(57)【要約】【課題】ユニットインジェクタにおいて、高圧の燃料噴射期間から噴射終わりの圧力降下を急速に行わせて閉弁させ、噴霧の切れを良くする燃料噴射制御方法およびその制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射終了時にまず第２の弁（７）を開弁してニードルコントロールピストン（８）と高圧燃料通路（１１）とを連通し、ニードルコントロールピストン（８）の押圧力及びスプリング（９）の付勢力によりニードル弁（５）を閉弁し、引き続き、第１の弁（６）を開弁してプランジャ吐出燃料をスピル（Ｓ）に流出させる。【選択図】図６
2008208814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加圧し吐出するプランジャと、その吐出高圧燃料によってスプリングで付勢されたニードル弁を開弁し燃料噴射を行うノズルとを一体に構成したユニットインジェクタの燃料噴射制御方法において、ユニットインジェクタは、プランジャの吐出口から前記ニードル弁へ連通する高圧燃料通路が形成されており、その高圧燃料通路から分岐し第１の弁を介装したスピル通路と、前記ニードル弁を燃料油圧によって閉弁方向へ付勢するニードルコントロールピストンと、そのニードルコントロールピストンへ連通する第２の弁とを設けており、第２の弁は、開弁している際には前記高圧燃料通路と連通し、閉弁している際にはスピル側へ連通する様に構成されており、燃料を噴射しない期間には、前記第１の弁および第２の弁を開弁して、プランジャの吐出燃料をスピルに流出させ、燃料噴射期間には、第１の弁を閉弁してプランジャから吐出された燃料をニードル弁に送り、引き続き、第２の弁を閉弁してニードルコントロールピストンの圧力をスピルに逃がし、以って、ニードル弁を吐出燃料圧で開弁させて燃料噴射を行い、燃料噴射終了時には、第２の弁を開弁してニードルコントロールピストンと高圧燃料通路とを連通し、ニードルコントロールピストンの押圧力及びスプリングの付勢力によりニードル弁を閉弁し、引き続き、第１の弁を開弁してプランジャ吐出燃料をスピルに流出させることを特徴とするユニットインジェクタの燃料噴射制御方法。
【請求項２】
燃料を加圧し吐出するプランジャと、その吐出高圧燃料によってスプリングで付勢されたニードル弁を開弁し燃料噴射を行うノズルとを一体に構成したユニットインジェクタの燃料噴射制御手段において、プランジャの吐出口から前記ニードル弁へ連通する高圧燃料通路が形成されており、その高圧燃料通路から分岐し第１の弁を介装したスピル通路と、前記ニードル弁を燃料油圧によって閉弁方向へ付勢するニードルコントロールピストンと、そのニードルコントロールピストンへ連通する第２の弁と、制御手段とを設けており、第２の弁は、開弁している際には前記高圧燃料通路と連通し、閉弁している際にはスピル側へ連通する様に構成されており、前記制御手段は、燃料を噴射しない期間には、前記第１の弁および第２の弁を開弁して、プランジャの吐出燃料をスピルに流出させる制御を実行し、燃料噴射期間には、第１の弁を閉弁してプランジャから吐出された燃料をニードル弁に送り、引き続き、第２の弁を閉弁してニードルコントロールピストンの圧力をスピルに逃がし、以って、ニードル弁を吐出燃料圧で開弁させて燃料噴射を行う制御を実行し、燃料噴射終了時には、第２の弁を開弁してニードルコントロールピストンと高圧燃料通路とを連通し、ニードルコントロールピストンの押圧力及びスプリングの付勢力によりニードル弁を閉弁し、引き続き、第１の弁を開弁してプランジャ吐出燃料をスピルに流出させる制御を実行する様に構成されていることを特徴とするユニットインジェクタの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置と燃料噴射ノズルとを一体化したユニットインジェクタの燃料噴射制御方法およびその制御装置に関し、特にノズルのニードル弁の制御についての改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すようにユニットインジェクタ１は、燃料を加圧し吐出するプランジャ２と燃料噴射ノズル３とが一体に構成されている。プランジャ２は、カムＣによって駆動されている。そして、ユニットインジェクタ１の燃料噴射量および噴射時期は、制御手段５０によって制御されている。
