(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニードルの移動により噴孔を開くことで燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁に基準圧力の燃料を供給する高圧燃料貯留部と、
前記高圧燃料貯留部から前記噴孔へ通じる燃料通路と、
前記燃料通路へ接続された制御室、及び、前記制御室内の燃料の圧力を前記燃料通路内の燃料の圧力よりも低下させる減圧装置を含み、前記燃料通路内の燃料の圧力と前記制御室内の燃料の圧力との圧力差が所定の圧力差以上になると、前記噴孔を開く方向に前記ニードルを移動させる開閉装置と、
前記燃料通路へ接続され、前記燃料通路内の燃料の圧力を一定の増圧比で増加する増圧装置と、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射時に要求される前記燃料通路内の燃料圧力が、前記基準圧力よりも高く、且つ、前記基準圧力に前記増圧比を乗算した値である基準増加圧力よりも低い場合には、作動後の前記圧力差が前記所定の圧力差よりも小さい値であるように前記減圧装置を作動させた後に前記増圧装置により前記燃料通路内の燃料圧力を増加させる制御装置と、
を備える内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記制御装置は、作動後の前記圧力差が前記所定の圧力差よりも小さい値であるように前記減圧装置を作動させるときに、前記燃料噴射時に要求される前記燃料通路内の燃料圧力に応じて、前記減圧装置を作動させる回数を変更する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記制御装置は、作動後の前記圧力差が前記所定の圧力差よりも小さい値であるように前記減圧装置を作動させるときに、前記燃料噴射時に要求される前記燃料通路内の燃料圧力に応じて、前記減圧装置を作動させている期間を変更する請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定の増圧比で燃料噴射圧力を増加させる増圧装置を備えた燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁では、燃料噴射圧力を、基準圧力、または、基準圧力に増圧比を乗算した圧力（以下、基準増加圧力ともいう。）、の何れか一方の圧力に設定することができる。ここで、増圧の途中に燃料噴射を開始することで、燃料噴射開始時の燃料噴射圧力を基準圧力と基準増加圧力との間の圧力に設定することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０４４４９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７１２２２号公報
【特許文献３】特開２００９−０３０４９０号公報
【特許文献４】特開２０１３−２５６９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、燃料噴射開始時の燃料噴射圧力を調整することはできるが、燃料の増圧が燃料噴射開始後も燃料噴射圧力が基準増加圧力となるまで続くため、燃料噴射中に燃料噴射圧力が変化してしまう。このため、燃料噴射中の燃料噴射圧力を、基準圧力と、基準増加圧力と、の間の任意の圧力で維持することができなかった。そして、燃料噴射圧力を適正値に合わせることができないと、燃焼騒音またはスモークが発生する虞がある。一方、燃料噴射前の燃料噴射圧力が所定値に維持されていれば、燃料噴射中の燃料噴射圧力の変動を抑制することができる。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射圧力を基準圧力と基準増加圧力との間の任意の圧力に維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置は、ニードルの移動により噴孔を開くことで燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に基準圧力の燃料を供給する高圧燃料貯留部と、前記高圧燃料貯留部から前記噴孔へ通じる燃料通路と、前記燃料通路へ接続された制御室、及び、前記制御室内の燃料の圧力を前記燃料通路内の燃料の圧力よりも低下させる減圧装置を含み、前記燃料通路内の燃料の圧力と前記制御室内の燃料の圧力との圧力差が所定の圧力差以上になると、前記噴孔を開く方向に前記ニードルを移動させる開閉装置と、前記燃料通路へ接続され、前記燃料通路内の燃料の圧力を一定の増圧比で増加する増圧装置と、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時に要求される前記燃料通路内の燃料圧力が、前記基準圧力よりも高く、且つ、前記基準圧力に前記増圧比を乗算した値である基準増加圧力よりも低い場合には、作動後の前記圧力差が前記所定の圧力差よりも小さい値であるように前記減圧装置を作動させた後に前記増圧装置により前記燃料通路内の燃料圧力を増加させる制御装置と、を備えるようにした。
