(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼時における騒音の低減を図る。【解決手段】本燃料噴射装置１００は、高圧燃料を蓄えるコモンレール１４と、開弁及び閉弁を行うためのニードルを備え、コモンレール１４から供給される高圧燃料を筒内に噴射するピエゾインジェクタ１８と、コモンレール１４の目標レール圧を運転状態に基づいて算出する目標レール圧算出手段２０と、コモンレール１４の実レール圧を検出する実レール圧検出手段２０と、コモンレール１４の実レール圧が目標レール圧より大きい場合に、ニードルの開弁速度を低下させる制御を行うニードル制御手段２０と、を有する。コモンレール１４の圧力が高い場合に、ニードルの開弁速度を低下させることで、着火遅れ期間における燃料噴射量を低減することができる。その結果、燃焼時の騒音を抑制することができる。【選択図】図１
2010248930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料を蓄えるコモンレールと、
開弁及び閉弁を行うためのニードルを備え、前記コモンレールから供給される高圧燃料を筒内に噴射するインジェクタと、
前記コモンレールの目標レール圧を運転状態に基づいて算出する目標レール圧算出手段と、
前記コモンレールの実レール圧を検出する実レール圧検出手段と、
前記コモンレールの実レール圧が目標レール圧より大きい場合に、前記ニードルの開弁速度を低下させる制御を行うニードル制御手段と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記インジェクタは、電流信号の印加により伸縮するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の伸縮を前記ニードルへと伝達することにより前記ニードルに閉弁及び閉弁を行わせる伝達手段とを備え、
前記ニードル制御手段は、前記ピエゾ素子の伸縮速度を制御することにより、前記ニードルの開弁速度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
着火遅れ期間における燃料の噴射量である着火遅れ期間噴射量を、運転状態に基づいて算出する着火遅れ期間噴射量算出手段を有し、
前記ニードル制御手段は、前記着火遅れ期間における燃料噴射量が、前記コモンレールのレール圧が目標レール圧である場合の前記着火遅れ期間噴射量と等しくなるように、前記ニードルの開弁速度を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
燃料タンクから供給される燃料を高圧にして前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
前記コモンレールの実レール圧が目標レール圧より大きい場合に、前記高圧ポンプによる高圧燃料の圧送を停止するポンプ制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記高圧ポンプの圧送停止期間は、前記高圧ポンプの圧送再開時における圧送遅れ量に基づいて算出されることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポンプにより加圧された高圧燃料をコモンレールに蓄え、当該高圧燃料をインジェクタを用いて筒内に直接噴射する方式の燃料噴射装置が知られている。また、このような燃料噴射装置において、コモンレールに減圧弁を設け、レール圧を調節可能としたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コモンレールには、内燃機関の運転状態に応じた目標レール圧が定められている。ここで、運転状態の変化により目標レール圧が急激に変化した場合（例えば、加速後にアクセルを離して低負荷の定常走行へ移行する場合等）、実際のレール圧（実レール圧）の変化が目標レール圧の変化に追いつかず、実レール圧が目標レール圧よりも高い状態となってしまう場合がある。このような状態で燃料の噴射が行われると、燃料が噴射されてから点火するまでの期間（着火遅れ期間）における燃料噴射量が増大し、燃焼時の騒音が大きくなってしまうという課題があった。
【０００５】
