JPH1137015A

JPH1137015A - 蓄圧式燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH1137015A
Application number: JP9197601A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fujiwara; 清藤原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて圧力波を減衰さ
せ、高速または高負荷運転時には流路抵抗による圧力損
失を低減し、精度の高い燃料噴射制御が行える蓄圧式燃
料噴射装置を提供する。【解決手段】蓄圧室内に蓄えられた高圧燃料を燃料配
管４から制御室３２内に導入し、前記高圧燃料の圧力で
弁体２３を押して燃料噴射孔２１を閉じ、燃料排出路３
４から制御室３２内の高圧燃料を排出して弁体２３の押
圧力を下げることで燃料噴射孔２１を開く燃料噴射弁５
を備えた内燃機関の蓄圧式燃焼噴射装置において、前記
蓄圧室と燃料噴射弁５とを接続する燃料配管４に、通路
断面積を可変とする可変オリフィス１３を設け、この可
変オリフィス１３を介して伝播する前記高圧燃料に対応
させて可変オリフィス１３の通路断面積を可変制御する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の燃料
噴射装置、特に、ディーゼルエンジンに用いられる蓄圧
式燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、蓄圧式（コモンレール式）燃
料噴射装置は、蓄圧室に蓄圧された一定圧の高圧燃料を
各気筒に設置された燃料噴射弁に分岐燃料配管を介して
供給する。そして、蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射弁
の内部に設けた制御室に高圧燃料を導入して、燃料制御
弁のニードル弁を下降させ、このニードル弁を常閉状態
に保ち、更に、制御室内の燃料を燃料排出路にリークさ
せ、制御室内を減圧することで、ニードル弁が上昇し、
燃料噴射孔を開いて燃料噴射をする構成である。

【０００３】このような、従来の燃料噴射装置におい
て、ある気筒に設置された燃料噴射弁の開閉により生じ
た圧力波が、分岐燃料配管内から蓄圧室を伝播して他の
気筒に設置された燃料噴射弁に作用する場合がある。こ
の場合、伝播した圧力波が、他の燃料噴射弁の噴射時
期、噴射量、あるいは噴射率を変化させてしまうことが
ある。

【０００４】また、燃料噴射弁の開閉により生じた圧力
波が分岐燃料配管と蓄圧室との接続部分で反射し、分岐
配管内を伝播して圧力波を生じた燃料噴射弁に作用する
場合がある。この場合、伝播した反射波が、燃料噴射弁
の次回の開弁タイミングを狂わせてしまうこともある。

【０００５】このように、燃料噴射弁の開閉により生じ
た圧力波によって、燃料噴射弁の噴射時期、噴射量、あ
るいは噴射率が変化してしまうと、精度の高い燃料噴射
制御が行えないという問題があった。

【０００６】そこで、かかる圧力波を減衰することを目
的とした燃料噴射装置（特開平８−２７７７６４号公
報）が提案されている。特開平８−２７７７６４号公報
の燃料噴射装置は、蓄圧室と燃料噴射弁とを接続する分
岐燃料配管内にオリフィスを設け、燃料噴射弁の開閉に
より生じる圧力波の一部をオリフィスで反射するととも
に、オリフィスを透過した圧力波の他の成分を小径の分
岐燃料配管と大径の蓄圧室との境界部で断面積拡大作用
により位相を反転させた膨張波（負の圧力波）として反
射することによって、圧力波と負の圧力波とを緩衝させ
て、燃料噴射弁の開閉により生じる圧力波を減衰するも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８−２
７７７６４号公報の燃料噴射装置のように分岐燃料配管
内に一定径のオリフィスを固定的に設けると、内燃機関
の運転状態により発生する圧力波の特性が変化した場
合、圧力波の減衰効果が期待できないといった問題が生
じた。

【０００８】また、オリフィスの流路抵抗により圧力損
失が発生することによって、高速または高負荷運転時に
燃料噴射圧力が低下し所望の噴射特性が得られないとい
った問題も生じた。

