JPH10281036A - 燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コモンレールに備わるリリーフ弁に強制開弁
手段である電磁ソレノイドを設け、エンジンの運転状態
に応じてコモンレールの燃料圧を解放することにより、
噴射圧を低下させる。 【解決手段】 コモンレール２に備えるリリーフ弁２４
を常閉式のリリーフ弁とし、コントローラ８からの励磁
電流で作動する電磁ソレノイド２５によってリリーフ弁
２４を強制的に開弁可能とする。インジェクタ３から噴
射する燃料の噴射圧を低下させる場合には、その時のみ
電磁ソレノイド２５を励磁すればよく、低電力で且つ迅
速にコモンレール２の燃料圧を低下させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料ポンプから
送り出された燃料をコモンレールに貯留し、コモンレー
ルから供給された燃料をインジェクタによって燃焼室に
噴射する燃料噴射システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、エンジンの燃料噴射制御
に関して、噴射圧力の高圧化を図り、且つ燃料の噴射タ
イミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態
に応じて最適に制御する方法として、燃料噴射システム
が知られている。燃料噴射システムは、ポンプによって
所定圧力に加圧された燃料噴射制御用の作動流体をコモ
ンレールに貯留し、燃料圧を利用してインジェクタを作
動させて、インジェクタから対応する燃焼室内に燃料を
噴射する燃料噴射システムである。加圧燃料が各インジ
ェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射
条件で噴射されるように、コントローラがコモンレール
内の燃料圧と、各インジェクタに設けられた制御弁の作
動とを制御している。

【０００３】従来のコモンレール燃料噴射システムを図
６に基づいて説明する。燃料タンク７からフィードポン
プ６によって吸い上げられた燃料は、高圧燃料ポンプ１
に送られる。高圧燃料ポンプ１は、例えばエンジンによ
って駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧ポンプで
あり、燃料をコモンレール２に供給する。供給された燃
料は要求される所定圧力に昇圧した状態でコモンレール
２に貯留され、コモンレール２からインジェクタ３に供
給される。インジェクタ３は、エンジンの型式に応じて
通常、複数個設けられているが、コモンレール２から供
給された燃料を各対応する燃焼室内に噴射する。インジ
ェクタ３から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２
に貯留されている燃料の圧力（以下、「コモンレール圧
力」という）に略等しいので、噴射圧を制御するにはコ
モンレール圧力を制御すればよいことになる。コモンレ
ール圧力は、燃料ポンプ１の吐出量によって増圧又は減
圧方向に、或いは予め定められた圧力に保持するように
制御される。

【０００４】燃料ポンプ１は、エンジンの回転を取り出
して駆動されるカム１０と、カム１０に当接して往復動
をするプランジャ１１とを備えており、プランジャ１１
の頂面がポンプ室１２の壁面の一部を形成している。ポ
ンプ室１２の吸入側、即ち、フィードポンプ６とポンプ
室１２との間を連通する燃料吸入路１３には流量制御弁
１５が設けられ、ポンプ室１２の吐出側、即ち、ポンプ
室１２とコモンレール２との間を繋ぐ燃料吐出路１４に
は逆止弁である吐出弁１７が設けられている。

【０００５】燃料ポンプ１の吐出量は、流量制御弁１５
により制御される。流量制御弁１５は、常開式の電磁２
方弁であり、電子制御を行うエンジン制御モジュール
（ＥＣＭ）であるコントローラ８からの制御電流によっ
て電磁ソレノイド１６を励磁することで、燃料ポンプ１
の吐出量を制御する。即ち、プランジャ１１の上昇行程
中の任意の時点で電磁ソレノイド１６へ通電して流量制
御弁１５を閉じると、その時点からプランジャ１１の上
死点までの間、プランジャ１１により加圧される燃料
は、吐出弁１７を押し開いてコモンレール２へ供給され
る。流量制御弁１５の閉弁時からプランジャ１１の上死
点到達時点までの期間が燃料圧送期間となる。この圧送
期間、即ち、流量制御弁１５への通電時間を制御するこ
とで、燃料ポンプ１の吐出量を制御することができ、燃
料ポンプ１の吐出量によってコモンレール圧力、即ち、
噴射圧を制御することができる。尚、燃料吸入路１３で
の燃料圧（フィード圧）は、リリーフ弁１８により上限
が制限されているので、フィードポンプ６が送る余剰の
燃料はリリーフ弁１８及び戻し管１９を通じて燃料タン
ク７に戻される。

【０００６】コモンレール２には、コモンレール圧力が
異常上昇するのを防ぐために、常閉型のリリーフ弁２０
が備えられている。常閉型のリリーフ弁２０は、通常は
閉弁状態にあるが、コモンレール圧力Ｐｃがシステム異
常等に起因して所定の設定圧力よりも高圧になると開弁
して、コモンレール２内の燃料を排出路２１を通じて燃
料タンク７へ放出し、コモンレール２内の燃料圧を低下
させる。コモンレール２に貯留された燃料は、燃料供給
管２３を通じてインジェクタ３に供給される。また、コ
モンレール２には、コモンレール圧力Ｐｃを検出するた
めの圧力センサ２２が設けられており、圧力センサ２２
が検出したコモンレール圧力Ｐｃの信号はコントローラ
８に入力される。

