(57)【要約】【課題】燃料噴射装置の増圧機構をより簡易にし、噴射に同期したきめ細かい制御を行い、安定した噴射特性を実現する。【解決手段】燃料ポンプ１からの燃料通路２３を供給通路２４を介して増圧機構４のピストン作動室４５に接続し、二位置二方弁からなる増圧制御弁３で制御する。ピストン作動室４５は絞り２７ａを介して戻し通路２７に接続する。制御装置７で増圧制御弁３を閉とすると、ピストン作動室４５の燃料圧が低下し、噴射機構５へは、燃料ポンプ１から吐出される燃料がそのまま供給される。ここで、噴射機構５を作動させると低圧噴射がなされる。増圧制御弁３を開とすると、ピストン作動室４５の燃料圧が増大して、大径のピストン４１と小径のプランジャ４２が一体に変位して燃料を増圧して噴射機構５へ供給する。ここで、噴射機構５を作動させると高圧噴射がなされる。増圧制御と噴射制御を任意のタイミングで行い、所望の噴射を行うことができる。【選択図】      図１
2004150391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を送出する燃料供給手段と、該燃料供給手段からの燃料を増圧する増圧手段と、上記燃料供給手段からの燃料または上記増圧手段により増圧された燃料を噴射する噴射手段とを備えた内燃機関用燃料噴射装置であって、上記増圧手段は、一体に摺動する大径のピストンおよび小径のプランジャと、上記燃料供給手段と上記噴射手段の間に介設され上記小径のプランジャの作動に伴い容積を拡縮するプランジャ室と、上記大径のピストンに流体圧を作用させるピストン作動室と、上記ピストン作動室に作動流体を供給する流体供給手段を有し、上記流体供給手段と上記ピストン作動室とを連通する流体供給通路に二方弁構造の増圧制御弁を設けるとともに、上記ピストン作動室からの戻り通路に絞りを設けて、上記ピストン作動室の流体を加圧、放圧することにより増圧作動を制御することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項２】
上記増圧制御弁の駆動を上記噴射手段の作動に同期させて制御する制御手段を設ける請求項１記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項３】
上記噴射手段が三方弁によって開閉弁を制御するものである請求項１記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項４】
上記噴射手段が二方弁によって開閉弁を制御するものである請求項１記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項５】
上記流体供給手段として上記燃料供給手段を用いる請求項１ないし４のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項６】
上記流体供給手段を上記燃料供給手段と別体に設ける請求項１ないし４のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項７】
上記流体供給手段および上記燃料供給手段の少なくとも一方に蓄圧器を設ける請求項１ないし６のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項８】
上記噴射手段は内燃機関の気筒数と同数設けられており、これら噴射手段の２つ以上に上記増圧手段から増圧した燃料を供給する請求項１ないし７のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項９】
上記噴射手段および上記増圧手段は内燃機関の気筒数と同数設けられる請求項１ないし７のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１０】
上記増圧手段が上記噴射手段と一体に構成される請求項９記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増圧機構を備えた内燃機関用の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の観点から、ＣＯ２  排出量が少ないディーゼルエンジンが見直されている。ディーゼルエンジンについては、排出ガスのクリーン化が重要な課題であり、その対策として、燃料の噴射圧力を高めることが要求されている。これを簡易に実現するために、例えば、特許文献１には、燃料ポンプから供給される燃料を増圧する増圧機構を備えた燃料噴射装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５２６６２０号公報