【０００９】本発明は、このような点に鑑み、内燃機関
の運転状態に応じて圧力波を減衰させ、高速または高負
荷運転時には流路抵抗による圧力損失を低減し、精度の
高い燃料噴射制御が行える蓄圧式燃料噴射装置を提供す
ることを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明
の蓄圧式燃料噴射装置は、蓄圧室内に蓄えられた高圧燃
料を燃料配管から制御室内に導入し、前記高圧燃料の圧
力で弁体を押して燃料噴射孔を閉じ、燃料排出路から制
御室内の高圧燃料を排出して弁体の押圧力を下げること
で燃料噴射孔を開く燃料噴射弁を備えた内燃機関の蓄圧
式燃焼噴射装置において、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁
とを接続する前記燃料配管に、通路断面積を可変とする
可変オリフィスを設け、この可変オリフィスを介して伝
播する前記高圧燃料に対応させて前記可変オリフィスの
通路断面積を可変制御することを特徴とする。

【００１１】上記構成により、前記可変オリフィスを介
して伝播する圧力波に対応させて可変オリフィスの通路
断面積を可変制御し、前記圧力波の減衰が最も大となる
オリフィス径に制御して前記圧力波を即座に減衰し、前
記圧力波による燃料噴射特性への影響を抑制する。

【００１２】また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置は、蓄
圧室内に蓄えられた高圧燃料を燃料配管から制御室内に
導入し、前記高圧燃料の圧力で弁体を押して燃料噴射孔
を閉じ、燃料排出路から制御室内の高圧燃料を排出して
弁体の押圧力を下げることで燃料噴射孔を開く燃料噴射
弁を備えた内燃機関の蓄圧式燃焼噴射装置において、前
記蓄圧室と前記燃料噴射弁とを接続する前記燃料配管
に、通路断面積を可変とする可変オリフィスを設け、こ
の可変オリフィスの通路断面積を内燃機関の運転状態に
基づいて可変制御することを特徴とする。

【００１３】上記構成により、内燃機関の運転状態に基
づいて可変オリフィスの通路断面積を常に最適なオリフ
ィス径に可変制御し、精度の高い燃料噴射制御を行う。
なお、上記内燃機関の運転状態が高速運転または高負荷
運転となるときには、前記可変オリフィスの通路断面積
を大きくするように構成してもよい。

【００１４】この構成の場合は、高速運転または高負荷
運転時には流路抵抗による圧力損失を低減し、燃料噴射
量が過度に低減されることを抑制し、機関出力の抑制を
防止する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施形態を、
図面を参照して説明する。＜燃料噴射装置の全体構成＞まず、燃料噴出弁５に燃料
を供給する燃料噴射装置を説明する。

【００１６】図１に示す燃料噴射装置は、一般的な燃料
噴射装置であるディーゼルエンジンの蓄圧式（コモンレ
ール式）燃料噴射装置である。この装置は、燃料供給源
である燃料タンク１から燃料を汲み上げて、所定圧力で
送出する燃料ポンプ２（ロータリーサプライポンプ）
と、この燃料ポンプ２から送出されて来る燃料を受け、
所定の供給圧力に蓄圧する燃料蓄圧室３を備えている。

【００１７】この燃料蓄圧室３には、複数の分岐燃料配
管４が接続され、各分岐燃料配管４には、内燃機関に取
り付けられた複数の燃料噴射弁５が接続されている。内
燃機関がたとえば６気筒で、各気筒にそれぞれ１つの燃
料噴射弁５を設けた場合、分岐燃料配管４、及び、燃料
噴射弁５はそれぞれ６つとなる。また、燃料蓄圧室３か
らそれぞれの燃料噴射弁５へ接続された６つの分岐燃料
配管４には、それぞれ可変オリフィス１３が設けられて
いる。

【００１８】そして、燃料蓄圧室３には、燃料圧センサ
６が設けられ、燃料蓄圧室３内の燃料圧を検出するよう
になっている。さらに、この燃料圧センサ６は、コンピ
ュータからなる制御装置７に接続されている。

【００１９】この制御装置７には、アクセルペダルが踏
み込まれた状態か否かを検出するアクセルセンサＳ１、
内燃機関への吸気圧力を検出する吸気圧センサＳ２、内
燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサＳ３、内燃
機関の回転数を検出する機関回転数センサ（ＮＥセン
サ）Ｓ４、内燃機関への空気吸入量を検出するエアロフ
ローメータＳ５、各気筒の行程を識別するＧセンサＳ６
他、車両制御に必要な各種センサが接続されている。

