(57)【要約】【課題】燃料噴射の終了直前に燃料噴射圧が低下する現象を回避し、これにより噴射終了まで高い噴射圧を維持して燃料噴霧の微粒化を促進できるコモンレール式燃料噴射装置を提供する。【解決手段】強制閉鎖弁３４の切換に応じて増圧機構８の加圧室１１ｃを、燃料溜まり２５と接続される加圧路２８側と圧力室２３と接続される補給路１６側とに交互に連通させる。燃料噴射の開始時には、加圧室１１ｃを加圧路２８側と連通させて加圧室１１ｃ内で増圧された燃料を燃料溜まり２５に供給し、その燃料圧により針弁２２を開弁し、燃料噴射の終了時には、加圧室１１ｃを補給路１６側と連通させて加圧室１１ｃ内で増圧された燃料を圧力室２３に供給し、その燃料圧により針弁２２を強制的に閉弁する。【選択図】図１
2008303852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレールに蓄圧された高圧燃料が供給され、該高圧燃料をさらに増圧する増圧機構と、
上記コモンレールの高圧燃料が第１の油路を介して第１の油圧室に供給され、該第１の油圧室に作用する燃料圧により閉弁保持されると共に、上記増圧機構から増圧後の燃料が第２の油路を介して第２の油圧室に供給されたときに、該第２の油圧室に作用する燃料圧により上記第１の油圧室の燃料圧に抗して開弁される針弁と、
上記針弁の開弁中に、上記増圧機構からの増圧後の燃料を上記第２の油圧室側に代えて上記第１の油圧室側に供給して、該第１の油圧室に作用する燃料圧により上記針弁を強制閉弁可能な切換手段と
を備えたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項２】
上記第１の油路には、上記針弁の開弁時に上記第１の油圧室内の燃料の上記コモンレール側への排出を許容し、上記針弁の強制閉弁時に上記第１の油圧室内の燃料の上記コモンレール側への排出を規制する排出制御手段が設けられたことを特徴とする請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコモンレール式燃料噴射装置に係り、特にコモンレールから供給される高圧燃料を増圧機構でさらに増圧して噴射する増圧型のコモンレール式燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サプライポンプから圧送される高圧燃料をコモンレールに蓄圧し、エンジンの運転状態に応じた所定タイミングで燃料噴射弁から機関の燃焼室内に噴射するコモンレール式燃料噴射装置が実用化されている。この種の燃料噴射装置は車両用ディーゼルエンジンの主流となりつつあるが、例えばスモーク低減や燃費向上のために燃料噴霧を微粒化する要望に関しては改善の余地があった。そこで、燃料噴霧を微粒化するための対策として、増圧式のコモンレール式燃料噴射装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載されたコモンレール式燃料噴射装置の構成を図５に従って説明する。燃料タンク１に貯留された燃料は図示しないサプライポンプによる加圧後にコモンレール２に蓄圧されており、コモンレール２にはコモンレール燃料路３を介してエンジンの各気筒の燃料噴射弁４が接続されている。コモンレール燃料路３にはオリフィス５が設けられると共に、その下流側には並列接続された逆止弁６及びオリフィス７が設けられている。燃料噴射弁４は全体として、コモンレール２からの高圧燃料を増圧する増圧機構８、及び増圧後の高圧燃料をエンジンの燃焼室１０内に噴射する噴射制御機構９に大別され、共に燃料噴射弁４のボディ内に設けられている。なお、図５では＃１気筒の燃料噴射弁４のみ詳細を示しているが、他の燃料噴射弁も同一構成である。
【０００４】
