JPH10318028A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄圧式燃料噴射装置のコモンレールに残留する
燃料の残圧をエンジンの停止時に迅速に解放する。 【解決手段】キースイッチをＯＦＦに切換えると、イン
ジェクタ２６のソレノイドコイル６１を細かい周期で切
換えるようにし、これによってインジェクタ２６でコモ
ンレール２３内の燃料圧をバックリークさせ、コモンレ
ール２３内の圧力を減圧解放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射装置に係
り、とくに蓄圧手段によって蓄圧された燃料圧を電磁弁
を備えるインジェクタに印加しておき、電磁弁の切換え
によって燃料を噴射するようにした燃料噴射装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射装置とし
て、噴射の度毎にカムによってプランジャを突上げると
ともに、エンジンの回転数をカムシャフトおよびメカニ
カルガバナを介してコントロールラックにフィードバッ
クし、このコントロールラックによって１回に噴射され
る燃料の供給量を制御するようにしたボッシュ式の燃料
噴射ポンプに代えて、蓄圧式の燃料噴射装置が提案され
ている。

【０００３】蓄圧式の燃料噴射装置は、加圧ポンプによ
って燃料を加圧するとともに、例えばコモンレールに加
圧された燃料を蓄圧しておき、インジェクタに組込まれ
ている電磁弁を切換えることによって液圧シリンダ内の
ピストンの押圧力を解除し、ノズルニードルをリフトさ
せて燃料を噴射させ、所定のタイミングで再び液圧シリ
ンダ内のピストンに燃料圧を印加し、ノズルニードルを
バルブシートに圧着させて燃料の噴射を停止させるよう
にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような蓄圧式燃料
噴射装置においては、エンジンを停止させた後には、蓄
圧手段を構成するコモンレールに燃料圧が残圧として残
ることになる。このような残圧をそのまま放置しておく
と、整備の際の安全に問題を生ずる可能性がある。

【０００５】またコモンレールから成る蓄圧手段の燃料
圧は、エンジンの回転数およびアクセル開度に応じて要
求される燃焼状態に対応して、その圧力が調整されなけ
ればならない。コモンレール内の圧力を増圧する場合に
は、加圧ポンプを駆動すればよいが、コモンレール内の
圧力を迅速に低下させる手段が従来はなかった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、エンジンの停止時に蓄圧手段の残圧を
速やかに解放するとともに、蓄圧手段内の圧力を任意に
減圧することが可能な燃料噴射装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、蓄圧手段
によって蓄圧された燃料圧を電磁弁を備えるインジェク
タに印加しておき、前記電磁弁の切換えによって燃料を
噴射するようにした燃料噴射装置において、エンジンの
停止信号に応じて前記インジェクタの電磁弁を燃料が噴
射される期間よりも短い周期で切換え動作を繰返して行
なう手段を設けたことを特徴とする燃料噴射装置に関す
るものである。

【０００８】このような装置によれば、エンジンの停止
信号に応じてインジェクタの電磁弁を燃料が噴射される
期間よりも短い周期で切換え動作を繰返して行なうと、
燃料が噴射されることなく、しかもインジェクタによっ
て蓄圧手段の残圧が解放される。

【０００９】第２の発明は、蓄圧手段によって蓄圧され
た燃料圧を電磁弁を備えるインジェクタに印加してお
き、前記電磁弁の切換えによって燃料を噴射するように
した燃料噴射装置において、燃料の噴射を行なうタイミ
ング間に前記インジェクタの電磁弁を燃料が噴射される
期間よりも短い周期で切換え動作させる手段を設けたこ
とを特徴とする燃料噴射装置に関するものである。

【００１０】従ってこのような装置によれば、燃料の噴
射を行なうタイミング間にインジェクタの電磁弁を燃料
が噴射される期間よりも短い周期で切換え動作を行なう
ことによって、燃料を噴射することなくしかも蓄圧手段
を速やかに減圧することが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態に係
る燃料噴射用インジェクタを備える燃料噴射装置の全体
の構成を示すものであって、この燃料噴射装置は燃料を
加圧するための加圧ポンプ１０を備えている。加圧ポン
プ１０はプランジャ１１を備えており、このプランジャ
１１をカムシャフトに取付けられているカム１２によっ
て突上げるようにしており、プランジャ１１の上側の空
間の加圧室１３の燃料が加圧されるようになる。