【００２０】また、制御装置７には、燃料ポンプ駆動制
御部８、燃料噴射弁駆動制御部９、可変オリフィス制御
部１０が設けられ、これらは、前記各種センサからの情
報を基に決定される運転条件に従って、燃料ポンプ２や
燃料噴射弁５や可変オリフィス１３を駆動制御するよう
になっている。

【００２１】そして、この燃料ポンプ駆動制御部８で
は、予め設定された定常運転用の目標圧力となるよう、
燃料蓄圧室３内の燃料圧をフィードバック制御する。す
なわち、前記燃料圧センサ６からの検出圧力が、前記目
標圧力になるまで、前記燃料ポンプ２に燃料圧送信号を
送り、燃料の供給を継続し、目標圧力になったところ
で、前記燃料ポンプ２の燃料圧送を停止する制御を繰り
返す。

【００２２】なお、前記燃料蓄圧室３には、前記燃料蓄
圧室３内の圧力が、前記目標圧力を越えた、所定の設定
圧力となったとき、燃料蓄圧室３内の圧力を解放して逃
がすリリーフ弁１１が設けられている。このリリーフ弁
１１は、燃料供給源側すなわち燃料タンク１へと接続さ
れた燃料解放路１２に介在する形で設置される。

【００２３】また、燃料噴射弁駆動制御部９は、アクセ
ルセンサＳ１からの情報を基に決定される噴射量指令値
に従って、燃料噴射弁５を駆動制御する。更に、可変オ
リフィス制御部１０は、６つの可変オリフィス１３と接
続し、燃料噴射弁駆動制御部９の噴射量指令値と、ＮＥ
センサＳ４のエンジン回転数とに基づき可変オリフィス
１３を駆動制御する。＜可変オリフィス＞この可変オリフィス１３は、図２に
示すように、分岐燃料配管４の周上に設けられた可変オ
リフィス本体１３ａと、分岐燃料配管４の周上に沿って
回転自在に設けられたリング１４と、このリング１４の
回転により分岐燃料配管４の管内を一部開閉する複数
（例えば、４個）のセクター１５と、リング１４を回転
させるソレノイド１６と、を備えている。

【００２４】そして、このソレノイド１６は、コイル内
外を進退動するプランジャ１６ａを有し、励磁時にプラ
ンジャ１６ａをコイルの真中部分に退行させる。また、
このソレノイド１６は、可変オリフィス本体１３ａに固
定されている。なお、ソレノイド１６は、可変オリフィ
ス制御部１０からｏｎ信号が出力されると、励磁とな
り、ｏｆｆ信号が出力されると、励磁解除となる。

【００２５】そして、このリング１４は周上に突起部１
４ａを有している。この突起部１４ａは一端を可変オリ
フィス本体１３ａに固定されたばね１７の他端と連結
し、ばね１７の引張力により分岐燃料配管４の周上を時
計回り方向に付勢されている（図２（ｂ）参照）。ま
た、この突起部１４ａは、ソレノイド１６のプランジャ
１６ａと揺動自在に連結し、ソレノイド１６が励磁の時
に、プランジャ１６ａが退行すると、突起部１４ａがば
ね１７の引張力に抗して分岐燃料配管４の周上を図２の
反時計回り方向に回転する（図２（ａ）参照）。なお、
プランジャ１６ａの退行する力は、ばね１７の引張力よ
り大きいものとする。

【００２６】従って、リング１４は、ソレノイド１６が
励磁解除の時、ばね１７の引張力によって時計回り方向
に回転し、ソレノイド１６が励磁時、プランジャ１６ａ
の退行によって反時計回り方向に回転する。

【００２７】そして、このセクター１５は、分岐燃料配
管４の配管周上に沿って均等に４カ所配置され、それぞ
れリンク部１５ａと羽根部１５ｂとを有している。そし
て、リンク部１５ａの一端が可変オリフィス本体１３ａ
に軸支され、他端がリング１４に軸支されてリンク機構
を形成する。そして、リング１４が可変オリフィス本体
１３ａに対し回転すると、この回転に同期して４個の羽
根部１５ｂがそれぞれ揺動する。従って、ソレノイド１
６が励磁の時、リング１４の反時計回りに同期し、セク
ター１５は、図２（ａ）に示すように、４個の羽根部１
５ｂが分岐燃料配管４の中心側に移動して一部を閉じ
る。一方、ソレノイド１６が励磁解除の時、リング１４
の時計回りに同期し、セクター１５は、図２（ｂ）に示
すように、４個の羽根部１５ｂが分岐燃料配管４の外側
に移動して分岐燃料配管４を全開にする。＜制御マップ＞可変オリフィス制御部１０は、図３に示
す制御マップ１０ａを、内部の記憶素子（ＲＯＭ）に記
憶している。