【０００４】
特許文献１の燃料噴射装置は、図９に示すように、大径部１０１と小径部１０２を有するピストン１０３と、大径部１０１と小径部１０２を連結する連結部１０４周りに摺動自在に配設したスプール１０５を有し、ピストン１０３の大径部１０１とスプール１０５を大径の嵌合孔１０６に、小径部１０２を小径の嵌合孔１０７にそれぞれ摺動自在に嵌合して、大径部１０１側の嵌合孔１０６端部に加圧室１０８を、小径部１０２側の嵌合孔１０７端部に燃料圧送室１０９を形成した増圧装置１００を備えている。燃料ポンプ１１０から吐出される燃料は、通路１１１を介して燃料圧送室１０９へ供給されるとともに、スプール外周に設けた環状溝１１２および通路１１３を介して加圧室１０８へ供給される。
【０００５】
そして、燃料ポンプ１１０から供給される燃料によって加圧室１０８の圧力が増加すると、ピストン１０３が図の上方に移動し、燃料圧送室１０９内の燃料を加圧、圧送する。燃料の圧送によりピストン１０３がスプール１０５を押し上げると、スプール１０５外周の環状溝１１２がドレーン通路１１４に連通し、加圧室１０８の圧力を低下させる。この時、圧送される燃料の圧力は、大径部１０１と小径部１０２の受圧面積比に比例するため、増圧された燃料を燃料噴射部１１５に供給することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料噴射装置は、燃料ポンプ１１０から供給される燃料によって増圧装置１００が自動的に作動する構成となっており、内部に弁機能を有するため構造が複雑で高価になる問題がある。しかも、近年、エンジン運転状態に応じて噴射毎の圧力を最適化することが望まれるようになっているが、上記従来装置は、増圧装置１００を介して増圧された燃料を供給することを前提としており、このような要求には対応していない。特許文献１には、燃料ポンプ１１０から増圧装置１００への通路１１６に切換弁を設けて、燃料の供給、遮断を制御できるようにした構成も示されているが、切換弁は増圧装置１００の自動作動を行うか否かを制御するもので、増圧作動そのものの制御はできない。また、作動と噴射は必ずしも同期していないため、噴射毎に圧力を最適にすることが不可能であるばかりでなく、油圧回路内の圧力変動により噴射の安定性にも問題があった。
【０００７】
本発明は、燃料噴射装置の増圧手段から弁機能を削除して、構成をより簡易なものとし、かつ噴射に同期したきめ細かい制御が可能であるとともに、安定した噴射特性を得ることが可能な燃料噴射装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の内燃機関用燃料噴射装置は、燃料を送出する燃料供給手段と、該燃料供給手段からの燃料を増圧する増圧手段と、上記燃料供給手段からの燃料または上記増圧手段により増圧された燃料を噴射する噴射手段とを備える。上記増圧手段は、一体に摺動する大径のピストンおよび小径のプランジャと、上記燃料供給手段と上記噴射手段の間に介設され上記小径のプランジャの作動に伴い容積を拡縮するプランジャ室と、上記大径のピストンに流体圧を作用させるピストン作動室と、上記ピストン作動室に作動流体を供給する流体供給手段を有しており、上記流体供給手段と上記ピストン作動室とを連通する流体供給通路には、二方弁構造の増圧制御弁が、上記ピストン作動室からの戻り通路には絞りが設けてあって、上記ピストン作動室の流体を加圧、放圧することにより増圧作動を制御する。
【０００９】
上記増圧制御弁が閉状態の時、上記ピストン作動室への作動流体の供給が遮断され、絞りを経て作動流体が戻されるために、上記増圧手段は作動せず、上記噴射手段へ低圧の燃料が供給される。次に上記増圧制御弁を開状態とすると、上記流体供給手段から上記ピストン作動室へ作動流体が供給されるので、その圧力で大径のピストンと小径のプランジャがプランジャ室の容積を縮小する方向に移動し、燃料を増圧して上記噴射手段へ供給する。