コモンレールに減圧弁が設けられている燃料噴射装置では、減圧弁を用いてコモンレールの圧力を低下させることにより、実レール圧を目標レール圧に早く近づけ、騒音の発生を抑制することができる。しかし、この場合は減圧弁を設けることにより部品点数が増加してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な方法で燃焼時の騒音を低減することのできる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本年量噴射装置は、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、開弁及び閉弁を行うためのニードルを備え、前記コモンレールから供給される高圧燃料を筒内に噴射するインジェクタと、前記コモンレールの目標レール圧を運転状態に基づいて算出する目標レール圧算出手段と、前記コモンレールの実レール圧を検出する実レール圧検出手段と、前記コモンレールの実レール圧が目標レール圧より大きい場合に、前記ニードルの開弁速度を低下させる制御を行うニードル制御手段と、を有することを特徴とする。本構成によれば、実レール圧が目標レール圧よりも高い状態にある場合に、ニードルの開弁速度を低下させることにより、燃料噴射率の増大を抑制することができる。その結果、着火遅れ期間中における燃料噴射量の増大に起因する燃焼時の騒音を低減することができる。
【０００８】
上記構成において、前記インジェクタは、電流信号の印加により伸縮するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の伸縮を前記ニードルへと伝達することにより前記ニードルに閉弁及び閉弁を行わせる伝達手段とを備え、前記ニードル制御手段は、前記ピエゾ素子の伸縮速度を制御することにより、前記ニードルの開弁速度を低下させる構成とすることができる。本構成によれば、ピエゾ素子に電流信号を印加して伸縮速度を制御することにより、ニードルの開弁速度を容易に変更することができる。
【０００９】
上記構成において、着火遅れ期間における燃料の噴射量である着火遅れ期間噴射量を、運転状態に基づいて算出する着火遅れ期間噴射量算出手段を有し、前記ニードル制御手段は、前記着火遅れ期間における燃料噴射量が、前記コモンレールのレール圧が目標レール圧である場合の前記着火遅れ期間噴射量と等しくなるように、前記ニードルの開弁速度を制御する構成とすることができる。本構成によれば、着火遅れ期間中における燃料噴射量の増大に起因する燃焼時の騒音を低減することができる。
【００１０】
上記構成において、燃料タンクから供給される燃料を高圧にして前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、前記コモンレールの実レール圧が目標レール圧より大きい場合に、前記高圧ポンプによる高圧燃料の圧送を停止するポンプ制御手段と、を有する構成とすることができる。本構成によれば、高圧ポンプの圧送を停止することにより、コモンレールの圧力を低下させ、燃料噴射量の増大を抑制することができる。
【００１１】
上記構成において、前記高圧ポンプの圧送停止期間は、前記高圧ポンプの圧送再開時における圧送遅れ量に基づいて算出される構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、実レール圧が目標レール圧よりも高い状態にある場合に、ニードルの開弁速度を低下させることにより燃料噴射量を低下させ、燃焼時の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る燃料噴射装置の構成を示した図である。
【図２】図２は、図１に示したピエゾインジェクタの詳細な構成を示した図である。
【図３】図３は、実施例１に係る燃料噴射装置を搭載した内燃機関の運転状態を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１の比較例に係る燃料噴射装置における燃料噴射パターンを示したグラフである。
【図５】図５は、実施例１の燃料噴射装置の動作を示したフローチャートである。