【００２８】この制御マップ１０ａは、燃料噴射弁駆動
制御部９の噴射量指令値と、ＮＥセンサＳ４のエンジン
回転数とに基づき、ソレノイド１６を励磁状態とするｏ
ｎ信号を出力する領域と、励磁状態を解除するｏｆｆ信
号を出力する領域とを示すものである。

【００２９】すなわち、この制御マップ１０ａは、噴射
量指令値が３０mm³/st以内であり、かつエンジン回転数
が２０００rpm.以内であれば、ｏｎ信号を出力する領域
であることを示す。但し、この制御マップ１０ａは、噴
射量指令値が２５mm³/st以内であれば、エンジン回転数
が２５００rpm.以内のものも、ｏｎ信号を出力する領域
に含むことを示す。また、噴射量指令値が２０mm³/st以
内であれば、エンジン回転数が３０００rpm.以内のもの
も、ｏｎ信号を出力する領域に含むことも示す。

【００３０】また、可変オリフィス制御部１０は、フェ
イル判定用制御マップ１０ｂも内部の記憶素子（ＲＯ
Ｍ）に記憶している。このフェイル判定用制御マップ１
０ｂは、噴射量指令値が１０mm³/stに満たない場合はフ
ェイルと判定し、あるいはエンジン回転数が６００rpm.
に満たない場合はフェイルと判定する制御マップであ
る。＜燃料噴射弁＞次に、燃料噴射弁の一例を図４により説
明する。図４に示したように、燃料噴射弁５は、先端に
燃料噴射孔２１を有する本体２２と、この本体２２の内
部に進退移動自在に設けられ、進出時に燃料噴射孔２１
を閉じ、後退時に燃料噴射孔２１を開く針状のニードル
弁２３（弁体）と、このニードル弁２３を閉方向に付勢
する付勢手段としてのコイルスプリング２４とを備えて
いる。

【００３１】さらに、燃料噴射弁５は、燃料供給源であ
る蓄圧室３から分岐燃料配管４を介して所定圧力で供給
されてくる高圧燃料を燃料噴射孔２１へ導く第１の燃料
供給路３１と、高圧燃料を受け入れてニードル弁２３を
閉方向に押圧する制御室３２と、第１の燃料供給路３１
から分岐し、燃料供給源である蓄圧室３から所定圧力で
供給されてくる高圧燃料を制御室３２へと導く第２の燃
料供給路３３と、制御室３２内の高圧燃料を排出して制
御室３２内の液圧を下げる燃料排出路３４とを備えてい
る。

【００３２】そして、第２の燃料供給路３３には、制御
室３２への燃料流入量を決定するインレットオリフィス
３３ａが設けられる一方、燃料排出路３４には燃料排出
量を決定するアウトレットオリフィス３４ａが設けられ
ている。これらインレットオリフィス３３ａとアウトレ
ットオリフィス３４ａの通路断面積の比は、例えば、
２：３といったように、アウトレットオリフィス３４ａ
をインレットオリフィス３３ａより大きく設定してい
る。

【００３３】また、ニードル弁２３は、制御室３２に臨
み、制御室３２内の燃料圧力を受けてニードル弁２３を
下降させるメイン・ピストン２３ａを有し、このメイン
・ピストン２３ａに対し、ニードル弁２３の燃料噴射孔
２１側に、サブ・ピストン２３ｃが設けられている。こ
のサブ・ピストン２３ｃに臨むように、燃料噴射孔２１
へと続く第１の燃料供給路３１の途中に燃料溜まり３１
ａが設けられている。このため、燃料溜まり３１ａ内の
燃料圧がサブ・ピストン２３ｃに加わり、ニードル弁２
３を開く方向（図の上方）に押している。このサブ・ピ
ストン２３ｃが燃料溜まり３１ａ内の燃料圧を受ける受
圧面積Ｓｓは、メイン・ピストン２３ａが制御室３２内
の燃料圧を受ける受圧面積Ｓｍより小さく設定されてい
る。さらに、サブ・ピストン２３ｃのメインピストン２
３ａ側に、ニードル弁２３を閉弁方向に付勢するコイル
スプリング２４が配設されている。