図１において、矢印Ｆはフィードポンプ（図示せず）からの燃料供給を示し、矢印Ｓは燃料の戻り（スピル）を示す。
【０００３】
図２〜図４を参照して、従来のユニットインジェクタにおける構成の概要と、その作用について説明する。
図２〜図４において、インジェクタ１の先端には、ノズル３が螺着されている。
ノズル本体３１の内部には、ニードル弁５が構成されている。ニードル弁５はニードル３２を有しており、ニードル３２はノズル本体３１内に摺動自在に挿入されている。そのニードル３２の摺動部先端側（図２から図４では下側）は細径に構成されて、ノズル本体３１との間にニードル室３３が形成されている。そして、ニードル３２の先端部がノズル
本体３１のシート部に着座して、噴口３４への燃料通路を遮断する様に構成されている。
【０００４】
ニードル弁５の上部には、ニードルクロージングスプリング（以下、スプリングと記す）９が設けられている。スプリング９は、ニードル弁５を閉じる方向（図２から図４では下方）にニードル３２を付勢している。
ニードル弁５の上部にはニードルコントロールピストン８も設けられており、スプリング９に加えて、ニードルコントロールピストン８からの油圧によって、ニードル３２は閉方向に付勢される。
【０００５】
さらに、ノズル３の上方には、電磁コイルＬ１で作動する第１の弁（スピルバルブ）６と、電磁コイルＬ２で作動する第２の弁（ニードルコントロールバルブ）７とが設けられている。そして、スピルバルブ６及びニードルコントロールバルブ７の上方には、カムＣ（図１参照）により駆動されるプランジャ２が設けられている。
【０００６】
また、プランジャの吐出口２ａから吐出される高圧燃料が流れる通路１１が、ノズルのニードル室３３まで穿設されている。
その高圧燃料通路１１からは、スピルバルブ６に連通する通路１１Ａと、ニードルコントロールバルブ７に連通する通路１１Ｂが分岐している。
【０００７】
スピルバルブ６は、電磁コイルＬ１の非通電時は開弁されて、高圧燃料通路１１からスピルＳに連通する。一方、電磁コイルＬ１の通電時には閉弁されて、スピルＳへの流路を遮断する。
ニードルコントロールバルブ７は、スピルバルブ６からはノズル３寄り（図２〜図４では下方）に位置している。そして、電磁コイルＬ２の非通電時には開弁されて、高圧燃料通路１１から前記ニードルコントロールピストン８に連通する。一方、電磁コイルＬ２の通電時には閉弁されて、高圧燃料通路１１からの高圧燃料の供給を遮断して、ニードルコントロールバルブ７からスピルＳへ連通せしめる。
【０００８】
ニードルコントロールピストン８の直径は、ニードル３２の直径と同径に構成されており、ニードルコントロールバルブ７の開弁時には、ニードルコントロールピストン８による押圧力（図２〜図４で下方への押圧力）と、ニードル３２の燃料圧による押圧力（図２〜図４で上方への押圧力）とがバランスする様に構成されている。
【０００９】
次に、インジェクタ１の燃料噴射における各工程について、制御手段５０による制御について説明する。
図２に示す燃料チャージ（プランジャ上昇行程）およびプリストローク（プランジャ下降行程初期）期間は、スピルバルブ６およびニードルコントロールバルブ７は開弁されている。したがって、プランジャ２から吐出された燃料は、スピルバルブ６を通ってスピルＳへ流出し、高圧燃料通路１１は、低圧となっている。
【００１０】
図３に示す蓄圧期間では、スピルバルブ６が閉じられる。したがって、プランジャ２から吐出される燃料によって高圧燃料通路１１は高圧状態に蓄圧される。その際、ニードル室３３は高圧となるが、ニードルコントロールバルブ７が開弁されているので、ニードルコントロールピストン８からの押圧力（図３の下方への押圧力）が発生する。
上述した様に、ニードルコントロールピストン８からの押圧力は、ニードル室３３の押圧力（図３の上方への押圧力）と釣り合う。そのため、ニードル３２は、スプリング９の付勢力（図３の下方への力）により、閉弁する。