【０００７】インジェクタ３はインジェクタ本体内を往
復動可能な針弁３１と燃料を燃焼室（図示せず）に噴射
する噴孔３２を備えており、針弁３１によって噴孔３２
が開閉制御される。針弁３１の頂面３３は、燃料供給管
２３からの燃料圧が供給されるバランスチャンバ３０の
壁面の一部を形成している。燃料供給管２３に接続する
燃料通路３４は、針弁３１の周囲に形成された燃料溜ま
り３５及び通路に連通している。燃料溜まり３５に臨む
針弁３１の第１テーパ面３６及び針弁３１の先端に形成
され且つインジェクタ本体のテーパ状弁シートと着座し
て噴孔３２を開閉する第２テーパ面３７に作用する燃料
圧に基づくリフト力と、バランスチャンバ３０内の燃料
圧に基づい針弁３１を押下げ力、及び針弁３１に対して
押下げ方向に作用するリターンスプリング（図示せず）
の戻し力とのバランスによって針弁３１のリフトが制御
される。

【０００８】コモンレール２内の高圧燃料は、燃料流路
の一部を構成する燃料供給管２３、燃料供給管２３から
分岐した供給路３８を通じてバランスチャンバ３０に供
給される。供給路３８にはオリフィス３９が設けられて
いる。バランスチャンバ３０内の燃料圧を制御するた
め、バランスチャンバ３０には排出路４０が設けられて
いる。排出路４０にもオリフィス４１が設けられてお
り、オリフィス４１の有効通路断面積はオリフィス３９
の有効通路断面積よりも大となるように設定されてい
る。また、排出路４０には、排出路４０を燃料戻り管４
６に開放するための開閉弁４４が設けられている。

【０００９】排出路４０に設けられている開閉弁４４を
コントローラ８の制御によって開くと、オリフィス３９
はオリフィス４１よりも燃料の流れをより強く制限する
ので、バランスチャンバ３０内の燃料圧が低下する。第
１及び第２のテーパ面３６，３７に作用する燃料圧に基
づいて針弁３１を持ち上げるリフト力が、バランスチャ
ンバ３０内の燃料圧に基づく押下げ力及びリターンスプ
リングのばね力との合力を上回ると、針弁３１がリフト
する。針弁３１がリフトすると噴孔３２が開口するの
で、コモンレール２から燃料供給管２３及び燃料通路３
４を通じてインジェクタ３に導かれた燃料は、針弁３１
の周囲の通路を通じてノズルの先端に形成された噴孔３
２から燃焼室（図示せず）内へと噴射される。燃焼室へ
の噴射に費やされなかった燃料、即ち、開閉弁４４を通
過した燃料と、バランスチャンバ３０又は燃料溜まり３
５から中間チャンバ４２にリークした漏れ燃料とは、そ
れぞれ、排出路４０、４３、燃料戻り管４６を経て燃料
タンク７へと回収される。

【００１０】エンジン制御モジュールであるコントロー
ラ８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転
数センサ、アクセルペダルの踏込み量Ａｃｃを検出する
ためのアクセル踏込み量センサ、及びコモンレール圧力
Ｐｃを検出するコモンレール圧力センサ等の各種センサ
９からの検出信号が入力される。なお、コントローラ８
への入力信号としては、その他に、冷却水温度を検出す
るための冷却水温センサ、エンジン気筒判別センサ、上
死点検出センサ、大気温度を検出するための大気温度セ
ンサ、大気圧を検出するための大気圧センサ、及び吸気
管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ等のエン
ジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号
が入力されるが、これらのセンサについては、この発明
の主題と直接には関係していないので、詳細な説明を省
略する。

【００１１】コントローラ８は、上記各センサ９からの
検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づ
いて設定された目標噴射特性に従って、開閉弁４４を開
閉制御して針弁３１をリフト制御する。目標噴射特性
は、エンジン出力がエンジンの運転状態に即した最適出
力になるように、インジェクタ３による燃料の噴射条
件、即ち、燃料の噴射タイミング及び噴射量を定めるも
のである。開閉弁４４の開閉制御は、電磁ソレノイド４
５によって行なわれ、燃料噴射の時期及び量は、噴射圧
（略、コモンレール圧力に等しい）と針弁３１のリフト
（リフト量、リフト期間）とによって定められ、針弁３
１のリフトは、電磁ソレノイド４５に送られる制御電流
としての噴射パルスによって決定される。

【００１２】インジェクタ３が燃料を噴射することでコ
モンレール２内の燃料が消費されることにより、コモン
レール２内の燃料圧は低下するが、コントローラ８は、
コモンレール２内の燃料圧が一定となるように燃料ポン
プ１の吐出量を制御する。更に、燃料の噴射圧を増加さ
せる場合には、コントローラ８は、燃料ポンプ１の吐出
量を増加制御してコモンレール圧力Ｐｃを上昇させる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシステムに
おいて、エンジン運転状態の変化に応じて、昇圧、減圧
又は一定圧に制御すべきコモンレール圧力の制御は、主
として、負荷（アクセルペダル踏込み量Ａｃｃ）及びエ
ンジン回転速度に応じて設定される目標コモンレール圧
力と、圧力センサ２２によって検出される実際のコモン
レール圧力との偏差に基づいて制御される。なお、目標
コモンレール圧力は、一般的には、高負荷・高速運転領
域では高圧に、低負荷・低速運転領域では低圧に設定さ
れる。