【００１０】
従って、上記増圧制御弁の開閉を制御することで、高圧燃料または低圧燃料を上記噴射手段に供給することができる。また、この時、上記噴射手段を作動させれば、高圧噴射と低圧噴射を任意に切換えることができる。よって、例えば内燃機関の負荷に応じて上記増圧手段の作動を制御することで、噴射圧力を最適化し運転状態に応じたきめ細かい制御を行うとともに、安定した噴射特性を得ることが可能である。また、二方弁からなる上記増圧制御弁と絞りを用いた簡単な構成で、増圧作動を制御することができるので低コスト化が可能である。
【００１１】
請求項２記載の発明では、上記増圧制御弁の駆動を上記噴射手段の作動に同期させて制御する制御手段を設ける。上記制御手段により上記噴射手段に同期させて上記増圧制御弁を開閉することで、噴射毎の圧力を任意に設定したり、一回の噴射において低圧噴射から高圧噴射へ切り換える等、最適な形での噴射が可能になるので、よりきめ細かい制御を実現する。
【００１２】
請求項３記載の発明のように、上記噴射手段は開閉弁を三方弁によって制御することができる。例えば、三方弁のポートを上記増圧手段からの通路と戻り通路に接続し、これら通路と上記開閉弁の背圧室に至るポートとの連通を切り換えることで、上記開閉弁を駆動し噴射を制御することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、上記噴射手段の開閉弁を二方弁によって制御する。例えば、上記増圧手段からの通路に連通する上記開閉弁の背圧室と戻り通路の間を、二方弁で開閉するようにしてもよく、より簡単な構成で噴射制御を行うことができる。
【００１４】
請求項５記載の発明では、上記流体供給手段として上記燃料供給手段を用いる。上記燃料供給手段からの燃料を上記流体供給手段の作動流体として用いることができ、より簡単な構成で上記増圧手段を作動させることができる。
【００１５】
請求項６記載の発明では、上記流体供給手段を上記燃料供給手段と別体とする。上記流体供給手段として内燃機関に備えられる他の圧力源を用いることもでき、燃料消費量を低減することができる。
【００１６】
請求項７記載の発明では、上記流体供給手段および上記燃料供給手段の少なくとも一方に蓄圧器を設ける。これにより、流体通路または燃料通路内の圧力をより安定化することができる。
【００１７】
請求項８記載の発明では、上記噴射手段を内燃機関の気筒数と同数設け、これら噴射手段の２つ以上に上記増圧手段から増圧した燃料を供給する。上記増圧手段によって増圧された高圧燃料を複数の噴射手段に供給することが可能であり、装置を大型化することなく、精度よい噴射制御が可能になる。
【００１８】
請求項９記載の発明では、上記噴射手段および上記増圧手段を内燃機関の気筒数と同数設ける。上記増圧手段を上記噴射手段のそれぞれに対応させて設けることもでき、増圧作動が各気筒毎になされるので安定性に優れ、より正確な制御が可能となる。
【００１９】
請求項１０記載の発明では、上記請求項９の構成において、上記増圧手段を上記噴射手段と一体に構成する。これにより、上記増圧手段と上記噴射手段が近接するので、エネルギーロスとなる高圧部のデッドボリュームが小さくでき、安定性、制御性がより向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。図１は本発明を適用したディーゼルエンジンの燃料噴射装置の全体構成を示す図で、主な構成要素として燃料ポンプ１、燃料タンク２、増圧機構４、噴射機構５、制御装置７を有している。図中、燃料ポンプ１は、燃料タンク２の燃料をフィルタ２１を介して汲み、加圧した燃料をフィルタ２２を通して燃料通路２３に供給するようになっている。燃料通路２３は途中分岐しており、その一方は流体供給通路である供給通路２４となり、増圧機構４に作動流体としての燃料を供給している。他方は低圧供給路２５となり、増圧機構４に増圧するための燃料を供給するとともに、燃料供給路２６を介して噴射機構５に接続している。
【００２１】
燃料供給手段としての燃料ポンプ１は、吐出量の可変機構を持つ公知の構成のものが用いられ、制御手段である制御装置７によって吐出量を制御する。制御装置７は、圧力センサ６によって燃料通路２３の圧力を監視し、検出される燃料通路２３の圧力が所望の圧力となるように、燃料ポンプ１の吐出量を変更する。