【００１２】燃料タンク１５内の燃料はセジメンタ１６
およびフィルタ１７を通してフィードポンプ１８によっ
て吸引されるようになっており、フィードポンプ１８の
吐出側に設けられている燃料フィルタ１９を通して上記
加圧ポンプ１０のプランジャ１１の上側の加圧室１３に
供給されるようになっている。なお加圧室１３は一方向
弁２０を介してタンク１５側に燃料をリークさせるよう
にしている。

【００１３】上記加圧室１３の吐出側は一方向弁２２を
介して蓄圧室を構成するコモンレール２３と接続されて
いる。コモンレール２３には一方向弁２４が取付けられ
ている。この一方向弁２４はプレシッシャリミッタを構
成しており、コモンレール２３の圧力が設定圧を越えた
場合に開いてタンク１５側に燃料を戻すようにしてい
る。またコモンレール２３はフローリミッタ２５を介し
てインジェクタ２６と接続されている。フローリミッタ
２５はインジェクタ２６に流れる燃料の流量が異常に増
大した場合に遮断動作を行ない、異常噴射を阻止するた
めのものである。

【００１４】この燃料噴射装置の全体の制御を行なうた
めにコンピュータを含む電子制御装置３０が設けられて
いる。電子制御装置３０はコモンレール２３内の圧力を
検出する圧力センサ３１と接続されている。また加圧ポ
ンプ１０の加圧室１３とリーク側の一方向弁２０との間
にはポンプ制御弁３２が接続されており、その電磁コイ
ル３３が上記電子制御装置３０によって制御されるよう
になっている。

【００１５】電子制御装置３０にはアクセルペダルの踏
込み量を検出するアクセルセンサ３５、エンジンの回転
数を検出するエンジン回転センサ３６、エンジンに設け
られている気筒判別センサ３７、ポンプに設けられてい
る気筒判別センサ３８がそれぞれ接続されている。

【００１６】次に上記コモンレール２３とフローリミッ
タ２５を介して接続されているインジェクタ２６の構成
について説明すると、図１、図２および図３に示すよう
にこのインジェクタ２６の先端側にはノズル本体４０が
取付けられている。ノズル本体４０はノズルニードル４
１を摺動可能に保持しており、このノズルニードル４１
の先端側の部分がバルブシート４２に圧着されるように
なっており、これによって噴口４３からの燃料の噴射の
制御を行なうようにしている。またノズル本体４０内に
は燃料だめ４４が設けられており、この燃料だめ４４へ
燃料通路４５を介してコモンレール２３に蓄圧された燃
料圧が常時加えられるようになっている。

【００１７】ノズルニードル４１はプッシュロッド４８
によって下方へ押圧されるようになっている。プッシュ
ロッド４８は押圧ばね４９によって下方へ押圧されると
ともに、このプッシュロッド４８の上端をピストン５０
が押圧するようになっている。ピストン５０はインジェ
クタ２６のボディに設けられている液圧シリンダ５１内
に摺動可能に支持されるとともに、この液圧シリンダ５
１の入口側を閉じるように中心部に絞り孔を形成したオ
リフィス５２が配されている。

【００１８】上記オリフィス５２についてより詳細に説
明すると、ピストン５０を摺動可能に保持するようにノ
ズルボディ内に設けられている液圧シリンダ５１の入口
部分にはオリフィス５２が配されている。このオリフィ
ス５２はその中心部に小孔５３を備えるようになってい
る。そしてこの小孔５３の上側のエッジの部分が面取り
されて傾斜面を構成している。

【００１９】また上記インジェクタ２６には別の燃料通
路６２が形成されており、上記コモンレール２３に蓄圧
されている燃料圧がフローリミッタ２５を介して液圧シ
リンダ５１内に印加されるようになっている。そして上
記燃料通路６２の途中の部位には別のオリフィス５４が
取付けられている。