【００１４】ここで、コモンレール圧力を昇圧させるに
は燃料ポンプの吐出量を増加すればよいが、コモンレー
ル圧力は、インジェクタで燃料噴射や噴射に伴うバラン
スチャンバからの燃料の排出、その他のリークというよ
うにコモンレール内の燃料が消費されない限り、減圧す
ることがない。しかも、燃料噴射圧力、即ち、コモンレ
ール圧力を減圧させる必要があるのは、燃料噴射量自体
が少ない（極端には無噴射）場合であることが多いた
め、コモンレール圧力の低下速度が遅く、上記の従来シ
ステムでは、速やかな減圧制御は期待できない。例え
ば、図７に示すように、コモンレール圧力Ｐｃが高い状
態Ｐｃ１から低い状態Ｐｃ２に低下するには、Ｔ₁ の時
間経過を要しており、応答速度が速いとは言えない。

【００１５】これに対して、特開平４−２３４５６２号
公報には、上記従来システムにおけるリリーフ弁を制御
可能な減圧弁として構成し、システム異常時のみなら
ず、減圧制御時に当該減圧弁を開弁させることで減圧応
答性を高めた燃料噴射システムが開示されている。この
減圧応答性は、図７と同様にコモンレール圧力Ｐｃが高
い状態Ｐｃ１から低い状態Ｐｃ２に低下するのに、図８
に示すように、Ｔ₂ （Ｔ₁ の約４分の１）に改善されて
いる。しかしながら、上記の公報に記載の技術では、減
圧弁を常開式の電磁弁で構成しているため、減圧制御時
を除く正常運転時（エンジン運転中の大部分を占める）
には常に通電する必要がある。このような減圧弁制御を
行なう燃料噴射システムでは、電磁弁で消費する電力消
費量が大きく、その分、発電機の運転のためのエンジン
の仕事が増加して燃費を悪化させている。また、上記の
公報に記載のものでは、減圧弁は、コモンレールに取り
付けられているため、コモンレール圧力Ｐｃ（最高で１
６０〜２００ＭＰａ）に耐えられるだけの閉弁力（電磁
力）が必要となることからも、電力消費量は無視できな
い水準にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明の目的は、燃
料ポンプの送出し量によってコモンレール圧力を調節し
ている燃料噴射システムにおいて、エンジンの運転状態
がコモンレール圧力を低下させることを求めている場合
に、コモンレール内の燃料を放出するための制御弁の駆
動に要する電力消費量を少なくして、減圧制御時の応答
性を向上しつつ、エンジンにかかる負担を軽減して燃費
の向上を図ることができる燃料噴射シテステムを提供す
ることである。

【００１７】第１の発明は、燃料ポンプによって送り出
された燃料を貯留するコモンレール、前記コモンレール
から供給される前記燃料を前記コモンレールの燃料圧に
相当する噴射圧で燃焼室に噴射するインジェクタ、前記
コモンレールの前記燃料圧が予め定められた値以上の燃
料圧である状態に応じて開弁して前記コモンレールの前
記燃料圧を解放するリリーフ弁、及びエンジンの運転状
態を検出するセンサを具備し、前記リリーフ弁は強制開
弁手段を備えた常閉式リリーフ弁であり、前記センサの
検出信号が入力されるコントローラは、前記エンジンの
運転状態に応じて前記強制開弁手段を作動させて前記常
閉式リリーフ弁を開弁する制御を行なうことから成る燃
料噴射システムに関する。

【００１８】第１の発明では、コモンレール圧力を解放
する弁手段として、安全上のためにコモンレールに設け
られているリリーフ弁が利用される。このリリーフ弁は
常閉式リリーフ弁であるので、通常の非通電状態にある
ときにコモンレール圧力が加わっても開弁しないだけの
充分な大きさの閉弁力が、リリーフ弁内蔵の戻しばねに
より与えられる。コントローラは、センサからの検出信
号に応じてコモンレール圧力を減圧制御するべき状態に
あると判断したときのみ、強制開弁手段を作動させて常
閉式リリーフ弁を開弁する。強制開弁手段は、例えば、
戻しばねに抗してリリーフ弁を開弁させる電磁ソレノイ
ドである。コモンレールに設けられている強制開弁手段
を作動させると、コモンレール圧力は目標のコモンレー
ル圧力に急速に低下するので、コモンレール圧力を減圧
制御するべき状態が長期に渡って継続する状況は通常考
えられない。したがって、電磁ソレノイドを長期に渡っ
て励磁させることもなく、エンジンにかかる負担が軽減
される。

