(57)【要約】【課題】燃料噴射装置において、高価な機器、部材を追加することなくインジェクタによる燃料の噴射圧を高圧化することにある。【解決手段】燃料噴射装置のＥＣＵは、ニードルが噴孔を全閉から開放した後に閉鎖するまでの１噴射行程で、ニードルを一時的に閉方向に変位させた後に開方向に変位させる一時閉弁操作を行う。これにより、噴孔の開放に伴い発生する圧力波を、既存のニードルを動作主体とする一時閉弁操作により利用することができる。このため、燃料噴射装置において、高価な機器、部材を追加することなく制御フローの改変のみで、インジェクタによる燃料の噴射圧を高圧化することができる。【選択図】図４
2008215101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに燃料を噴射して供給する燃料噴射装置において、
ニードルにより噴孔を開放して燃料を噴射するインジェクタと、
前記ニードルをリフト動作させるアクチュエータに指令を与え、前記インジェクタによる燃料の噴射を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、前記ニードルが前記噴孔を全閉から開放した後に閉鎖するまでの１噴射行程で、前記ニードルを一時的に閉方向に変位させた後に開方向に変位させる一時閉弁操作を行うことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記ニードルは、前記一時閉弁操作により、全閉位置よりも開側の第１リフト位置から閉方向に変位して、前記全閉位置よりも開側かつ前記第１リフト位置よりも閉側の第２リフト位置に到達し、その後、前記第２リフト位置から開方向に変位することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置において、
前記インジェクタは、前記ニードルに対し閉方向に燃料圧を作用させる背圧室、および前記噴孔を通じて噴射される燃料が流出入するノズル室を形成し、
前記制御手段は、前記アクチュエータへの指令により前記背圧室への燃料の流出入を操作することで、前記背圧室の燃料圧を増減して前記ニードルを閉方向または開方向に変位させ、
前記一時閉弁操作は、前記背圧室の燃料圧を一時的に増加させた後に減少させることにより行われることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射装置において、
前記制御手段は、前記噴孔の開放により生じる前記ノズル室の燃料圧の減圧波が自由端反射して昇圧波となり前記ノズル室に到達する時に、前記一時閉弁操作を行うことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射装置において、
燃料を高圧状態で蓄圧し前記インジェクタに分配するコモンレールと、
このコモンレールから前記ノズル室に燃料を導く燃料流路に配されて、この燃料流路の燃料圧を検出する燃料圧検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記燃料圧検出手段から得られる検出値に基づき前記一時閉弁操作を行う時期を決めることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、
前記制御手段は、
前記１噴射行程で前記インジェクタにより噴射すべき燃料の必要量を、前記エンジンの運転状態に応じて算出し、
前記１噴射行程で前記一時閉弁操作を行う回数を、前記燃料の必要量に応じて決めることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、
前記噴孔は、前記ニードルの先端に設けられたシート部が所定の着座位置に着座することで閉鎖され、
前記一時閉弁操作による閉方向の変位は、前記シート部と前記着座位置との間に形成される流路断面積が前記噴孔の流路断面積以上となる範囲で行われることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに燃料を噴射して供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料噴射装置は、ニードルにより噴孔を開放して燃料を噴射するインジェクタと、ニードルをリフト動作させるアクチュエータに指令を与え、インジェクタによる燃料の噴射を制御する制御手段とを備える。近年、黒煙低減等の要請の高まりに伴い、燃料噴射装置においてもインジェクタによる燃料の噴射圧が高圧化され、さらなる高圧化を達成すべく種々の技術検討がなされている。
【０００３】
