JPH08334072A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】所望の運転状態で、燃料噴射弁の噴射率特性を
自在に変更できるようにして、排気特性や運転性等を改
善すること。 【構成】ニードル114 がL1リフトしたときに当接するプ
ッシュロッド109 が配設され、該プッシュロッド109 の
上部に高圧室108 が設けられる。高圧室108 内の圧力
は、スプール弁106 により高圧維持・開放される。低速
低負荷域では、スプール弁106 を閉弁しておき、プッシ
ュロッド109 を移動自由にし(L2 確保) 、初期噴射率を
高めて燃焼安定性を高める。低中速高負荷域では、スプ
ール弁106を、開弁させて高圧室108 内の圧力をプッシ
ュロッド109 に作用させリフト量を規制(L1)した後、再
閉弁させてプッシュロッド109 を移動自由に(L2 確保)
とすることで、初期噴射率を抑制してＮＯｘ，騒音の低
減を図る。高速域では、スプール弁106 を一気に閉→開
→閉弁させ、プッシュロッド109 を移動自由にし(L2確
保) 、初期噴射率の抑制を防止して、黒煙等の排出を抑
制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射制
御装置に関し、特に、ディーゼルエンジンの燃料噴射制
御装置の改良技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼルエンジンの燃料噴射制
御装置としては、例えば図７に示すような燃料噴射弁を
用いたものがあり、これと同様の構成のものは例えば実
開平４−６７６７号にも開示されている。この図７に示
す燃料噴射弁は、所謂２段開弁圧（２スプリング）ノズ
ルであって、図中上下方向に摺動可能にノズルボディ２
０３内に嵌挿保持される弁体（以下、ニードル〔針弁〕
とも言う）２０４と、このニードル２０４の上端部に初
期リフト用間隙調整シム２０７を介して当接しノズルホ
ルダ２０８内に上下方向に摺動可能に嵌挿保持されるプ
ッシュロッド２０９と、当該プッシュロッド２０９とセ
ットスクリュ２１４との間に介装され前記プッシュロッ
ド２０９，初期リフト用間隙調整シム２０７，ニードル
２０４を図中下方に押圧する第１スプリング２１２と、
を備えている。

【０００３】また、前記初期リフト用間隙調整シム２０
７の上方には、第２スプリング２１０により押圧される
スプリングシート２１８が、前記初期リフト用間隙調整
シム２０７の上面と所定間隙Ｌ１を有するようにスペー
サ２０６により位置規制されつつノズルホルダ２０８内
に備えられている。なお、前記ノズルボディ２０３，ス
ペーサ２０６は、リテーニングナット２１９により、ノ
ズルホルダ２０８に締め付け固定される。

【０００４】かかる構成において、図示しない燃料噴射
ポンプにより圧送される高圧の燃料は、燃料配管（図示
せず）を介してノズルホルダ２０８の燃料入口部２０１
に送られ、ノズルホルダ２０８内の燃料通路２０２を通
って、ノズルボディ２０３内に導かれ、ノズルボディ２
０３内の燃料圧力が高まると、その燃料圧力によりニー
ドル２０４は図中上方に押上げられて開弁される。

【０００５】この開弁の際、まず、ニードル２０４は、
前記初期リフト用間隙調整シム２０７の上面がスプリン
グシート２１８の下面に当接するまでの間、即ち前記所
定間隙Ｌ１がなくなるまでは、プッシュロッド２０９等
を介して押圧される前記第１スプリング２１２の押圧力
に抗して図中上方に移動して開弁することになる（１段
目の開弁）。つまり、初期リフト用間隙調整シム２０７
とスプリングシート２１８との間の間隙Ｌ１が第１段目
のリフト量、即ち初期リフト（以下、プレリフトとも言
う）量を決定することになり、この初期リフト量Ｌ１
は、前記初期リフト用間隙調整シム２０７の厚さの調整
により調整できるようになっている。

