と＃５のインジェクタ１の空打ち駆動が交互に行われる。第２系統のインジェクタ１も第１系統のインジェクタ１と同様の方法で空打ち駆動される。

インジェクタ１をこの駆動パターンで駆動させれば、全気筒一斉に空打ち駆動させるだけの蓄電能力がコンデンサＣにない場合であっても、確実にコモンレール圧力Ｐｃを低下させられる。

三つ目の駆動パターンは、各系統のインジェクタ１が一つずつ空打ち駆動される駆動パターンである（パターン３：単気筒空打ち駆動）。インジェクタ１をこの駆動パターンで駆動させれば、蓄電手段に一つのインジェクタ１しか空打ち駆動できない場合であっても、より確実にコモンレール圧力Ｐｃを低下させられる。

次に、空打ち駆動のパターンをコンデンサＣの蓄電能力に基づいて選択する理由を以下に述べる。インジェクタ１の電磁弁１ａの駆動回路７９は、インジェクタ１のノズルニードル３７の開弁時動作を素早くする必要があるため、コンデンサＣを備えている。このコンデンサＣに蓄電された電荷を開弁開始時に電磁弁１ａに供給することで、電磁弁１ａの開弁開始時の動作速度を速くし、ノズルニードル３７の動作速度を速くすることを可能としている。

しかしながら、コンデンサＣに十分な電荷が蓄電されていない状態で、全てのインジェクタ１を所定の時間周期で同期して空打ち駆動させても、駆動電流が不足し、電磁弁１ａが駆動しない場合がある。すると、空打ち駆動が行えず、コモンレール圧力Ｐｃを低下させることができなくなる場合がある。

本実施形態では、インジェクタ１に空打ち駆動させる際に、予めコンデンサＣの蓄電能力（コンデンサ電圧）を検出し、その能力に適した空打ち駆動の駆動パターンを選択し、空打ち駆動しているので、空打ち駆動の信頼性を向上させつつ、コモンレール圧力Ｐｃを素早く低下させることができる。

ＥＣＵ７は、ステップＳ１１０で駆動パターンを選択した後、選択した駆動パターンの処理に進む。パターン１である全気筒空打ち駆動を選択すれば、ＥＣＵ７は処理をステップＳ１２０に進め、このパターンに応じた指令信号パターンをＲＯＭ６３より読み出す。パターン２であるグループ空打ち駆動を選択すれば、ＥＣＵ７は処理をステップＳ１３０に進め、このパターンに応じた指令信号パターンをＲＯＭ６３より読み出す。パターン３である単気筒空打ち駆動を選択すれば、ＥＣＵ７は処理をステップＳ１４０に進め、このパターンに応じた指令信号パターンをＲＯＭ６３より読み出す。これらステップＳ１１０からＳ１４０までの処理が、請求項に記載の駆動パターン決定手段に相当する。

その後、ＥＣＵ７は、ステップＳ５０において、ステップＳ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０で読み出した指令信号パターンに基づいた指令信号を駆動回路７９に出力し、空打ち駆動を実施する。このステップＳ５０での処理が、請求項に記載の減圧実行手段に相当する。

そして、ＥＣＵ７は、ステップＳ６０にて、コモンレール圧力Ｐｃが目標コモンレール圧力ＰＦとなっているか否かを判断する。ＥＣＵ７は、コモンレール圧力Ｐｃが目標コモンレール圧力ＰＦとなっていれば、空打ち制御処理を終了し、目標コモンレール圧力ＰＦとなっていなければ、処理を再びステップＳ４０に戻し、空打ち制御処理を続行する。この処理は、コモンレール圧力Ｐｃが目標コモンレール圧力ＰＦとなるまで続けられる。

本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置には、複数のインジェクタ１に対し、２系統の駆動回路７９でもってインジェクタ１を駆動させているが、この駆動回路７９は、１系統であってもよい。また、各系統の駆動パターンは、同じであってもよいし、異なった駆動パターンで空打ち駆動させてもよい。