【００２２】
増圧手段である増圧機構４は、大径のボア４３内を油密を保って摺動可能な大径のピストン４１と、ボア４４内を油密を保って摺動可能な小径のプランジャ４２を有している。これら大径のピストン４１と小径のプランジャ４２は軸線を一致させて一体的に摺動するように設けられ、増圧ピストンとして機能する。大径のピストン４１の端面（プランジャ４２と反対側の端面）と大径のボア４３とで囲まれる空間は、大径のピストン４１に油圧を作用させるピストン作動室４５を形成しており、このピストン作動室４５に上記供給通路２４が接続されている。ピストン作動室４５には、また、燃料タンク２に連通する戻り通路２７が接続される。
【００２３】
燃料通路２３から分岐する供給通路２４には、増圧機構４の作動を制御するための増圧制御弁３が設けられる。増圧制御弁３は二位置二方弁からなり、制御装置７により開位置または閉位置に切換え駆動されることで、ピストン作動室４５への作動流体となる燃料の供給、遮断を制御する。また、ピストン作動室４５からの戻り通路２７には絞り２７ａが設けられて、燃料タンク２へ戻される燃料の量を制限している。
【００２４】
一方、増圧機構４の吐出側には、小径のプランジャ４２の端面（ピストン４１と反対側の端面）と小径のボア４４とで囲まれる空間にて、プランジャ室４６が形成される。プランジャ室４６は、逆止弁２６ａおよび燃料供給路２６を介して噴射機構５に接続しており、プランジャ室４６と逆止弁２６ａの間には、逆止弁２５ａを介して低圧供給路２５が接続される。逆止弁２５ａ、２６ａはいずれも噴射機構５方向への燃料流れのみを許容する。従って、低圧供給路２５から供給される燃料をプランジャ室４６で増圧し、燃料供給路２６に吐出することができる。
【００２５】
噴射手段である噴射機構５は、噴孔５１を開閉する開閉弁であるノズルニードル５２と、ノズルニードル５２に背圧を作用させるノズル制御室５３と、ノズル制御室５３の圧力を制御する三方電磁弁５４を有している。ノズルニードル５２は縦穴５５内に摺動自在に配置され、ノズルニードル５２の上端面と縦穴５５上端部とでノズル制御室５３を形成している。さらにノズル制御室５３内にノズルニードル５２を閉弁方向に押圧するばね５９を配置している。ノズルニードル５２周りには、通路５５１を介して燃料供給路２５に連通する燃料溜まり室５５２が設けられる。ノズル制御室５３は、並列配置されたオリフィス５６と逆止弁５７を介して三方電磁弁５４に接続される。三方電磁弁５４は、その１つのポートが燃料供給路２５に連通するとともに、他の１つのポートが戻り通路２８を介して燃料タンク２に連通している。そして、これらポートのいずれかとノズル制御室５３に連通するポートが連通するように切換えることにより、ノズルニードル５２の背圧を制御する。三方電磁弁５４の作動を制御する制御手段は、望ましくは制御装置７と一体に設けられる。
【００２６】
上記構成の燃料噴射装置の作動について、次に説明する。燃料ポンプ１下流の燃料通路２３は、圧力センサ６からの検出信号を基に制御装置７が燃料ポンプ１の吐出量を増減制御することによって、所望の圧力（例えば３０ＭＰａの圧力）に制御されており、この燃料が増圧機構４および噴射機構５に供給される。制御装置７は、また、エンジンの運転状態に応じて最適な噴射モードを決定し、噴射機構５からの燃料噴射を制御するともに、これに同期させて増圧機構４の作動を制御することにより噴射圧力を制御する。増圧機構４は、増圧制御弁３を開閉して、ピストン作動室４５を加圧、放圧することにより、大径のピストン４１および小径のプランジャ４２を駆動し増圧作動を行う。
【００２７】
ここで、増圧制御弁３が閉の状態を維持していると、増圧機構４は作動せず、燃料通路２３の燃料は、低圧供給路２５から逆止弁２４ａ、２５ａを通って燃料供給路２６へ供給されると同時に、増圧機構５のプランジャ室４６へ供給される。増圧制御弁３が閉じているため、その下流の流体供給路２４および増圧機構４のピストン作動室４５へは燃料が供給されず、ピストン作動室４５の燃料は絞り２７ａを経て戻り通路２７から燃料タンク２へ戻される。このため、ピストン作動室４５の燃料圧はほぼ大気圧まで低下し、大径のピストン４１および小径のプランジャ４２は、プランジャ室４６の燃料圧を受けて図の下方へ変位した後、停止したままとなる。