【０００６】また、第１段目の開弁圧は、第１スプリン
グ２１２の押圧力で決まり、セットスクリュ２１４のね
じ込み深さや１段目開弁圧調整用シム２１３の厚さを調
整することにより第１スプリング２１２のセット荷重を
変更することで調整できるようになっている。そして、
前記期リフト用間隙調整シム２０７の上面とスプリング
シート２１８の下面とが当接するまでの１段目の開弁が
終了した後、更にニードル２０４が上方に押上げられる
際には、ニードル２０４は、前記第１スプリング２１２
と、スプリングシート２１８上方に備えられている第２
スプリング２１０と、に抗して、図中上方に移動して開
弁されることになる（２段目の開弁）。この２段目の開
弁は、ニードル２０４の上部の摺動肩２０５と、スペー
サ２０６と、が当接するまで続く。従って、ニードル２
０４の全リフト量は、摺動肩２０５とスペーサ２０６と
の間隙Ｌ２で決定される。また、第２段目の開弁圧は、
第１スプリング２１２と、第２スプリング２１０と、の
略合力で決定されるが、２段目開弁圧調整用シム２１１
の厚さ等を調整することで調整できるようになってい
る。

【０００７】かかる従来の２段開弁圧ノズルは、２段目
の開弁特性とは別に、１段目の開弁圧やリフト量を小さ
く設定することができるので、燃料噴射ポンプ側の送油
率を低下させることなく初期噴射率を低く抑えることが
できるため、予混合燃焼割合を抑制でき、これによって
ＮＯｘの生成や騒音を抑制することができるものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の２段開弁圧ノズルの構成では、運転領域に拘わら
ず、常に、初期噴射率が低減される構成であるので、低
速高負荷時のＮＯｘや騒音の低減を図ることはできて
も、低速低負荷時に燃料噴射時期の遅延（リタード），
排気還流，高スワール化等を行う機関にあっては、初期
期噴射率を抑制してしまうと、噴射期間が伸びたり、燃
料噴射圧力が低下し燃料噴霧の微粒化を十分に行うこと
ができなかったりして、燃焼の不安定化や失火等を招く
ことになり、運転性能や排気性能を悪化させるおそれが
あるという問題があった。また、通常の機関であっても
低温始動時等にあっては、上記同様の理由により、始動
性の低下や白煙の発生が多くなる等のおそれがあった。
しかも、低速低負荷時には、気筒間のプレリフト量や開
弁圧の設定バラツキ等により、２段目の開弁が行われな
かったり行われたりするため、噴射量や噴射圧等がバラ
ツキ、回転変動が大きくなる等のおそれがある。

【０００９】更に、高速域では初期噴射率が抑制される
ことにより燃料噴射圧力が低下し、噴射期間が伸び、延
いては燃焼期間が伸びることとなって、燃費・黒煙等が
悪化するおそれや、噴射終了時に、第１スプリング２１
２と第２スプリング２１０との合力でスプリングシート
２１８を着座させた後、第１スプリング２１２のみで初
期リフト分ニードル２０４を更に下降させ着座させるた
め、噴射の切れが悪く、特に、燃料噴射圧力が急激に変
化し燃料配管中の反射波が大きい高速領域にあっては、
所謂２次噴射等が発生し易く、黒煙等が悪化するという
おそれがあった。

【００１０】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みなさ
れたもので、所望の運転状態で、噴射率特性を自在に変
更できるようにして、上記問題を解決できるようにした
内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため請求項１に記載
の発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、開弁時
の弁体のリフト量を１段階で制御する第１噴射特性と、
開弁時の弁体のリフト量を複数段階で制御して燃料の初
期噴射率を抑制する第２噴射特性と、を切り換え可能に
構成した燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の第１噴射特性
と、第２噴射特性と、を運転状態に応じて切換える噴射
特性切換手段と、を含んで構成するようにした。

【００１２】請求項２に記載の発明では、前記燃料噴射
弁が、弾性体を介して弁体保持部に閉弁付勢される弁体
と、前記弁体の開弁方向端部と所定間隙を有して配設さ
れ、開弁時の弁体のリフト量を規制するリフト量規制手
段と、前記リフト量規制手段に作用して、前記所定間隙
を制御して弁体のリフト量を制御するリフト量制御手段
と、を含んで構成され、前記噴射特性切換手段が、所望
の運転状態で、前記リフト量制御手段により、弁体のリ
フト量を制御して、前記第１噴射特性と、前記第２噴射
特性と、を切り換えるように構成されるようにした。