【００１９】また、第１の発明において、コントローラ
が強制開弁手段を作動させるエンジンの運転状態は、噴
射圧を減圧させるべき運転状態である。噴射圧を減圧さ
せるべき運転状態としては、例えば、急速な加速を行う
ためにコモンレール圧力を高くした後に、定速速度に移
行するので、コモンレール圧力に高い圧力を必要としな
くなる状況が考えられる。このような場合でも、噴射圧
が長期に渡って減圧し続けることはなく、電磁ソレノイ
ドの通電時間は僅かであり、電磁ソレノイドに供給すべ
き電力は僅かで済み、エンジンにかかる負担も軽減され
る。

【００２０】上記強制開弁手段には、リリーフ弁に内蔵
される戻しばねのばね力に打ち勝つだけの開弁力を備え
ることが必要である。通常、その開弁力を与えるのは上
記のとおり強制開弁手段としての電磁ソレノイドである
が、開弁時（減圧制御時）には上記のばね力に打ち勝つ
だけの電磁力を生じさせる必要があるため、当初の供給
電流が大きくなり、電力消費量の削減が充分とは言えな
い場合もある。第２の発明の目的は、エンジン運転状態
の検出に基づいて減圧制御が必要な状態では、燃料ポン
プの吐出弁に当該吐出弁を強制的に開弁させる強制開弁
手段を備えることにより、第１の発明に比して、電力消
費量を極めて小さく抑えることを可能にする燃料噴射シ
ステムを提供することである。

【００２１】第２の発明は、燃料を送り出す燃料ポン
プ、前記燃料ポンプの吐出圧に応じて開弁する吐出弁、
前記吐出弁を通じて送り出された燃料を貯留するコモン
レール、前記コモンレールから供給された前記燃料を前
記コモンレールの燃料圧に相当する噴射圧で燃焼室に噴
射するインジェクタ、及びエンジンの運転状態を検出す
るセンサを具備し、前記吐出弁は強制開弁手段を備えた
逆止弁であり、前記センサの検出信号が入力されるコン
トローラは、前記エンジンの運転状態に応じて前記強制
開弁手段を作動させて前記逆止弁を開弁する制御を行な
うことから成る燃料噴射システムに関する。

【００２２】第２の発明によれば、コモンレール圧力を
解放する弁手段として、燃料ポンプの吐出路に設けられ
た吐出弁が利用される。この吐出弁は、常に少なくとも
コモンレール圧力を閉弁方向の力として受けて閉弁して
おり、一定以上の吐出圧で開弁して吐出燃料をコモンレ
ールに送る逆止弁である。コモンレール圧力が閉弁力と
して作用しているが、同時に作用するポンプ室内圧が開
弁力として利用されるため、吐出弁を強制的に開弁させ
るための開弁力は小さくなる。したがって、吐出弁を強
制的に開弁させるための開弁力は、コモンレール圧力と
ポンプ室内圧との差圧に打ち勝つだけの小さい力で充分
となる。強制開弁手段として電磁ソレノイドを用いた場
合には、電磁ソレノイドに供給すべき電力が低減する。
また、開弁初期に大量に必要となる電力が少なくなり、
開弁維持のために必要とする電力は一般的に小電力で済
む。

【００２３】また、第２の発明において、コントローラ
が強制開弁手段を作動させるエンジンの運転状態は、噴
射圧を減圧させるべき運転状態である。噴射圧を減圧さ
せるべき運転状態としては、上記のとおり、例えば、急
速な加速を行うためにコモンレール圧力を高くした後
に、定速速度に移行するため、コモンレール圧力に高い
圧力を必要としなくなる状況が考えられる。吐出弁を開
弁させ続けておくために電磁ソレノイドを長期に渡って
通電して励磁し続けることもなく、エンジンにかかる負
担が軽減される。

【００２４】また、第２の発明において、コントローラ
は、強制開弁手段を作動させる際に、一旦燃料ポンプの
吐出量を最大に制御する。このように制御すると、通常
の圧送行程と同じように、吐出弁の開弁は、ポンプ室内
圧がコモンレール圧力を上回るときの燃料ポンプの吐出
圧でまかなわれる。したがって、開弁のための電磁力
（プルイン電流）は実質的に不要となり、開弁状態を保
持するための電磁力（ホールド電流）が必要となるのみ
であり、一層の省電力化が達成される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、こ
の発明による燃料噴射システムの実施例を説明する。図
１は第１の発明による燃料噴射システムの概略図であ
る。なお、図１に示した第１の発明による燃料噴射シス
テムについては、図６に基づいて既に説明した従来の燃
料噴射システムと同一の構造及び機能を有する構成要素
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２６】図１に示す燃料噴射システムは、図６に用
いられていたリリーフ弁２０を強制開弁手段を備えた常
閉式のリリーフ弁２４とし、コントローラ８からの制御
信号によりリリーフ弁２４を開閉制御することを可能と
したものである。この実施例において、強制開弁手段
は、電磁ソレノイド２５であり、コントローラ８からの
制御信号である励磁電流によって励磁される。