まず、増圧機構８の構成を説明すると、燃料噴射弁４のボディには増圧機構８のシリンダ１１が形成され、シリンダ１１内には増圧ピストン１２が上下方向に摺動可能に配設されている。増圧ピストン１２は上側の大径部１２ａ及び下側の小径部１２ｂから構成され、大径部１２ａによりシリンダ１１内は上部シリンダ室１１ａ及び下部シリンダ室１１ｂに区画され、小径部１２ｂによりシリンダ１１内の増圧ピストン１２の下側には加圧室１１ｃが区画されている。下部シリンダ室１１ｂ内にはばね１３が配設され、このばね１３により増圧ピストン１２は常に上方に付勢されている。
【０００５】
上記コモンレール燃料路３は上部シリンダ室１１ａに接続されると共に、上流側シリンダ路１４ａ及び下流側シリンダ路１４ｂを介して下部シリンダ室１１ｂとも接続されている。また、上部シリンダ室１１ａには圧力路１５の一端が接続され、圧力路１５の他端は後述する噴射制御機構９の圧力室２３と接続されている。圧力路１５の途中は補給路１６を介して加圧室１１ｃと接続され、補給路１６には逆止弁１７が設けられている。これにより上部シリンダ室１１ａ内、下部シリンダ室１１ｂ内及び加圧室１１ｃ内には燃料が導入されて、それぞれレール圧（コモンレールに蓄圧された燃料圧力）に相当する燃料圧が作用している。
【０００６】
上流側シリンダ路１４ａと下流側シリンダ路１４ｂとの間には電磁式の噴射制御弁１８が設けられ、噴射制御弁１８は下流側シリンダ路１４ｂを上記燃料タンク１と連通するリターン路１９に対して接続するＡ１位置と、下流側シリンダ路１４ｂを上流側シリンダ路１４ａと接続するＡ２位置（図示の位置）との間で切換可能となっている。
噴射制御弁１８のＡ２位置への切換により下流側シリンダ路１４ｂが上流側シリンダ路１４ａと接続された状態では、上部シリンダ室１１ａ内で大径部１２ａの上面に作用する燃料圧に対して、下部シリンダ室１１ｂ内で増圧ピストン１２の大径部１２ａの下面にバックプレッシャとして作用する燃料圧と上記ばね１３の付勢力との合力が上回る。このため、増圧ピストン１２は加圧室１１ｃの容積を拡大しながら上昇して上部シリンダ室１１ａ内の図示しないストッパに大径部１２ａを当接させ、これと並行して加圧室１１ｃ内には、圧力路１５、補給路１６及び逆止弁１７を経て上部シリンダ室１１ａ内から燃料が導入されている。
【０００７】
また、この状態から噴射制御弁１８のＡ１位置への切換により下流側シリンダ路１４ｂがリターン路１９と接続されると、下部シリンダ室１１ｂ内の燃料が下流側シリンダ路１４ｂ及びリターン路１９を経て燃料タンク１に戻されて、増圧ピストン１２の大径部１２ａの下面に作用する燃料圧が急減するため、上記燃料圧の大小関係が逆転する。増圧ピストン１２は加圧室１１ｃの容積を縮小しながら下降するが、このときには逆止弁１７により加圧室１１ｃ内から補給路１６側への燃料の流出が規制されるため、加圧室１１ｃ内の燃料圧はレール圧よりもさらに増圧される。
【０００８】
一方、噴射制御機構９は増圧機構８の下側に配設されている。燃料噴射弁４のボディには噴射制御機構９のシリンダ２１が形成され、シリンダ２１は上下方向に延設されて下端をエンジンの燃焼室１０内と連通させている。シリンダ２１内には上下方向に摺動可能に針弁２２が配設され、シリンダ２１内において針弁２２の上側には圧力室２３が形成されている。圧力室２３内にはばね２４が配設され、このばね２４により針弁２２は常に下方に付勢されている。また、上記のように圧力室２３は圧力路１５を介して上部シリンダ室１１ａから燃料が導入されており、針弁２２の上面２２ａにはレール圧に相当する燃料圧が作用している。
【０００９】