【００３４】メイン・ピストン２３ａが制御室３２内の
燃料圧から受ける押圧力をＦｍ、サブ・ピストン２３ｃ
が燃料溜まり３１ａ内の燃料圧から受ける押圧力をＦ
ｓ、コイルスプリング２４の付勢力をＦｃとしたとき、
定常時は、Ｆｍ＋Ｆｃ＞Ｆｓ、Ｆｃ＜Ｆｓである。

【００３５】さらに、制御室３２からの燃料排出路３４
に介在し、閉時には制御室３２に高圧燃料を封じ込め、
開時には制御室３２から燃料排出路３４へと燃料を逃が
す、常閉の背圧制御弁３５が設けられている。この背圧
制御弁３５は、電磁弁で形成され、本体２２内に設けら
れている。そして、この背圧制御弁３５が閉じていると
きは、制御室３２に印加される燃料圧が上昇し、その圧
力により、メイン・ピストン２３ａが押され、これにス
プリング２４の付勢力も加わってニードル弁２３が下降
する。

【００３６】その際、第１の燃料供給路３１から燃料溜
まり３１ａにも制御室３２内に印加されたと同圧の燃料
が導入され、サブ・ピストン２３ｃを押すが、その押圧
力Ｆｓは、Ｆｍ＋Ｆｃに抗しきれないので、ニードル弁
２３は燃料噴射孔２１を閉じた状態に保持される。

【００３７】その後、背圧制御弁３５が開かれると、燃
料排出路３４から制御室３２内の燃料が排出するが、こ
のとき、アウトレットオリフィス３４ａをインレットオ
リフィス３３ａより大きく設定してあるため、制御室３
２内への燃料流入量より制御室内からの燃料流出量が多
くなり、その結果、制御室３２内の燃料圧が下降する。

【００３８】そして、Ｆｍ＋Ｆｃ＜Ｆｓとなった時点
で、スプリング２４の付勢力に抗してニードル弁２３が
リフトし、燃料噴射孔２１が開き、燃料噴射が開始され
る。＜燃料噴射弁駆動制御＞燃料噴射弁駆動制御は、燃料噴
射弁駆動制御部９により行われる。

【００３９】燃料噴射は、吸気行程において内燃機関の
所定クランク角に同期して行う同期噴射や、クランク角
に同期することなく要求があったときに所定量の噴射を
行う非同期噴射制御があるが、本件は、そのいずれにも
適用できる。

【００４０】ディーゼル機関において、燃料噴射は、圧
縮行程から膨張行程において、機関の所定クランク角、
例えば、上死点前１０°ＣＡ（crank angle）〜上死点
後５°ＣＡで所定量行う。噴射開始時期を上死点前１０
°ＣＡとした場合、これに燃料噴射時間を加算して噴射
終了時期とする。

【００４１】燃料噴射前は、燃料噴射弁駆動制御部９に
より背圧制御弁３５が閉ざされているので、制御室３２
内は、蓄圧室から第２の燃料供給路３３を介して導入さ
れた高圧燃料で満たされ、その圧力でニードル弁２３の
ピストン２３ａがスプリング２４の付勢力に抗して下降
し、燃料噴出孔が閉ざされている。

【００４２】前記燃料噴射タイミングが来ると、燃料噴
射弁駆動制御部９からの指令により、背圧制御弁３５が
開き、制御室３２内の高圧燃料が燃料排出路３４から排
出される。これにより、制御室３２内の燃料圧が下降
し、スプリング２４の付勢力によってニードル弁２３が
リフトし、燃料噴射孔２１が開く。

【００４３】その後、所定の燃料噴射時間が経過する
と、燃料噴射弁駆動制御部９により、背圧制御弁３５が
閉ざされる。すると、制御室３２に高圧燃料が流入して
封入されるので、制御室３２内の圧力が上昇し、この圧
力を受けてニードル弁２３が下降し、燃料噴射孔２１が
閉じる。

