(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加圧して高圧燃料流路に圧送する高圧ポンプと、上記高圧燃料流路に連通する背圧室の圧力を制御することによりニードル弁を昇降させて上記高圧燃料流路から供給される高圧の燃料を噴射する高圧インジェクタと、該高圧インジェクタよりも低圧力の燃料を噴射する低圧インジェクタを備える燃料噴射装置において、
上記高圧インジェクタは、上記ニードル弁の閉弁方向に上記背圧室の圧力が作用し、上記ニードル弁の開弁方向に上記高圧燃料流路の圧力が作用しており、上記背圧室の燃料が上記燃料戻し通路から排出されて閉弁方向の圧力が低下することにより上記ニードル弁が開弁する構成であり、
上記高圧インジェクタに上記背圧室の燃料を低圧部に排出するための燃料戻し流路を接続するとともに、上記低圧インジェクタへ燃料を導入する低圧燃料流路に上記燃料戻し流路を接続し、上記燃料戻し流路を所定の圧力に維持する戻し流路圧設定手段と、エンジンの運転状態に応じて、上記高圧インジェクタおよび上記低圧インジェクタの少なくとも一方を駆動し、エンジン筒内に供給される燃料量を調整する制御手段とを設け、
上記制御手段は、低温始動時で上記高圧燃料流路の圧力が設定圧力より低い時には、上記低圧インジェクタを選択し、低温始動時で上記高圧燃料流路の圧力が設定圧力以上の時には、上記高圧インジェクタを選択するものであり、上記制御手段において、上記設定圧力は、上記高圧インジェクタの上記ニードル弁を開弁作動可能な限界圧力であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
上記燃料はガソリンであり、上記所定の圧力は、ガソリンの低圧沸騰を抑制できる圧力に設定される請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
上記戻し流路圧設定手段は、上記燃料戻し流路を上記所定の圧力に維持するように上記低圧燃料流路に燃料を加圧圧送する低圧ポンプを備える請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
上記制御手段は、低温始動時でない時には、上記高圧インジェクタを選択する請求項１ないし３のいずれか記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内直噴式ガソリンエンジンに適用される燃料噴射装置に関し、詳しくは、背圧制御式の高圧インジェクタを備える燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンにおいて筒内直接噴射方式（以下、筒内直噴式という）が採用されている。筒内直噴式エンジンへの燃料噴射装置は、例えば、特許文献１、２等に概略構成が示されており、燃料タンクの燃料を高圧ポンプを用いて加圧し、コモンレール（共通の蓄圧配管）に接続されたインジェクタから各気筒の燃焼室に噴射するようになっている。インジェクタには、通常、ソレノイド等を用いた駆動部によってニードル弁をリフトさせる直動式のものが採用される。
【特許文献１】特開２００２−５３１７５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６７６６号公報
【０００３】
筒内直噴式エンジンは、筒内に直接燃料を噴射するので、空気の充填効率が向上し、高圧噴射による燃料の微粒化で燃焼が改善される、といった利点があり、高出力・低燃費が期待できる。一方、筒内直噴式ガソリンエンジンに対して、さらなる高燃料噴射圧化の要求があり、高圧化に伴いニードル弁のリフトに必要な駆動力が増加する傾向にある。そこで、駆動部の大型化を避けるため、油圧駆動力でニードル弁をリフトさせる背圧制御式インジェクタを用いることが検討されている。
【０００４】