【００２７】電磁ソレノイド２５を備えたリリーフ弁２
４の一例が図２に示されている。リリーフ弁２４は、弁
ケース５０の一端が流入口５１であり、他端が流出口５
２となっている。弁ケース５０内には、流入口５１側に
軸方向長さは短いが大径の中空部５３が形成され、大径
の中空部５３から連続して、軸方向長さは長いが小径の
中空部５４が流出口５２に向かって形成されている。大
径の中空部５３の流入口５１と接続する部分にテーパ状
の弁座５５が形成されている。弁座５５には球状の弁体
５６が着座可能であり、弁体５６は平板状のアーマチュ
ア５７と一体に構成されている。

【００２８】小径の中空部５４内には、弁ばね５８が圧
縮状態に配置されている。弁ばね５８は、一端をアーマ
チュア５７の中央部において弁体５６とは反対側の面に
係合し、他端は弁ケース５０の流出口５２側に形成され
ている段部５９に係合している。弁ばね５８は、常に弁
体５６を弁座５５に着座させる方向に付勢し、そのばね
力は、コモンレール２の圧力の機械的な安全上の圧力と
して設定されている。リリーフ弁２４が開弁している状
態では、弁体５６が弁座５５から離れており、流入口５
１から流入した燃料はアーマチュア５７の周囲に形成さ
れる通路６０及びアーマチュア５７内に形成した通路６
１を経て、更に小径の中空部５４を通じて流出口５２に
向かって流れる。

【００２９】弁ケース５０内で小径の中空部５４の周囲
には、電磁ソレノイド２５が配置されている。電磁ソレ
ノイド２５は、コントローラ８からの励磁電流を受けて
励磁すると、弁ばね５８による閉弁方向に作用するばね
力に抗してアーマチュア５７を引き寄せて、弁体５６を
弁座５５から離間させ、リリーフ弁２４を開弁する。即
ち、コモンレールの圧力が安全上の圧力以下の状態であ
っても、コントローラ８は励磁電流を供給することによ
り、リリーフ弁２４を強制的に開弁させることが可能と
なっている。

【００３０】コントローラ８が各種センサ９からの検出
信号に基づいて燃料噴射圧、即ち、コモンレール圧力Ｐ
ｃを減圧すべきであると判断すると、リリーフ弁２４の
電磁ソレノイド２５を励磁する制御電流を出力する。電
磁ソレノイド２５の励磁によってリリーフ弁２４が開弁
すると、コモンレール２内の高圧燃料がリリーフ弁２４
を通じて燃料タンク７へ戻る流れが生じて、コモンレー
ルの圧力が低下する。

【００３１】図１に示された燃料噴射システムの制御フ
ローを図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
図３の左側のフロー（Ａ）はコモンレール圧力Ｐｃ（流
量制御弁１５）を制御するためのメインルーチンであ
り、右側のフロー（Ｂ）は速やかな減圧制御を行なうた
めのサブルーチンでとしての減圧制御ルーチンである。
先ず、メインルーチン（Ａ）を説明する。 （１）このルーチンが開始されると、センサからエンジ
ン回転数Ｎｅとアクセル踏込み量Ａｃｃとが入力される
（ステップ１１（Ｓ１１と略す。以下同様））。 （２）Ｓ１１で入力されたエンジン回転数Ｎｅとアクセ
ル踏込み量Ａｃｃとに基づいて、予め求められているマ
ップにより、目標噴射量Ｑｂが算出される（Ｓ１２）。
即ち、エンジンの基本特性として、エンジン回転数Ｎｅ
と目標噴射量Ｑｂとは、アクセル踏込み量Ａｃｃをパラ
メータとして互いの関係が予め求められているので、燃
焼サイクル毎に噴射すべき目標となる燃料噴射量は、そ
の時々のエンジン回転数Ｎｅとアクセル踏込み量Ａｃｃ
とからこの基本噴射量特性マップに基づいて目標噴射量
Ｑｂが求められる。 （３）Ｓ１１で入力されたエンジン回転数Ｎｅと、Ｓ１
２で算出された目標噴射量Ｑｂとに基づいて、予め求め
られているマップにより、目標コモンレール圧力Ｐｃｂ
が求められる（Ｓ１３）。即ち、エンジン回転数Ｎｅに
基づいて定められる必要な燃料噴射期間内に目標噴射量
Ｑｂを噴射するには、それに応じた燃料噴射圧力が必要
である。 （４）実際のコモンレール圧力（以下、「実コモンレー
ル圧力」という）Ｐｃが圧力センサ２２によって検出さ
れる（Ｓ１４）。 （５）Ｓ１３で求めた目標コモンレール圧力ＰｃｂとＳ
１４で検出された実コモンレール圧力Ｐｃとの偏差、即
ち、差圧ΔＰｃが計算される（Ｓ１５）。 （６）Ｓ１５で求められた差圧ΔＰｃに基づいて流量制
御弁１５へ通電時期ＰＴｐが求められる（Ｓ１６）。即
ち、差圧ΔＰｃの関数として燃料ポンプの燃料吸入路１
３に設けられている常開式の流量制御弁１５を閉じるた
めに流量制御弁１５に対して通電する通電時期ＰＴｐが
求められる。差圧ΔＰｃが大きいと、目標圧力に対して
実コモンレール圧力が低過ぎることを意味し、流量制御
弁１５を閉じる時間を長くして、コモンレール２への燃
料供給量を増加する。 （７）コントローラ８は、時間カウンタによって計測し
ている時間Ｔｎが通電時期ＰＴｐであるか否かを判断す
る（Ｓ１７）。 （８）未だ、通電時期ＰＴｐでなければ時間のカウント
を続行し、通電時期ＰＴｐが到来すると、制御電流ＰＷ
ｐ（固定値）が出力される（Ｓ１８）。流量制御弁１５
は制御電流ＰＷｐに基づいて閉弁し、燃料吐出路１４に
吐出弁１７を通じて所定量の燃料がコモンレール２に圧
送される。