【図６】図６は、実施例１に係る燃料噴射装置における燃料噴射パターンを示したグラフである。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係る燃料噴射装置の動作を示したタイミングチャートである。
【図８】図８は、実施例２に係る燃料噴射装置における燃料噴射パターンを示したグラフである。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、実施例２に係る燃料噴射装置の動作を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用い本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る燃料噴射装置１００の構成を示した図である。燃料タンク１０には、内燃機関で使用される燃料（例えば、軽油等）が蓄えられている。フィードポンプ１１は、燃料タンク１０から燃料を汲み上げ、高圧ポンプ１２へと供給する。フィードポンプ１１と高圧ポンプ１２との間には、燃料の流量を制御するための調量弁１３が設けられている。調量弁１３は、ＥＣＵ２０（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）により制御される。高圧ポンプ１２は、フィードポンプ１１から供給された燃料を加圧し、高圧状態にしてコモンレール１４へと供給する。コモンレール１４は、高圧ポンプ１２から供給された高圧燃料を蓄え、高圧燃料通路１６を介してピエゾインジェクタ１８に高圧燃料を供給する。コモンレール１４には、レール内の圧力（実レール圧）を測定するためのレール圧センサ１５が設けられている。レール圧センサ１５の出力信号はＥＣＵ２０へと入力されている。
【００１６】
ピエゾインジェクタ１８は、ＥＣＵ２０からＥＤＵ２１（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を介して出力される駆動信号に基づき、燃焼室２２へ燃料噴射を行う。噴射に使用されなかった燃料は、ピエゾインジェクタ１８に接続されたリターン通路１９により、燃料タンク１０へと戻される。なお、燃料噴射装置の形態によっては、コモンレール１４にリターン通路１９と接続された減圧弁が設けられているものもあるが、本実施例の燃料噴射装置１００では、コモンレール１４に減圧弁は設けられていない。
【００１７】
ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータやメモリ等を備えて構成され、各種の検出手段、算出手段、及び制御手段として機能する。例えば、ＥＣＵ２０にはレール圧センサ１５からの信号が入力されており、コモンレール１４の実際のレール圧（実レール圧）を検出する実レール圧検出手段として機能する。また、ＥＣＵ２０にはアクセル開度センサ２４、エンジン回転数センサ２６、及び速度センサ２８からの信号が入力されており、アクセル開度、エンジン回転数、及び速度に基づき内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段として機能する。ＥＣＵ２０のその他の機能については後述する。
【００１８】
図２は、図１のピエゾインジェクタ１８の断面模式図である。ピエゾインジェクタ１８は、ピエゾ素子としてのピエゾスタック３０、ピストン３２、及びニードル３４を備える。また、ピエゾインジェクタ１８には、燃料通路として高圧燃料通路３６、リターン通路３８、及び油密室４０が設けられている。ニードル３４の先端部には燃料室４２が、基端部には背圧室４４が設けられ、それぞれ高圧燃料通路３６から燃料が供給されている。また、ニードル３４の中央部３４ａは他の部分より軸径が大きく、中央部３４ａを挟んだ先端側は油密室４０と、基端側はリターン通路３８とそれぞれ繋がっている。
【００１９】
ＥＤＵ２１は、ＥＣＵ２０及びピエゾスタック３０の間に接続されており、ピエゾスタック３０への電荷の付与及びピエゾスタック３０からの電荷の除去を行う充放電手段として機能する。ピエゾスタック３０は、蓄えられた電荷量が増加すると伸張し、減少すると収縮する。ピエゾスタック３０の伸縮は、伝達手段として機能するピストン３２及び油密室４０内の燃料により、ニードルの中央部３４ａへと伝えられる。これにより、ニードル３４はニードルボディ５０の内壁面に沿って摺動し、開弁及び閉弁を行う。
