(57)【要約】【課題】燃料噴射装置の増圧機構に二方弁を用いることで構成を簡易にし、ピストン作動室の圧力を直接制御することで、作動の確実性、安定性を向上させる。また、増圧機構を作動させるための作動流体のムダを低減する。【解決手段】燃料ポンプ１からの燃料が吐出される蓄圧器４と、噴射機構６の間に、増圧機構５を設ける。増圧機構５は、ピストン作動室５５が供給通路２３および絞り３１を介して蓄圧器４と接続し、二方弁構造の増圧制御弁３２でピストン作動室５５を加圧、放圧して大径のピストンおよび小径のプランジャを駆動し、プランジャ室５６の燃料を増圧する。制御装置７は、増圧制御弁３２を開閉して増圧作動を制御することにより所望の噴射を実現する。また、増圧制御弁３２によりピストン作動室５５の放圧が速やかになされるので、増圧制御弁３２の開弁時間を極力短くなるように制御することで、燃料の流出を抑制し、エネルギーロスを低減する。【選択図】        図１
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【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、上記増圧手段の作動を制御する制御手段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と、上記ピストン作動室の流体の加圧、放圧を行う二方弁構造の増圧制御弁を有しており、上記制御手段は、上記増圧制御弁を開閉して増圧作動を制御するとともに、上記増圧制御弁の開弁時間が閉弁時間より短くなるように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】
上記増圧制御弁が、上記ピストン作動室からの戻り通路または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設けられる請求項１記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項３】
上記制御手段は、噴射要求に応じて上記増圧制御弁の開弁時間が最小限となるように制御する請求項１または２記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項４】
上記噴射手段の開閉弁を二方弁または三方弁によって制御する請求項１ないし３のいずれか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構成とする請求項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】
上記流体供給手段または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８のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１０】
上記噴射手段と上記増圧手段を一体に設ける請求項９記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１１】
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絞りを設けるとともに、上記ピストン作動室からの戻り通路に上記増圧制御弁を設けた請求項１ないし１０のいずれか記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１２】
上記制御手段は、上記増圧制御弁による増圧作動の直前に、上記増圧制御弁を開弁する制御を行う請求項１１記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項１３】
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絞りを設けるとともに、上記ピストン作動室からの戻り通路に二方弁構造の増圧制御弁を設け、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。
【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し、詳しくは、増圧機構による増圧作動の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化防止の観点から、ＣＯ２  排出量が少ないディーゼルエンジンが着目されている。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となっており、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、燃料ポンプから供給される燃料を増圧する増圧器を備えた燃料噴射装置が提案されており、装置を大型化することなく高圧噴射を行うことを可能にしている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