例えば、パスカルの原理により燃料を増圧する増圧機構をインジェクタに装備し、この増圧機構を有するインジェクタにより噴射圧を高圧化する燃料噴射装置（例えば、特許文献１参照）、コモンレール等の燃料供給源からインジェクタへの燃料の供給流路を開閉する弁装置を備え、この弁装置により、噴孔開閉に伴い発生する圧力波を利用して噴射圧を高圧化する燃料噴射装置（例えば、特許文献２参照）、噴孔開放に伴う燃料の圧力低下により移動して燃料を増圧する動圧ピストンをインジェクタに装備し、この動圧ピストンを有するインジェクタにより噴射圧を高圧化する燃料噴射装置（例えば、特許文献３参照）等が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の燃料噴射装置はインジェクタに増圧機構を装備する必要があり、特許文献２に記載の燃料噴射装置は弁装置を備える必要があり、特許文献３に記載の燃料噴射装置はインジェクタに動圧ピストンを装備する必要がある。したがって、特許文献１〜３に記載の燃料噴射装置は、いずれも高価な機器、部材を追加する必要があり、高コストである。
【特許文献１】特表２００２−５３９３７２号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０１５３号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料噴射装置において、高価な機器、部材を追加することなくインジェクタによる燃料の噴射圧を高圧化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、エンジンに燃料を噴射して供給するものであり、ニードルにより噴孔を開放して燃料を噴射するインジェクタと、ニードルをリフト動作させるアクチュエータに指令を与え、インジェクタによる燃料の噴射を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、ニードルが噴孔を全閉から開放した後に閉鎖するまでの１噴射行程で、ニードルを一時的に閉方向に変位させた後に開方向に変位させる一時閉弁操作を行う。
【０００７】
これにより、噴孔開閉に伴い発生する圧力波を、既存のニードルを動作主体とする一時閉弁操作により利用することができる。このため、燃料噴射装置において、高価な機器、部材を追加することなく制御手段の改変のみで、インジェクタによる燃料の噴射圧を高圧化することができる。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射装置によれば、ニードルは、一時閉弁操作により、全閉位置よりも開側の第１リフト位置から閉方向に変位して、全閉位置よりも開側かつ第１リフト位置よりも閉側の第２リフト位置に到達し、その後、第２リフト位置から開方向に変位する。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射装置によれば、インジェクタは、ニードルに対し閉方向に燃料圧を作用させる背圧室、および噴孔を通じて噴射される燃料が流出入するノズル室を形成し、制御手段は、アクチュエータへの指令により背圧室への燃料の流出入を操作することで、背圧室の燃料圧を増減してニードルを閉方向または開方向に変位させる。そして、一時閉弁操作は、背圧室の燃料圧を一時的に増加させた後に減少させることにより行われる。
【００１０】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射装置によれば、制御手段は、噴孔の開放により生じるノズル室の燃料圧の減圧波が自由端反射して昇圧波となりノズル室に到達する時に、一時閉弁操作を行う。
【００１１】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射装置は、燃料を高圧状態で蓄圧しインジェクタに分配するコモンレールと、コモンレールからノズル室に燃料を導く燃料流路に配されて、燃料流路の燃料圧を検出する燃料圧検出手段とを備える。そして、制御手段は、燃料圧検出手段から得られる検出値に基づき一時閉弁操作を行う時期を決める。
これにより、制御手段は、ノズル室で発生した圧力波がノズル室に戻ってくる時期を、高精度に把握することができるので、より効果的に一時閉弁操作を行うことができる。
【００１２】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の燃料噴射装置によれば、制御手段は、１噴射行程でインジェクタにより噴射すべき燃料の必要量を、エンジンの運転状態に応じて算出し、１噴射行程で一時閉弁操作を行う回数を、燃料の必要量に応じて決める。
燃料の必要量が多いほど１噴射行程に要する時間が長くなるので、１噴射行程あたり、圧力波がコモンレール等の燃料供給源とインジェクタとの間を往復する回数も多くなる。そこで、１噴射行程で一時閉弁操作を行う回数を燃料の必要量に応じて決めることで、圧力波を無駄に減衰させることなく有効に利用することができる。