【００１１】
図４に示す燃料噴射期間では、ニードルコントロールバルブ７が閉弁される。
ニードルコントロールバルブ７が閉弁されると、図３の蓄圧期間でニードルコントロールピストン８にかかっていた燃料の圧力は、スピルＳへ逃げる。そのため、ニードル３２下面にかかるニードル室３３の高圧燃料による力（図４では上方への力）が、スプリング９の弾性反発力（図４では下方への力）に打ち勝ち、ニードル弁５は（図４において上方へ移動して）開弁し、燃料噴射が行われる。
【００１２】
燃料噴射期間が終わると、スピルバルブ６およびニードルコントロールバルブ７は開弁され、図２に示す状態に戻る。
スピルバルブ６でスピルＳ側へ連通されるため、高圧燃料通路１１の圧力は下がり、ニードル室３３におけるニードル３２下面にかかる力も低下するので、ニードル弁５はスプリング９の付勢力（図２〜図４では下方への力）によって閉弁する。これにより、燃料噴射が終了する。
【００１３】
以上説明したように、従来の燃料噴射制御における燃料噴射終了の制御は、スピルバルブ６およびニードルコントロールバルブ７の開弁により、高圧燃料通路１１の圧力を下げることで行われている。
しかし、この制御では、スピルバルブ６の開弁によってニードル室３３の圧力が下がり、それからニードル弁５がスプリング９の付勢力により、ニードル３３が（図２〜図４において下方へ移動することにより）閉弁するので、噴射終了における圧力特性曲線が緩慢に変化して、いわゆる「切れの悪い」状態となる。
【００１４】
すなわち、図７で示す噴射圧力の特性線における領域ＰＡで示すように、スピルバルブ（ＳＶ）６およびニードルコントロールバルブ（ＮＣＶ）７の開弁（図７の横軸における符号Ｓ）から、噴射圧力（図７の縦軸）が徐々に下がってニードル弁５が閉弁する。そのため、ニードル弁５が閉弁している間（符号Ａで示す領域）は、低噴射圧による噴霧の不良から、燃焼の悪化や排気性能の劣化が生じてしまう。
従来のユニットインジェクタでは、その様な燃焼悪化や排気性能の劣化を改善することができない。
【００１５】
なお、関連する周知技術としてノズルニードル弁およびスピル弁を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、その様な従来技術（特許文献１）は、上述した問題点を解決し得るものではない。
【特許文献１】特開平６−２９９９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ユニットインジェクタにおいて、噴射終了における圧力降下を急速に行わせてニードル弁を急速に閉弁せしめ、噴霧の切れを良くすることが出来る燃料噴射制御方法およびその制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によるユニットインジェクタの燃料噴射制御方法は、燃料を加圧し吐出するプランジャ（２）と、その吐出高圧燃料によってスプリング（９）で付勢されたニードル弁（５）を開弁し燃料噴射を行うノズル（３）とを一体に構成したユニットインジェクタ（１）の燃料噴射制御方法において、ユニットインジェクタ（１）は、プランジャの吐出口（２ａ）から前記ニードル弁（５）へ連通する高圧燃料通路（１１）が形成されており、その高圧燃料通路（１１）から分岐し第１の弁（スピルバルブ６）を介装したスピル通路（１１Ａ）と、前記ニードル弁（５）を燃料油圧によって閉弁方向へ付勢するニードルコントロールピストン（８）と、そのニードルコントロールピストン（８）へ連通する第２の弁（ニードルコントロールバルブ７）とを設けており、第２の弁（７）は、開弁している際には前記高圧燃料通路（１１）と連通し、閉弁している際にはスピル（Ｓ）側へ連通する様に構成されており、燃料を噴射しない期間には、前記第１の弁（６）および第２の弁（７）を開弁して、プランジャ（２）の吐出燃料をスピル（Ｓ）に流出させ、燃料噴射期間には、第１の弁（６）を閉弁してプランジャ（２）から吐出された燃料をニードル弁（５）に送り、引き続き、第２の弁（７）を閉弁してニードルコントロールピストン（８）の圧力をスピル（Ｓ）に逃がし、以って、ニードル弁（５）を吐出燃料圧で開弁させて燃料噴射を行い、燃料噴射終了時には、第２の弁（７）を開弁してニードルコントロールピストン（８）と高圧燃料通路（１１）とを連通し、ニードルコントロールピストン（８）の押圧力及びスプリング（９）の付勢力によりニードル弁（５）を閉弁し、引き続き、第１の弁（６）を開弁してプランジャ吐出燃料をスピル（Ｓ）に流出させることを特徴としている（請求項１）。