シリンダ２１の下部には針弁２２の周囲を取り巻くように燃料溜まり２５が形成され、この燃料溜まり２５の下側には同じく針弁２２の周囲を取り巻くように連通路２６が形成され、連通路２６の下端は噴孔部２７を介して燃焼室１０内と連通している。針弁２２の先端（下端）は噴孔部２７に位置し、針弁２２の上下動に伴って先端により噴孔部２７が開閉される。燃料溜まり２５には加圧路２８を介して上記増圧機構８の加圧室１１ｃから燃料が導入されており、その燃料圧は針弁２２の下方に面したテーパ面２２ｂに作用している。燃料溜まり２５の燃料圧は増圧ピストン１２の作動に応じて変化し、増圧ピストン１２の非増圧時には、燃料溜まり２５の燃料圧が低下して上記圧力室２３の燃料圧とばね２４の付勢力との合力を下回るため、針弁２２は下降して先端により噴孔部２７を閉鎖して閉弁する。また、増圧ピストン１２の増圧時には、燃料溜まり２５の燃料圧が増加して圧力室２３の燃料圧とばね２４の付勢力との合力を上回るため、針弁２２は上昇して噴孔部２７を開放して開弁する。
【００１０】
特許文献１のコモンレール式燃料噴射装置は以上のように構成されており、以下、その作動状態を説明する。
コモンレールの燃料はコモンレール燃料路３により各気筒の燃料噴射弁４に供給されており、各燃料噴射弁４の噴射制御弁１８が図５に示すＡ２位置にあるときには、コモンレール燃料路３、上流側シリンダ路１４ａ及び下流側シリンダ路１４ｂを経て下部シリンダ室１１ｂ内に燃料圧が作用することから、この燃料圧を受けて増圧ピストン１２が上昇しており、加圧室１１ｃ内の燃料圧はレール圧相当まで低下している。これに伴って燃料溜まり２５の燃料圧も低下するため、針弁２２は閉弁状態に保持されて燃料噴射を中止している。
【００１１】
この状態から噴射制御弁１８がＡ１位置に切換えられると、下部シリンダ室１１ｂ内の燃料が下流側シリンダ路１４ｂ及びリターン路１９を経て燃料タンク１に戻されることにより、下部シリンダ室１１ｂ内の燃料圧が急減するため、増圧ピストン１２は上部シリンダ室１１ａ内の燃料圧により下降しながら加圧室１１ｃの容積を縮小する。加圧室１１ｃから圧力路１５側への燃料の流出が逆止弁１７により規制されているため、増圧ピストン１２により加圧室１１ｃ内の燃料はレール圧よりもさらに増圧され、増圧後の燃料が加圧路２８を経て燃料溜まり２５に供給される。これにより燃料溜まり２５内でテーパ面２２ｂに作用する燃料圧が増加し、その燃料圧により針弁２２が上昇して開弁され、燃料溜まり２５内の燃料が連通路２６を経て噴孔部２７からエンジンの燃焼室１０内に噴射される。
【００１２】
燃料噴射はエンジンの運転状態に応じた目標燃料噴射量に対応する噴射時間に亘って継続され、噴射時間の終了により噴射制御弁１８はＡ２位置に復帰する。これにより下部シリンダ室１１ｂ内には再び燃料圧が作用して増圧ピストン１２を上昇させ、上部シリンダ室１１ａ内の燃料が次回の噴射燃料として圧力路１５、補給路１６及び逆止弁１７を経て加圧室１１ｃ内に供給されると共に、加圧室１１ｃ内の燃料圧と共に燃料溜まり２５内の燃料圧も低下することから、針弁２２が再び閉弁して燃料噴射を終了する。これにより燃料噴射弁４は噴射開始前の初期状態に戻る。
【００１３】
以上が燃料噴射の開始から終了までの燃料噴射弁４の作動状況であり、この動作が着火順序に従って各気筒の燃料噴射弁４毎に実行される。
【特許文献１】特表２００４−５１９６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された燃料噴射装置では、燃料噴射終了直前で燃料噴射圧が著しく低下する噴射特性になり、結果として、増圧型のコモンレール式燃料噴射装置の本来の目的である燃料噴霧の微粒化を十分に達成できなかった。
図６はある気筒の燃料噴射時における噴射圧及び針弁リフト量の変化と噴射制御弁１８の切換状態とを示すタイムチャートである。なお、噴射制御弁１８の切換に対して噴射圧や針弁リフト量は燃料粘性等に起因する所定の遅れを持って変化することから、実際には図示のタイミングで噴射圧や針弁リフトを変化させるために、応答遅れを見込んでより先行するタイミングで噴射制御弁１８が切換えられているが、同図では相互の因果関係を明らかにするために応答遅れを省略して示している。また、同図では、理解を容易にするために圧力室２３内のばね２４の付勢力を考慮せずに示している。
【００１５】