【００２０】
図２をもとに、ピエゾインジェクタ１８の動作について説明する。噴射停止状態においては、ニードル３４を先端側に押下げるレール圧及びスプリング力が、ニードル３４を基端側に押上げるレール圧より大きく、高圧燃料はニードル３４の先端部（シート部）でシールされている。ＥＣＵ２０の指令により、ＥＤＵ２１からピエゾスタック３０に電荷が付与されると、ピエゾ素子が膨張し、ピストン３２が押下げられる。ピストン３２が押下げられると、慣性により作動の遅れたチェックボール５２がリターン通路３８と油密室４０との間の通路５３を塞ぎ、油密室４０は閉空間となる。
【００２１】
ピエゾスタック３０が更に伸張すると、油密室４０内の燃料は圧縮され、圧力の上昇した燃料がニードル３４を先端側から基端側に持ち上げようとする。油密室４０の圧力が一定以上になると、ニードル３４の基端部に作用する押下げ力（背圧室４４のレール圧＋スプリング力）より、ニードルの中央部及び先端部に作用する押上げ力（燃料室４２のレール圧＋油密室４０のレール圧）が大きくなり、噴射孔５４が開く。噴射孔５４が開いた後も、ピエゾスタック３０が伸張を続ける間は油密室４０の圧力が上昇するため、ニードル３４のリフト量は増大する。
【００２２】
なお、油密室４０の圧力が上昇する速度、及びニードル３４のリフト速度（開弁速度）は、ピエゾスタック３０に対し電荷を付与する速度により決定される。従って、本実施例の燃料噴射装置１００では、ピエゾスタック３０に対する電荷の付与速度を変更することにより、ニードル３４の開弁速度を変更させることができる。
【００２３】
ノズルの閉弁は、ピエゾスタック３０からの電荷の除去により行われる。電荷が除去されることでピエゾスタック３０は収縮し、ピストン３２が押上げられて油密室４０の容積が増大する。これにより、油密室４０の圧力が低下し、ニードル３４を押上げる力も低下するため、ニードル３４を押下げる力が相対的に大きくなり、ニードル３４はニードルボディ５０に押し付けられる。これにより、燃料の噴射が終了する。ここでも、ニードル３４の上昇時と同様に、ピエゾスタック３０からの電荷の除去速度を変更することにより、ニードル３４の閉弁速度を変更することができる。
【００２４】
次に、本実施例の燃料噴射装置１００が解決しようとする課題について詳細に説明する。
【００２５】
図３（ａ）〜（ｄ）は、燃料噴射装置１００が搭載された内燃機関の運転状態を示したグラフである。各グラフとも、横軸は共通で時間の経過を示している。図３（ａ）は、図１のアクセル開度センサ２４により測定されるアクセル開度を示す。図３（ｂ）は、図１の速度センサ２８により測定される速度（例えば、燃料噴射装置１００が搭載された車の速度）を示す。図３（ｃ）は、内燃機関に要求される運転状態に対応したコモンレール１４の目標レール圧を示す。図４（ｄ）は、図１のレール圧センサ１５により測定されるコモンレール１４の実レール圧を示す。
【００２６】
コモンレール１４の目標レール圧は、一定の基準（例えば、排気量基準や騒音基準）を満たすように、ＥＣＵ２０が検出した運転状態に基づいて決定される。この点で、ＥＣＵ２０は、運転状態に基づいて目標レール圧を算出する目標レール圧算出手段として機能する。なお、運転状態の検出は図３（ａ）に示すアクセル開度の値等に基づいて行われるため、アクセル開度のグラフ（図３（ａ））と目標レール圧のグラフ（図３（ｃ））は対応関係にある。
【００２７】
図中のＡで示した期間では、アクセル開度は比較的小さく、速度も一定に抑えられている。図中のＢで示した期間では、アクセル開度が大きくなり、加速が行われている。このとき、目標レール圧は大幅に増加し、実レール圧も少し遅れて同様に増加している。
【００２８】
図中のＣで示した期間では、アクセル開度が０になっており、加速の行われない低負荷走行状態にある。このとき、目標レール圧は図３（ｃ）に示すように直ちに低下するが、実レール圧は図３（ｄ）に示すように高圧状態を保ったままである。これは、コモンレール１４に減圧弁が設けられておらず、実レール圧を短時間で低下させることが難しいためである。実レール圧は、ピエゾインジェクタ１８からの燃料噴射に伴い、目標レール圧の変化に遅れて徐々に低下する。図中のＤで示した期間では、期間Ａと同じく低加速走行が行われており、目標レール圧と実レール圧とが一致している。