【００１３】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の燃料噴射装置によれば、噴孔は、ニードルの先端に設けられたシート部が所定の着座位置に着座することで閉鎖される。そして、一時閉弁操作による閉方向の変位は、シート部と着座位置との間に形成される流路断面積（シート部開口面積と呼ぶ）が噴孔の流路断面積（噴孔総断面積と呼ぶ）以上となる範囲で行われる。
シート部開口面積が噴孔総断面積よりも小さくなると、シート部開口面積を形成する部分を燃料が通過することによる圧力損失が大きくなり、一時閉弁操作による高圧化の効果が大幅に減殺されてしまう。そこで、閉方向の変位をシート部開口面積が噴孔総断面積以上となる範囲で行うことで、一時閉弁操作による高圧化の効果の減殺を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】
【００１４】
最良の形態１の燃料噴射装置は、エンジンに燃料を噴射して供給するものであり、ニードルにより噴孔を開放して燃料を噴射するインジェクタと、ニードルをリフト動作させるアクチュエータに指令を与え、インジェクタによる燃料の噴射を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、ニードルが噴孔を全閉から開放した後に閉鎖するまでの１噴射行程で、ニードルを一時的に閉方向に変位させた後に開方向に変位させる一時閉弁操作を行う。
【００１５】
ここで、ニードルは、一時閉弁操作により、全閉位置よりも開側の第１リフト位置から閉方向に変位して、全閉位置よりも開側かつ第１リフト位置よりも閉側の第２リフト位置に到達し、その後、第２リフト位置から開方向に変位する。
【００１６】
また、インジェクタは、ニードルに対し閉方向に燃料圧を作用させる背圧室、および噴孔を通じて噴射される燃料が流出入するノズル室を形成し、制御手段は、アクチュエータへの指令により背圧室への燃料の流出入を操作することで、背圧室の燃料圧を増減してニードルを閉方向または開方向に変位させる。そして、一時閉弁操作は、背圧室の燃料圧を一時的に増加させた後に減少させることにより行われる。
さらに、制御手段は、噴孔の開放により生じるノズル室の燃料圧の減圧波が自由端反射して昇圧波となりノズル室に到達する時に、一時閉弁操作を行う。
【００１７】
また、この燃料噴射装置は、燃料を高圧状態で蓄圧しインジェクタに分配するコモンレールと、コモンレールからノズル室に燃料を導く燃料流路に配されて、燃料流路の燃料圧を検出する燃料圧検出手段とを備える。そして、制御手段は、燃料圧検出手段から得られる検出値に基づき一時閉弁操作を行う時期を決める。
【００１８】
また、制御手段は、１噴射行程でインジェクタにより噴射すべき燃料の必要量を、エンジンの運転状態に応じて算出し、１噴射行程で一時閉弁操作を行う回数を、燃料の必要量に応じて決める。
また、噴孔は、ニードルの先端に設けられたシート部が所定の着座位置に着座することで閉鎖される。そして、一時閉弁操作による閉方向の変位は、シート部開口面積が噴孔総断面積以上となる範囲で行われる。
【実施例１】
【００１９】
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射装置１の構成を、図１を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、エンジン（図示せず）に燃料を噴射して供給するものであり、ニードル２により噴孔２ａを開放して燃料を噴射するインジェクタ３と、インジェクタ３のアクチュエータ４に指令を与え、インジェクタ３による燃料の噴射を制御する制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵと呼ぶ）５とを備える。
【００２０】
インジェクタ３は、例えば、エンジンに搭載され、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール８から燃料の分配を受け、コモンレール８から分配された燃料をエンジンの気筒内に噴射する。なお、コモンレール８は、サプライポンプ（図示せず）により加圧された燃料が供給され、コモンレール８に蓄圧される燃料の圧力（コモンレール圧と呼ぶ）は、レール圧センサ９により検出され、レール圧の検出値はＥＣＵ５に出力される。
【００２１】
インジェクタ３は、噴孔２ａを開閉するニードル２、ニードル２を開方向にリフト動作させるための駆動力を発生するアクチュエータ４としての電磁２方弁（以下、アクチュエータ４をこの電磁２方弁とし、電磁弁４と呼ぶ）、ニードル２を閉方向に付勢するスプリング１１等から構成される。そして、ニードル２の先端側には、噴孔２ａを通じて噴射される燃料が流出入するノズル室１１ａが形成され、ノズル室１１ａの燃料圧はニードル２を開方向に付勢する。また、ニードル２の後端側には背圧室１２が形成され、背圧室１２の燃料圧（背圧と呼ぶ）はニードル２を閉方向に付勢する。