【００１３】請求項３に記載の発明では、前記リフト量
制御手段が、前記リフト量規制手段に作用する圧力を供
給する高圧室と、を含んで構成され、前記圧力制御手段
を介して、高圧室内の圧力を制御することで、弁体のリ
フト量を制御するように構成されるようにした。

【００１４】請求項４に記載の発明では、前記燃料噴射
弁が、弁体保持部に保持された弁体と、前記弁体を、弁
体保持部に常時閉弁方向に付勢する第１の弾性体と、前
記弁体が、所定量リフトした後、当該弁体を閉弁方向へ
押圧開始するように設置された第２の弾性体と、前記第
２の弾性体の設置位置を変更し、前記押圧開始位置を変
更することで、前記所定量を制御する設置位置制御手段
と、を含んで構成され、前記噴射特性切換手段が、所望
の運転状態で、前記設置位置制御手段を介して、前記第
２の弾性体の設置位置を変更することで、前記所定量を
制御して、前記第１噴射特性と、前記第２噴射特性と、
を切り換えるように構成されるようにした。

【００１５】請求項５に記載の発明では、前記噴射特性
切換手段を、低中速高負荷領域及び中速低負荷領域で、
前記第２噴射特性を選択し、それ以外の運転領域で、前
記第１噴射特性を選択する手段として構成した。請求項
６に記載の発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置で
は、低中速高負荷領域及び中速低負荷領域で、初期噴射
率を抑制した噴射特性で燃料噴射を行い、それ以外の運
転領域で、噴射初期から噴射率を高めた噴射特性で燃料
噴射を行うように構成した。

【００１６】

【作用】上記構成を備える請求項１に記載の発明では、
噴射特性切換手段により、内燃機関の所望の運転状態に
応じ、燃料噴射弁の開弁時の弁体のリフト量を１段階で
制御する第１噴射特性と、燃料噴射弁の開弁時の弁体の
リフト量を複数段階で制御して燃料の初期噴射率を抑制
する第２噴射特性と、を切り換えるようにする。これに
より、燃料噴射ポンプの構成を複雑化，大型化による大
幅なコストアップを招くことなく、所望の運転状態に応
じた噴射率特性の要求に応えることができるようになる
ので、安価かつ簡単な構成で、運転性能や排気性能等を
改善することができる。

【００１７】請求項２に記載の発明では、前記リフト量
規制手段と、前記リフト量制御手段と、を備えた燃料噴
射弁を用い、上記各手段により、前記第１噴射特性と、
第２噴射特性と、を切換えるようにした。そして、例え
ば、前記リフト量制御手段を、請求項３に記載の発明の
ように、一の弾性体と、高圧室と、圧力制御手段と、に
より構成するようにした。これにより、上記の作用を奏
することができるのは勿論、構成の簡略化が図れると共
に、請求項４に記載の発明に較べ、燃料噴射弁の開閉弁
動作に伴い移動する部材重量（即ち、慣性マス）を少な
くできるので、例えば開閉弁特性（不斉噴射等の発生
等）をより一層改善することができる。

【００１８】請求項４に記載の発明では、燃料噴射弁
を、従来同様の２スプリングノズルを基調として構成し
たので、従来の２スプリングノズルに対して、設置位置
制御手段を備えれば良いという小変更で済むので、低コ
ストで比較的高信頼性を高くできると共に、２つのスプ
リングを組み合わせて活用することができるので、請求
項２，３に記載の発明に比べ、噴射特性の設定自由度を
大きくすることができる。

【００１９】なお、請求項５に記載の発明のように、低
中速高負荷領域及び中速低負荷領域で、前記第２噴射特
性を選択し、それ以外の運転領域で、前記第１噴射特性
を選択するようにすれば、例えば、低速低負荷時に燃料
噴射時期の遅延（リタード），排気還流，高スワール化
等を行う機関等において、当該低速低負荷時に初期期噴
射率が低下すると、燃焼の不安定化や失火等が発生し、
運転性能や排気性能が悪化してしまうという問題を効果
的に解決することができる。