背圧制御式インジェクタは、ニードル弁の背面側に油圧室を設けてコモンレールから高圧燃料を導入し、ニードル弁に背圧を与える構成となっている。背圧室と燃料タンクへ至る低圧流路との間には制御弁が設けられ、制御弁を開閉してニードル弁の背圧を増減することにより、燃料噴射を制御する。この方式は、従来、ディーゼルエンジンで採用されており、油圧を利用することで少ない駆動力で多様な噴射特性が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、背圧制御式のインジェクタは、油圧駆動力を得るために低圧流路が必要となる。ディーゼルエンジンでは、通常、低圧流路を燃料タンクへのリターン流路へ接続し、制御用の燃料を燃料タンクへ戻しているが、筒内直噴式ガソリンエンジンでは、以下のように低圧流路における燃料の気化が問題となる。
【０００６】
ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとは、使用する燃料がガソリン、軽油と異なることで、揮発性、潤滑性、比重などの違いが生じる。特に、揮発性に大きな違いがあり、軽油の沸点が１７０〜３７０℃であるのに比して、ガソリンの沸点は３０〜２２０℃と低く、エンジン使用条件（最大１５０℃程度）において、燃料蒸気が発生しやすい。このため、ガソリンエンジンでは、低圧流路でのガソリンの気化により油圧駆動部の作動不良が生じるおそれがあった。また、ディーゼルエンジンは燃料蒸気による大気汚染の影響が少ないのに対して、ガソリンエンジンでは燃料蒸気がエミッション規制の対象であり、大気への放出を防止する必要がある。
【０００７】
また、別の問題として、ガソリンエンジンでは極低温時の始動性悪化が懸念される。極低温始動時の噴射量増量は、一般に、ディーゼルエンジンは理論空燃比の１〜３倍であるのに対して、ガソリンエンジンでは着火性の問題から理論空燃比の最大５０倍程度の燃料を噴射しなければならない。この場合、始動時に高圧ポンプからの圧送が間に合わず、燃圧が十分上げられないために、油圧駆動弁を作動させることができなくなるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、背圧制御式のインジェクタを筒内直噴式ガソリンエンジンに適用した場合の、低圧流路における燃料の気化を抑制することを第１の課題とし、さらに、極低温時の始動性を改善することを第２の課題とする。これら課題を解決することにより、良好な作動性と燃料蒸気低減による大気汚染防止、さらには始動性改善に効果があり、高出力・低燃費な燃料噴射装置を実現可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明において、燃料噴射装置は、燃料を加圧して高圧燃料流路に圧送する高圧ポンプと、上記高圧燃料流路に連通する背圧室の圧力を制御することによりニードル弁を昇降させて上記高圧燃料流路から供給される高圧の燃料を噴射する高圧インジェクタと、該高圧インジェクタよりも低圧力の燃料を噴射する低圧インジェクタを備える。
上記高圧インジェクタは、上記ニードル弁の閉弁方向に上記背圧室の圧力が作用し、上記ニードル弁の開弁方向に上記高圧燃料流路の圧力が作用しており、上記背圧室の燃料が上記燃料戻し通路から排出されて閉弁方向の圧力が低下することにより上記ニードル弁が開弁する構成であり、上記高圧インジェクタには、上記背圧室の燃料を低圧部へ排出するための燃料戻し流路が接続されるとともに、上記低圧インジェクタへ燃料を導入する低圧燃料流路に上記燃料戻し流路を接続し、この燃料戻し流路を所定の圧力に維持する戻し流路圧設定手段と、エンジンの運転状態に応じて、上記高圧インジェクタおよび上記低圧インジェクタの少なくとも一方を駆動し、エンジン筒内に供給される燃料量を調整する制御手段とを設ける。
そして、上記制御手段は、低温始動時で上記高圧燃料流路の圧力が設定圧力より低い時には、上記低圧インジェクタを選択し、低温始動時で上記高圧燃料流路の圧力が設定圧力以上の時には、上記高圧インジェクタを選択するように設定してあり、上記制御手段において、上記設定圧力は、上記高圧インジェクタの上記ニードル弁を開弁作動可能な限界圧力であることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、背圧式の高圧インジェクタを設けた構成において、戻し流路圧設定手段を設けることにより、背圧室からの燃料戻し流路を所定の圧力に維持できるので、燃料の気化が生じない圧力に設定することで、燃料蒸気の発生を抑制できる。例えば、低温始動時に高圧燃料流路の圧力が上がらず高圧インジェクタが作動しない状況となっても、低圧インジェクタから燃料噴射を実施することにより、始動が可能となる。この時、高圧インジェクタからの燃料戻し流路を、低圧インジェクタに至る低圧燃料流路に接続することで、容易に燃料蒸気の発生を抑制できる。