噴射時間が終了して噴射制御弁１８が図５に示すＡ２位置に復帰すると（図６のポイントｅ）、まず、下部シリンダ室１１ｂ内の燃料圧の増大に伴って増圧ピストン１２の下降が次第に緩やかになる。これにより、噴孔部２７から噴射される燃料量に対して加圧室１１ｃ内で加圧される燃料量が不足し始め、結果として燃料噴射圧はピークを越えて急激に低下し始める。増圧ピストン１２が下降から上昇に転じても、加圧室１１ｃには圧力路１５、補給路１６及び逆止弁１７を経て上部シリンダ室１１ａ内のレール圧に相当する燃料が補給されるため、加圧室１１ｃの燃料圧がレール圧より大きく低下することはない。しかし、燃料溜まり２５では噴孔部２７からの燃料噴射が継続されることにより加圧室１１ｃからの燃料供給が不足することから、結果として燃料溜まり２５の燃料圧はレール圧を下回ることになる（図６のポイントｆ）。
【００１６】
一方、圧力室２３にはレール圧相当の燃料圧が常に作用しているため、この燃料圧を燃料溜まり２５の燃料圧が下回らなければ、針弁２２は下降を開始せず閉弁しない。よって、図６に示すように、燃料溜まり２５の燃料圧がレール圧を大きく下回り、これにより圧力室２３のレール圧相当の燃料圧との間に十分な差圧が発生した時点で針弁２２のリフト量が減少し始め（図６のポイントｇ）、その後に針弁２２のリフト量が０になって閉弁する（図６のポイントｈ）。従って、燃料溜まり２５の燃料圧がレール圧を下回った時点から針弁２２が閉弁するまでの期間（図６のポイントｆ−ｈ）は、レール圧を下回る噴射圧での燃料噴射が継続されることになる。このため、この燃料噴射の終了直前では燃料噴霧の微粒化が不足して燃料噴霧と空気とが十分に混合されず、結果としてスモーク排出量の増加や燃費の悪化等の問題が引き起こされてしまうという問題があった。
【００１７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃料噴射の終了直前に燃料噴射圧が低下する現象を回避し、これにより噴射終了まで高い噴射圧を維持して燃料噴霧の微粒化を促進でき、もって、スモーク排出量の増加や燃費の悪化を未然に防止することができるコモンレール式燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、コモンレールに蓄圧された高圧燃料が供給され、高圧燃料をさらに増圧する増圧機構と、コモンレールの高圧燃料が第１の油路を介して第１の油圧室に供給され、第１の油圧室に作用する燃料圧により閉弁保持されると共に、増圧機構から増圧後の燃料が第２の油路を介して第２の油圧室に供給されたときに、第２の油圧室に作用する燃料圧により第１の油圧室の燃料圧に抗して開弁される針弁と、針弁の開弁中に、増圧機構からの増圧後の燃料を第２の油圧室側に代えて第１の油圧室側に供給して、第１の油圧室に作用する燃料圧により針弁を強制閉弁可能な切換手段とを備えたものである。
【００１９】
従って、コモンレールの高圧燃料が第１の油路を介して第１の油圧室に供給され、この燃料圧（コモンレール圧）により針弁が閉弁保持される。増圧機構から増圧後の燃料が第２の油路を介して第２の油圧室に供給されると、その燃料圧が第１の油圧室の燃料圧に抗することで針弁が開弁され、これにより燃焼室内への燃料噴射が開始される。そして、針弁の開弁中において、切換手段の切換により増圧機構からの増圧後の燃料が第２の油圧室側に代えて第１の油圧室側に供給されると、第１の油圧室に増圧後の燃料圧が作用して針弁が強制閉弁される。この強制閉弁では、切換手段による切換とほぼ同時に針弁が第１の油圧室内の燃料圧を受けて閉弁側に移行し始め、且つ、増圧後の燃料圧を利用することで針弁の閉弁への切換もコモンレール圧を用いる場合に比較して迅速に行われる。
【００２０】
このため、燃焼室内への燃料噴射圧がそれほど低下せずに未だコモンレール圧よりも高い時点で針弁が完全に閉弁され、結果として噴射終了まで高い燃料噴射圧が維持されて、噴射終了直前においても燃料噴霧を微粒化して燃料噴霧と空気とを十分に混合可能となる。