独国特許出願公開第１９９１０９７０号明細書
【０００４】
特許文献１では、増圧器の燃料を増圧するためのピストンとピストンを作動させるピストン作動室を設けて、ピストンの駆動に伴い燃料を増圧するようにしており、この構成によれば、圧力源からピストン作動室への圧力の導入と、このピストン作動室の圧力をドレン通路へと開放する制御は二位置三方弁によって行っている。また、別の実施例では、ピストン作動室の反対側に設けられるピストン隔室へ圧力源から圧力を導入することによって、ピストンを動作させる構成が開示されており、ピストン隔室への圧力の導入、およびドレン通路への開放を、二位置三方弁によって制御するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で増圧器の制御に用いられている三方弁は、シート部が２個必要となり、構成が複雑で高価になるという問題がある。特許文献１には、二位置二方弁をピストン隔室に接続してドレン通路への連通を切換え、ピストン隔室へ圧力源から絞りを介して圧力を導入するようにした実施例も開示されており、制御弁が二方弁でありシート部が１個でよいため、構成が簡易になる。しかしながら、ピストン隔室を制御弁（二方弁または三方弁）で制御する方式のものは、増圧器がピストンの戻り工程では油圧的にバランスしてしまう。このため、ピストンの戻り力はバネ力に頼ることになり、油圧力と比較して小さいために、作動の確実性、安定性に問題があった。また、通常は、ピストンの増圧工程の後、速やかに戻り工程に移行するように制御を行うが、構成によっては、増圧器の駆動に用いる作動流体のムダが多くなり、エネルギ−損失が大きくなる問題があった。
【０００６】
本発明では、燃料噴射装置の増圧機構に二方弁を用いることで構成をより簡易にし、かつピストン作動室の圧力を直接制御することによって、作動の確実性、安定性を向上させることを目的とする。また、増圧機構を作動させるための作動流体のムダを低減することを他の目的とする。
【０００７】
【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、上記増圧手段の作動を制御する制御手段とを備える。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と、上記ピストン作動室の流体の加圧、放圧を行う二方弁構造の増圧制御弁を有しており、上記制御手段は、上記増圧制御弁を開閉して増圧作動を制御するとともに、上記増圧制御弁の開弁時間が閉弁時間より短くなるように制御する。
【０００８】
上記制御手段により上記増圧制御弁を開閉し、上記ピストン作動室を放圧した後、加圧すると、上記大径のピストンおよび小径のプランジャの作動に伴い上記プランジャ室の燃料が増圧される。よって、これに対応させて上記噴射手段を作動させれば、高圧噴射を行うことができる。上記増圧制御弁が開または閉状態を維持している時に上記噴射手段を作動させると、上記燃料供給手段からの低圧の燃料が噴射される。従って、二方弁を用いた簡易な構成で、上記ピストン作動室の加圧、放圧を直接制御し、確実かつ安定した作動が実現できる。さらに、上記増圧制御弁が開弁している間、作動流体が流出するので、これが閉弁時間より短くなるようにすることで、作動流体のムダを低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記増圧制御弁を、上記ピストン作動室からの戻り通路または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設ける。上記戻り通路に上記増圧制御弁を設けてピストン作動室からの流出を制御するようにしても、上記流体供給通路に上記増圧制御弁を設けてピストン作動室への流出を制御するようにしてもよく、いずれの構成においても、請求項１のように作動させることで上記効果が得られる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、上記制御手段は、噴射要求に応じて上記増圧制御弁の開弁時間が最小限となるように制御する。具体的には、内燃機関の運転状態に応じて必要な噴射圧力、噴射率となるように上記増圧手段に作動させる際に、上記増圧制御弁の開弁時間ができるだけ少なくなるようにし、例えば、低圧噴射の後、高圧噴射を行う直前に上記増圧手段を駆動することで、作動流体の流出を最小限としてエネルギ−ロスを抑制することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明のように、上記噴射手段の開閉弁は二方弁または三方弁によって制御することができる。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すれば、簡単な構成で噴射制御を行うことができる。また、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ようにしてもよく、制御性よく燃料噴射を行うことができる。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