【００２８】
この時、噴射機構５に、制御装置７から図示しない信号ラインを通じて噴射開始の制御信号を出力すると、ノズル制御室５３と戻り通路２８が連通する状態となるように三方電磁弁５４が切換えられて、低圧の燃料噴射がなされる。すなわち、ノズル制御室５３の燃料が戻り通路２８から燃料タンク２へ排出されるために、ノズルニードル５２を下向きに作用するノズル制御室５３の圧力が低下し、これとばね５９の押圧力の和が上向きに作用する燃料溜まり室５５２の圧力を下回るとノズルニードル５２がリフトする。これにより、燃料供給路２６から通路５５１を経て燃料溜まり室５５２に供給される低圧の燃料が、噴孔５１から噴射される。次いでノズル制御室５３と燃料供給路２６が連通する状態となるように三方電磁弁５４を切換えると、ノズル制御室５３に燃料が供給されて圧力が上昇する。この圧力を受けるノズルニードル５２の下方向の油圧力とばね力の和が燃料溜まり室５５２からの上向きの油圧力より大きくなりノズルニードル５２が下降して噴孔５１に押圧され、噴射が停止する。また、噴射機構５に制御信号を与えなければ、このままの状態で噴射せず、待機することができる。
【００２９】
次に、所定のタイミングで増圧制御弁３を開状態にすると、燃料通路２３からの燃料が、例えば３０ＭＰａの圧力で増圧機構４のピストン作動室４５へ供給される。この時、同時に戻り通路２７へ一部の燃料が流出するが、その量は絞り２７ａで最小限に制限される。ピストン作動室４５内は、増圧制御弁３のシートの絞り  （図示せず）  量と絞り２７ａとで決まる圧力になり、例えばほぼ３０ＭＰａになる。従って、大径のピストン４１と小径のプランジャ４２とは、各々同じ圧力で上下から油圧力を受けることになるが、その受圧面積が異なるため上向きの作用力が優勢となって、大径のピストン４１と小径のプランジャ４２が上方（プランジャ室４６の容積を縮小する方向）へ変位する。
【００３０】
この時、受圧面積比が例えば５：１に設定してあれば、プランジャ室４６の圧力は、例えば１５０ＭＰａに増圧され、この高圧燃料が逆止弁２６ａ、燃料供給路２６を通して噴射機構５へ供給される。プランジャ室４６は、一方で低圧供給路２５とも連通しているが、逆止弁２５ａにより増圧された燃料の逆流は抑止される。ここで、噴射機構５に制御信号を与え、ノズル制御室５３と戻り通路２８が連通する状態となるように三方電磁弁５４を切換えれば、ノズルニードル５２がリフトして、燃料供給路２６から通路５５１、燃料溜まり５５２を経て高圧の燃料が噴孔５１から噴射される。次いでノズル制御室５３と燃料供給路２６が連通する状態となるように三方電磁弁５４を切換えると、噴射が停止する。このようにして高圧の燃料噴射が可能となる。
【００３１】
その後、再び、所定のタイミングで増圧制御弁３を閉状態にすると、ピストン作動室４５への燃料の供給が断たれ、戻り通路２７から燃料タンク２への燃料の戻りのみとなるため、ピストン作動室４５の圧力が低下し、ほぼ大気圧状態となる。このため、プランジャ室４６の残圧により、さらには低圧供給路４からの例えば３０ＭＰａの供給圧により、大径のピストン４１および小径のプランジャ４２は、再び図の下方へ変位し、最初の状態に戻る。
【００３２】
以上のように、上記構成によれば、制御装置７により増圧制御弁３の開閉を制御することで、燃料供給路２６に低圧の燃料または高圧の燃料を供給し、低圧噴射と高圧噴射を容易に切換えることができる。従って、エンジンの運転状態に応じて任意の燃料噴射制御を行うことができる。例えば、エンジンが低速低負荷においては、増圧機構４を作動させず、噴射機構５を作動させて低圧噴射を行う。場合によっては、２回の噴射に分割して低圧噴射することもできる。中速中負荷においては、低圧状態で１回噴射し、即時に増圧機構５を増圧制御弁３によって作動させて、高圧状態で２回目の噴射を行うことができる。増圧制御と噴射制御は各々任意のタイミングで行うことができるので、これを近接させて行えば、いわゆるパイロット噴射となる。また、高負荷においては、増圧機構５を作動させて、高圧状態で噴射を行う。この時、要求によっては、低圧状態で噴射を開始し、そのまま増圧機構５を作動させて、１回の噴射で低圧状態と高圧状態を継続して切り換えることも可能である。これは、いわゆるブーツ噴射となる。