請求項２の発明は、請求項１において、第１の油路に、針弁の開弁時に第１の油圧室内の燃料のコモンレール側への排出を許容し、針弁の強制閉弁時に第１の油圧室内の燃料のコモンレール側への流出を規制する排出制御手段が設けられたものである。
【００２１】
従って、針弁の開弁時には、排出制御手段により第１の油圧室内の燃料のコモンレール側への排出が許容されることから、針弁は支障なく開弁側に移行し、針弁の強制閉弁時には、排出制御手段により第１の油圧室内の燃料のコモンレール側への流出が規制されることから、第１の油圧室内の増圧後の燃料圧が針弁の強制閉弁に有効に利用される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように請求項１，２の発明のコモンレール式燃料噴射装置によれば、燃料噴射の終了直前に燃料噴射圧が低下する現象を回避し、これにより噴射終了まで高い噴射圧を維持して燃料噴霧の微粒化を促進でき、もって、スモーク排出量の増加や燃費の悪化を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化したコモンレール式燃料噴射装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。本実施形態の燃料噴射装置の基本的な構成は、背景技術で説明した図５に示す先行技術のものと同様であり、この構成に対して油圧回路を追加することにより問題点の解消を図っている。そこで、本実施形態では、図５の先行技術と同一構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し（その内容は背景技術を参照願いたい）、相違点である追加した油圧回路の構成、及びこれによる作用効果を重点的に説明する。
【００２４】
本実施形態では、増圧機構８の上部シリンダ室１１ａと噴射制御機構９の圧力室２３とを接続する圧力路１５に逆止弁３１が配設されている。圧力路１５には逆止弁３１を迂回するようにバイパス路３２が設けられ、バイパス路３２にはオリフィス３３が備えられている。圧力路１５の逆止弁３１より下流側（圧力室２３側）には補給路１６の一端が接続され、補給路１６の他端は加圧路２８と接続されている。補給路１６及び加圧路２８には電磁式の強制閉鎖弁３４が設けられ、強制閉鎖弁３４は補給路１６と加圧路２８とを交互に連通・遮断し得る。
【００２５】
以下の説明では、背景技術と同じく、下流側シリンダ路１４ｂをリターン路１９と接続したときの噴射制御弁１８の切換状態をＡ１位置とし、下流側シリンダ路１４ｂを上流側シリンダ路１４ａと接続したときの切換状態をＡ２位置（図示の位置）とし、一方、加圧路２８を連通して補給路１６を遮断したときの強制閉鎖弁３４の切換状態をＢ１位置とし、加圧路２８を遮断して補給路１６を連通したときの切換状態をＢ２位置（図示の位置）とする。
【００２６】
そして、本実施形態では、上記強制閉鎖弁３４が切換手段として機能し、圧力路１５が第１の油路として機能し、圧力室２３が第１の油圧室として機能し、加圧路２８が第２の油路として機能し、燃料溜まり２５が第２の油圧室として機能する。また、逆止弁３１、バイパス路３２及びオリフィス３３が排出制御手段として機能する。
各気筒の燃料噴射弁４の噴射制御弁１８及び強制閉鎖弁３４はＥＣＵ３５に接続されており、ＥＣＵ３５はアクセル操作量やエンジン回転速度等から目標噴射量及び目標噴射開始時期を設定し、これらの目標値に基づき噴射制御弁１８及び強制閉鎖弁３４を駆動制御することで各気筒への燃料噴射を行っている。図２はＥＣＵ３５が実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート、図３は燃料噴射時における噴射圧及び針弁リフト量の変化と噴射制御弁１８及び強制閉鎖弁３４の切換状態とを示すタイムチャートであり、以下、これらの図に従って本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置の作動状態を説明する。なお、先行技術の図６と同じく、図３では噴射制御弁１８及び強制閉鎖弁３４の切換に対する噴射圧や針弁リフト量の応答遅れ、及び圧力室２３内のばね２４の付勢力を省略して示している。