【００３２】次に図３の右側に示すサブルーチンとして
の減圧制御ルーチン（Ｂ）について説明する。 （１）メインルーチンで計算された差圧ΔＰｃを読み込
む（Ｓ１）。 （２）Ｓ１で読み込んだ差圧ΔＰｃに基づいて、予め定
められている関数ｇ（ΔＰｃ）によって、強制開弁手段
である電磁ソレノイド２５への制御電流ＰＷｖ（具体的
には、コマンドパルス幅、即ち、通電時間）が求められ
る（Ｓ２）。 （３）Ｓ２で求められた制御電流ＰＷｖが電磁ソレノイ
ド２５へ出力される（Ｓ３）。即ち、ΔＰｃの値（減圧
要求レベル）に応じて制御電流ＰＷｖを設定すること
で、速やかな減圧制御が達成される（非減圧時や減圧レ
ベルが小さいときには、ＰＷｖ＝０とすれば良い）。な
お、メインルーチン（Ａ）はエンジンのクランク角度に
同期し実行されるが、減圧制御ルーチン（Ｂ）はクラン
ク角度に同期させても良いし、一定時間周期で実行させ
ても良い。

【００３３】次に、第２の発明による燃料噴射システム
の別の実施例を説明する。図４は第２の発明による燃料
噴射システムの別の実施例を示す概略図である。なお、
図４に示した燃料噴射システムについては、燃料吐出路
１４に設けられている吐出弁１７に強制開弁手段を設け
た以外は変わるところがなく、図６に基づいて既に説明
した従来の燃料噴射システムと同一の構造及び機能を有
する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。

【００３４】図４に示す燃料噴射システムは、図６に用
いられていた吐出弁１７の変わりに強制開弁手段を備え
た逆止弁とした吐出弁４７を用いたものである。エンジ
ンの運転状態を検出するセンサからの検出信号が入力さ
れるコントローラ８は、エンジンの運転状態に応じて制
御信号を出力し、強制開弁手段を作動させて吐出弁４７
を開弁させる。この実施例において、強制開弁手段は電
磁ソレノイド４８である。電磁ソレノイド４８は、コン
トローラ８からの制御信号である励磁電流が通電される
ことによって励磁して、吐出弁４７に内蔵されているば
ねの力に抗して吐出弁４７を開弁させる方向の力を発生
する。吐出弁４７は、通常の噴射ポンプ等で用いられて
いる周知のデリバリバルブに、コアとコイルを付加して
電磁ソレノイド化したものでよい。

【００３５】コントローラ８は、プランジャ１１の上昇
工程中に、常開式の流量制御弁１５に設けられている電
磁ソレノイド１６を励磁して閉弁させて燃料ポンプ４の
作動を圧送行程とし、圧送行程中の任意の時から電磁ソ
レノイド４８に通電して吐出弁４７を強制的に開弁させ
る方向の力を発生させ、圧送行程終了後もなお電磁ソレ
ノイド４８に通電し続けて吐出弁４７が閉じないように
制御する。プランジャ１１が上死点に到達して圧送行程
が終了したとき、コントローラ８は、電磁ソレノイド１
６の励磁を停止して流量制御弁１５を開弁させる。この
ように流量制御弁１５と吐出弁４７とを制御すると、プ
ランジャ１１の吸引行程中にコモンレール２内の高圧の
燃料が吐出弁４７を通じてポンプ室１２内に吸い戻さ
れ、コモンレール圧力Ｐｃが低下する。ポンプ室１２内
に吸い戻された燃料は、流量制御弁１５からリリーフ弁
１８及び戻し管１９を通じて燃料タンク７に戻される。
流量制御弁１５は、逆止弁の構造になっていないので、
燃料は通過可能である。