【００４４】そして、ニードル弁２３の開閉により圧力
波が生じる。この圧力波は、第１の燃料供給路３１を介
して分岐燃料配管４に伝播する。＜可変オリフィス制御＞可変オリフィス１３の制御は、
可変オリフィス制御部１０により行われる。

【００４５】この可変オリフィス制御部１０は、内部の
記憶素子（ＲＯＭ）に記憶している制御マップ１０ａお
よびフェイル判定用制御マップ１０ｂに基づき可変オリ
フィス１３を駆動制御する。

【００４６】次に、可変オリフィス制御部１０が行う可
変オリフィス制御を図５のフローチャートに従って説明
する。まず、この可変オリフィス制御部１０は、燃料噴
射弁駆動制御部９の噴射量指令値（Ｑｆｉｎｃデータ）
と、ＮＥセンサＳ４のエンジン回転数を読み取るととも
に（ステップ１０１）、制御マップ１０ａおよびフェイ
ル判定用制御マップ１０ｂを読み取る（ステップ１０
２）。

【００４７】次に、可変オリフィス制御部１０は、制御
マップ１０ａを参照し、噴射量指令値及びエンジン回転
数が、ソレノイド１６にｏｎ信号を出力する領域に含ま
れるか、あるいはｏｆｆ信号を出力する領域に含まれる
かを判定する（ステップ１０３）。

【００４８】すなわち、可変オリフィス制御部１０は、
ステップ１０１にて読み取った噴射量指令値及びエンジ
ン回転数がｏｆｆ信号を出力する領域に属する場合（ス
テップ１０３：Ｎ）、ステップ１０５以降に処理を進め
る。一方、ステップ１０１にて読み取った噴射量指令値
及びエンジン回転数がｏｎ信号を出力する領域に属する
場合（ステップ１０３：Ｙ）、ステップ１０４以降に処
理を進める。

【００４９】ステップ１０４において、可変オリフィス
制御部１０は、フェイル判定用制御マップ１０ｂを参照
し、ステップ１０１にて読み取った噴射量指令値及びエ
ンジン回転数がフェイルかどうか判定する。

【００５０】すなわち、可変オリフィス制御部１０は、
ステップ１０１にて読み取った噴射量指令値が１０mm³/
st未満か、あるいはエンジン回転数が６００rpm.未満で
あれば、フェイルと判定し（ステップ１０４：Ｙ）、ス
テップ１０５以降に処理を進める。一方、可変オリフィ
ス制御部１０は、ステップ１０１にて読み取った噴射量
指令値が１０mm³/st以上で、かつエンジン回転数が６０
０rpm.以上であれば、フェイルでないと判定し（ステッ
プ１０４：Ｎ）、ステップ１０６以降に処理を進める。

【００５１】ステップ１０５において、可変オリフィス
制御部１０は、各可変オリフィス１３のソレノイド１６
にｏｆｆ信号を出力し、ステップ１０７に処理を進め
る。なお、ソレノイド１６にｏｆｆ信号が出力される
と、ソレノイド１６が励磁解除となり、ばね１７の引張
力によりリング１４が時計回りに回転し、セクター１５
は、図２（ｂ）に示すように、４個の羽根部１５ｂが分
岐燃料配管４の外側に移動して分岐燃料配管４を全開に
する。

【００５２】また、ステップ１０６において、可変オリ
フィス制御部１０は、各可変オリフィス１３のソレノイ
ド１６にｏｎ信号を出力し、ステップ１０７に処理を進
める。なお、ソレノイド１６にｏｎ信号が出力される
と、ソレノイド１６は励磁となり、リング１４を反時計
回りに回転させ、図２（ａ）に示すように、４個の羽根
部１５ｂが分岐燃料配管４の中心側に移動して一部を閉
じる。

【００５３】次に、ステップ１０７において、燃料噴射
弁駆動制御部９は、制御装置７より噴射量指令値やエン
ジン回転数が伝達されているかどうか判定し、噴射量指
令値およびエンジン回転数（ＥＣＵデータ）が伝達され
ていれば（ステップ１０７：Ｙ）、ステップ１０１の処
理に戻る。一方、噴射量指令値およびエンジン回転数が
伝達されてなければ（ステップ１０７：Ｎ）、可変オリ
フィス制御処理を終了する。