【０００７】
減圧装置が作動していない状態では、制御室内の圧力と燃料通路内の燃料の圧力とが等しくなり、この状態ではニードルにより噴孔が閉じられる。このときには、ニードルに加
わる開弁方向の力よりも閉弁方向の力のほうが大きい。減圧装置が作動すると、燃料通路の圧力よりも制御室の圧力が低くなることにより、ニードルに加わる閉弁方向の力が低下する。そして、ニードルに加わる閉弁方向の力よりも開弁方向の力のほうが大きくなると、ニードルが移動して噴孔が開かれるため、燃料が噴射される。ここで、減圧装置が作動した場合には、ニードルに加わる閉弁方向の力を低下させるために、制御室内の燃料の圧力が低下される。この制御室内の燃料の圧力の低下は、燃料噴射弁から実際に燃料を噴射する前であっても起こり得る。そして、制御室は燃料通路に通じているため、制御室内の燃料の圧力低下は、その後に燃料通路における燃料の圧力も低下させる。このため、燃料の圧力差は一時的には生じるものの、すぐに解消される。このように、制御室内の燃料の圧力を低下させた後に、燃料の圧力差が解消されるように燃料通路内の燃料の圧力も低下するため、燃料噴射圧力が低下する。したがって、燃料噴射弁から燃料が噴射されない範囲で減圧装置を作動させることにより、燃料噴射圧力を基準圧力よりも低くすることができる。なお、所定の圧力差は、燃料噴射が始まる圧力差ともいえる。そして、増圧装置は、一定の増圧比で燃料噴射圧力を増加させるため、基準圧力よりも低下した後の燃料噴射圧力を一定の増圧比で増加させることができる。したがって、増圧後の燃料噴射圧力は、増圧前に減圧装置を作動させたときのほうが、増圧前に減圧装置を作動させなかったときよりも、低くなる。すなわち、燃料噴射圧力を、基準圧力よりも高く、且つ、基準増加圧力よりも低い任意の圧力に維持することができる。そして、燃料噴射開始前に増圧を完了した状態で燃料噴射を開始できることから、燃料噴射中に増圧が行われて燃料噴射圧力が変動することを抑制できる。このようにして、燃料噴射圧力を適正値に合わせることができるので、燃焼騒音を抑制したり、または、スモークの発生量を低減したりすることができる。
【０００８】
また、前記制御装置は、作動後の前記圧力差が前記所定の圧力差よりも小さい値であるように前記減圧装置を作動させるときに、前記燃料噴射時に要求される前記燃料通路内の燃料圧力に応じて、前記減圧装置を作動させる回数を変更することができる。
【０００９】
燃料噴射弁から燃料が噴射されない範囲で減圧装置を作動させる場合には、燃料が噴射される前に減圧装置を停止させなければならない。したがって、燃料噴射弁から燃料が噴射されない範囲で減圧装置を作動させたときの１回当たりの燃料噴射圧力の低下量も限られる。一方、燃料噴射弁から燃料が噴射されない範囲で減圧装置を作動させて燃料の圧力差が生じた後に、この燃料の圧力差が解消されれば、さらに減圧装置を作動させることができる。燃料の圧力差が解消された直後であれば、燃料噴射圧力が基準圧力よりも低くなっているので、このときに減圧装置を再度作動させることにより燃料噴射圧力を更に低下させることができる。このように、減圧装置を複数回繰り返して作動させることにより、燃料を噴射せずに燃料噴射圧力の低下量をより大きくすることができる。したがって、増圧後の燃料噴射圧力をより広い範囲で調整することができる。
【００１０】
また、前記制御装置は、作動後の前記圧力差が前記所定の圧力差よりも小さい値であるように前記減圧装置を作動させるときに、前記燃料噴射時に要求される前記燃料通路内の燃料圧力に応じて、前記減圧装置を作動させている期間を変更することができる。
【００１１】
燃料噴射弁から燃料が噴射されない範囲で減圧装置を作動させている期間の長さによって燃料噴射圧力の低下量が変わる。したがって、燃料噴射弁から燃料が噴射されない範囲で減圧装置を作動させている期間の長さを調整することで、燃料噴射圧力の低下量を調整することができる。この場合、減圧装置を作動させている期間を長くするほど、制御室内の圧力の低下量が大きくなるため、燃料噴射圧力の低下量も大きくなる。このように、燃料噴射圧力の低下量を調整することができるため、増圧後の燃料噴射圧力も調整することができる。さらに、減圧装置が作動する回数及び減圧装置を作動させている期間を調整して燃料噴射圧力を低下させた後に、燃料噴射圧力を増加させることにより、燃料噴射圧力