【００３３】
このように、噴射機構５による燃料噴射に同期させて増圧機構４の増圧作動を制御することで、一回毎の噴射のタイミング、回数、間隔、圧力および量の全てを自由に設定できるので、エンジンの運転状態に応じて、最適な形で噴射を行うことができ、きめ細かい制御が可能である。しかも、増圧機構４において、可動部材は、大径のピストン４１および小径のプランジャ４２のみであり、複雑な弁機能を構成する部品を要しない。そして、大径のピストン４１の端面に形成されたピストン作動室４５の加圧、放圧を、二方弁からなる増圧制御弁３の開閉と絞り２７ａで制御するようにしたので、簡易な構成で小型かつ安価にできる。
【００３４】
本発明の第２実施形態を図２に従って説明する。本実施形態の燃料噴射装置の基本構成および作動は第１実施形態と同じであり、図２のように、第１実施形態の噴射機構５に代えて、さらに構成を簡易なものとした噴射機構５´を用いている点でのみ異なっている。この噴射機構５´の構成を以下に説明する。噴射機構５´は、ノズルニードル５２の上方にノズル制御室５３を有し、この圧力によってノズルニードル５２は噴孔５１を閉じる方向に押圧される。燃料供給路２６は、ノズルニードル５２周りに形成される燃料溜まり室５５２に連通するとともに、絞り５３１を介してノズル制御室５３に連通しており、さらに絞り５３１とノズル制御室５３の間から分岐して、絞り５８１を介して噴射制御弁５８に連通している。本実施形態では、噴射制御弁５８として二位置二方弁を用いている。
【００３５】
噴射制御弁５８が閉の状態にある時、燃料溜まり室５５２、ノズル制御室５３は共に燃料供給路２６と同じ圧力となるが、燃料溜まり室５５２からの上向き受圧面積がシート内側分小さいために、ノズル制御室５３の圧力による下向きの力が勝り、ノズルニードル５２は噴孔５１を閉鎖して無噴射状態になる。
【００３６】
次に噴射制御弁５８に噴射信号が入ると、噴射制御弁５８が開の状態になり、ノズル制御室５３から戻り通路２８への燃料の流出が可能となる。燃料供給路２６からの燃料は、燃料溜まり室５５２へは、直接、例えば３０ＭＰａの圧力で与えられるが、ノズル制御室５３へは絞り５３１で制限された量だけが流入し、絞り５８１を通って戻り通路２８へ逃げるため、２つの絞り５３１、５８１で決まる圧力になるまで低下する。望ましくは、絞り５３１を小さくし絞り５８１は大きく設定することで、ほぼ大気圧になるまで低下させることができる。燃料溜まり室５５２の圧力と受圧面積で決まる上向きの力が、ノズル制御室５３の圧力と受圧面積で決まる下向きの力とばね５９の押圧力の和がアンバランスとなり、上向きの力が勝ってノズルニードル５２が開弁し、噴射が開始される。
【００３７】
このように、本実施の形態によれば、二方弁からなる噴射制御弁５８を用いたので噴射機構５´がより簡易な構成となり、しかもノズルニードル５２の開閉動作については上記第１実施形態と同等機能を維持できる。噴射機構５と噴射機構５´の作動、構成上の違いは、噴射機構５のオリフィス５６と逆止弁５７によるノズルニードル５２の速度制御の有無のみである。その他の構成、作動は上記第１の実施形態と同じであり、同様の効果が得られる。
【００３８】
本発明の第３実施形態を図３に従って説明する。上記第１、第２実施形態では、燃料ポンプ１下流の燃料通路２３にフィルタ２２を設けたが、図３のように、燃料ポンプ１上流側のフィルタ２１のみで十分な燃料の浄化機能が得られる場合には、これを省略することも可能である。さらに、本実施形態では、燃料ポンプ９下流の燃料通路２３に蓄圧器９を設けており、これにより燃料通路内の圧力をより安定化することができる。また、上記第１、第２実施形態で燃料供給路２６に設けた逆止弁２６ａも省略しており、構成を簡易にすることができる。逆止弁２６ａは、増圧機構４の小径プランジャ４２が下方に変位する時、噴射機構５の残圧を下げないようにする効果があるが、多くの場合、毎回の噴射の前に低圧まで下げた方が制御自由度が高くなるため、そのような場合には、本実施形態の構成を採用するとよい。
【００３９】