【００２２】
ノズル室１１ａにはコモンレール８から燃料を受け入れるための燃料流路１４が接続しており、ノズル室１１ａは、常時、燃料流路１４によりコモンレール８と連通する。背圧室１２には燃料流路１４から分岐する燃料流路１５、および燃料タンク１６に通じる燃料流路１７が接続しており、燃料流路１５、１７には、各々、絞り１８、１９が設けられている。
【００２３】
また、燃料流路１４には、燃料圧を検出する燃料圧検出手段としての燃料圧センサ１９ａが配され、燃料流路１４の燃料圧の検出値がＥＣＵ５に出力される。さらに、燃料流路１７には上記の電磁弁４が配され、電磁弁４により燃料流路１７が開閉される。さらに、燃料流路１７には燃料温度センサ２０が配されて燃料流路１７を流れる燃料の温度が検出され、この温度の検出値はＥＣＵ５に出力される。
【００２４】
ここで、電磁弁４は、通電時に燃料流路１７を開放し非通電時に燃料流路１７を閉鎖するように配され、絞り１８、１９は、燃料流路１７が開放された時に、燃料流路１７を通じて背圧室１２から流出する燃料の流量が、燃料流路１５を通じて背圧室１２に流入する燃料の流量よりも大きくなるように設けられている。
【００２５】
これにより、電磁弁４への通電がオンされると、背圧室１２からの燃料の流出量が多くなり背圧が低下する。このため、ニードル２に閉方向に作用する付勢力（主に、背圧による付勢力とスプリング１１による付勢力との合力）が、開方向に作用する付勢力（主に、ノズル室１１ａの燃料圧による付勢力）よりも弱くなり、ニードル２が開方向に駆動される。この結果、噴孔２ａが開放され、ノズル室１１ａの燃料圧と同等の噴射圧で燃料が噴射される。
なお、噴孔２ａは、ニードル２の先端に設けられたシート部２４が所定の着座位置２８に着座することで閉鎖され、シート部２４が着座位置２８から離座することで開放される。
【００２６】
また、電磁弁４への通電がオフされると、背圧室１２からの燃料の流出が止まり、背圧が上昇する。このため、ニードル２に閉方向に作用する付勢力が、開方向に作用する付勢力よりも強くなり、ニードル２が閉方向に駆動される。この結果、噴孔２ａが閉鎖され、燃料の噴射が終了する。
【００２７】
ＥＣＵ５は、制御機能および演算機能を発揮するＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置ならびに出力装置等により構成される周知のマイクロコンピュータである。そして、ＥＣＵ５は、レール圧センサ９、燃料圧センサ１９ａ、燃料温度センサ２０等のエンジンの運転状態を示す各種センサから検出値の入力を受け、これらの検出値に基づき電磁弁４への通電をオンオフするための各種の指令値を算出する。そして、ＥＣＵ５は、算出した指令値に基づく出力を行い、電磁弁４への通電をオンオフする。
【００２８】
つまり、ＥＣＵ５は、電磁弁４への指令により背圧室１２への燃料の流出入を操作することで、背圧を増減してニードル２を閉方向または開方向に変位させ噴射を制御する。すなわち、ＥＣＵ５は、各種の検出値に基づいて、インジェクタ３による噴射を開始する時期（ニードル２が噴孔２ａを全閉から開放する時期：噴射開始時期Ｔｉｎｊとする）、およびインジェクタ３により噴射すべき燃料の必要量（必要噴射量と呼ぶ）等を算出する。なお、必要噴射量とは、ニードル２が噴孔２ａを全閉から開放した後に閉鎖するまでの１噴射行程で噴射すべき燃料の必要量である。
【００２９】
そして、ＥＣＵ５は、噴射開始時期Ｔｉｎｊ、必要噴射量等に基づいて、電磁弁４に通電を開始する時期（通電開始時期Ｔｏｎと呼ぶ）、および、通電開始時期Ｔｏｎから１噴射行程を終えるために通電を停止する時期までの期間（総通電期間Ｔｑと呼ぶ）を算出する。そして、ＥＣＵ５は、通電開始時期Ｔｏｎ、および総通電期間Ｔｑに基づく出力を行い、電磁弁４への通電をオンオフして、インジェクタ３による噴射を制御する。
【００３０】
ここで、インジェクタ３による噴射開始と電磁弁４への通電開始との間、および噴射停止と通電停止との間には時間的な遅れが生じる（噴射開始と通電開始との間の遅れを、噴射開始遅れτｄとし、噴射停止と通電停止との間の遅れを、噴射停止遅れτｃとする）。そして、噴射開始遅れτｄ、噴射停止遅れτｃは、主にコモンレール圧に応じて変動する。そこで、ＥＣＵ５は、レール圧センサ９から得られる検出値に基づいて噴射開始遅れτｄ、噴射停止遅れτｃを算出し、噴射開始遅れτｄを加味して通電開始時期Ｔｏｎを算出し、噴射停止遅れτｃを加味して総通電期間Ｔｑを算出する。
【００３１】
なお、噴射停止とは、「ニードル２が噴孔２ａを閉鎖するために閉方向に変位を開始すること」を意味するものとする。そして、１噴射行程の終期は、噴射停止の時ではなく、噴孔２ａが閉鎖されて全閉になり燃料が噴射されなくなる時である。