を基準圧力から基準増加圧力までの間の任意の圧力に調整することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料噴射圧力を基準圧力と基準増加圧力との間の任意の圧力に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】増圧ユニットを有する燃料噴射弁の概略構成を説明する図である。
【図２】燃料噴射弁から燃料を噴射するときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図３】燃料の増圧前に減圧を実施した場合の、指令信号、噴射率、円了圧力の推移を示したタイムチャートである。
【図４】ドレーン配管に流れる燃料量と、減圧量と、高圧容積と、の関係を示した図である。
【図５】実施例１に係る燃料噴射圧力を調整するフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
＜実施例＞
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。図１は、増圧ユニット１１０を有する燃料噴射弁１０の概略構成を説明する図である。本実施例に係る燃料噴射弁１０は、例えば車両に搭載される内燃機関１に使用される。本実施例に係る内燃機関１はディーゼル機関であるが、ガソリン機関においても使用することができる。内燃機関１が複数の気筒を有する場合には、夫々の気筒に燃料噴射弁１０が設けられる。
【００１６】
内燃機関１には、高圧の燃料を貯留するコモンレール３が設けられている。コモンレール３は、高圧燃料ポンプ５に接続されており、コモンレール３は高圧燃料ポンプ５で圧力を高められた燃料を貯留している。また、コモンレール３には、燃料噴射弁１０に通じる第一燃料配管１１Ａ、第二燃料配管１１Ｂ、第三燃料配管１１Ｃが接続されている。なお、図１では、第一燃料配管１１Ａ、第二燃料配管１１Ｂ、第三燃料配管１１Ｃに分けて示しているが、これに代えて、コモンレール３には１本の高圧配管を接続し、この１本の高圧配管を３つに分岐しても良い。なお、本実施例においてはコモンレール３が、本発明における高圧燃料貯留部に相当する。
【００１７】
本実施例に係る高圧燃料ポンプ５は、例えば吐出量調節機構を有するプランジャ形式のポンプであり、図示しない燃料タンクから供給される燃料を所定の圧力に昇圧してコモンレール３に供給する。高圧燃料ポンプ５からコモンレール３への燃料圧送量は、コモンレール圧が目標圧力になるように後述するＥＣＵ２０によりフィードバック制御される。
【００１８】
内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のデジタルコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁１０からの燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する他、機関回転速度などの制御を行う。したがって、ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁１０を制御するための電子制御ユニットともいえる。
【００１９】
コモンレール３にはコモンレール３内の燃料の圧力（以下、コモンレール圧という。）を検出する燃料圧センサ２７が設けられている。燃料圧センサ２７は、電気配線を介してＥＣＵ２０接続されている。また、ＥＣＵ２０には、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ２１、および機関回転速度を検知するクランクポジションセンサ２５が電気配線を介して接続されている。そして、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。なお、本実施例においてはコモンレール圧が、本発明における基準圧力に相当する。
【００２０】
ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２５から入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回転速度を算出し、アクセル開度センサ２１から入力するアクセル開度信号と、機関回転速度とに基づいて燃料噴射弁１０の燃料噴射時期と燃料噴射量とを算出する。
【００２１】