【００２０】ところで、上記請求項１〜請求項５に記載
の発明では、燃料噴射弁の弁体のリフト量を可変設定で
きるようにして噴射率特性を要求に応じて変更するよう
に構成したが、これに限らず、例えば、燃料噴射ポンプ
で噴射率特性を変更できるように構成し、請求項６に記
載の発明のように、低中速高負荷領域及び中速低負荷領
域で、初期噴射率を抑制した噴射特性で燃料噴射を行
い、それ以外の運転領域で、噴射初期から噴射率を高め
た噴射特性で燃料噴射を行うようにしても、低速低負荷
時に燃料噴射時期の遅延（リタード），排気還流，高ス
ワール化等を行っても燃焼を安定化させることができ、
また低速高負荷時等に、ＮＯｘ・騒音を有効に低減する
ことができるものである。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例において
採用する燃料噴射ノズルの全体構成を示す。ノズルホル
ダ１１６に内装されるスプリング１１０は、スプリング
シート１１２を介して、ニードル１１４を図中下方に閉
弁付勢している。そして、前記スプリングシート１１２
の上方には、本発明のリフト量規制手段として機能する
プッシュロッド１０９が、前記スプリングシート１１２
の上端面と所定間隙Ｌ１を有するように、その鍔部１０
９Ａで位置規制されつつ、ノズルホルダ１１６に図中上
下方向に摺動可能に嵌挿保持されている。そして、前記
プッシュロッド１０９の上部には、高圧室１０８が設け
られている。

【００２２】なお、所定間隙Ｌ１、即ち初期リフト量Ｌ
１の調整は、プッシュロッド１０９の鍔部１０９Ａ下面
とノズルホルダ１１６との間に、シム（図示せず）を挿
入し、その厚さを調整することで可能である。また、ニ
ードル１１４の上部の摺動肩１１４Ａと、スペーサ１１
３の下面と、は全リフト量Ｌ２を確保すべく、所定間隙
Ｌ２を有するように設定されている。

【００２３】前記高圧室１０８は、後述するように、本
発明の噴射特性切換手段，リフト量制御手段，圧力制御
手段に相当するスプール弁１０６を介して、燃料通路１
０３と連通・遮断可能に構成されており、前記燃料通路
１０３は、燃料噴射ポンプ（図示せず）から送油されて
くる高圧燃料を燃料入口部１０１で受け入れた後の燃料
通路１０２に接続されている。

【００２４】そして、前記スプール弁１０６の側部１０
６Ａは、前記燃料通路１０２から分岐しノズルボディ１
１５に接続される燃料通路１０４から分岐して設けられ
る燃料通路１０５に面して配設されており、当該燃料通
路１０５に高圧燃料が送油されると、当該高圧燃料が、
図中右方向へ、前記スプール弁１０６の側部１０６Ａを
押圧することなる。

【００２５】この押圧力が、スプリング１０７の図中左
方への押圧力より小さい間は、スプール弁１０６は、ス
プリング１０７により図中左方に押圧維持され、前記ス
プール弁１０６の開口部１０６Ｂを介した前記高圧室１
０８と前記燃料通路１０３との連通が遮断されるように
なっている（作動状態１に相当する）。そして、燃料通
路１０５内の高圧燃料がスプール弁側部１０６Ａを押圧
する押圧力が、スプール弁１０６を図中左方向に押圧す
るスプリング１０７の押圧力を上回ると、スプール弁１
０６が図中右方向に移動され、スプール弁１０６の開口
部１０６Ｂを介して、前記高圧室１０８と、前記燃料通
路１０３と、が連通（即ち、スプール弁１０６が開弁）
されることになる（作動状態２に相当する）。

【００２６】更に、スプール弁１０６が右方に移動する
と、スプール弁１０６の開口部１０６Ｂがノズルホルダ
１１６により閉塞されることとなり、再び、前記高圧室
１０８と前記燃料通路１０３との連通が遮断されること
になる（作動状態３に相当する）。なお、前記高圧室１
０８は、オリフィス１０８Ａ等を介して、図示しないス
ピルポートに接続されており、余剰燃料等をノズルホル
ダ１１６外へ排出させるようになっている。