【００２７】
まずＥＣＵ３５は、図２のステップＳ２でエンジンの何れかの気筒が燃料噴射の開始時期に到達したか否かを判定し、判定がＮo（否定）のときにはルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ２の判定がＹesのときには、ステップＳ４で該当する気筒の燃料噴射弁４の噴射制御弁１８をＡ１位置に切換え、ステップＳ６で同じく該当する気筒の燃料噴射弁４の強制閉鎖弁３４をＢ１位置に切換える（図３のポイントａ）。噴射制御弁１８の切換により、下部シリンダ室１１ｂ内の燃料が下流側シリンダ路１４ｂ及びリターン路１９を経て燃料タンク１に戻されるため、下部シリンダ室１１ｂ内の燃料圧が急減し、増圧ピストン１２の下降に伴って加圧室１１ｃ内の燃料が増圧される。
【００２８】
このとき、強制閉鎖弁３４の切換により加圧路２８が連通されて補給路１６が遮断されているため、増圧後の燃料は加圧路２８を経て燃料溜まり２５に供給され、その燃料圧を受けて針弁２２が上昇する。このとき、圧力室２３内に存在する燃料は針弁２２の上昇を妨げることになるが、この燃料は針弁２２の上昇に伴ってバイパス路３２のオリフィス３３を経て上部シリンダ室１１ａ側に排出されるため（排出制御手段）、針弁２２は支障なく上昇して速やかに開弁され、噴孔部２７から燃焼室１０内への燃料噴射が開始される。針弁２２の上昇に伴って噴射圧は０から立ち上げられ、針弁２２の最大リフトに達した後も増圧ピストン１２による燃料の増圧が継続されることから噴射圧は増加し続ける。
【００２９】
ＥＣＵ３５は、続くステップＳ８において噴射終了時期（噴射開始時期を起点として目標噴射量に対応する開弁時間が経過した時点）に到達したか否かを判定し、Ｎoのときにはルーチンを終了する。従って、ステップＳ８の判定がＮoの間は、ステップＳ２を経てステップＳ４及びステップＳ６で噴射制御弁１８及び強制閉鎖弁３４が上記切換位置に保持される。そして、噴射終了時期に至ってステップＳ８の判定がＹesになると、ＥＣＵ３５はステップＳ１０に移行して強制閉鎖弁３４をＢ２位置に切換える（図３のポイントｂ）。
【００３０】
この時点では増圧ピストン１２による燃料の増圧が継続されており、強制閉鎖弁３４の切換により加圧路２８が遮断されて補給路１６が連通されるため、増圧後の燃料は加圧路２８を経て燃料溜まり２５に供給される代わりに、補給路１６及び圧力路１５を経て圧力室２３に供給され、圧力室２３内の燃料圧の増加により針弁２２が下降を開始する。
従って、強制閉鎖弁３４のＢ２位置への切換に伴って、燃料溜まり２５への燃料供給の中止とほぼ同時に針弁２２の下降が開始される。即ち、燃料溜まり２５の燃料圧がレール圧を下回らなければ針弁２２の下降が開始されない特許文献１の技術に比較して、遥かに早期に針弁２２の下降が開始されることになる。
【００３１】
そして、このときの針弁２２の下降は、レール圧をさらに増圧した燃料圧を利用していることから、特許文献１の技術のような圧力室２３内のレール圧相当の燃料圧を用いて針弁２２を下降させる場合に比較して遥かに迅速に行われる。このため、図３に示すように針弁２２のリフト量は急激に減少し、噴射圧がそれほど低下していない時点（未だレール圧より遥かに高い時点）で針弁２２のリフト量が０まで減少して完全に閉弁され、燃料噴射が終了する（図３のポイントｃ）。
【００３２】