燃料噴射弁１０には、増圧ユニット１１０が備わる。また、燃料噴射弁１０には、噴孔１１６が形成されたノズル１０５が設けられている。さらに、燃料噴射弁１０には、噴孔１１６を開閉するニードル１１３が備えられており、ノズル１０５内のニードル１１３の周囲には燃料溜まり１０６が形成されている。また、燃料噴射弁１０には、後述する制御室１０３内の燃料の圧力を受けてニードル１１３を図１下方向（ニードル１１３が噴孔１１６へ向かう方向）に押すコマンドピストン１１２、及び、コマンドピストン１１２とは独立してニードルを閉弁方向に押すスプリング１１２Ａが備わる。
【００２２】
コマンドピストン１１２の図１上方向（ニードル１１３が噴孔１１６から離れる方向）に隣接して制御室１０３が形成されている。制御室１０３にはソレノイドアクチュエータ１０９Ａを有する噴射制御弁１０９が設けられている。ソレノイドアクチュエータ１０９Ａは、ＥＣＵ２０により制御される。ソレノイドアクチュエータ１０９Ａを作動させることにより、制御室１０３内の燃料がオリフィス１１９を介してドレーン配管１１９Ａへ流れる。すなわち、ソレノイドアクチュエータ１０９Ａを作動させることにより、制御室１０３内の圧力が低下する。制御室１０３は、オリフィス１１８を介して増圧路１０８、噴射路１０７、第一燃料配管１１Ａに接続されている。第一燃料配管１１Ａには逆止弁１１７が設けられている。逆止弁１１７は、コモンレール３側から燃料噴射弁１０側にのみ燃料を流通させる。なお、本実施例においては噴射路１０７が、本発明における燃料通路に相当する。また、本実施例においては、制御室１０３、噴射制御弁１０９、オリフィス１１８、オリフィス１１９が、本発明における開閉装置に相当する。さらに、本実施例においては噴射制御弁１０９が、本発明における減圧装置に相当する。
【００２３】
噴射路１０７は、ノズル１０５の燃料溜まり１０６に接続されている。増圧燃料噴射時には、増圧ユニット１１０で増圧された燃料が増圧路１０８及び噴射路１０７を流通して燃料溜まり１０６に供給される。燃料噴射圧力は、燃料溜まり１０６における燃料の圧力であるため、増圧ユニット１１０で増圧された燃料の圧力が燃料噴射圧力となる。一方、非増圧燃料噴射時には、コモンレール３からの燃料が第一燃料配管１１Ａ及び噴射路１０７を流通して燃料溜まり１０６に供給される。このため、コモンレール圧が燃料噴射圧力となる。
【００２４】
ここで、制御室１０３内の燃料圧力は、ニードル１１３に対して噴孔１１６を閉じる方向に加わる燃料圧力であり、燃料溜まり１０６内の燃料圧力は、ニードル１１３に対して噴孔１１６を開く方向に加わる燃料圧力である。制御室１０３と燃料溜まり１０６とはオリフィス１１８を介して連通されている。このため、噴射制御弁１０９の閉弁時には制御室１０３内の燃料圧力は噴射路１０７及び燃料溜まり１０６の圧力とほぼ等しくなっている。この状態では、ニードル１１３はスプリング１１２Ａに押され、ノズル先端のシート
に密着して噴孔１１６を閉じている。
【００２５】
一方、ソレノイドアクチュエータ１０９Ａに通電され、噴射制御弁１０９が開弁すると、制御室１０３内の燃料はオリフィス１１９を通ってドレーン配管１１９Ａに流出し、制御室１０３内の圧力が低下する。これにより、制御室１０３内の圧力は噴射路１０７、燃料溜まり１０６の圧力より低くなるためニードル１１３は燃料溜まり１０６内の燃料の圧力によって押され、スプリング１１２Ａが押す力に抗して噴孔１１６から離れる方向に移動する。このため、噴孔１１６が開かれて燃料溜まり１０６内の燃料が噴孔１１６から噴射される。制御室１０３と燃料溜まり１０６とはオリフィス１１８を介して連通されているため、噴射制御弁１０９が閉弁して十分な時間が経過すると、制御室１０３内の燃料圧力と燃料溜まり１０６内の燃料圧力とは等しくなる。
【００２６】
次に増圧ユニット１１０について説明する。増圧ユニット１１０は大径ピストン部１０４Ａと小径ピストン部１０４Ｂとを有する増圧ピストン１０４を備えている。大径ピストン部１０４Ａの小径ピストン部１０４Ｂ側には増圧制御室１１４Ｂが、また、大径ピストン部１０４Ａの増圧制御室１１４Ｂと反対側には、第二燃料配管１１Ｂを介してコモンレール３に連通する圧力室１１４Ａが、それぞれ形成されている。さらに、増圧ピストン１０４の小径ピストン部１０４Ｂ端部には増圧路１０８に連通する増圧室１１４Ｃが形成されている。
【００２７】
増圧ユニット１１０には、増圧制御弁１１１が備わる。そして、増圧制御室１１４Ｂに、増圧制御弁１１１が接続されている。増圧制御弁１１１はソレノイド駆動の切換弁であり増圧制御室１１４Ｂを、第三燃料配管１１Ｃまたはドレーン配管１１１Ａを選択的に接続する。増圧制御弁１１１（増圧ユニット１１０としてもよい。）は、ＥＣＵ２０により制御される。
【００２８】