【００２７】上記の構成を有する本実施例にかかる燃料
噴射弁の動作について、以下に詳細に説明する。なお、
機関の運転領域を、図２に示す領域Ｉ，II，III に分割
して説明することにする。図示しない燃料噴射ポンプに
より圧送されてくる高圧燃料は、燃料入口部１０１より
流入し、各燃料通路１０２，１０３，１０４，１０５内
に流入する。スプリング１０７のセット荷重は、運転領
域Ｉの燃料圧力では、スプール弁１０６が開弁しない荷
重としておく。

【００２８】このため、低速低負荷領域に相当する運転
領域Ｉでは、燃料が、燃料通路１０４を通って、ノズル
ボディ１１５に供給されると、ノズルボディ１１５内で
発生するニードル１１４を下方から上方に押し上げる上
昇力により、ニードル１１４がプレリフト量Ｌ１上昇さ
れ、プッシュロッド１０９の下端部と当接するようにな
るが、スプール弁１０６が開弁していないので（作動状
態１参照）、プッシュロッド１０８は上方に移動可能で
あり（なお、高圧室１０８内の燃料はスピルされる）、
ニードル１１４のリフト量はプレリフト量Ｌ１に規制さ
れることなく、全リフト量Ｌ２で規制されることになる
ので、初期噴射率は抑制されず、噴射開始から終わりま
で噴射率を高くでき、噴射期間の短縮，噴霧の微粒化に
影響する燃料噴射圧力を高くできる（図３参照）。

【００２９】従って、かかる低速低負荷領域に相当する
運転領域Ｉでは、従来の２段開弁圧ノズルのように、初
期噴射率の低下に起因して燃料噴霧の微粒化等が阻害さ
れ、燃焼の不安定化や失火等が生じるのを確実に抑制す
ることができる。次に、低中速高負荷領域、中速低負荷
領域に相当する運転領域IIでは、燃料通路１０５に流入
してきた高圧燃料により、スプール弁１０６は図右方向
に移動され作動状態２に示すように開弁され、その結
果、燃料通路１０３と高圧室１０８とが連通され、燃料
通路１０３内の燃料圧力がプッシュロッド１０９の上面
にかかることになる。このため、ニードル１１４のリフ
ト量は、ある燃料圧力以上になるまで、即ち、燃料がニ
ードル１１４を下方から上方に押し上げる上昇力が、バ
ネ１１０とプッシュロッド１０９の上面からの押圧力と
の合力より大きくなるまで（なお、かかる関係は、燃料
圧力の受圧面積等により調整できる）、プレリフト量Ｌ
１に制限されることになる。つまり、リフト量がＬ１に
規制されている間の噴射率、即ち初期噴射率が抑制され
ることになる（図３参照）。

【００３０】さらに、燃料圧力が上昇すると、スプール
弁１０６が更に図右方向に移動され作動状態３に示すよ
うな状態となるので、運転領域Ｉで説明したように、プ
ッシュロッド１０９の上面にかかる力が消失し、全リフ
ト量Ｌ２だけニードル１１４がリフトすることになる。
従って、このときにはリフト量が増大され噴射率を高め
ることができる（図３参照）。

【００３１】よって、かかる運転領域IIでは、従来同様
に、初期噴射率を抑制しつつ、その後の噴射率を増大さ
せることができるので、予混合燃焼割合を減少しつつ、
主燃焼を活発化できるので、ＮＯｘ，騒音の低減を図り
つつ黒煙の悪化を抑制することができる。なお、かかる
運転領域IIは、使用頻度が高く、ＮＯｘ, 騒音を改善す
る意義の大きい領域である。高速領域に相当する運転領
域III では、燃料圧力の上昇が急激であるために、スプ
ール弁１０６は一気にスプリング１０７を押し縮め、直
ちに作動状態３へ移行するので、プッシュロッド１０９
の上面からの押圧力が作用しない。従って、運転領域Ｉ
の場合と同様に、噴射開始直後から全リフト量Ｌ２を確
保することができるので、初期噴射率の低下がない（図
３参照）。

【００３２】従って、従来の２段開弁圧ノズルに比較し
て、噴射期間を短縮でき、黒煙が悪化するという問題を
解決できると共に、噴射終了時には、一気にニードル１
１４を閉弁できるので、ニードル１１４の着座性がよ
く、噴射の切れを改善でき、黒煙等の悪化を抑制するこ
とができる。このように、第１の実施例によれば、機関
の運転状態に応じ、燃料の噴射率特性を可変制御できる
ので、従来の２段開弁圧ノズルのように、常に、初期噴
射率を抑制するようなことがなく、運転性能や排気性能
等を改善することができる。