請求項７記載の発明では、上記流体供給手段または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にすることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
請求項１０記載の発明では、請求項８記載の構成において、上記噴射手段と上記増圧手段を一体に設ける。これにより、上記噴射手段と上記増圧手段が近接するので、高圧部のデッドボリュームを小さくし、エネルギーロスをより小さくできる。
【００１８】
請求項１１記載の発明では、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絞りを設けるとともに、上記ピストン作動室からの戻り通路に上記増圧制御弁を設ける。この構成では、上記増圧制御弁の開弁により上記ピストン作動室が戻り通路に開放されて、作動流体が速やかに流出するため、上記増圧手段の作動の確実性、安定性に優れる。さらに、上記増圧制御弁の開弁時間を短くする上記制御により、作動流体のムダも小さくできるので、本発明を適用する効果が高い。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、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た内燃機関用燃料噴射装置である。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、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絞りを設けるとともに、上記ピストン作動室からの戻り通路に二方弁構造の増圧制御弁を設け、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。
【００２０】
上記構成において、上記増圧制御弁が開状態にあると、上記ピストン作動室から戻り通路へ作動流体が流出するために、上記ピストンおよび小径のプランジャが、上記プランジャ室の容積を拡大する方向へ移動して停止する。次に上記増圧制御弁を閉状態とすると、上記絞りから供給される作動流体によって、上記ピストン作動室の圧力が上昇するために、上記ピストンおよび小径のプランジャが上記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。この時、上記噴射手段を作動させれば、高圧噴射がなされる。
【００２１】
従って、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、増圧作動を制御し、高圧噴射と低圧噴射を任意に切換えることができるので、低コストかつ高い自由度で内燃機関の運転状態に応じた噴射を実現することができる。
【００２２】
【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、蓄圧器４、増圧機構５、噴射機構６、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、加圧した燃料を燃料通路２２から蓄圧器４に圧送するようになっている。蓄圧器４と噴射機構６の間には、増圧機構５が設けられている。
【００２３】
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、制御装置７によって吐出量を制御する。制御装置７は、蓄圧器４に取り付けられた圧力センサ７１によって、蓄圧器４の圧力を監視し燃料ポンプ１の吐出量を変更して所望の圧力を蓄圧する。
【００２４】
増圧手段である増圧機構５は、大径のボア５３内を油密を保って摺動可能な大径のピストン５１と、ボア５４内を油密を保って摺動可能な小径のプランジャ５２を有し、これら大径のピストン５１と小径のプランジャ５２は軸線を一致させて一体的に設けられて増圧ピストンとして機能する。大径のピストン５１の端面（プランジャ５２と反対側の端面）と大径のボア５３とで囲まれる空間はピストン作動室５５を形成し、ピストン作動室５５は流体供給通路である供給通路２３によって蓄圧器４に連結される。供給通路２３には絞り３１が設けられ、て、この絞り３１を介して作動流体としての燃料がピストン作動室５５に供給される。
【００２５】