【００１８】
本発明によるユニットインジェクタの燃料噴射制御装置は、燃料を加圧し吐出するプランジャ（２）と、その吐出高圧燃料によってスプリング（９）で付勢されたニードル弁（５）を開弁し燃料噴射を行うノズル（３）とを一体に構成したユニットインジェクタ（１）の燃料噴射制御手段において、プランジャの吐出口（２ａ）から前記ニードル弁（５）へ連通する高圧燃料通路（１１）が形成されており、その高圧燃料通路（１１）から分岐し第１の弁（スピルバルブ６）を介装したスピル通路（１１Ａ）と、前記ニードル弁（５）を燃料油圧によって閉弁方向へ付勢するニードルコントロールピストン（８）と、そのニードルコントロールピストン（８）へ連通する第２の弁（ニードルコントロールバルブ７）と、制御手段（５０）とを設けており、第２の弁（７）は、開弁している際には前記高圧燃料通路（１１）と連通し、閉弁している際にはスピル（Ｓ）側へ連通する様に構成されており、前記制御手段（５０）は、燃料を噴射しない期間には、前記第１の弁（６）および第２の弁（７）を開弁して、プランジャ（２）の吐出燃料をスピル（Ｓ）に流出させる制御を実行し、燃料噴射期間には、第１の弁（６）を閉弁してプランジャ（２）から吐出された燃料をニードル弁（５）に送り、引き続き、第２の弁（７）を閉弁してニードルコントロールピストン（８）の圧力をスピル（Ｓ）に逃がし、以って、ニードル弁（５）を吐出燃料圧で開弁させて燃料噴射を行う制御を実行し、燃料噴射終了時には、第２の弁（７）を開弁してニードルコントロールピストン（８）と高圧燃料通路（１１）とを連通し、ニードルコントロールピストン（８）の押圧力及びスプリング（９）の付勢力によりニードル弁（５）を閉弁し、引き続き、第１の弁（６）を開弁してプランジャ吐出燃料をスピル（Ｓ）に流出させる制御を実行する様に構成されていることを特徴としている（請求項２）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、上記のように構成されており、ユニットインジェクタ（１）における燃料噴射期間の終了時の制御作用が、ニードルコントロールバルブ（７）の開弁と、引き続いてのスピルバルブ（６）の開弁との２ステップで行われる。
燃料噴射期間の終了に際しては、まず、ニードルコントロールバルブ（７）が開弁されて、ニードルコントロールピストン（８）はスピル（Ｓ）に開放された低圧状態から高圧燃料通路（１１）に連通した高圧となり、ニードル弁（５）には、ピストン（８）による押圧力とスプリング（９）の付勢力とが作用するので、ニードル室（３３）内が高圧状態のままでも、迅速に閉弁する。
引き続いて、スピルバルブ（６）が開弁され、高圧燃料通路（１１）およびニードル室（３３）の圧力がスピル（Ｓ）側に開放されて、減圧する。
【００２０】
したがって、燃料噴射終了時には、ニードル室（３３）内が高圧状態であっても、ニードル弁（５）が迅速に閉弁することが出来るので、従来技術のように低圧状態まで開弁し続けることがなくなる。そのため、本発明によれば、噴霧状態の悪化がなく、排気性能を向上することができる。
また、燃料噴射の終わりにおける「切れ」が良いので、パイロット噴射や後噴射等の短期間の噴射や、それらを組み合わせた多段噴射などにおける噴射制御を、容易且つ正確に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図示の実施形態は、ユニットインジェクタ１において、制御手段５０による燃料噴射状態から噴射を終了する過程の制御に関するものである。前記図２〜図４で説明したユニットインジェクタ１を例にその過程を図５に示す流れ図に基づいて説明する。