【００３３】次に、本発明にかかる第２の実施例につい
て説明する。第２の実施例では、図４に示すように、従
来の２段スプリングノズルを基調とし（従来と同一のも
のには同一符号を付してある）、スペーサ２０６と、ス
プリングシート２１８との間に圧電素子２２０を設け、
運転領域に応じてプレリフト量Ｌ１を調整するようにし
た燃料噴射弁を採用したものである。即ち、運転領域Ｉ
及びIII では、プレリフト量Ｌ１が全リフト量Ｌ２と同
一となるように、圧電素子を制御し、運転領域IIでは、
所望のプレリフト量Ｌ１が得られるように、圧電素子２
２０をコントロールユニット等により制御するものであ
る。なお、圧電素子２２０，コントロールユニット（図
示せず）が、本発明の設置位置制御手段を構成する。な
お、第１スプリング２１２が、本発明の第１の弾性体を
構成し、第２スプリング２１０が、本発明の第２の弾性
体を構成する。

【００３４】ここで、圧電素子２２０の拡大図を、図５
に示す。圧電素子２２０は、例えばＰＺＴ系セラミック
スとし、第２スプリング２１０挿入部のノズルホルダ２
０８に溝２２０Ａを設け、当該溝２２０Ａを通してハー
ネス２２０Ｂをノズルホルダ２０８外部へ導出するよう
にしてある。そして、圧電素子２２０に電圧を印加させ
ない非作動時（運転領域Ｉ及びIIIに相当する場合）に
は、プレリフト量Ｌ１＞全リフト量Ｌ２となるように構
成しておき、プレリフト量Ｌ１によるニードル２１４の
リフト量規制は行わないようにする。

【００３５】一方、圧電素子２２０に電圧を印加させる
作動時（運転領域IIに相当する場合）には、プレリフト
量Ｌ１が所望の値になるように構成しておき、プレリフ
ト量Ｌ１によるニードル２１４のリフト量規制を行うよ
うにしてある。かかる制御はコントロールユニットによ
り実行されるが、当該制御を図６のフローチャートに基
づき説明する。

【００３６】ステップ（図では、Ｓと記してある。以
下、同様）１では、エンジン回転数，アクセル開度等を
読み込む。ステップ２では、現在の運転状態が、図２に
示した運転領域IIに属するか否かを判断する。ＹＥＳで
あれば、ステップ３へ進み、ＮＯであれば、圧電素子２
２０への電圧の印加停止を維持して、本フローを終了す
る。

【００３７】ステップ３では、圧電素子２２０への電圧
の印加を行い、本フローを終了する。なお、第２の実施
例では、圧電素子２２０に電圧を印加させない非作動時
（運転領域Ｉ及びIII に相当する場合）に、プレリフト
量Ｌ１＞全リフト量Ｌ２となるように構成したが、かか
る場合に、プレリフト量Ｌ１がゼロとなるように、即ち
スプリングシート２１８と初期リフト用間隙調整用シム
２０７との間隙がゼロとなるように圧電素子２２０を構
成し、２つのスプリング２１０，２１２を常にニードル
２１４に作用させて全リフト量Ｌ２を確保させる一方
で、圧電素子２２０に電圧を印加させる作動時（運転領
域IIに相当する場合）に、プレリフト量Ｌ１が所望の値
になるように構成してもよい。

【００３８】更に、運転領域Ｉの場合に、プレリフト量
Ｌ１＞全リフト量Ｌ２となるように構成し、第１スプリ
ング２１２のみをニードル２１４に作用させて全リフト
量Ｌ２を確保させることで、初期噴射率の低下防止と同
時に低速低負荷時の噴射特性を改善（不整噴射等の抑
制）するようにすると共に、運転領域III の場合には、
圧電素子２２０に所定電圧（≠運転領域IIでの電圧）を
印加することで、プレリフト量Ｌ１がゼロとなるよう
に、即ち２つのスプリング２１０，２１２を同時にニー
ドル２１４に作用させて全リフト量Ｌ２を確保させるこ
とで、初期噴射率の低下防止と同時に高速域での噴射特
性を更に改善（２次噴射等の防止）するようにしてもよ
い。