【００２０】インジェクタ２６の内部であってその上部
には図１〜図３に示す電磁弁５９が組込まれている。電
磁弁５９は圧縮コイルばね６０によって下方へ押圧され
るとともに、ソレノイドコイル６１によって上方へ付勢
されるようになっている。そしてソレノイドコイル６１
の非励磁時においては、図２Ａに示すように燃料通路６
５と液圧シリンダ５１とを遮断するようにしている。燃
料通路６５は燃料を逃がすためのポート６６と連通され
ている。

【００２１】次に図１に示すシステムによる燃料噴射の
動作を説明する。エンジンの出力の一部によって、フィ
ードポンプ１８と加圧ポンプ１０とが駆動される。フィ
ードポンプ１８はセジメンタ１６およびフィルタ１７を
介してタンク１５内の燃料を吸引し、燃料フィルタ１９
を通して加圧ポンプ１０の加圧室１３内に燃料を充填す
る。

【００２２】加圧室１３内の燃料は、カム１２によって
突上げられるプランジャ１１によって加圧されるととも
に、一方向弁２２を通してコモンレール２３に供給さ
れ、このコモンレール２３によって燃料の蓄圧が行なわ
れる。ここで加圧ポンプ１０のカム１２よる加圧の際
に、ポンプ制御弁３２が電磁コイル３３によって開閉制
御されるようになっており、電子制御装置３０のコンピ
ュータが目標圧とコモンレール２３の圧力のずれとに応
じてポンプ制御弁３２を閉じている時間を適当に演算
し、常に目標圧になるように制御するようにしている。

【００２３】この動作をより詳細に説明すれば、加圧ポ
ンプ１０に設けられている制御弁３２は電磁コイル３３
によって制御されるようになっており、ポンプ制御弁３
２が閉じられたときにプランジャ１１が突上げられる
と、燃料が加圧されるとともに、制御弁３２が開かれた
ときにプランジャ１１が突上げられた場合には、燃料が
制御弁３２および一方向弁２０を通してタンク１５側に
戻され、制御弁３２によって圧力が逃がされることにな
る。加圧ポンプ１０は制御弁３２をＯＮ−ＯＦＦして吐
出量を変化させ、コモンレール２３の圧力センサ３１の
信号が電子制御装置３０のコンピュータに与えられてい
る目標値となるようにフィードバック制御されるように
なっている。

【００２４】上記のような電子制御装置３０によるコモ
ンレール２３内の圧力のフィードバック制御が何等かの
異常によって正しく行なわれず、コモンレール２３内の
圧力が一方向弁２４の設定圧を越えた場合には、プレッ
シャリミッタを構成する一方向弁２４が開かれ、タンク
１５側に燃料圧が逃げるようになる。

【００２５】このようにしてコモンレール２３には一定
の圧力が蓄圧され、この圧力がフローリミッタ２５を介
してインジェクタ２６に印加されている。

【００２６】図２Ａは無噴射時のインジェクタ２６を示
しており、ソレノイドコイル６１は非励磁状態にある。
従って電磁弁５９は圧縮コイルばね６０によって下方に
押圧され、その先端部が燃料通路６５と液圧シリンダ５
１の上部空間との間を遮断している。従ってポート６６
が遮断状態にあり、コモンレール２３の燃料圧は燃料通
路６２およびオリフィス５４を通して液圧シリンダ５１
内のピストン５０の上面に作用している。

【００２７】上記コモンレール２３の燃料圧は同時に燃
料通路４５および燃料だめ４４を通してノズルニードル
４１に作用している。

【００２８】このときに下方に作用する力は液圧シリン
ダ５１のピストン５０が燃料圧によって受ける下方への
力と押圧ばね４９がプッシュロッド４８を下方へ押圧す
る力の和である。これに対して上方への力はノズルニー
ドル４１が燃料だめ４４の部分で燃料圧によって上方に
作用するように受ける力である。