制御手段は、通常運転時には、高圧インジェクタを駆動し、例えば、低温始動時で高圧燃料流路の圧力が十分高くないと判断される場合には、低圧インジェクタを駆動する。あるいは、必要に応じて、高圧インジェクタからの噴射量に加え、低圧インジェクタから燃料を追加供給することができる。このように、高圧インジェクタおよび低圧インジェクタの少なくとも一方を駆動することにより、必要な燃料をエンジン筒内への噴射を確実に噴射供給することができる。よって、燃料の気化による作動不良や燃料蒸気による大気汚染を抑制しながら、インジェクタの小型化、高燃料噴射圧が可能であり、高出力で低燃費な燃料噴射装置を実現することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明のように、具体的には、上記燃料はガソリンであり、上記所定の圧力は、ガソリンの低圧沸騰を抑制できる圧力に設定する。
【００１２】
上記構成は、筒内直噴式ガソリンエンジンに、特に好適に適用される。そして、戻し流路圧設定手段にて、燃料戻し流路をガソリンの低圧沸騰が生じない圧力に維持することで、ガソリン蒸気の発生を抑制する上記効果が得られる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、上記戻し流路圧設定手段として、上記燃料戻し流路を上記所定の圧力に維持するように上記低圧燃料流路に燃料を加圧圧送する低圧ポンプを設けている。
【００１６】
具体的には、低圧燃料流路に低圧ポンプを連結して所定圧力に調整する構成とすることができる。この時、低圧ポンプからの吐出圧を、燃料の気化圧力以上の所定圧に保ち、低圧燃料流路を燃料蒸気の発生を抑制できる圧力に維持することで、上記効果が容易に得られる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、上記制御手段は、低温始動時でない時には、上記高圧インジェクタを選択する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、筒内直噴式ガソリンエンジンに用いられる燃料噴射装置の概略構成図で、燃料タンク１３の燃料を加圧する低圧ポンプ２および高圧ポンプ３と、高圧燃料流路の一部をなすコモンレール４と、コモンレール４に蓄圧される高圧燃料をエンジン１の筒内に直接噴射するための高圧インジェクタ５（背圧式）と、低圧燃料流路２１の低圧燃料をスロットル１２下流の吸気管１１内に噴射するための低圧インジェクタ６とを有している。
【００２０】
戻し流路圧設定手段を構成する低圧ポンプ２は燃料タンク１３内に設けられ、燃料を吸い上げて所定の低圧に加圧する。低圧ポンプ２には低圧燃料流路２１が連結されており、低圧ポンプ２から吐出される低圧燃料は、低圧燃料流路２１を介して高圧ポンプ３に供給される。高圧ポンプ３は、エンジン駆動軸（カムシャフトまたはクランクシャフト）３１の回転力を受けて駆動されるもので、電磁駆動式の吸入調量弁３２を経て加圧室３３に吸入された低圧燃料を、エンジン駆動軸３１の回転に伴うピストン３４の上昇によりさらに加圧する。加圧されて高圧となった燃料は、逆止弁３５を開弁して、高圧燃料流路４３からコモンレール４へ圧送され、燃料噴射圧に相当する高圧に維持される。
【００２１】
コモンレール４には、コモンレール圧力センサ４１が取り付けられており、コモンレール４に蓄えられる燃料圧力を検出して、制御手段としてのＥＣＵ７へ出力する。また、コモンレール４は、圧力調整弁４２を備える燃料流路４４を介して低圧燃料流路２１に接続されている。圧力調整弁４２は逆止弁構造で、コモンレール４の燃料圧力が設定圧を超えると開弁し、余剰の燃料を燃料流路４４から低圧燃料流路２１へ流出させる。これにより、コモンレール４の圧力が過度に上昇するのを防止して安全性を確保している。また、低圧燃料流路２１へ戻された燃料が高圧ポンプ３に再度送られることで流出燃料を効率よく利用できる。
【００２２】