【００３９】このように、第２の実施例によれば、機関
の運転状態に応じ、燃料の噴射率特性を可変制御できる
ので、従来の２段開弁圧ノズルのように、常に、初期噴
射率を抑制するようなことがなく、運転性能や排気性能
等を改善することができる。ところで、上記各実施例で
は、燃料噴射弁の弁体のリフト量を運転状態に応じて可
変制御するようにして構成したが、燃料噴射ポンプで噴
射率特性を変更することで、低中速高負荷領域及び中速
低負荷領域で、初期噴射率を抑制した噴射特性で燃料噴
射を行い、それ以外の運転領域で、噴射初期から噴射率
を高めた噴射特性で燃料噴射を行うようにしてもよく、
これによっても、低速低負荷時に燃料噴射時期の遅延
（リタード），排気還流，高スワール化等を行っても燃
焼を安定化させることができ、また低速高負荷時等に、
ＮＯｘ・騒音を有効に低減することができるものであ
る。

【００４０】また、上記各実施例では、リフト量規制を
２段階で行うようにしたが、これに限るものではなく、
複数段階で規制を行うように構成してもよい。なお、上
記各実施例では、運転領域をＩ，II，III に分けて説明
したが、これに限らず、各部の調整により、他の運転領
域で、要求に応じて噴射率特性を切換えるようにするこ
とも可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、噴射特性切換手段により、内燃機関の所
望の運転状態に応じ、燃料噴射弁の開弁時の弁体のリフ
ト量を１段階で制御する第１噴射特性と、燃料噴射弁の
開弁時の弁体のリフト量を複数段階で制御して燃料の初
期噴射率を抑制する第２噴射特性と、を切り換えるよう
にしたので、燃料噴射ポンプの構成を複雑化，大型化に
よる大幅なコストアップを招くことなく、所望の運転状
態に応じた噴射率特性の要求に応えることができるよう
になるので、安価かつ簡単な構成で、運転性能や排気性
能等を改善することができる。

【００４２】請求項２に記載の発明によれば、前記リフ
ト量規制手段と、前記リフト量制御手段と、を備えた燃
料噴射弁を用い、上記各手段により、前記第１噴射特性
と、第２噴射特性と、を切換えるようにしたので、ま
た、例えば、前記リフト量制御手段を、請求項３に記載
の発明のように、一の弾性体と、高圧室と、圧力制御手
段と、により構成するようにすれば、上記の作用を奏す
ることができるのは勿論、構成の簡略化が図れると共
に、請求項４に記載の発明に較べ、燃料噴射弁の開閉弁
動作に伴い移動する部材重量（即ち、慣性マス）を少な
くできるので、例えば開閉弁特性（不斉噴射等の発生
等）をより一層改善することができる。

【００４３】請求項４に記載の発明によれば、燃料噴射
弁を、従来同様の２スプリングノズルを基調として構成
したので、従来の２スプリングノズルに対して、設置位
置制御手段を備えれば良いという小変更で済むので、低
コストで比較的高信頼性を高くできると共に、２つのス
プリングを組み合わせて活用することができるので、請
求項２，３に記載の発明に比べ、噴射特性の設定自由度
を大きくすることができる。

【００４４】なお、請求項５に記載の発明のように、低
中速高負荷領域及び中速低負荷領域で、前記第２噴射特
性を選択し、それ以外の運転領域で、前記第１噴射特性
を選択するようにすれば、例えば、低速低負荷時に燃料
噴射時期の遅延（リタード），排気還流，高スワール化
等を行う機関等において、当該低速低負荷時に初期期噴
射率が低下すると、燃焼の不安定化や失火等が発生し、
運転性能や排気性能が悪化してしまうという問題を効果
的に解決することができる。