【００２９】ここで液圧シリンダ５１のピストン５０の
直径の方がノズルニードル４１の摺動シール部の直径よ
りもはるかに大きく、しかも押圧ばね４９が加勢してい
る下方への力がはるかに大きいために、ノズルニードル
４１の先端側の部分がバルブシート４２に圧着され、こ
のバルブシート４２の部分でノズルニードル４１が燃料
を遮断しており、無噴射状態になる。

【００３０】電子制御装置３０はアクセルペダルの踏込
み量をアクセルセンサ３５によって検出するとともに、
回転検出センサ３６によってエンジンの回転数を検出す
る。さらに必要に応じて他の情報を基に最適な噴射時間
と噴射のタイミングとを演算する。そして所定のタイミ
ングでソレノイドコイル６１を励磁する。

【００３１】すると電磁弁５９がソレノイドコイル６１
によって上方へ付勢され、図２Ｂに示すように電磁弁５
９が上方へリフトする。従ってこの電磁弁５９はバルブ
シートから離間し、液圧シリンダ５１の上側の空間の部
分が燃料通路６５を介してポート６６と連通される。従
って液圧シリンダ５１のピストン５０を押圧していた燃
料圧は液圧シリンダ５１のオリフィス５２の小孔５３、
燃料通路６５、ポート６６を介してリークすることにな
る。このために燃料圧による液圧シリンダ５１のピスト
ン５０を下方へ押圧する力が解除される。

【００３２】従ってノズルニードル４１を燃料だめ４４
に印加される燃料圧によって上方に押圧する力が押圧ば
ね４９の押圧力に打勝ち、ノズルニードル４１は上方に
リフトし、このノズルニードル４１の先端側の部分がバ
ルブシート４２から離間する。従って噴口４３を通して
燃料の噴射が行なわれる。

【００３３】上記液圧シリンダ５１のピストン５０の上
部へ作用している燃料圧を解除する際に、液圧シリンダ
５１の入口部分に配されているオリフィス５２の小孔５
３が絞りとなるために、燃料圧の解除がゆっくりと行な
われることになる。従ってバルブシート４２に対するノ
ズルニードル４１の上昇速度が緩衝されることになる。

【００３４】この後に再び図２Ａに示すようにソレノイ
ドコイル６１の励磁を解除すると、圧縮コイルばね６０
によって電磁弁５９が下方へ移動され、この電磁弁５９
の先端部が燃料通路６５と液圧シリンダ５１の入口部分
との間を遮断する。しかも燃料通路６２およびオリフィ
ス５４を経由して液圧シリンダ５１のピストン５０の上
面に燃料圧が作動され、図２Ａに示すようにノズルニー
ドル４１を下方へ強く押圧するようになる。するとノズ
ルニードル４１がバルブシート４２に圧着されて燃料が
遮断され、燃料の噴射が停止される。なおこのときのノ
ズルニードル４１の着座動作がオリフィス５４によって
緩衝される。

【００３５】このようにして燃料の噴射を行なうように
した燃料噴射装置のコモンレール２３に要求される燃料
圧は図４に示すように、エンジンの回転数およびエンジ
ンの出力トルクに応じて大きく変動する。これはエンジ
ンの回転数および出力トルクに応じて要求される燃焼状
態が変化するために、これに応じてインジェクタ２６に
印加される燃料圧を変更する必要があるからであって、
これによって常に最適な燃焼を達成することが可能にな
る。

【００３６】一般にコモンレール２３の圧力を高める場
合には、制御弁３２を閉じて加圧ポンプ１０を回転駆動
してコモンレール２３内に燃料を充填すればよい。これ
に対してコモンレール２３内の燃料を減圧する場合に
は、インジェクタ２６を燃料を噴射する周期よりも短い
期間電磁弁５９を開くようにし、このインジェクタ２６
のバックリークを利用して減圧動作を行なう。