【００３２】
さらに、ＥＣＵ５は、１噴射行程でニードル２を一時的に閉方向に変位させた後に開方向に変位させる一時閉弁操作を行う。すなわち、ＥＣＵ５は、通電開始時期Ｔｏｎから総通電期間Ｔｑだけ経過するまでの間に、一時的に電磁弁４への通電を停止した後、再度、通電を開始する。つまり、ＥＣＵ５は、一時的に燃料流路１７を閉鎖して背圧を増加させた後、再度、燃料流路１７を開放して背圧を減少させることにより一時閉弁操作を行う。
【００３３】
この一時閉弁操作は、噴孔２ａの開閉に伴い発生する圧力波を利用して燃料の噴射圧を高圧化するために行われる。すなわち、噴孔２ａを全閉から開放することによりノズル室１１ａの燃料圧に圧力波が発生し、この圧力波が、燃料流路１４を通じてコモンレール８に伝播し、コモンレール８で自由端反射する。そして、ＥＣＵ５は、自由端反射した圧力波（反射圧力波と呼ぶ）が燃料流路１４を通じてノズル室１１ａに伝播する時期に一時閉弁操作を行う。これにより、ノズル室１１ａで反射圧力波が増幅され、ノズル室１１ａの燃料圧（つまり、噴射圧）が高圧化される。
【００３４】
ここで、ＥＣＵ５は、燃料圧センサ１９ａから得られる燃料流路１４の燃料圧の検出値に基づき、一時閉弁操作を行う時期を決める。つまり、ＥＣＵ５は、圧力波や反射圧力波が燃料圧センサ１９ａによる検出部位を通過する時期を直接的に把握し、この通過時期に基づき一時閉弁操作を行う時期を決める。
【００３５】
また、ＥＣＵ５は、１噴射行程で一時閉弁操作を行う回数を必要噴射量に応じて（具体的には、必要噴射量等に基づいて算出した総通電期間Ｔｑに応じて）決める。すなわち、一時閉弁操作でニードル２が開方向に変位する際にも圧力波が発生するので、このような圧力波を有効に利用するため、一時閉弁操作を行う回数を必要噴射量に応じて決める。なお、ＥＣＵ５は、一時閉弁操作を行う回数を、総通電期間Ｔｑの値に基づきゼロに決定することもできる。つまり、ＥＣＵ５は、必要噴射量が少なく総通電期間Ｔｑが短い場合、一時閉弁操作を行わずに噴射を終了することができる。
【００３６】
ここで、ニードル２は、一時閉弁操作により、全閉位置よりも開側の第１リフト位置から閉方向に変位して、全閉位置よりも開側かつ第１リフト位置よりも閉側の第２リフト位置に到達し、その後、第２リフト位置から開方向に変位する（図２参照）。そして、一時閉弁操作による閉方向の変位は、シート部２４と着座位置２８との間に形成される流路断面積（シート部開口面積と呼ぶ）が噴孔２ａの流路断面積（噴孔総断面積と呼ぶ）以上となる範囲で行われる（図２参照）。
【００３７】
すなわち、シート部開口面積と噴孔総断面積とが等しくなるときのニードル２の変位量を規定リフトＨＬとすると、ニードル２の変位量が規定リフトＨＬよりも小さいと（つまり、シート部開口面積が噴孔総断面積よりも小さいと）、燃料がシート部２４と着座位置２８との間を通過する際の圧力損失が大きくなり、一時閉弁操作による高圧化の効果が大幅に減殺されてしまう。そこで、ＥＣＵ５は、一時閉弁操作において一時的に電磁弁４への通電を停止する期間（一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔとする）を、ニードル２の変位量が規定リフトＨＬよりも大きくなるように算出する。
以下、一時閉弁操作を行うための制御方法を詳述する。
【００３８】
〔実施例１の制御方法〕
実施例１の燃料噴射装置１の制御方法を、図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１で、各種検出値に基づいて噴射開始時期Ｔｉｎｊ、必要噴射量を算出し、ステップＳ２で、レール圧センサ９から得られる検出値に基づいて噴射開始遅れτｄ、噴射停止遅れτｃを算出する。そして、ステップＳ３で、噴射開始時期Ｔｉｎｊ、必要噴射量、噴射開始遅れτｄ、噴射停止遅れτｃ等に基づいて通電開始時期Ｔｏｎ、総通電期間Ｔｑを算出する。
【００３９】
次に、ステップＳ４で、時刻が通電開始時期Ｔｏｎになったか否かを判断し、時刻が通電開始時期Ｔｏｎになれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進んで電磁弁４への通電を開始し、時刻が通電開始時期Ｔｏｎになっていなければ（ＮＯ）、通電開始時期Ｔｏｎになるまで待機する。
【００４０】
次に、ステップＳ６で、時刻が噴射開始時期Ｔｉｎｊになったか否かを判断し、時刻が噴射開始時期Ｔｉｎｊになれば（ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで圧力波往復時間Ｔｒを算出し、時刻が噴射開始時期Ｔｉｎｊになっていなければ（ＮＯ）、噴射開始時期Ｔｉｎｊになるまで待機する。
【００４１】