【００３６】図４に示した燃料噴射システムの実施例の
作動を制御するフローチャートを図５に示す。図５は、
速やかな減圧制御を行いつつ強制開弁手段の省電力化即
ち、小型化を図るために、流量制御弁１５と強制開弁手
段である吐出弁４７の制御ルーチンを組み合わせたもの
であり、以下にその内容を説明する。 （１）センサからエンジン回転数Ｎｅとアクセル踏込み
量Ａｃｃとが入力される（Ｓ２１）。 （２）Ｓ２１で入力されたエンジン回転数Ｎｅとアクセ
ル踏込み量Ａｃｃとに基づいて、予め求められているマ
ップにより、目標噴射量Ｑｂが算出される（Ｓ２２）。 （３）Ｓ２１で入力されたエンジン回転数Ｎｅと、Ｓ２
２で算出された目標噴射量Ｑｂとに基づいて、予め求め
られているマップにより、目標コモンレール圧力Ｐｃｂ
が求められる（Ｓ２３）。 （４）実際のコモンレール圧力（以下、「実コモンレー
ル圧力」という）Ｐｃが圧力センサ２２によって検出さ
れる（Ｓ２４）。 （５）Ｓ２３で求めた目標コモンレール圧力ＰｃｂとＳ
２４で検出された実コモンレール圧力Ｐｃとの偏差、即
ち、差圧ΔＰｃが計算される（Ｓ２５）。以上のＳ２１
〜Ｓ２５は、図３に示したフローチャートにおけるＳ１
１〜Ｓ１５までの各ステップと同様である。

【００３７】（６）減圧要求レベル（急速減圧が必要か
否か）が判別される。即ち、差圧ΔＰｃが予め定めたレ
ベルα（ただし、α＜0 ）よりも大きい（Ｙｅｓの場
合）と、目標コモンレール圧力Ｐｃｂが実コモンレール
圧力Ｐｃよりも所定値α以上に大きいことを意味してい
るから、急速減圧が不要であると判断される。一方、差
圧ΔＰｃが予め定めたレベルαよりも小さい（Ｎｏの場
合）と、急速減圧が必要であると判断される（Ｓ２
６）。 （７）Ｓ２６の判断の結果、急速減圧が不要であると判
断されると、差圧ΔＰｃの関数ｆ（ΔＰｃ）によって、
流量制御弁１５の電磁ソレノイド１６への通電時期ＰＴ
ｐが求められる（Ｓ２７）。 （８）強制開弁手段である電磁ソレノイド４８への制御
電流ＰＷｖをクリア（ＰＷｖ＝０）する（Ｓ２８）。即
ち、電磁ソレノイド４８にはコマンドパルスは供給され
ない。したがって、吐出弁４７は、従来の吐出弁と同様
の吐出弁として作動する。 （９）コントローラ８は、時間カウンタによって計測し
ている時間Ｔｎが通電時期ＰＴｐであるか否かを判断す
る（Ｓ２９）。未だ、通電時期ＰＴｐでなければ時間の
カウントを続行する。 （１０）通電時期ＰＴｐが到来すると、流量制御弁１５
の電磁ソレノイド１６へ制御電流ＰＷｐ（固定値）が出
力される（Ｓ３０）。流量制御弁１５は制御電流ＰＷｐ
に基づいて閉弁し、この閉弁期間内に、燃料ポンプ４
は、燃料吐出路１４に吐出弁１７を通じて所定量の燃料
をコモンレール２に圧送する。以上のサイクルで１回の
ルーチンを終了する。

【００３８】（１１）Ｓ２６の判断（Ｎｏ）の結果、コ
モンレール圧力に急速減圧が必要な場合は、流量制御弁
１５への通電時期ＰＴｐを最大進角時期ＰＴｐｍａｘ
（即ち、最大吐出量）に設定する（Ｓ３１）。即ち、流
量制御弁１５の閉弁期間を最大として、燃料ポンプ１の
燃料吐出量を最大とする。 （１２）強制開弁手段である電磁ソレノイド４８への制
御電流ＰＷｖ（具体的には、固定された値としてのコマ
ンドパルス幅）をセットする（Ｓ３２）。 （１３）Ｓ２９と同様に時間がカウントされ、通電時期
になると（Ｓ３３）、流量制御弁１５の電磁ソレノイド
１６への制御電流ＰＷｐ（固定値）及び吐出弁４７の電
磁ソレノイド４８への制御電流ＰＷｖを出力して（Ｓ３
４）、１回のルーチンを終了する。この場合、吐出弁１
０は燃料ポンプ４の吐出圧で開弁されるため、ＰＷｖの
パルス強さは極めて小さな値（開弁後のボールド電流程
度）で済む。プランジャ１１が上死点に到達すると、電
磁ソレノイド１６への制御電流ＰＷｐはオフの状態とな
るように定めておくと、燃料ポンプ４のプランジャ１１
の吸引行程中において、流量制御弁１５は開弁し且つ吐
出弁４７を強制的に開弁させているので、コモンレール
２内の燃料は開弁している吐出弁４７を通じて燃料ポン
プ４によって吸い戻され、開弁している流量制御弁１５
を通じてリリーフ弁１８から戻し管１９を経て燃料タン
ク７に戻される。

【００３９】燃料ポンプ４の燃料の圧送行程終了直後に
は、吐出弁４７の前後の差圧は小さく、また、通常、吐
出弁４７を構成する逆止弁の閉弁用ばねのばね力が小さ
く設定されているので、吐出弁４７の開弁圧力は小さ
い。したがって、電磁ソレノイド４８に印加する電力が
少なくて済み、強制開弁手段である電磁ソレノイドを小
型のものとすることができる。また、圧力の制御をすべ
て燃料ポンプ４によって行なうことができ、嵩張って且
つ重量のある制御弁を用いる必要もなく、システムを軽
量、コンパクトに構成することができ、その制御系につ
いても簡素化することができる。更に、コモンレール圧
力Ｐｃを低下させた後に再上昇させる際に、燃料ポンプ
４の作動によって簡単に昇圧させることができるので、
圧力応答が迅速になる。