【００３７】図５に示すように、インジェクタ２６の電
磁弁５９の励磁を行なうソレノイドコイル６１に通電す
る時間に応じて燃料噴射量が変化する。ここでソレノイ
ドコイル６１を励磁する時間を所定の時間Ｔ₁ よりも短
くすると、ノズルニードル４１が十分にリフトする前に
電磁弁５９が閉じるようになり、これによって燃料の噴
射が行なわれなくなる。すなわちソレノイドコイル６１
の励磁時間がＴ₁ よりも少ない領域が無噴射領域にな
る。

【００３８】無噴射領域においても、ソレノイドコイル
６１によって電磁弁５９がリフトされるために、燃料通
路６２を通して液圧シリンダ５１に供給されている燃料
圧は、液圧シリンダ５１からオリフィス５２、燃料通路
６５、ポート６６を通してリークする。従ってこのよう
なリークによってコモンレール２３内の燃料が減圧され
る。

【００３９】本実施の形態に係る燃料噴射装置において
は、このようなインジェクタ２６のバックリークを利用
し、コモンレール２３の減圧を行なうようにしている。
図６に示すように通常の燃料の噴射は、クランクシャフ
トが２回転する間に１回の割合で行なわれることにな
る。すなわちクランク角度で７２０°に１回ずつソレノ
イドコイル６１を励磁し、電磁弁５９を開いて燃料の噴
射を行なっている。それ以外の期間については、燃料の
噴射の必要がない。

【００４０】そこで図６において点線で示すように、燃
料の噴射を行なう期間と次の燃料の噴射を行なう期間と
の間に、非常に短いタイミングでソレノイドコイル６１
を励磁する。すなわち図５に示すＴ₁ 時間よりも短い時
間だけソレノイドコイル６１を励磁する。このような短
い時間ソレノイドコイル６１を励磁しても、上述の如く
無噴射領域のためにインジェクタ２６は燃料の噴射を行
なわない。ところがこのようなソレノイドコイル６１の
励磁によって燃料のバックリークが行なわれ、コモンレ
ール２３の減圧動作が行なわれる。なおある燃料の噴射
のタイミングと次の噴射のタイミングとの間におけるバ
ックリークは必ずしも１回である必要はなく、必要に応
じて複数回行なうことも可能である。

【００４１】上記のような空撃ちの動作は、電子制御装
置３０がコモンレール２３の圧力を圧力センサ３１によ
って検出するとともに、このような圧力の検出に応じ
て、電子制御装置３０によるインジェクタ２６のソレノ
イドコイル６１の励磁の制御によって行なわれる。

【００４２】このようなバックリークを任意に行なうこ
とによって、コモンレール２３内の圧力を必要に応じて
減圧させることが可能になり、例えば図４に示すような
エンジンの状態に応じた燃料噴射圧を迅速に得ることが
可能になる。これによって燃料の噴射の状態を要求され
る燃焼に速やかに対応させることが可能になる。

【００４３】また本実施の形態に係る燃料噴射装置は、
インジェクタ２６の無噴射領域におけるバックリークを
利用して、エンジンの停止後におけるコモンレール２３
の残圧を解放し、これによって車両整備時の安全を図る
ようにしている。

【００４４】図７Ａに示すようにキースイッチがＯＮの
間は通常の燃料噴射がインジェクタ２６によって行なわ
れる。これに対してキースイッチをＯＦＦに切換える
と、その信号が図１に示す電子制御装置３０に入力さ
れ、これによって電子制御装置３０がインジェクタ２６
のソレノイドコイル６１を上記Ｔ₁ 時間よりも短い周期
であって燃料噴射が行なわれない時間間隔で小刻みにＯ
Ｎ・ＯＦＦさせるようにし、これによってインジェクタ
２６でバックリークを行なう。

【００４５】このバックリークによって、コモンレール
２３内の燃料が燃料通路６２、オリフィス５４、液圧シ
リンダ５１、オリフィス５２、燃料通路６５、ポート６
６の順に流れ、これによってコモンレール２３内の圧力
が減圧される。そして所定のバックリークがなされた後
に、電源電圧がＯＦＦに切換えられる。すなわち電源電
圧の遮断は、キースイッチのＯＦＦへの切換えに対して
タイムラグをもって行なわれることになる。