増圧ユニット１１０の非作動時には増圧制御弁１１１のソレノイドアクチュエータの通電は停止されており、増圧制御室１１４Ｂは増圧制御弁１１１を介して第三燃料配管１１Ｃに接続されているため、増圧制御室１１４Ｂ内にはコモンレール圧が作用している。また、増圧ユニット１１０の圧力室１１４Ａには、第二燃料配管１１Ｂを介してコモンレール圧が作用しているため、増圧ピストン１０４の大径ピストン部１０４Ａの両側の圧力は等しくなる。
【００２９】
この状態では、増圧ピストン１０４は大径ピストン部１０４Ａを圧力室１１４Ａ側に向けて付勢するスプリング１１５に押されて図１の上方に移動しており、増圧室１１４Ｃ内には、第一燃料配管１１Ａ及び逆止弁１１７を通ってコモンレール３から燃料が流入する。このため、増圧路１０８及び噴射路１０７内の燃料圧力はコモンレール圧と等しくなっている。すなわち、増圧ユニット１１０の非作動時には燃料噴射弁１０から噴射される燃料の圧力はコモンレール圧となる。
【００３０】
一方、増圧制御弁１１１のソレノイドが通電されると増圧制御室１１４Ｂは増圧制御弁１１１を介してドレーン配管１１１Ａに接続される。これにより、増圧制御室１１４Ｂ内の燃料が増圧制御弁１１１からドレーン配管１１１Ａに流出し、増圧制御室１１４Ｂの圧力は低下する。このため、増圧ピストン１０４は大径ピストン部１０４Ａに作用する圧力室１１４Ａ内の燃料の圧力によって押され、増圧室１１４Ｃ内の燃料は小径ピストン部１０４Ｂにより加圧される。これにより、増圧室１１４Ｃ内の燃料圧力は、圧力室１１４Ａ内のコモンレール圧に大径ピストン部１０４Ａと小径ピストン部１０４Ｂとの断面積比を乗じた値にほぼ等しくなる。
【００３１】
すなわち、増圧ユニット１１０作動時には、増圧室１１４Ｃ、増圧路１０８、噴射路１
０７、燃料溜まり１０６、及び制御室１０３内の圧力が、増圧ピストン１０４の大径ピストン部１０４Ａと小径ピストン部１０４Ｂとの断面積比倍の圧力まで増加される。したがって、増圧ユニット１１０作動前において、増圧室１１４Ｃ、増圧路１０８、噴射路１０７、燃料溜まり１０６、及び制御室１０３内の圧力がコモンレール圧であれば、増圧ユニット１１０作動時に燃料噴射圧力が基準増加圧力まで増加される。なお、上記断面積比を以下では、増圧比という。増圧比は増圧ピストンの形状によって定まる一定値である。
【００３２】
このように、本実施形態の増圧ユニット１１０を備える燃料噴射弁１０では、増圧ユニット１１０の作動、非作動を切り換えることにより、燃料噴射圧力を低圧（すなわち、コモンレール圧）から高圧（すなわち、基準増加圧力）に増大させることができる。なお、本実施例においては一定の増圧比で増圧を行う増圧ユニット１１０が、本発明における増圧装置に相当する。
【００３３】
上記構造の増圧ユニット１１０を採用する一般的な燃料噴射装置では、コモンレール圧と、コモンレール圧に増圧比を乗じた圧力である基準増加圧力と、の何れか一方の圧力に燃料噴射圧力を設定することはできる。しかし、内燃機関１の運転状態によって燃料噴射圧力の最適値が変わるため、燃料噴射圧力の要求値（すなわち、要求圧力）が、コモンレール圧よりも高く、且つ、基準増加圧力よりも低い場合もあり得る。すなわち、要求圧力が、コモンレール圧と、基準増加圧力と、の間の圧力である場合もあり得る。
【００３４】
そこで本実施例では、要求圧力に合わせるように燃料噴射圧力を調整する。ここで、図２は、燃料噴射弁１０から燃料を噴射するときの各種値の推移を示したタイムチャートである。指令信号は、燃料を噴射するためにＥＣＵ２０から燃料噴射弁１０のソレノイドアクチュエータ１０９Ａへ入力される信号である。この指令信号は、ソレノイドアクチュエータ１０９Ａを作動させるための信号である。ニードルリフト量は、ニードル１１３のリフト量（燃料噴射弁１０の中心軸方向の噴孔１１６とニードル１１３との距離としてもよい。）を示している。噴射率は、燃料噴射弁１０から単位時間当たりに噴射される燃料の量である。燃料噴射圧力は、燃料溜まり１０６における燃料の圧力であり、燃料噴射弁１０から噴射される燃料の圧力である。
【００３５】
指令信号が入力されてから、ニードルリフト量が増加を始めるまでには、応答遅れ（開弁遅れ）がある。同様に、指令信号の入力が停止されてから、ニードルリフト量が下降を始めるまでにも、応答遅れ（閉弁遅れ）がある。したがって、指令信号を入力された後、応答遅れ分の時間が経過してから噴射率が上昇する。しかし、指令信号が入力されてからニードルリフト量が増加を始めるまでの期間、すなわちニードルリフト量が０で燃料が噴射されていない期間であっても、燃料噴射圧力は低下する。
【００３６】