【００４０】

【発明の効果】第１の発明は、以上のように、燃料噴射
システムにおいて、コモンレール内の燃料圧を逃すリリ
ーフ弁を強制開弁手段を備えた常閉式リリーフ弁とし、
センサの検出信号が入力されるコントローラは、エンジ
ンの運転状態に応じて強制開弁手段を作動させて常閉式
リリーフ弁を開弁する制御を行なうように構成した。ま
た、第２の発明は、燃料噴射システムにおいて、燃料ポ
ンプの吐出弁を強制開弁手段を備えた逆止弁とし、セン
サの検出信号が入力されるコントローラは、エンジンの
運転状態に応じて強制開弁手段を作動させて吐出弁を開
弁する制御を行なうように構成した。したがって、いず
れの発明においても、強制開弁手段の作動によってコモ
ンレール圧力が低減され、システム全体を大がかりにす
ることなくコモンレール圧力の下降時の応答性が飛躍的
に向上することができる。その結果、例えば、車両が加
速走行後に低速走行に移行するような場合に、コモンレ
ール圧力は迅速に低下し、騒音を速やかに低減させるこ
とが可能となる。また、コモンレール圧力を低下させる
場合にのみ強制開弁手段を作動させるので、強制開弁手
段を電磁ソレノイドで構成した場合に電力消費量を極め
て小さくでき、強制開弁手段を小型化でき、システムの
軽量化、低コスト化も達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明による燃料噴射システムの一実施例を
示す概略図である。

【図２】図１に示す燃料噴射システムに適用されるリリ
ーフ弁の断面図である。

【図３】図１に示す燃料噴射システムにおけるメインル
ーチンと減圧制御ルーチンとから成る制御フローを示す
図である。

【図４】第２発明による燃料噴射システムの一実施例を
示す概略図である。

【図５】図４に示す燃料噴射システムにおける制御フロ
ーを示す図である。

【図６】従来の燃料噴射システムの概略図である。

【図７】従来の燃料噴射システムにおいてコモンレール
を減圧する場合のコモンレール圧力の時間変化を示すグ
ラフである。

【図８】改善された燃料噴射システムにおいてコモンレ
ールを減圧する場合のコモンレール圧力の時間変化を示
すグラフである。

【符号の説明】

１，４ 燃料ポンプ ２ コモンレール ３ インジェクタ ８ コントローラ １５ 流量制御弁 １６ 電磁ソレノイド １７ 吐出弁 ２２ 圧力センサ ２４ リリーフ弁 ２５ 電磁ソレノイド（強制開弁手段） ４７ 吐出弁 ４８ 電磁ソレノイド（強制開弁手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｒ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ポンプによって送り出された燃料を
   貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給され
   る前記燃料を前記コモンレールの燃料圧に相当する噴射
   圧で燃焼室に噴射するインジェクタ、前記コモンレール
   の前記燃料圧が予め定められた値以上の燃料圧である状
   態に応じて開弁して前記コモンレールの前記燃料圧を解
   放するリリーフ弁、及びエンジンの運転状態を検出する
   センサを具備し、前記リリーフ弁は強制開弁手段を備え
   た常閉式リリーフ弁であり、前記センサの検出信号が入
   力されるコントローラは、前記エンジンの運転状態に応
   じて前記強制開弁手段を作動させて前記常閉式リリーフ
   弁を開弁する制御を行なうことから成る燃料噴射システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記コントローラが前記強制開弁手段を
   作動させる前記エンジンの運転状態は、前記噴射圧を減
   圧させるべき運転状態であることから成る請求項１に記
   載の燃料噴射システム。
3. 【請求項３】 燃料を送り出す燃料ポンプ、前記燃料ポ
   ンプの吐出圧に応じて開弁する吐出弁、前記吐出弁を通
   じて送り出された燃料を貯留するコモンレール、前記コ
   モンレールから供給された前記燃料を前記コモンレール
   の燃料圧に相当する噴射圧で燃焼室に噴射するインジェ
   クタ、及びエンジンの運転状態を検出するセンサ具備
   し、前記吐出弁は強制開弁手段を備えた逆止弁であり、
   前記センサの検出信号が入力されるコントローラは、前
   記エンジンの運転状態に応じて前記強制開弁手段を作動
   させて前記吐出弁を開弁する制御を行なうことから成る
   燃料噴射システム。
4. 【請求項４】 前記コントローラが前記強制開弁手段を
   作動させる前記エンジンの運転状態は、前記噴射圧を減
   圧させるべき運転状態であることから成る請求項３に記
   載の燃料噴射システム。
5. 【請求項５】 前記コントローラは、前記強制開弁手段
   を作動させる際に、一旦前記燃焼室ポンプの吐出量を最
   大に制御することから成る請求項３又は４に記載の燃焼
   室噴射システム。