【００４６】このように本実施の形態に係る燃料噴射装
置は、キースイッチをＯＦＦにすると、電子制御装置３
０によってインジェクタ２６のバックリーク動作を行な
うようにし、これによってコモンレール２３内の圧力を
次第に低下させるようにしている。従ってエンジンを停
止した後にはコモンレール２３内にほとんど残圧が存在
せず、これによって整備時の安全が図られることにな
る。

【００４７】

【発明の効果】第１の発明は、エンジンの停止信号に応
じてインジェクタの電磁弁を燃料が噴射される期間より
も短い周期で切換え動作を繰返して行なう手段を設ける
ようにしたものである。

【００４８】従ってエンジンの停止時に燃料を噴射する
ことなくインジェクタのバックリークを利用して蓄圧手
段の残圧を解放することが可能になり、蓄圧手段に残圧
が残ることがなくなって整備時の安全性が図られること
になる。

【００４９】第２の発明は、燃料の噴射を行なうタイミ
ングの間にインジェクタの電磁弁を燃料が噴射される期
間よりも短い周期で切換え動作を行なう手段を設けるよ
うにしたものである。

【００５０】従ってこのような電磁弁の切換え動作によ
って蓄圧手段の圧力を低下させることが可能になり、と
くに蓄圧手段の減圧の応答性を改善することが可能にな
る。これによって蓄圧手段によって蓄圧される燃料圧を
任意に設定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】インジェクタの動作を示す縦断面図である。

【図３】インジェクタの具体的な構成を示す縦断面図で
ある。

【図４】エンジンの回転数と出力トルクとの関係を示す
グラフである。

【図５】インジェクタの噴射弁ＯＮ時間と噴射量との関
係を示すグラフである。

【図６】バックリークによるコモンレールの減圧動作を
示すグラフである。

【図７】エンジンの停止時におけるコモンレールの減圧
動作を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 加圧ポンプ １１ プランジャ １２ カム １３ 加圧室 １５ タンク １６ セジメンタ １７ フィルタ １８ フィードポンプ １９ 燃料フィルタ ２０ 一方向弁 ２２ 一方向弁 ２３ コモンレール（蓄圧室） ２４ 一方向弁（プレッシャリミッタ） ２５ フローリミッタ ２６ インジェクタ ３０ 電子制御装置（コンピュータ） ３１ 圧力センサ ３２ ポンプ制御弁 ３３ 電磁コイル ３５ アクセルセンサ ３６ エンジン回転センサ ３７ 気筒判別センサ（エンジン） ３８ 気筒判別センサ（ポンプ） ４０ ノズル本体 ４１ ノズルニードル ４２ バルブシート ４３ 噴口 ４４ 燃料だめ ４５ 燃料通路 ４８ プッシュロッド ４９ 押圧ばね ５０ ピストン ５１ 液圧シリンダ ５２ オリフィス ５３ 小孔 ５４ オリフィス ５９ 電磁弁 ６０ 圧縮コイルばね ６１ ソレノイドコイル ６２ 燃料通路 ６５ 燃料通路 ６６ ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 47/02 Ｆ０２Ｍ 47/02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄圧手段によって蓄圧された燃料圧を電磁
   弁を備えるインジェクタに印加しておき、前記電磁弁の
   切換えによって燃料を噴射するようにした燃料噴射装置
   において、 エンジンの停止信号に応じて前記インジェクタの電磁弁
   を燃料が噴射される期間よりも短い周期で切換え動作を
   繰返して行なう手段を設けたことを特徴とする燃料噴射
   装置。
2. 【請求項２】蓄圧手段によって蓄圧された燃料圧を電磁
   弁を備えるインジェクタに印加しておき、前記電磁弁の
   切換えによって燃料を噴射するようにした燃料噴射装置
   において、 燃料の噴射を行なうタイミング間に前記インジェクタの
   電磁弁を燃料が噴射される期間よりも短い周期で切換え
   動作させる手段を設けたことを特徴とする燃料噴射装
   置。