本発明の第４実施形態を図４に従って説明する。上記第１〜第３実施形態では、従来構成（図９参照）と同様、増圧機構４をエンジンに１つ設け、各気筒がこれを共用する構成としたが、本実施形態では、増圧機構４´を気筒数分設けるとともに、噴射機構５´´に一体化している。図４のように、本実施形態では上記図３の第３実施形態と同様、燃料ポンプ１から蓄圧器９に燃料を送出する構成としており、この蓄圧器９から燃料通路２３´にて各気筒の噴射機構５´´へ接続している。制御装置７は、蓄圧器９の燃料圧力を検出し、その結果を基に燃料ポンプ１からの吐出量を制御している。
【００４０】
噴射機構５´´は、上記各実施形態の増圧機構４と同一構成の増圧機構４´を内蔵しており、蓄圧器９で安定化された燃料を、上記各実施形態と同様にして増圧し、増圧機構４´下流の燃料供給路２６に供給する。増圧機構４´下流の燃料供給路２６は、燃料通路２３´から分岐する低圧供給路２５とともに噴射機構５´´の本体ハウジング内部に穿設される小径孔にて形成される。ノズル制御室５３は絞り５３１にて燃料供給路２６に接続するとともに、絞り５８１にて噴射制御弁５８に接続し、ノズルニードル５２の開閉を二位置二方弁である噴射制御弁５８にて制御するようになっている。なお、図には、増圧機構４´と一体の噴射機構５´´を一気筒分のみ示したが、他の気筒についても、それぞれ同様の噴射機構５´´が接続される。従って、蓄圧器９で安定化された燃料は、図示の噴射機構５´´の他、図示しない他の気筒に対応する増圧機構４´の各々に供給される。増圧機構４´の増圧制御弁３、絞り２７ａ、低圧供給路２５の逆止弁２５ａ等も各気筒毎に設けられている。
【００４１】
上記構成によれば、図３の上記第３実施形態と比較して、増圧機構４´と噴射機構５´´が近接して配置されるので、増圧機構４´の下流の燃料供給路２６を短くすることができる。すなわち、本実施形態においては、増圧作動が気筒毎に各々なされ、しかも噴射機構５´´に極めて近い位置で行われるため、エネルギーロスとなる高圧部のデッドボリュームが小さくできる。さらに、安定性に優れ、かつ正確な制御が可能となる。また、増圧機構５´´が１気筒分の作動をすればよいので、従来適用できなかった高速エンジンにも適用することができる、という効果を有している。なお、本実施形態では、他の実施形態に比べると部品が多くなり構成も複雑になるが、図９の従来構成と比較すれば、増圧機構４´、噴射機構５´´とも大きく簡素化しているため、比較的簡素に保つことができる。
【００４２】
ここで、本発明による燃料噴射制御について、図４の第４実施形態の構成を用いて、さらに詳しく説明する。図５は通常噴射の場合で、増圧制御弁３が開の状態を維持していると増圧機構４´は作動せず、ノズル噴射圧は低圧のままである。噴射に先立って増圧制御弁３を閉の状態に切り換えると、増圧機構４´のピストン作動室４５への燃料の供給が遮断され、燃料が絞り２７ａを経て戻り通路２７から燃料タンク２へ戻される。このため、ピストン作動室４５の燃料圧が低下し、これに伴って大径のピストン４１および小径のプランジャ４２からなる増圧ピストンが一体で、図４の上方（プランジャ室４６の容積を拡大する方向）へ変位する。ピストン作動室４５の燃料圧がほぼ大気圧まで低下すると、増圧ピストンは停止する。
【００４３】
次に、増圧制御弁３を再び開の状態とすると、増圧機構４´のピストン作動室４５へ燃料が供給されるために、ピストン作動室４５の燃料圧で増圧ピストンが、図４の下方（プランジャ室４６の容積を縮小する方向）へ変位する。これにより、増圧された燃料が燃料供給路２６から噴射機構５´´に供給される。同時に、噴射機構５´´の噴射制御弁５８を開弁し、ノズルニードル５２をリフトさせれば、図５のように所望の噴射率で高圧の燃料噴射を行うことができる。
【００４４】
図６はパイロット噴射の場合で、増圧制御弁３が開の状態から、図５の通常噴射と同様にして、増圧制御弁３を閉の状態に切り換える。これにより、増圧ピストンをリフトさせた後、ノズル噴射圧が低圧のままである時に、噴射機構５´´の噴射制御弁５８を開弁して低圧噴射を行う。次いで所定のタイミングで増圧制御弁３を再び開の状態とすると同時に、噴射制御弁５８を開弁して高圧のメイン噴射を行う。
【００４５】