【００２９】
期間Ｃにおいて、目標レール圧が実レール圧よりも高くなると、ピエゾインジェクタ１８からの噴射圧力が増大するため、燃料の着火遅れ期間における燃料噴射量が増大する。その結果、燃焼時における燃焼室２２内の圧力変化率が大きくなり、大きな燃焼騒音が発生する。
【００３０】
図４は、上記のような騒音が生じる燃料噴射パターンを示したグラフであり、時間経過に対する燃料噴射率の変化を示している。燃料噴射パターン（噴射期間及び噴射率）は、要求される運転状態に基づいて、ＥＣＵ２０により決定される。そして、所望の燃料噴射パターンを実現するためのニードル３４の開弁速度が算出され、当該開弁速度により燃料の噴射が行われる。図中の点線は、コモンレール１４のレール圧が目標レール圧にある場合の燃料噴射パターンを示す。図中の実線は、コモンレール１４のレール圧が目標レール圧よりも高い場合（以下、高レール圧と称する）に、目標レール圧の場合と同じ開弁速度でニードル３４の開弁を行った場合の燃料噴射パターンである。
【００３１】
燃料噴射開始直後における２つの噴射パターンを比較すると、高レール圧における噴射率の増加割合（噴射率勾配）は、目標レール圧における噴射率勾配より大きい。このため、着火遅れ期間における燃料噴射量の積算値（噴射パターンのグラフと点線Ａで囲まれた部分の三角形の面積）は、目標レール圧の場合より高レール圧の場合の方が大きくなる。このことが、前述のように大きな騒音が発生する原因となっている。
【００３２】
図５は、燃料噴射装置１００の動作を示したフローチャートである。最初に、ＥＣＵ２０が、アクセル開度センサ２４、エンジン回転数センサ２６、及び速度センサ２８の出力に基づき、要求される運転状態を検出し（ステップＳ１０）、当該運転状態に基づいて目標レール圧Ｐｔを算出する（ステップＳ１２）。次に、ＥＣＵ２０は、レール圧センサ１５の出力に基づき、コモンレール１４の実レール圧Ｐｃを検出する（ステップＳ１４）。
【００３３】
次に、ＥＣＵ２０は、実レール圧Ｐｃから目標レール圧Ｐｔを引いた値が、予め定められた第１の閾値Ｐ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。実レール圧Ｐｃと目標レール圧Ｐｔの乖離度が第１の閾値Ｐ１以下である場合は、ステップＳ１８以下の噴射率抑制に関する制御は行わない。ステップＳ１６において実レール圧Ｐｃと目標レール圧Ｐｔの乖離度が第１の閾値Ｐ１より大きい場合、ＥＣＵ２０は、ニードル３４の開弁速度を低下させ（ステップＳ１８）、噴射開始時における燃料噴射率の上昇を抑制する。ステップＳ１８の詳細については後述する。
【００３４】
次に、ＥＣＵ２０は、高圧ポンプ１２からコモンレール１４への燃料の圧送を停止する（ステップＳ２０）。これにより、コモンレール１４におけるレール圧の低下が促進され、燃料噴射率の上昇が抑制される。高圧ポンプ１２からの圧送の停止は、ＥＣＵ２０がフィードポンプ１１と高圧ポンプ１２との間に設けられた調量弁１３を閉弁し、高圧ポンプ１２への燃料供給を遮断することにより実現される。この点で、ＥＣＵ２０は、高圧ポンプ１２による高圧燃料の圧送を停止するポンプ制御手段として機能する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ２０は、実レール圧Ｐｃから目標レール圧Ｐｔを引いた値が、予め定められた第２の閾値Ｐ２より小さいか否かを判定する（ステップＳ２２）。第２の閾値Ｐ２は、高圧ポンプ１２の圧送再開を判定するための閾値であり、第１の閾値Ｐ１より小さい。ステップＳ２２でＮｏと判定された場合は、再びステップＳ１８〜Ｓ２０における噴射率抑制制御を繰り返す。ステップＳ２２でＹｅｓと判定された場合、ＥＣＵ２０は、調量弁１３を開弁し、高圧ポンプ１２の圧送を再開する（ステップＳ２４）。これにより、実レール圧が目標レール圧と等しくなる前に高圧ポンプ１２の圧送が再開されるため、燃料輸送再開時の輸送遅れにより実レール圧が必要以上に低下してしまうことが抑制される。
【００３６】