このとき、圧力室２３内の燃料の上部シリンダ室１１ａ側への流出が逆止弁３１により規制されるため（排出制御手段）、圧力室２３内の増圧後の燃料圧が針弁２２の閉弁に有効に利用される。なお、加圧室１１ｃから圧力室２３に供給される燃料の一部はバイパス路３２のオリフィス３３を経て上部シリンダ室１１ａ側に排出されるが、その量はごく僅かであり圧力室２３の燃料圧の増加を妨げる要因にはならない。
【００３３】
その後、ＥＣＵ３５はステップＳ１２で強制閉鎖弁３４の切換から予め設定された遅延時間が経過したか否かを判定し、判定がＮoの間はステップＳ１２の処理を繰返す。遅延時間としては、針弁２２のリフト量を０まで減少させる所要時間に若干の余裕分を加算した値が設定されている。よって、上記のように針弁２２が完全に閉弁した後、遅延時間の経過によりステップＳ１２でＹesの判定が下されることになり、ＥＣＵ３５はステップＳ１２からステップＳ１４に移行して噴射制御弁１８をＡ２位置に切換える（図３のポイントｄ）。これにより下部シリンダ室１１ｂ内の燃料圧が再び増加し、増圧ピストン１２の上昇に伴って上部シリンダ室１１ａ内の燃料が次回の噴射燃料として圧力路１５、逆止弁３１及び補給路１６を経て加圧室１１ｃ内に供給されて、燃料噴射弁４は噴射開始前の初期状態に戻る。
【００３４】
以上が燃料噴射の開始から終了までの燃料噴射弁４の作動状況であり、ＥＣＵ３５は図２のルーチンを着火順序に従って各気筒の燃料噴射弁４毎に実行し、これにより各気筒の燃焼室１０内への燃料噴射を所定のタイミングで実行する。
このように本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置では、燃料噴射を終了する際に、増圧後の燃料の燃料溜まり２５への供給中止と同時に、その増圧後の燃料を利用して針弁２２を強制的に閉弁させている。従って、特許文献１の技術に比較して遥かに早期に針弁２２の下降が開始される上に、増圧後の高い燃料圧により針弁２２の下降が迅速に行われる。このため、燃料噴射圧がそれほど低下せずに未だレール圧より遥かに高い時点（図３のポイントｃ）で針弁２２を完全に閉弁でき、結果として噴射終了まで高い燃料噴射圧を維持できる。よって、噴射終了直前においても燃料噴霧を微粒化して燃料噴霧と空気とを十分に混合でき、もって、混合不足によるスモーク排出量の増加や燃費の悪化を未然に防止することができる。
【００３５】
しかも、針弁２２の閉弁を迅速化できることは燃料噴射弁４の応答性向上にも繋がり、例えばメイン噴射の前後にパイロット噴射やポスト噴射等をきめ細かく実行する要望、或いはエンジンの高速化の要望等にも十分に対応できるという利点も得られる。
ところで、上記実施形態では、増圧後の燃料圧を利用して針弁２２を強制的に閉弁させるために、図１に示す油圧回路を追加したが、本発明の構成はこれに限定されることはなく、例えば図４に示すように構成することも可能である。そこで、この別例について以下に詳述する。なお、この別例の構成は、図４に示された以外の箇所は図１と同様のため説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
【００３６】
この別例においても、圧力路１５に逆止弁３１が配設されている点、及び逆止弁３１の箇所にバイパス路３２が設けられている点は上記実施形態と同様であるが、バイパス路３２のオリフィス３３は省略されている。また、強制閉鎖弁３４が補給路１６と加圧路２８とを交互に連通・遮断する点も上記実施形態と同様であるが、この切換と連動して、強制閉鎖弁３４が圧力路１５とバイパス路３２も交互に連通・遮断する点が相違している。具体的には強制閉鎖弁３４は、加圧路２８を連通して補給路１６を遮断するＢ１位置では、同時に圧力路１５を遮断してバイパス路３２を連通し、一方、加圧路２８を遮断して補給路１６を連通するＢ２位置では、同時に圧力路１５を連通してバイパス路３２を遮断するように構成されている。
【００３７】