ここで、圧力波往復時間Ｔｒとは、ノズル室１１ａで圧力波が発生してから（つまり、ニードル２が噴孔２ａを全閉から開放してから）、この圧力波がコモンレール８で自由端反射して反射圧力波となり、反射圧力波がノズル室１１ａに伝播するまでに要する時間である。そして、圧力波往復時間Ｔｒは、ノズル室１１ａとコモンレール８との間の往復距離（つまり、燃料流路１４の距離の２倍）を音速で除することで算出され、音速は、レール圧センサ９からの検出値および燃料温度センサ２０からの検出値に基づいて算出される。
【００４２】
次に、ステップＳ８で、残噴射期間が圧力波往復時間Ｔｒよりも長いか否かを判断し、残噴射期間が圧力波往復時間Ｔｒよりも長ければ（ＹＥＳ）、ステップＳ９に進み、残噴射期間が圧力波往復時間Ｔｒよりも長くなければ（ＮＯ）、ステップＳ１５に進む。
ここで、残噴射期間とは、現時点から噴射停止時期（つまり、ニードル２が噴孔２ａを閉鎖するために閉方向に変位を開始する時期）までの期間である。
【００４３】
つまり、ステップＳ８では、反射圧力波を噴射圧の高圧化に利用できる時期まで噴射が続くか否かを判断している。そして、反射圧力波を利用できる時期まで噴射が続くと判断すれば、ステップＳ９〜ステップＳ１４に進んで一時閉弁操作を実行し、反射圧力波を利用できる時期まで噴射が続かないと判断すれば、ステップＳ１５、Ｓ１６に進んで噴射を終了する。
【００４４】
また、ステップＳ７〜Ｓ１４は、一時閉弁操作を実行する回数とともに処理回数が増加するステップであり、ステップＳ８の処理が１回目である場合、現時点は噴射開始時期Ｔｉｎｊとなり、残噴射期間は、Ｔｑ−τｄ＋τｃとなる。
【００４５】
ステップＳ９では、一時閉弁操作における通電停止とニードル２の閉方向への変位開始との間の時間的な遅れ（一時閉弁遅れτｃｉｎｔとする）、一時閉弁操作における通電再開とニードル２の開方向への変位開始との間の時間的な遅れ（再開弁遅れτｄｉｎｔとする）を算出する。一時閉弁遅れτｃｉｎｔ、再開弁遅れτｄｉｎｔも、レール圧センサ９からの検出値に基づいて算出される。
そして、ステップＳ１０で、一時閉弁操作のための通電停止時期（一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’とする）、および一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔを算出する。
【００４６】
ここで、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’は、圧力波往復時間Ｔｒ、一時閉弁遅れτｃｉｎｔ等に基づいて算出され、一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔは、再開弁遅れτｄｉｎｔ、規定リフトＨＬ、レール圧センサ９の検出値等に基づいて算出される。なお、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’の算出に用いる圧力波往復時間Ｔｒは、燃料圧センサ１９ａからの検出値に基づき再算出された値である。つまり、圧力波や反射圧力波が燃料圧センサ１９ａによる検出部位を通過する時期に基づき、圧力波往復時間Ｔｒを再算出し、この再算出された圧力波往復時間Ｔｒを用いて一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’を算出する。
【００４７】
また、一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔの算出に必要なニードル２の閉方向への変位速度は、主にコモンレール圧に応じて変動するので、レール圧センサ９の検出値に基づいて算出される。さらに、一時閉弁操作による高圧化効果の減殺を防止するため、一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔの算出は、ニードル２の変位量が規定リフトＨＬよりも小さくならないように行われる。
【００４８】
そして、ステップＳ１１で、時刻が一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’になったか否かを判断し、時刻が一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’になれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進んで電磁弁４への通電を停止し、時刻が一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’になっていなければ（ＮＯ）、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’になるまで待機する。
【００４９】