なお、第２の閾値Ｐ２は、高圧ポンプ１２の輸送再開時における圧送遅れ量に基づいて、ＥＣＵ２０により算出される。すなわち、ＥＣＵ２０は、高圧ポンプ１２の圧送再開時における燃料の圧送遅れ量に基づいて、第２の閾値Ｐ２により圧送停止期間を定めている。この点で、ＥＣＵ２０は、高圧ポンプ１２の停止期間を算出する停止期間算出手段として機能する。
【００３７】
図６は、本実施例の燃料噴射装置１００における燃料噴射パターンを示したグラフである。本実施例の燃料噴射パターンを実線で示し、図４に示した比較例の燃料噴射パターン及び目標レール圧における噴射パターンをそれぞれ点線で示す。
【００３８】
本実施例では、コモンレール１４の実レール圧は、比較例と同じく目標レール圧よりも高い状態にある。しかし、図示するように、本実施例の燃料噴射パターンは、比較例の噴射パターンに比べて、噴射開始時にける噴射率勾配が小さくなっている。より詳細には、噴射開始時における噴射率勾配が、目標レール圧における燃料噴射パターンの噴射率勾配と等しくなっている。
【００３９】
着火遅れ期間中の燃料の噴射量（以下、着火遅れ期間噴射量）は、ＥＣＵ２０により運転状態に基づいて算出される。この点で、ＥＣＵ２０は、運転状態に基づいて着火遅れ期間噴射量を算出する着火遅れ期間噴射量算出手段として機能する。具体的には、噴射パターンのグラフと、着火遅れ期間の終了を示す点線Ａとで囲まれる領域の面積が、着火遅れ期間噴射量に相当する。本実施例では、着火遅れ期間における燃料噴射量が、コモンレール１４のレール圧が目標レール圧である場合の着火遅れ期間噴射量（斜線領域）と等しくなるように、ニードル３４の開弁速度が制御されている。すなわち、本実施例では、着火遅れ期間中の燃料噴射量が、比較例に比べて少なくなっている。以上のことから、本実施例では、コモンレール１４のレール圧が高い場合であっても、コモンレール１４のレール圧が目標レール圧である場合と同じ程度に燃焼時の騒音を抑制することができる。
【００４０】
図７（ａ）〜（ｄ）は、図６の噴射パターンを実現するための制御を示すグラフである。本実施例のグラフを実線で、比較例を点線で示す。前述のように、ＥＣＵ２０は、ＥＣＵ２１からピエゾスタック３０への電荷の付与速度を変化させることにより、ニードル３４の開弁速度及び閉弁速度を変化させることができる。この点、ＥＣＵ２０は、ニードルの開弁速度を低下させるニードル制御手段として機能する。図７（ａ）は、図６に示した噴射パターンと共通のものである。図７（ｂ）は、図７（ａ）の噴射パターンに対応したニードル３４のリフト量を示す。図７（ｃ）及び（ｄ）は、ＥＣＵ２０の指令によりピエゾスタック３０に印加される電流パルスを示すもので、正方向のパルスが充電（ピエゾの伸張）を、負方向のパルスが放電（ピエゾの収縮）をそれぞれ示す。また、本実施例のグラフを実線で、比較例のグラフを点線で示す。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、本実施例の噴射開始時における噴射率の増加割合は、比較例と比べて小さくなっている（噴射率勾配が小さい）。このような噴射率勾配を実現するために、図７（ｂ）に示すニードル３４のリフト量の増加割合（ニードル３４の開弁速度）は、本実施例の方が比較例に比べて小さくなっている。そして、このようなニードル速度を実現するために、本実施例では電流パルスを印加する間隔Ｔ１が、比較例において電流パルスを印加する間隔Ｔ２より長くなっている（図７（ｃ）、（ｄ））。このように、本実施例では比較例に比べてピエゾスタック３０の充電速度が遅いため、ピエゾスタック３０の伸張速度が小さくなり、ニードル３４の開弁速度が低下する。その結果、噴射開始時における燃料噴射率の噴射率勾配が低下し、着火遅れ期間における燃料噴射量も低下するため、燃焼時の騒音を低減することができる。
【００４２】
図６に示したように、ニードル３４の開弁速度は、コモンレール１４のレール圧が目標レール圧である場合の着火遅れ期間噴射量と等しくなるように制御されることが好ましい。これにより、運転状態の急激な変化により、目標レール圧の変化に実レール圧の変化が追いつかない場合でも、燃焼時の騒音を目標レール圧における燃料噴射時と同程度まで抑制することができる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２は、実施例１とは異なる噴射パターンで燃料の噴射を行う例である。燃料噴射装置の構成及び噴射パターン以外の動作については、実施例１（図１、図２、図５）と共通である。