ピストン作動室５５は、また、戻り通路１２によって燃料タンク２に連結しており、戻り通路１２には増圧制御弁３２が設けられる。増圧制御弁３２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５５の加圧、放圧を制御する。
【００２６】
増圧機構５の吐出側には、小径のプランジャ５２の端面（ピストン５１と反対側の端面）と小径のボア５４とで囲まれる空間にて、プランジャ室５６が形成される。プランジャ室５６は、燃料供給路１５によって噴射機構６の燃料溜まり室６１に接続している。また、供給通路２３から分岐する低圧供給路１３が、逆止弁１４を介して燃料供給路１５に接続しており、従って、蓄圧器４からの燃料は、低圧供給路１３からプランジャ室５６へ供給される一方で、噴射機構６の燃料溜まり室６１へも送出される。プランジャ室５６は、大径のピストン５１と小径のプランジャ５２の作動に伴って容積を拡縮し、低圧供給路１３から供給される燃料を増圧する。
【００２７】
噴射手段である噴射機構６は、噴孔６６を開閉する開閉弁であるノズルニードル６２と、ノズルニードル６２に閉弁方向の圧力を作用させるノズル制御室６５を有している。ノズルニードル６２はノズルボデー６３内を油密を保って摺動可能となっており、ノズルニードル６２の上端面とボア６４とでノズル制御室６５が形成される。ノズル制御室６５は、絞り１６を介して燃料供給路１５と連通しており、また、絞り１７を介して燃料タンク２に至る戻り通路１８に連通している。戻り通路１８には、二位置二方弁からなる噴射制御弁１１が設けられている。
【００２８】
上記構成の燃料噴射装置の作動について、図２を参照しながら説明する。図  １において、蓄圧器４には、圧力センサ７１の検出結果に基づき制御装置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）が蓄圧されており、この燃料が増圧機構５および噴射機構６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噴射機構６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５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５は、増圧制御弁３２を開閉して増圧ピストンのリフトを制御することにより、所望のタイミングで、蓄圧器４からの燃料を増圧して噴射機構６に供給することができる。
【００２９】
蓄圧器４に燃料ポンプ１からの燃料が蓄圧された状態で、増圧制御弁３２を開状態にすると（図２のａの時点）、増圧機構５のピストン作動室５５には絞り３１を通して蓄圧器４から燃料が流入するとともに、増圧制御弁３２を通して戻り通路１２へ流出する。ここで、増圧制御弁３２のシート部の絞り面積を、絞り３１より大きく設定しておけば、流出の方が多くなるので、ピストン作動室５５の圧力はほぼ大気圧まで低下する。蓄圧器４の燃料は、同時に、低圧供給路１３を通り逆止弁１４を開弁してプランジャ室５６へも流入できるので、大径のピストン５１が下向きに受ける力より小径のプランジャ５２が上向きに受ける力の方が大きくなる。このため、大径のピストン５１および小径のプランジャ５２は、実質一体の増圧ピストンとして、図の上方（プランジャ室５６の容積を拡大する方向）へ移動した後、停止する（図２のｂの時点）。
【００３０】
この時、プランジャ室５６の圧力は、低圧供給路１３からの燃料流入によって、蓄圧器４とほぼ同じ、例えば３０ＭＰａとなる。この状態で、噴射制御弁１１が閉状態であれば、燃料供給路１５、燃料溜まり室６１、ピストン作動室５５が、蓄圧器４と同じ圧力となる。ここで、ノズルニードル６２が燃料溜まり室６１から上向きに受ける力は、その受圧面積がシート内側分だけ小さいために、ノズル制御室６５から受ける下向きの力より小さくなる。その結果、ノズルニードル６２は下方へ押圧され、噴孔６６が閉鎖されて噴射機構６は無噴射状態となる。
【００３１】
この時、噴射機構６に、制御装置７から噴射信号を出力し、噴射制御弁１１を開状態にすると、ノズル制御室６５の燃料は絞り１７を通して戻り通路１８から燃料タンク２へ開放される。一方、絞り１６を通してノズル制御室６５へ燃料供給路１５からの燃料が流入するが、絞り１７を絞り１６より大きく設定しておくことで、ノズル制御室６５の圧力をほぼ大気圧にすることができる。この状態では、その受圧面積の差にもかかわらず、上向きの力が大きくなるため、ノズルニードル６２が上方へ変位する。これにより、噴孔６６が開放されて、燃料溜まり室６１に供給される、蓄圧器４と同じ圧力（例えば３０ＭＰａの圧力）の燃料が、噴孔６６から噴射される。
【００３２】