【００２２】
図４で示す燃料噴射の行程においては、スピルバルブ６およびニードルコントロールバルブ７は共に閉弁状態となっている。そのため、プランジャ２から吐出された高圧燃料は、スピルＳ側に逃げてしまうことなく、高圧燃料通路１１から、ノズルのニードル室３３に至り、係る高圧燃料の圧力により、ニードル弁５はスプリング９の付勢力に打ち勝って、図４では上方へ移動して開弁し、噴口３４から燃料が噴射される。
【００２３】
図５のステップＳ１では、噴射量あるいは噴射期間が所定値に達したか否かの判定を行う。噴射量あるいは噴射期間が所定値に達したのであれば（ステップＳ１がＹｅｓ）、ステップＳ２においてニードルコントロールバルブ（ＮＣＶ）７の開弁制御を行う。
ニードルコントロールバルブ（ＮＣＶ）７を開弁することにより（ステップＳ２）、図６で示すように、ニードルコントロールピストン８への圧力がスピルＳへ開放されている状態（図４の状態）から、高圧燃料通路１１と連通している状態（図６の状態）に変化する。
【００２４】
そのため、ニードルコントロールピストン８の図６における上方の領域には、高圧燃料通路１１から通路１１Ｂを介して高圧燃料の圧力（プランジャ２の吐出圧）が作用する。そして、高圧燃料の圧力（プランジャ２の吐出圧）は、スプリング９の付勢力と共に、ピストン８を図６において下方に押し下げるように作用する。
高圧燃料の圧力（プランジャ２の吐出圧）とスプリング９の付勢力とがピストン８を下方へ押圧する結果として、ニードル３２は押し下げられてニードル弁５を閉弁する。これにより、燃料噴射が終了する。
ここで、高圧燃料の圧力（プランジャ２の吐出圧）とスプリング９の付勢力とがピストン８を下方へ押圧するので、ニードル３２は速やかに押し下げられて着座し、ニードル弁５の閉弁は極めて迅速に行われる。
【００２５】
引き続きステップＳ３に進み、所定期間（時間）の経過後に、スピルバルブ（ＳＶ）６の開弁制御を行い、高圧燃料通路１１をスピルＳに開放し、高圧燃料通路１１からニードル室３３までを減圧する。
以上によって、燃料噴射終了行程は終了する。
その後、プランジャ２は吐出行程からチャージ行程となって上昇に転じ、図２の状態に戻り、図５で説明したサイクルを繰り返す。
【００２６】
図５のステップＳ２及び図６で説明した燃料噴射の終了は、ニードルコントロールバルブ７の開弁によってニードル弁５の閉弁が迅速に行われて先行し、その後にスピルバルブ６が開弁して、高圧燃料通路１１内の減圧が行われる。
そのため、従来技術における燃料噴射の終了について、図７の領域Ａに関して説明した様な低圧状態での噴射はなくなり、いわゆる「切れの良い」燃料噴射の終了とすることができる。
【００２７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ユニットインジェクタの構成を説明する図。
【図２】ユニットインジェクタのプリストローク状態を示す説明図。
【図３】ユニットインジェクタの蓄圧状態を示す説明図。
【図４】ユニットインジェクタの燃料噴射状態を示す説明図。
【図５】本発明のユニットインジェクタの燃料噴射終了制御を示すフローチャート。
【図６】本発明における燃料噴射が終了した状態を示す説明図。
【図７】従来のノズルの噴射圧力（ニードル室内圧）の特性を示す特性図。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・インジェクタ
２・・・プランジャ
３・・・ノズル
５・・・ニードル弁
６・・・スピルバルブ
７・・・ニードルコントロールバルブ
８・・・ニードルコントロールピストン
９・・・スプリング
１１、１１Ａ、１１Ｂ・・・燃料通路
３２・・・ニードル
３３・・・ニードル室
【図１】
2008208814.tif 000003
【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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