次に、ステップＳ１３で、時刻が一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’から一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔだけ経過したか否かを判断する。そして、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’から一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔだけ経過していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、電磁弁４への通電を再開してステップＳ７に戻り、経過していなければ（ＮＯ）、経過するまで待機する。
【００５０】
ステップＳ１５では、時刻が通電開始時期Ｔｏｎから総通電期間Ｔｑだけ経過したか否かを判断する。つまり、ステップＳ１５は、１噴射行程を終えるか否かを判断するものであり、時刻が通電開始時期Ｔｏｎから総通電期間Ｔｑだけ経過していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進んで電磁弁４への通電を停止し、経過していなければ（ＮＯ）、経過するまで待機する。
【００５１】
〔実施例１の作用〕
実施例１の燃料噴射装置１の作用を、図４のタイムチャートを用いて説明する。
まず、時刻が通電開始時期Ｔｏｎになると電磁弁４への通電が開始され、時刻が噴射開始時期Ｔｉｎｊになると、ニードル２が開方向に変位を始め噴孔２ａを全閉から開放する。なお、噴射開始時期Ｔｉｎｊは、通電開始時期Ｔｏｎよりも噴射開始遅れτｄだけ遅れる。
【００５２】
ニードル２が噴孔２ａを全閉から開放することにより、ノズル室１１ａの燃料圧（つまり、噴射圧）は、一時的に急低下した後、急上昇して安定する。つまり、噴孔２ａの開放によりノズル室１１ａで生じる圧力波は減圧波の形態になり、この減圧波が、燃料流路１４を流れる燃料を媒体としてコモンレール８に向かって伝播する。
【００５３】
そして、この減圧波は、コモンレール８で自由端反射し、一時的な急上昇、および急上昇に続く急低下に形を変え、燃料流路１４を流れる燃料を媒体としてノズル室１１ａに向かって反射伝播する。つまり、コモンレール８での自由端反射により反射圧力波は昇圧波の形態になり、この昇圧波は、噴射開始時期Ｔｉｎｊから圧力波往復時間Ｔｒだけ経過した時刻に略一致する時刻にノズル室１１ａに伝播する。
【００５４】
一方、一時閉弁操作を開始する時刻（つまり、電磁弁４への通電が停止される時刻）として一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’が算出されるが、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’は、昇圧波がノズル室１１ａに伝播する時刻より一時閉弁遅れτｃｉｎｔだけ前の時刻として算出される。このため、昇圧波により噴射圧が上昇を始める時刻よりも前に、電磁弁４への通電が停止される。
【００５５】
この結果、昇圧波がノズル室１１ａに伝播して噴射圧が上昇を始めるのとほぼ同時に、ニードル２が閉方向に変位を始める。そして、昇圧波は、噴射開始時期Ｔｉｎｊに発生した減圧波よりも増幅され、噴射圧の高圧化が促進される。また、この噴射圧の高圧化により、噴射率も一時的に上昇する。
【００５６】
そして、時刻が一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’から一時閉弁操作期間Ｔｉｎｔだけ経過すると電磁弁４への通電が再開され、通電再開から再開弁遅れτｄｉｎｔだけ遅れてニードル２が開方向に変位を始める。なお、一時閉弁操作において、ニードル２の変位量は、規定リフトＨＬよりも小さくなることはない。
【００５７】
やがて、時刻が通電開始時期Ｔｏｎから総通電期間Ｔｑだけ経過すると、噴射停止のために電磁弁４への通電が停止され、通電停止から噴射停止遅れτｃだけ遅れてニードル２が閉方向に変位を始める。
【００５８】
〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射装置１によれば、ＥＣＵ５は、ニードル２が噴孔２ａを全閉から開放した後に閉鎖するまでの１噴射行程で、ニードル２を一時的に閉方向に変位させた後に開方向に変位させる一時閉弁操作を行う。
これにより、噴孔２ａの開放に伴い発生する圧力波を、既存のニードル２を動作主体とする一時閉弁操作により利用することができる。このため、燃料噴射装置１において、高価な機器、部材を追加することなく制御フローの改変のみで、インジェクタ３による燃料の噴射圧を高圧化することができる。
【００５９】