次いで、再び、噴射制御弁１１を閉状態にすると、戻り通路１８から燃料タンク２への燃料の流出が停止するために、ノズル制御室６５の圧力が上昇し、ノズルニードル６２が下降して噴孔６６を閉鎖し、噴射が停止する。つまり、増圧制御弁３２が開の状態において、無噴射状態を維持することと、噴射制御弁１１を作動させて、例えば３０ＭＰａの蓄圧器４の圧力で噴射することを、選択的に行なうことが可能である。
【００３３】
無噴射状態で、次に、増圧制御弁３２を閉状態にすると（図２のｃの時点）、増圧機構５のピストン作動室５５から戻り通路１２への燃料の流出が止まり、絞り３１を通しての流入だけとなる。このため、ピストン作動室５５の圧力が蓄圧器４とほぼ同じ圧力（例えば３０ＭＰａ）になり、ピストン作動室５５の圧力によって大径のピストン５１が下向きに受ける力が、プランジャ室５６によって小径のプランジャ５２が上向きに受ける力より大きくなるために、大径のピストン５１および小径のプランジャ５２は、実質一体となって図の下方（プランジャ室５６の容積を縮小する方向）へ変位する。
【００３４】
この時、受圧面積比を例えば５：１に設定しておけば、プランジャ室５６の圧力が増圧され、例えば１５０ＭＰａとなる。増圧された燃料は、低圧供給路１３に設けた逆止弁１４により逆流を妨げられ、燃料供給路１５を通して噴射機構６の燃料溜まり室６１に供給される。
【００３５】
ここで、制御装置７から噴射機構６に噴射信号を与え、噴射制御弁１１を開状態にすると（図２のｄの時点）、上述したように、ノズル制御室６５の圧力がほぼ大気圧となってノズルニードル６２が開弁し、例えば１５０ＭＰａという高圧で燃料が噴射される。次いで、噴射制御弁１１を閉状態にすると（図２のｅの時点）、噴射が停止する。すなわち、増圧機構５による増圧作動に対応させて噴射機構６を作動させることで高圧での燃料噴射が可能となる。
【００３６】
所望の噴射の後、所定のタイミングで増圧制御弁３２を開状態にすれば（図２のｆの時点）、ピストン作動室５５から燃料が流出して圧力が低下し、ほぼ大気圧状態となる。すると、再び、大径のピストン５１および小径のプランジャ５２が図の上方へ変位し（戻り行程）、これに伴い、プランジャ室５６には低圧供給路１３から燃料が再充填されて、次の増圧行程に備えることができる。
【００３７】
噴射後、増圧制御弁３２を開状態にするタイミングは、増圧制御弁３２の開弁時間が閉弁時間より短くなるように、好ましくは、高圧での燃料噴射を行なう直前とし、増圧制御弁３２の開弁時間ができるだけ短くなるようにすることが望ましい。従来の構成では、増圧ピストンの戻り行程に時間を要するなどから、噴射後、直ちに増圧ピストンの戻り行程を開始する制御が通常行われるが  （図２の点線）、本発明の構成によれば、ピストン作動室５５からの燃料の流出を二方弁（増圧制御弁３２）で制御しており、速やかに大気圧まで低下させることができるので、戻り行程の開始を遅らせることができる。具体的には、増圧ピストンの戻り時間と上死点にある時間の合計  （図２のＡの時間）が、増圧行程の時間と下死点にある時間の合計よりも短くなるようにするとよい。
【００３８】
本発明の上記構成では、増圧制御弁３２が開弁している間、蓄圧器４からピストン作動室５５を経由して燃料が流出するが、上記制御を行うことで、流出時間が短くなる。例えば、従来構成では、噴射後直ちに増圧制御弁３２を開弁させる制御を行っておりその間（図２のＢで示す時間）、燃料が流出し続けることになるが、本発明では、増圧制御弁３２の開弁時間（図２のＡで示す時間）が、大幅に低減するため、エネルギーロスが大きく低減できる。
【００３９】
上記構成によれば、制御装置７により増圧制御弁３２の開閉を制御することで、燃料供給路１５に低圧の燃料または高圧の燃料を供給することができ、エンジンの運転状態に応じて最適な噴射制御を容易に行うことができる。例えば、エンジンが低速低負荷においては、増圧機構５を作動させず、噴射機構６を作動させて低圧で噴射を行う。中速中負荷においては、低圧での微小噴射の直後に、増圧機構５を作動させて、高圧での噴射を行う。これが、いわゆるパイロット噴射であり、上記図２は、パイロット噴射をしている時の２噴射分のタイミングチャートを示している。高負荷では、増圧機構５を作動させて高圧での噴射を行う。あるいは、低圧状態で噴射を開始し、引き続いて増圧機構５を作動させて、高圧噴射を行なうと、いわゆるブーツ噴射となる。
【００４０】
以上のように、本発明では、噴射機構６による噴射の制御と、増圧機構５による増圧の制御が各々望ましい関連を保つように任意に選択できるので、一回毎の噴射の圧力と量、回数、間隔、タイミング等を自由に設定できる。従って、極めて高い自由度で、安定した噴射が得られ、エンジンの運転状態に応じた最適な形で噴射を行うことができる。また、上記した例以外のよりシンプルな、あるいはより複雑なパターンの噴射も容易に行うことができる。しかも、これらの制御を、増圧機構５の増圧制御弁３２、噴射機構６の噴射制御弁１１の２つの二方弁のみで行うため、構成が簡易で、安価にできる。