【００５４】次に、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の作用
を説明する。燃料噴射弁５の開閉により圧力波が発生す
ると、圧力波が、圧力波を生じた燃料噴射弁に接続する
分岐燃料配管４を伝播し、可変オリフィス１３に達す
る。

【００５５】そして、可変オリフィス１３において、セ
クター１５の４個の羽根部１５ｂが分岐燃料配管４の一
部を閉じている場合（図２（ａ）参照）、前記伝播した
圧力波の一部は羽根部１５ｂで反射し、圧力波として燃
料噴射弁５に伝播する。従って、分岐燃料配管４内から
蓄圧室３に伝播する圧力波を減衰できるので、ある燃料
噴射弁５にて発生した圧力波が、他の燃料噴射弁５の噴
射時期、噴射量、あるいは噴射率を変化させてしまうこ
とを極力少なくすることができる。

【００５６】また圧力波の他の成分は、可変オリフィス
１３を透過して蓄圧室３に達する。そして、分岐燃料配
管４と蓄圧室３との境界部では、分岐燃料配管４の径つ
まり流路断面積よりも、蓄圧室の径の方が充分大きいた
めに、断面積拡大作用により膨張波（負の圧力波）が可
変オリフィス１３に向けて位相を反転して反射する。そ
して、この負の圧力波の一部は、可変オリフィス１３を
通過して燃料噴射弁５に向けて伝播する。このように、
羽根部１５ｂで反射して燃料噴射弁５に伝播する圧力波
と、位相を反転させた膨張波（負の圧力波）とを緩衝さ
せて、燃料噴射弁５の開閉により生じる圧力波を減衰す
ることができる。従って、分岐燃料配管４へ伝播した反
射波が、再び燃料噴射弁５へ戻ってきて燃料噴射弁５の
次回の噴射時期、噴射量、あるいは噴射率を変化させて
しまうことがない。

【００５７】次に、高速または高負荷運転時には、可変
オリフィス制御部１０が、噴射量指令値およびエンジン
回転数に基づきｏｆｆ信号を出力する。すると、可変オ
リフィス１３において、セクター１５の４個の羽根部１
５ｂが分岐燃料配管４の外側に移動して分岐燃料配管４
を全開にする（図２（ｂ）参照）。従って、従来のよう
にオリフィスの流路抵抗による圧力損失は発生せず、ま
た、従来のように燃料噴射圧力が低下して所望の噴射特
性が得られないといった問題も生じない。

【００５８】なお、圧力波は、パイロット噴射を伴う低
回転時に生じ易いことが知られている。従って、高速ま
たは高負荷運転時には、圧力波の発生は少ないので、可
変オリフィス１３を全開にしても、圧力波の影響は少な
い。

【００５９】また、内燃機関にフェイル状態が発生した
場合も、高速または高負荷運転時と同様に、可変オリフ
ィス制御部１０が、フェイル判定に基づいて可変オリフ
ィス１３を制御し、分岐燃料配管４を全開にすることが
できる（図２（ｂ）参照）ので、オリフィスの流路抵抗
を排除することができる。

【００６０】上記実施の形態の可変オリフィス１３にお
いては、ソレノイド１６の進退動を用いてリング１４を
回動自在としたが、リング１４の回転量を任意に設定で
きるサーボ機構の駆動手段を用いることによって、セク
ター１５の４個の羽根部１５ｂの開閉量（すなわち分岐
燃料配管４の通路断面積）を可変自在とすることもでき
る。その場合、可変オリフィス制御部１０が可変オリフ
ィス１３を介して伝播する高圧燃料の圧力波に対応させ
て可変オリフィス１３の通路断面積を可変制御する。す
なわち、圧力波が生じ易い低回転の場合は、可変オリフ
ィス１３の通路断面積を小さくするなど、噴射量指令値
およびエンジン回転数に基づき圧力波の発生度合いや強
さに応じて、圧力波の減衰が最も大となるオリフィス径
に制御して前記圧力波を即座に減衰し、前記圧力波によ
る燃料噴射特性への影響を抑制することができる。