【００４４】
図８は、実施例２の燃料噴射装置における燃料噴射パターンを示したグラフである。比較例及び目標レール圧における燃料噴射パターンを点線で、実施例２にける燃料噴射パターンを実線で示す。実施例２では、実施例１（図６）に比べて、燃料の着火遅れ期間が長くなっている。前述のように、着火遅れ期間の長さ及び着火遅れ期間中の燃料噴射量は、運転状態に基づき、着火遅れ期間噴射量算出手段としてのＥＣＵ２０により算出される。図示するように、目標レール圧における燃料噴射パターンでは、噴射開始後一定期間は噴射率が増加し続け、その後は噴射量が一定となる。着火遅れ期間中における燃料噴射量は、図中に示す斜線部の台形の面積に相当する。
【００４５】
本実施例の燃料噴射パターンも、実施例１と同様に目標レール圧における噴射パターンに沿ったものとなる。すなわち、燃料噴射開始直後は噴射率が増加し続け、所定の噴射率となったところで噴射率は一定となる。しかし、目標レール圧における噴射パターンでは、燃料の着火遅れ期間が経過した後も噴射率が一定であるのに対し、実施例２では、着火遅れ期間経過後は噴射率が上昇している。これは、着火遅れ期間が経過した後は、燃料噴射率が急激に上昇しても騒音に与える影響が少ないため、ニードル３４の閉弁速度を低下させる制御を行わないためである。
【００４６】
図９（ａ）〜（ｄ）は、図８の噴射パターンを実現するための制御を示すグラフであり、実施例１（図７（ａ）〜（ｄ））と同様のものである。図９（ａ）において噴射率が一定量まで大きくなるまでは、図９（ｂ）に示すニードル３４のリフト量が増加し続ける。この間、図９（ｃ）に示すように、一定間隔Ｔ１（図９（ｄ）に示す目標レール圧における電流パルスの印加間隔Ｔ２より広い間隔）で、正の電流パルスが印加される。ニードルリフト量が目標値に達すると、電流パルスの印加が停止され、ニードル３４のリフトが停止する。これにより、それ以上の噴射率の上昇が抑制される。再び電流パルスの印加が開始されるまでの期間Ｔ３においては、電流パルスの印加が行われない。
【００４７】
着火遅れ期間が経過すると、電流パルスの印加が再開される。このときの電流パルスの印加間隔は、比較例（及び目標レール圧）における開弁時の電流パルスの印加間隔Ｔ２と等しい。これにより、ニードル３４は噴射開始時より速い速度でリフトし、それに伴い噴射率も増加する。燃料噴射量の積算量が、目標レール圧における噴射パターンの燃料噴射量の合計と等しくなったところで、負の電流パルスが印加され、ニードル３４が閉弁する。これにより、燃料の噴射が終了する。
【００４８】
実施例２でも、実施例１と同様に、着火遅れ期間における燃料噴射量が、コモンレール１４が目標レール圧である場合の着火遅れ期間噴射量と等しくなるように、ＥＣＵ２０がニードル３４の開弁速度を制御する。特に、噴射率が所定の値に達した後は、ニードル３４のリフトを停止し、燃料噴射率を一定に保つ。このように、ニードル３４の開弁速度を低下させる制御には、ニードル３４のリフトを完全に停止することも含まれる。
【００４９】
また、着火遅れ期間を経過した後は、ＥＣＵ２０がニードル３４のリフトを再開し（ニードル速度を低減させる制御も行わずに）、燃料噴射率をさらに増大させる。これにより、目標レール圧における噴射パターンよりも短い時間で、燃料の噴射が終了する。これにより、燃料と吸気の混合が促進され、燃費が向上することが期待される。
【００５０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    燃料タンク
１１    フィードポンプ
１２    高圧ポンプ
１３    調量弁
１４    コモンレール
１５    レール圧センサ
１８    ピエゾインジェクタ
２０    ＥＣＵ
２１    ＥＤＵ
２２    燃焼室
２４    アクセル開度センサ
２６    エンジン回転数センサ
２８    速度センサ
３０    ピエゾスタック
３４    ニードル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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