指令信号が入力されると、ソレノイドアクチュエータ１０９Ａが作動し、制御室１０３内の圧力がオリフィス１１９を介してドレーン配管１１９Ａに逃がされる。燃料溜まり１０６内の燃料の圧力と制御室１０３内の燃料の圧力との差によってニードル１１３を開弁方向に移動させるには、この圧力差によるニードル１１３を上昇させる方向の力が、スプリング１１２Ａによってニードル１１３を下降させる方向の力よりも大きくならなければならない。この燃料溜まり１０６と制御室１０３との間にニードル１１３を上昇させるのに十分な圧力差（以下、所定圧力差ともいう。）が生じるまでは、制御室１０３内の圧力は低下するが燃料噴射弁１０からは燃料が噴射されない。この所定圧力差が生じるまでの時間が上記の応答遅れに相当する。ここで、燃料溜まり１０６は、オリフィス１１８を介して制御室１０３と連通しているため、応答遅れ期間であっても制御室１０３内の圧力が低下すると、これに遅れて燃料溜まり１０６内の圧力も低下する。したがって、燃料を実際に噴射しなくても、燃料溜まり１０６内の燃料圧力は低下する。本実施例では、増圧ユニット１１０による燃料噴射圧力の増圧前に、上記の応答遅れ期間における燃料の圧力降
下を利用して燃料噴射圧力を低下させる。なお、本実施例に係る燃料の減圧を実施しない場合であっても、燃料噴射時には制御室１０３内の圧力の低下に伴って燃料溜まり１０６内の圧力が低下する。したがって、燃料溜まり１０６内の圧力が一旦低下した後に実際に噴孔１１６から燃料が噴射される。このため、本実施例に係る燃料の減圧を実施しない場合であっても、燃料溜まり１０６内の圧力の低下を考慮して制御室１０３内の圧力を低下させる期間（すなわち、指令信号を入力する期間）が決定されている。
【００３７】
増圧ユニット１１０は、燃料噴射圧力を所定の増圧比で増加させる。このため、応答遅れ期間の燃料の圧力降下を利用して燃料噴射圧力を低下させた場合、増圧後の燃料噴射圧力は、応答遅れ期間において減圧された後の燃料噴射圧力に増圧比を乗算した値になる。したがって、燃料の減圧を実施したときには、実施しないときよりも、増圧後の燃料噴射圧力が低くなる。燃料の減圧を実施する回数や実施する期間の長さを調整することにより、減圧後の燃料噴射圧力を広い範囲で調整することができるため、増圧後の燃料噴射圧力も広い範囲で調整することができる。例えば、要求圧力が低いほど、燃料の減圧を実施する回数を多くしたり、燃料の減圧を実施する期間を長くしたりすればよい。
【００３８】
図３は、燃料の増圧前に減圧を実施した場合の、指令信号、噴射率、燃料噴射圧力の推移を示したタイムチャートである。噴射率及び燃料噴射圧力において、実線は、燃料の増圧前に減圧を実施する場合を示し、一点鎖線は、燃料の増圧前に減圧を実施しない場合を示している。ＰＡはコモンレール圧に増圧比を乗算した値（すなわち、基準増加圧力）であり、ＰＢは要求圧力であり、ＰＣはコモンレール圧（すなわち、基準圧力）であり、ＰＤは減圧後の圧力である。ＰＡの値が最も大きく、ＰＢ，ＰＣ，ＰＤの順に値が小さくなる。基準増加圧力ＰＡをコモンレール圧ＰＣで除算した値（ＰＡ／ＰＣ）、及び、要求圧力ＰＢを減圧後の圧力ＰＤで除算した値（ＰＢ／ＰＤ）、は共に上記増圧比となる。なお、要求圧力ＰＢが基準増加圧力ＰＡよりも高い場合または要求圧力ＰＢがコモンレール圧ＰＣよりも低い場合には、コモンレール圧ＰＣを調整する必要があるため本願では扱わない。１回目の指令信号は、燃料噴射圧力を減少するための指令信号であり、２回目の指令信号は、燃料を噴射するための指令信号である。したがって、燃料の増圧前に減圧を実施しない場合には、図３に示した２回目の指令信号のみが入力される。燃料の増圧前に減圧を実施する場合には、噴射率が０となる範囲内で１回目の指令信号を入力している。これにより、燃料噴射圧力は、コモンレール圧よりも一旦低くなる。要求圧力ＰＢが低いほど、減圧量は大きくなる。そして、減圧量が大きいほど、燃料を噴射しない範囲で指令信号を入力する回数を増加する、または燃料を噴射しない範囲で指令信号を入力する時間（すなわち、指令信号の長さ）を長くする。その後、燃料の増圧を開始し、燃料噴射圧力が上昇したところで、燃料噴射のための指令信号が入力される。なお、上述のように燃料噴射のための指令信号を入力した場合にも、実際には圧力降下が生じ得るが、図３においては、この圧力降下は省略している。
【００３９】
ここで、燃料が噴射されない範囲で燃料噴射圧力を低下させた場合の減圧量（圧力降下量としてもよい。）は、以下の式により表すことができる。
ｄＰ＝ｋ（ｄＶ／Ｖ）
ただし、ｄＰは減圧量、ｋは体積弾性係数、ｄＶはドレーン配管１１９Ａに流れる燃料量、Ｖは燃料の減圧の影響が及ぶ範囲の容積（以下、減圧容積ともいう。）である。減圧容積は、燃料噴射弁１０内の容積であって増圧後の燃料噴射圧力が及ぶ範囲の容積（以下、高圧容積ともいう。）、コモンレール３の容積、及び、高圧容積以外でコモンレール３に接続されおりコモンレール圧と同じ圧力になる各配管（第一燃料配管１１Ａ、第二燃料配管１１Ｂ、第三燃料配管１１Ｃ、高圧燃料ポンプ５からコモンレール３までの間の配管）の容積の合計値である。高圧容積は、増圧室１１４Ｃ、増圧路１０８、逆止弁１１７よりも噴射路１０７側の第一燃料配管１１Ａ、噴射路１０７、燃料溜まり１０６、及び制御室１０３の容積である。