【００６１】また、上記実施の形態では、フェイル判定
の要素として、噴射量指令値が１０mm³/st未満、あるい
はエンジン回転数が６００rpm.未満、として説明した
が、本発明は、これらの要素に限定されるものではな
い。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、前記可変オリフィスを
介して伝播する高圧燃料の圧力波に対応させて可変オリ
フィスの通路断面積を可変制御し、前記圧力波の減衰が
最も大となるオリフィス径に制御して前記圧力波を即座
に減衰し、前記圧力波による燃料噴射特性への影響を抑
制することができる。

【００６３】また、本発明によれば、内燃機関の運転状
態に基づいて可変オリフィスの通路断面積を常に最適な
オリフィス径に可変制御し、精度の高い燃料噴射制御を
行うことによって、内燃機関の性能を高めることができ
る。

【００６４】更に、上記内燃機関の運転状態が高速運転
または高負荷運転となるときには、前記可変オリフィス
の通路断面積を大きくするように構成すると、流路抵抗
による圧力損失を低減し、燃料噴射量が過度に低減され
ることを抑制し、機関出力の抑制を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本件発明にかかる燃料噴射装置の全体構成図

【図２】可変オリフィスの構成図であり、図２（ａ）は
可変オリフィスが一部閉じた場合の構成図を示し、図２
（ｂ）は可変オリフィスが全開した場合の構成図を示す

【図３】可変オリフィス制御部の制御マップ

【図４】本件発明にかかる燃料噴射弁の構成図

【図５】可変オリフィス制御部が行う処理のフローチャ
ート

【符号の説明】

１・・燃料供給源である燃料タンク２・・燃料ポンプ３・・燃料蓄圧室４・・燃料配管（分岐燃料配管）５・・燃料噴射弁６・・燃料圧センサ７・・制御装置８・・燃料ポンプ駆動制御部９・・燃料噴射弁駆動制御部１０・・可変オリフィス制御部１０ａ・・制御マップ１０ｂ・・フェイル判定用制御マップ１１・・リリーフ弁１２・・燃料解放路１３・・可変オリフィス１４・・リング１４ａ・・突起部１５・・セクター１５ａ・・リンク部１５ｂ・・羽根部１６・・ソレノイド１６ａ・・プランジャ１７・・ばね２１・・燃料噴射孔２２・・本体２３・・ニードル弁２４・・コイルスプリング３１・・第１の燃料供給路３２・・制御室３２ａ・・ピストン３２ｂ・・燃料通路３３・・第２の燃料供給路３３ａ・・インレットオリフィス（燃料導入口）３４・・燃料排出路３４ａ・・アウトレットオリフィス３５・・背圧制御弁Ｓ１・・アクセルセンサＳ２・・吸気圧センサＳ３・・水温センサＳ４・・機関回転数センサ（ＮＥセンサ）Ｓ５・・エアロフローメータＳ６・・Ｇセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄圧室内に蓄えられた高圧燃料を燃料配
管から制御室内に導入し、前記高圧燃料の圧力で弁体を
押して燃料噴射孔を閉じ、燃料排出路から制御室内の高
圧燃料を排出して弁体の押圧力を下げることで燃料噴射
孔を開く燃料噴射弁を備えた内燃機関の蓄圧式燃焼噴射
装置において、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁とを接続する前記燃料配管
に、通路断面積を可変とする可変オリフィスを設け、こ
の可変オリフィスを介して伝播する前記高圧燃料に対応
させて前記可変オリフィスの通路断面積を可変制御する
ことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】蓄圧室内に蓄えられた高圧燃料を燃料配
管から制御室内に導入し、前記高圧燃料の圧力で弁体を
押して燃料噴射孔を閉じ、燃料排出路から制御室内の高
圧燃料を排出して弁体の押圧力を下げることで燃料噴射
孔を開く燃料噴射弁を備えた内燃機関の蓄圧式燃焼噴射
装置において、前記蓄圧室と前記燃料噴射弁とを接続する前記燃料配管
に、通路断面積を可変とする可変オリフィスを設け、こ
の可変オリフィスの通路断面積を内燃機関の運転状態に
基づいて可変制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射
装置。
【請求項３】請求項２において、上記内燃機関の運転
状態が高速運転または高負荷運転となるときには、前記
可変オリフィスの通路断面積を大きくすることを特徴と
する蓄圧式燃料噴射装置。