また、燃料噴射装置１は、燃料流路１４の燃料圧を検出する燃料圧センサ１９ａを備え、ＥＣＵ５は、燃料圧センサ１９ａから得られる検出値に基づき、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’を算出するために必要な圧力波往復時間Ｔｒを再算出する。
これにより、ＥＣＵ５は、ノズル室１１ａで発生した圧力波がノズル室１１ａに戻ってくる時期を、高精度に把握することができるので、より効果的に一時閉弁操作を行うことができる。
【００６０】
また、ＥＣＵ５は、エンジンの運転状態を示す各種の検出値に応じて必要噴射量を算出し、１噴射行程で一時閉弁操作を行う回数を、必要噴射量等に基づいて算出された総通電期間Ｔｑに応じて決める。
必要噴射量が多いほど総通電期間Ｔｑが長くなるので、１噴射行程あたり、圧力波がコモンレール８とインジェクタ３との間を往復する回数も多くなる。そこで、１噴射行程で一時閉弁操作を行う回数を総通電期間Ｔｑに応じて決めることで、圧力波を無駄に減衰させることなく有効に利用することができる。
【００６１】
また、一時閉弁操作による閉方向の変位は、シート部開口面積が噴孔総断面積以上となる範囲で行われる。
シート部開口面積が噴孔総断面積よりも小さくなると、シート部開口面積を形成する部分を燃料が通過することによる圧力損失が大きくなり、一時閉弁操作による高圧化の効果が大幅に減殺されてしまう。そこで、閉方向の変位をシート部開口面積が噴孔総断面積以上となる範囲で行うことで、一時閉弁操作による高圧化の効果の減殺を防止することができる。
【００６２】
〔変形例〕
実施例１の燃料噴射装置１によれば、ＥＣＵ５は、算出された噴射開始時期Ｔｉｎｊに圧力波が発生するものとみなし、噴射開始時期Ｔｉｎｊを基準にして一時閉弁操作を行ったが、ニードル２の変位量を検出するニードル変位量センサを装備し、ニードル変位量センサからの検出値に基づいて圧力波の発生時期を把握し、ニードル変位量センサからの検出値に基づく圧力波の発生時期を基準にして一時閉弁操作を行うようにしてもよい。この場合、圧力波の発生時期を高精度に把握できるため、一時閉弁操作による高圧化の効果を高めることができる。
【００６３】
また、実施例１の燃料噴射装置１によれば、ＥＣＵ５は、燃料流路１４に燃料圧センサ１９ａを装備し、燃料圧センサ１９ａからの検出値に基づいて圧力波往復時間Ｔｒを再算出し、再算出した圧力波往復時間Ｔｒを用いて一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’を算出したが、再算出前の圧力波往復時間Ｔｒの値（つまり、ノズル室１１ａとコモンレール８との間の往復距離を音速で除することで算出された値）を用いて、一時閉弁操作開始時期Ｔｏｆｆ’を算出してもよい。
【００６４】
なお、ニードル変位量センサや燃料圧センサ１９ａは、特許文献１に記載の増圧機構、特許文献２に記載の弁装置、および特許文献３に記載の動圧ピストンよりも安価であり、ニードル変位量センサや燃料圧センサ１９ａを装備しても安価に噴射圧を高圧化できる。
【００６５】
また、実施例１の燃料噴射装置１によれば、燃料温度センサ２０は燃料流路１７に配され、燃料流路１７を流れる燃料の温度に基づいて音速が算出されたが、コモンレール８や燃料流路１４、１５のように燃料が流動する部位であれば、任意の部位に燃料温度センサ２０を配することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】燃料噴射装置の構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）はニードルの変位量とシート部開口面積および噴孔総断面積との相関を示す相関図であり、（ｂ）は一時閉弁操作におけるニードルの変位量の許容範囲を示す説明図である。
【図３】燃料噴射装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は電磁弁への通電の推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）はニードルの変位量の推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）は噴射圧の推移を示すタイムチャートであり、（ｄ）は噴射率の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１  燃料噴射装置
２  ニードル
２ａ  噴孔
３  インジェクタ
４  電磁弁（アクチュエータ）
５  ＥＣＵ（制御手段）
８  コモンレール
１１ａ  ノズル室
１２  背圧室
１４  燃料流路
１９ａ  燃料圧センサ（燃料圧検出手段）
２４  シート部
２８  着座位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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