【００４０】
図４は、ドレーン配管１１９Ａに流れる燃料量（横軸）と、減圧量（縦軸）と、減圧容積と、の関係を示した図である。ドレーン配管１１９Ａに流れる燃料量は、ドレーン配管１１９Ａに燃料を流す回数や燃料を流す時間によって調整することができる。図４において、丸および四角で示す点は、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させない状態で、ドレーン配管１１９Ａに燃料を流す回数（噴射制御弁１０９をリフトさせる回数）を重ねていった場合の各回における減圧量を示している。このように、ドレーン配管１１９Ａに流れる燃料量を多くするほど、減圧量が大きくなる。また、減圧容積が小さいほど、ドレーン配管１１９Ａに同じ量の燃料を流したときの減圧量が大きくなる。ここで、燃料噴射圧力を低下させるときにはニードル１１３が動く前に指令信号の入力を終了しなければならない。このため、１回の指令信号での減圧量は限られるが、その後に制御室１０３内の燃料圧力と燃料溜まり１０６内の燃料圧力とが等しくなれば、再度の指令信号の入力が可能となる。そして、この再度の指令信号の入力により、燃料噴射圧力をさらに低下させることができる。すなわち、燃料噴射弁１０から燃料が噴射されない範囲で複数回の指令信号を入力することにより、燃料を噴射せずに減圧量をより大きくすることができる。さらに、指令信号の入力回数及び指令信号の入力期間の長さを調整することにより、燃料噴射圧力をコモンレール圧から基準増加圧力までの間の任意の圧力に調整することができる。また、指令信号の入力回数が同じであっても各回の指令信号の入力期間の長さを調整することにより、燃料噴射圧力を調整することもできるし、指令信号の入力回数が１回であったとしても、指令信号の入力期間の長さを調整することにより、燃料噴射圧力を調整することもできる。すなわち、指令信号の入力回数または指令信号の入力期間の長さの少なくとも一方を調整することにより、燃料噴射圧力を調整することができる。
【００４１】
なお、１サイクル中に、パイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射などの複数回の燃料噴射を実施する場合には、夫々の噴射毎に燃料噴射圧力を変化させることができる。ただし、パイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射などの複数回の燃料噴射を実施する場合において、全ての噴射が同じ圧力で実施される場合には、増圧ユニット１１０による増圧ではなく、コモンレール圧を増加すればよいため、本実施例では、パイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射などの複数回の燃料噴射を実施する場合において、何れかの噴射において増圧が必要な場合に限り、増圧ユニット１１０による燃料の増圧を実施する。
【００４２】
図５は、本実施例に係る燃料噴射圧力を調整するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ２０により燃料噴射毎に実施される。１サイクル中に、パイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射などの複数回の燃料噴射を実施する場合には、夫々の噴射毎に実施される。なお、本フローチャートは燃料噴射圧力を制御するためのものであり、燃料を噴射するための制御はＥＣＵ２０により別途実施される。本実施例においては図５に示すフローチャートを実行するＥＣＵ２０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４３】
ステップＳ１０１では、内燃機関１の運転状態が検出される。本ステップでは、機関回転速度及び燃料噴射量が検出される。燃料噴射量は、アクセル開度と相関関係にあるため、燃料噴射量に代えてアクセル開度を検出してもよい。なお、ここでいう燃料噴射量は、内燃機関１でトルクを発生させるために１気筒で１サイクル当たりに噴射する燃料の総量である。
【００４４】
ステップＳ１０２では、要求圧力が算出される。パイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射などの複数回の燃料噴射を実施する場合には、本フローチャートの対象となる噴射における要求圧力である。各燃料噴射における要求圧力は、機関回転速度及び燃料噴射量と関連しているため、要求圧力と、機関回転速度及び燃料噴射量と、の関係は予め実験等により求めてマップ化してＥＣＵ２０に記憶させておく。