また、図７はブーツ噴射の場合で、増圧制御弁３を閉の状態に切り換えて増圧ピストンをリフトさせ、この状態で噴射制御弁５８を開弁して低圧噴射を開始した後、増圧制御弁３を再び開の状態とする。これによりプランジャ室４６の燃料が増圧されて噴射機構５´´に供給されるので、低圧噴射に続けて高圧噴射を行うことができる。
【００４６】
以上説明した各実施形態では、増圧機構４、４´を作動させるためにピストン作動室４５に供給する作動流体を燃料とし、燃料ポンプ１から増圧機構４へ燃料を供給する構成としたが、別の圧力源を用いて燃料以外の作動流体を供給することもできる。別の圧力源としては、例えばオイルポンプを用い、エンジンオイルを作動流体とすることができる。これを図８に本発明の第５実施形態として示す。図中、燃料タンク２ａからフィルタ２１ａを経て供給される燃料は燃料ポンプ１ａで加圧されて蓄圧器９ａへ吐出される。蓄圧器９ａ下流の低圧供給路２５は、増圧機構４のプランジャ室４６および噴射機構５への燃料供給路２６へ接続される。一方、オイルタンク２ｂからフィルタ２１ｂを経てオイルポンプ１ｂへエンジンオイルが供給され、加圧されて蓄圧器９ｂへ吐出される。オイル通路２３ｂに設置した蓄圧器９ｂ下流の供給通路２４は、増圧制御弁３を介して増圧機構４のピストン作動室４５に接続される。
【００４７】
蓄圧器９ａ下流の低圧供給路２５、蓄圧器９ｂ下流の供給通路２４には、それぞれ圧力センサ６ａ、６ｂが接続されており、その検出結果から制御装置７ａ、７ｂが燃料ポンプ１ａ、オイルポンプ１ｂを制御するようになっている。このように、同じ構成の２つの圧力源を用いてもよく、増圧機構４の作動に燃料を使用しないので、燃料消費量を低減できる。
【００４８】
また、上記実施形態では、増圧機構４を１つ設けた構成、および気筒数だけ設けた構成を示したが、その中間として、例えば２気筒に１つの増圧機構４を設けたりすることも可能である。また、噴射機構５やその他の部位の構成は、上記実施形態に示したものに限らず、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射装置構成を示す油圧回路図である。
【図２】第２実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射装置構成を示す油圧回路図である。
【図３】第３実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射装置構成を示す油圧回路図である。
【図４】第４実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射装置構成を示す油圧回路図である。
【図５】第４実施形態の燃料噴射装置を用いた燃料噴射制御の一例（通常噴射）を示す図である。
【図６】第４実施形態の燃料噴射装置を用いた燃料噴射制御の一例（パイロット噴射）を示す図である。
【図７】第４実施形態の燃料噴射装置を用いた燃料噴射制御の一例（ブーツ噴射）を示す図である。
【図８】第５実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射装置構成を示す油圧回路図である。
【図９】従来のディーゼルエンジンの燃料噴射装置構成を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１  燃料ポンプ（燃料供給手段、流体供給手段）
２  燃料タンク
２４  供給通路（流体供給通路）
２７  戻り通路
２７ａ  絞り
３  増圧制御弁
４  増圧機構（増圧手段）
４１  大径のピストン
４２  小径のプランジャ
４５  ピストン作動室
４６  プランジャ室
５  噴射機構（噴射手段）
５４  三方電磁弁
５８  噴射制御弁
７  制御装置（制御手段）
【図１】
2004150391.tif 000003
【図２】
2004150391.tif 000004
【図３】
2004150391.tif 000005
【図４】
2004150391.tif 000006
【図５】
2004150391.tif 000007
【図６】
2004150391.tif 000008
【図７】
2004150391.tif 000009
【図８】
2004150391.tif 000010
【図９】
2004150391.tif 000011