【００４１】
さらに、従来の構成ではピストン５１下側の隔室５７の圧力を制御するために、ほぼ圧力バランスした状態で行われるピストンの戻り工程も、本発明では、ピストン作動室５５の圧力を二方弁である増圧制御弁３２にて容易に放圧できるため、ピストン作動室５５がほぼ大気圧の状態にて素早く、確実に行える。これを利用して、本発明では、大径のピストン５１の戻り工程の開始を遅くし、開弁時間が閉弁時間より短くなるような制御を容易に行うことができる。これにより、増圧制御弁３２が開状態となるためにピストン作動室５５を経由して起こる、蓄圧器４からの燃料の流出時間を短くできるので、エネルギーロスを低減できるという効果を有する。
【００４２】
以上説明した実施形態では、増圧機構５を作動させるためにピストン作動室５５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５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３に本発明の第２実施形態として示す。図中、オイルタンク２ａからフィルタ２１ａを経てオイルポンプ１ａへエンジンオイルが供給され、加圧されて蓄圧器４ａへ吐出される。蓄圧器４ａ下流の供給通路２３は、絞り３１を介して増圧機構５のピストン作動室５５に接続される。一方、燃料タンク２ｂからフィルタ２１ｂを経て供給される燃料は燃料ポンプ１ｂで加圧されて蓄圧器４ｂへ吐出される。蓄圧器４ｂ下流の低圧供給路１３は、増圧機構５のプランジャ室５６および噴射機構６への燃料供給路１５へ接続される。
【００４３】
蓄圧器４ａ、蓄圧器４ｂには、それぞれ圧力センサ７１ａ、７１ｂが接続されており、その検出結果から制御装置７がオイルポンプ１ａ、燃料ポンプ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５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。また、図に点線で示すように、増圧機構５と噴射機構６を一体に設ければ、両者が近接するために高圧部のデッドボリュームが小さくなり、エネルギーロスをより小さくできる。
【００４４】
また、上記実施形態では、増圧機構５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５を設けたりすることも可能である。また、噴射機構６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。例えば、上記実施形態では、噴射機構６の噴射制御弁１１を二方弁としたが、これに代えて三方弁を用いることもできる。図４は、三方弁を用いた噴射機構６´の例で、噴射制御弁となる三方電磁弁６７は、１つのポートが燃料供給路１５に他の１つのポートが戻り通路１８に連通しており、これらポートのいずれかとノズル制御室６５に連通するポートを連通させることにより、ノズル制御室６５の圧力を増減する構成となっている。三方電磁弁６７とノズル制御室６５は、絞り６８および逆止弁６９を介して接続されて、ノズルニードル６２の移動速度を制御可能となっており、ノズル制御室６５への燃料の流入時のみ逆止弁６９を開弁させてノズルニードル６２を速やかに閉弁させることができる。
【００４５】
さらに、上記作動説明においては、蓄圧器４の圧力として、例えば３０ＭＰａという一定値を用いたが、通常のコモンレール式噴射システムと同様に、これを最適な値に変更して制御することが望ましい。
【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１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）のタイムチャートを示す図である。
【図３】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４】三方弁を用いた噴射機構の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１  燃料ポンプ（燃料供給手段、流体供給手段）
１１  噴射制御弁
１８  戻り通路
２  燃料タンク
２３  供給通路（流体供給通路）
３１  絞り
３２  増圧制御弁
５  増圧機構（増圧手段）
５１  大径のピストン
５２  小径のプランジャ
５５  ピストン作動室
５６  プランジャ室
６  噴射機構（噴射手段）
７  制御装置（制御手段）
【図１】
2004156544.tif 000003
【図２】
2004156544.tif 000004
【図３】
2004156544.tif 000005
【図４】
2004156544.tif 000006