【００４５】
ステップＳ１０３では、要求圧力が、基準圧力（本実施例では、コモンレール圧）よりも高く、且つ、基準増加圧力よりも低いか否か判定される。本ステップでは、燃料の増圧前に減圧を行う必要があるか否か判定している。ステップＳ１０３で肯定判定がなされるとステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされるとステップＳ１０７へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０４では、燃料の減圧量が算出される。減圧量は、コモンレール圧と、増圧比と、要求圧力と、に基づいて算出される。すなわち、要求圧力を増圧比で除算することにより、要求される減圧後の燃料噴射圧力を算出する。そして、コモンレール圧から、要求される減圧後の燃料噴射圧力を減算することにより、燃料の減圧量を算出することができる。
【００４７】
ステップＳ１０５では、指令信号の入力期間の長さと、指令信号の入力回数とが算出される。指令信号の入力期間の長さと、指令信号の入力回数と、燃料の減圧量との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。１回の減圧では減圧量が不足する場合には、複数回の減圧を行う。例えば、一定の減圧量で複数回の減圧を実施し、最後の減圧のときの減圧量を調整することで、減圧量の総量を、要求される減圧量に合わせる。また、各回の減圧量が等しくなるように、１回当たりの減圧量を設定してもよい。そして、ステップＳ１０６では、燃料の減圧が実施される。本ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で算出された指令信号の入力期間の長さ及び指令信号の入力回数にしたがって指令信号が入力される。なお、燃料噴射弁１０に燃料噴射圧力を検出するセンサを設けておき、燃料の減圧時に燃料噴射圧力をフィードバック制御してもよい。
【００４８】
一方、ステップＳ１０７では、要求圧力が基準増加圧力と等しいか否か判定される。本ステップでは、燃料の増圧が必要か否か判定している。すなわち、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には、要求圧力が基準増加圧力またはコモンレール圧の何れかに等しいと考えられる。要求圧力が基準増加圧力の場合には、燃料の増圧が必要となる。ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。そして、ステップＳ１０８では、燃料の増圧が実施される。ここでは、予め設定されている増圧比で燃料噴射圧力が増加される。
【００４９】
以上説明したように本実施例によれば、燃料を所定の増圧比で増圧する前の減圧量を調整することにより、増圧後の燃料噴射圧力を調整することができる。したがって、要求圧力がコモンレール圧よりも高く且つ基準増加圧力よりも低い場合であっても、実際の燃料噴射圧力を要求圧力に合わせることができる。そして、実際に燃料が噴射されているときには、増圧ユニット１１０による燃料の増圧は完了しているため、燃料噴射中に燃料噴射圧力が変動することを抑制できる。このように、燃料噴射圧力を適正値に維持することができるので、燃焼騒音を抑制したり、または、スモークの発生量を低減したりすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  内燃機関
３  コモンレール
５  高圧燃料ポンプ
１０  燃料噴射弁
１１Ａ  第一燃料配管
１１Ｂ  第二燃料配管
１１Ｃ  第三燃料配管
２０  ＥＣＵ
２７  燃料圧センサ
１０３  制御室
１０４  増圧ピストン
１０４Ａ  大径ピストン部
１０４Ｂ  小径ピストン部
１０５  ノズル
１０７  噴射路
１０８  増圧路
１０９  噴射制御弁
１０９Ａ  ソレノイドアクチュエータ
１１０  増圧ユニット
１１１  増圧制御弁
１１１Ａ  ドレーン配管
１１２  コマンドピストン
１１２Ａ  スプリング
１１３  ニードル
１１４Ａ  圧力室
１１４Ｂ  増圧制御室
１１４Ｃ  増圧室
１１５  スプリング
１１６  噴孔
１１７  逆止弁
１１８  オリフィス
１１９  オリフィス
１１９Ａ  ドレーン配管
【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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