以上のように構成されたこの別例においても、噴射制御弁１８及び強制閉鎖弁３４の切換制御は図２のフローチャートに従って行われる。噴射制御弁１８のＡ１位置への切換と共に、噴射制御弁１８がＢ１位置に切換えられると、加圧室１１ｃ内の燃料が増圧ピストン１２により増圧されて加圧路２８を経て燃料溜まり２５に供給され、その燃料圧を受けて針弁２２が上昇する。このときには、同時に強制閉鎖弁３４により圧力路１５が遮断されてバイパス路３２が連通されているため、圧力室２３内に存在する燃料はバイパス路３２を経て上部シリンダ室１１ａ側に排出され（排出制御手段）、針弁２２の上昇は支障なく行われる。
【００３８】
また、その後に強制閉鎖弁３４がＢ２位置に切換えられると、加圧室１１ｃからの燃料は補給路１６及び圧力路１５を経て圧力室２３に供給されて、その燃料圧が針弁２２の閉弁に利用される。そして、このときには、同時に強制閉鎖弁３４により圧力路１５が連通されてバイパス路３２が遮断されているため、圧力室２３内の燃料がバイパス路３２を経て上部シリンダ室１１ａ側に排出される事態が防止されると共に、圧力路１５の逆止弁３１により規制されることで圧力路１５を経て上部シリンダ室１１ａ側に流出する事態も防止される（排出制御手段）。よって、加圧室１１ｃから供給されるすべての増圧燃料は針弁２２を強制的に閉弁させるために有効に利用され、針弁２２をより迅速に閉弁させることができる。
【００３９】
よって、重複する説明はしないが、この別例でも上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態では、逆止弁３１、バイパス路３２、圧力路１５とバイパス路３２とを連通・遮断するときの強制閉鎖弁３４、及びＥＣＵ３５が排出制御手段として機能する。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、下部シリンダ室１１ｂにバックプレッシャとして作用している燃料圧を排除することで増圧ピストン１２を作動させるように増圧機構８を構成したが、燃料噴射弁４の形式はこれに限ることはなく、例えば増圧機構８の構成を変更する等、その形式を任意に変更可能である。
【００４０】
また、上記実施形態では、エンジンの運転領域に関わらず、図２のルーチンに従って強制閉鎖弁３４による針弁２２の強制閉弁を実行したが、例えば、エンジン回転速度や負荷等に応じて一部の運転領域では強制閉鎖弁３４による針弁２２の強制閉弁を行い、それ以外の運転領域では強制閉鎖弁３４による針弁２２の強制閉弁を行わないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態のコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施形態における燃料噴射時の噴射圧及び針弁リフト量の変化と噴射制御弁及び強制閉鎖弁の切換状態とを示すタイムチャートである。
【図４】油圧回路を変更した実施形態の別例を示す構成図である。
【図５】先行技術のコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。
【図６】先行技術における燃料噴射時の噴射圧及び針弁リフト量の変化と噴射制御弁の切換状態とを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
２    コモンレール
８    増圧機構
１５  圧力路（第１の油路）
２２  針弁
２３  圧力室（第１の油圧室）
２５  燃料溜まり（第２の油圧室）
２８  加圧路（第２の油路）
３１  逆止弁（排出制御手段）
３２  バイパス路（排出制御手段）
３３  オリフィス（排出制御手段）
３４  強制閉鎖弁（切換手段、排出制御手段）
３５  ＥＣＵ（排出制御手段）
【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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