第１実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の構成を表す概略構成図である。 インジェクタの開弁動作を説明するタイムチャートである。 インジェクタの電磁弁を駆動させるための駆動回路の回路図である。 通常運転時の駆動回路の動作を示すタイムチャートである。 空打ち駆動を行うときの駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 ＥＣＵで実行される空打ち制御処理を表すフローチャートである。 空打ち制御処理中の駆動パターンを決定する処理を表すフローチャートである。 インジェクタをパターン１：全気筒空打ち駆動させる場合の駆動パターンである。 インジェクタをパターン２：グループ空打ち駆動させる場合の駆動パターンである。 インジェクタをパターン３：単気筒空打ち駆動させる場合の駆動パターンである。

符号の説明

１ インジェクタ
１ａ 電磁弁
３ コモンレール（蓄圧室）
５ 高圧ポンプ
７ ＥＣＵ
９ 燃料タンク
１１ 低圧ポンプ
２１ ホルダボディ
２３ オリフィスプレート
２３ａ オリフィス（第２流路）
２３ｂ 流路（第２流路）
３７ ノズルニードル（弁体）
４１ 流路（第１流路、第２流路）
４３ 制御室
４５ 流路（第１流路）
４７ 油溜り室
４９ 噴孔
６１ ＣＰＵ
６３ ＲＯＭ
６５ ＲＡＭ
７９ 駆動回路
９０ 高電圧印加部
９１ チャージ回路
＋Ｂ バッテリ
Ｌ 励磁コイル
Ｃ コンデンサ（蓄電手段）
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
ＳＷ３ スイッチ

Claims (2)

1. 燃料供給ポンプから圧送されてくる燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、
   該蓄圧室から第１流路を介して供給される燃料の圧力により内部の弁体が開弁して、該燃料をディーゼル機関の気筒に噴射する噴射部、前記蓄圧室から第２流路を介して供給される燃料の圧力により前記弁体を閉弁させる駆動部、および前記蓄圧室から前記駆動部に供給される燃料を自らが開弁駆動されることで燃料系の低圧側へ溢流させる電磁弁を有し、該電磁弁の開弁駆動に伴い前記弁体が開弁するように構成されたインジェクタと、
   高電圧を蓄電し、前記電磁弁の開弁駆動する際に高電圧を供給する蓄電手段を有する駆動回路と、を備え、
   前記ディーゼル機関の運転状態に応じて、前記燃料供給ポンプに燃料を圧送させると共に、前記インジェクタの前記電磁弁を前記ディーゼル機関の回転に同期して駆動制御することにより、前記ディーゼル機関に燃料を噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記ディーゼル機関の運転状態に基づき、前記蓄圧室内の燃料圧力を低下させるべき減圧条件が成立しているか否かを判定する条件成立判定手段と、
   前記インジェクタの前記電磁弁を前記弁体が開弁するに至る遅延時間よりも短い時間幅で開弁駆動することにより、前記蓄圧室からの高圧燃料を前記低圧側へ溢流させる減圧手段と、
   前記駆動回路の前記蓄電手段の蓄電能力に基づいて前記減圧手段を作動させる時間周期と、前記減圧手段の作動タイミングを決定する駆動パターン決定手段と、
   前記条件成立判定手段により前記減圧条件が成立していると判定されると、決定された前記時間周期と、前記作動タイミングで前記減圧手段を作動させる減圧実行手段と、を備え、
   前記蓄圧室には、前記インジェクタが複数接続されており、
   前記駆動パターン決定手段は、前記蓄電手段と電気的に接続され、前記蓄電手段に蓄電された電荷が供給される前記インジェクタを二つのグループに分け、前記グループごとに交互に前記減圧手段を作動させるように前記時間周期と前記作動タイミングを決定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
2. 前記駆動パターン決定手段は、前記蓄電手段の電圧を検出して蓄電能力を判断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。

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