【００４５】また、請求項６に記載の発明のように、噴
射率の制御装置の種類に拘わらず、低中速高負荷領域及
び中速低負荷領域で、初期噴射率を抑制した噴射特性で
燃料噴射を行い、それ以外の運転領域で、噴射初期から
噴射率を高めた噴射特性で燃料噴射を行うようにすれ
ば、低速低負荷時に燃料噴射時期の遅延（リタード），
排気還流，高スワール化等を行っても燃焼を安定化させ
ることができ、低速高負荷時等に、ＮＯｘ・騒音を有効
に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における燃料噴射弁の全
体構成図。

【図２】同上実施例における運転領域Ｉ,II ，III を説
明する図。

【図３】各運転領域での燃料噴射圧力を説明する図。

【図４】本発明の第２の実施例における燃料噴射弁の全
体構成図。

【図５】同上実施例の圧電素子部の拡大図。

【図６】同上実施例の噴射率制御を説明するフローチャ
ート。

【図７】従来の２段開弁圧ノズルを説明する図。

【符号の説明】

１０２ 燃料通路 １０３ 燃料通路 １０４ 燃料通路 １０５ 燃料通路 １０６ スプール弁 １０８ 高圧室 １０９ プッシュロッド １１０ スプリング １１４，２０４ 弁体（ニードル） １１５，２０３ ノズルボディ（弁体保持部） １１６，２０８ ノズルホルダ ２０１ 燃料通路 ２０２ 燃料通路 ２０９ プッシュロッド ２１０ 第２スプリング ２１２ 第１スプリング ２２０ 圧電素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開弁時の弁体のリフト量を１段階で制御す
   る第１噴射特性と、開弁時の弁体のリフト量を複数段階
   で制御して燃料の初期噴射率を抑制する第２噴射特性
   と、を切り換え可能に構成した燃料噴射弁と、 前記燃料噴射弁の第１噴射特性と、第２噴射特性と、を
   運転状態に応じて切換る噴射特性切換手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射
   制御装置。
2. 【請求項２】前記燃料噴射弁が、 弾性体を介して弁体保持部に閉弁付勢される弁体と、 前記弁体の開弁方向端部と所定間隙を有して配設され、
   開弁時の弁体のリフト量を規制するリフト量規制手段
   と、 前記リフト量規制手段に作用して、前記所定間隙を制御
   して弁体のリフト量を制御するリフト量制御手段と、 を含んで構成され、 前記噴射特性切換手段が、 所望の運転状態で、前記リフト量制御手段により、弁体
   のリフト量を制御して、前記第１噴射特性と、前記第２
   噴射特性と、を切り換えるように構成されたことを特徴
   とする請求項１に内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】前記リフト量制御手段が、 前記リフト量規制手段に作用する圧力を供給する高圧室
   と、 前記高圧室内の圧力を制御する圧力制御手段と、 を含んで構成され、 前記圧力制御手段を介して、高圧室内の圧力を制御する
   ことで、前記リフト量規制手段へ作用圧を制御して、弁
   体のリフト量を制御するように構成されたことを特徴と
   する請求項２に内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】前記燃料噴射弁が、 弁体保持部に保持された弁体と、 前記弁体を、弁体保持部に常時閉弁方向に付勢する第１
   の弾性体と、 前記弁体が、所定量リフトした後、当該弁体を閉弁方向
   へ押圧開始するように設置された第２の弾性体と、 前記第２の弾性体の設置位置を変更し、前記押圧開始位
   置を変更することで、前記所定量を制御する設置位置制
   御手段と、 を含んで構成され、 前記噴射特性切換手段が、 所望の運転状態で、前記設置位置制御手段を介して、前
   記第２の弾性体の設置位置を変更することで、前記所定
   量を制御して、前記第１噴射特性と、前記第２噴射特性
   と、を切り換えるように構成されたことを特徴とする請
   求項１に内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】前記噴射特性切換手段が、低中速高負荷領
   域及び中速低負荷領域で、前記第２噴射特性を選択し、
   それ以外の運転領域で、前記第１噴射特性を選択する手
   段であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか
   １つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 【請求項６】低中速高負荷領域及び中速低負荷領域で、
   初期噴射率を抑制した噴射特性で燃料噴射を行い、それ
   以外の運転領域で、噴射初期から噴射率を高めた噴射特
   性で燃料噴射を行うことを特徴とする内燃機関の燃料噴
   射制御装置。