ＥＣＵ７には、コモンレール圧力センサ４１の他、回転数センサ８、冷却水温センサ９等からの検出結果が入力している。ＥＣＵ７は、これらの情報を基に運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期等を算出して制御信号を出力し、駆動用のＥＤＵ７１が高圧インジェクタ５および低圧インジェクタ６の少なくとも一方を駆動して、燃料噴射がなされる。また、コモンレール４圧力が運転状態に応じた最適値となるように、高圧ポンプ３の吐出量を制御する。
【００２３】
低圧ポンプ２に連結される低圧燃料流路２１は、途中で分岐して低圧インジェクタ６に低圧燃料を供給する低圧燃料流路２２となる。低圧燃料流路２２には、低圧インジェクタ６側の端部に、高圧インジェクタ５からの燃料戻し流路２３が接続されている。これにより、高圧インジェクタ５の燃料戻し流路２３を、所定の低圧に維持することができる。また、高圧インジェクタ５の制御用燃料やリーク燃料は、低圧インジェクタ６に至る低圧燃料流路２２に還流されるので、流出燃料を効率よく利用できる。
【００２４】
図２に、背圧式の高圧インジェクタ５の詳細構造の一例を示す。高圧インジェクタ５は、先端に燃料噴射孔５０１が形成されたノズルボディＢ１と、これを保持するノズルホルダＨ１と、ノズルホルダＨ１の基端側（図の上端側）に設けられる電磁弁Ｖ１等で構成されている。ノズルホルダＨ１には、上部側方へ突出するインレット部５０２およびアウトレット部５０３が設けてある。インレット部５０２には、図１のコモンレール４が接続され、アウトレット部５０３には、燃料戻し流路２３が接続される。
【００２５】
ノズルボディＢ１内には燃料噴射孔５０１を開閉するためのニードル弁５０４が摺動自在に挿置される。ニードル弁５０４の上側にはノズルホルダＨ１に形成した案内孔内を摺動するピストン５０５が設けてあり、その外周に設けられたスプリング５０６が常時ピストン５０５を介してニードル弁５０４を閉弁方向に付勢している。ピストン５０５の背面側にはこれを室壁とする背圧室５０７が形成してあり、ピストン５０５を介してニードル弁５０４に閉弁方向の圧力を作用させている。
【００２６】
ノズルホルダＨ１には、インレット部５０２に続く高圧流路５０８と、アウトレット部５０３に続く低圧流路５０９が形成される。コモンレール４から導入される高圧燃料はインレット部５０２に設けたフィルタで異物除去され、高圧流路５０８を経てノズルボディＢ１の燃料溜まり５１０に供給される。高圧流路５０８は、インレット部５０２の根元位置で２つに分岐し、そのうち上方に向かう流路は、絞りを介して背圧室５０７と連通している。
【００２７】
背圧室５０７は、その上方に形成された流路５１１および電磁弁Ｖ１を介して、アウトレット部５０３へ至る燃料戻し流路５１２と連通しており、電磁弁Ｖ１を開閉することにより、背圧室５０７の燃料圧力が増減し、ニードル弁５０４が開閉する。すなわち、背圧室５０７の内圧が高圧の時、該内圧とスプリング５０６のばね力との合力によりニードル弁５０４が押し下げられて、燃料噴射孔５０１を閉鎖する。背圧室５０７の内圧が低圧になると、ニードル弁５０４に対する押し下げ力よりも燃料溜まり５１０の燃料圧力による押し上げ力よりも優勢となってニードル弁５０４がリフトし、燃料噴射孔５０１を開放する。
【００２８】
電磁弁Ｖ１の弁部５１３は、流路５１１の上端開口部に形成されるシート部とプッシュロッド５１４下端部に保持されてシート部を開閉するボール弁とからなる。プッシュロッド５１４は、その上方に配設したスプリング５１５のばね力によりボール弁を常時閉弁方向に付勢している。プッシュロッド５１４の上端部外周にはアーマチュア５１６が嵌着され、ソレノイド５１７に対向している。ターミナル５１８から駆動電流が供給されてソレノイド５１７が励磁されると、アーマチュア５１６が吸引駆動され、これと一体のプッシュロッド５１４が上方変位して弁部５１２を開く。これにより、背圧室５０７の燃料が流路５１１から流出し、背圧室５０７が低圧となるとニードル弁５０４が開弁する。
【００２９】
図３に、極低温始動時用の低圧インジェクタ６の詳細構造の一例を示す。低圧インジェクタ６は、円筒状のホルダＨ２を備え、その内部に燃料流路６０１を形成している。ホルダＨ２は、先端部内に噴射プレート６０２を配設し、基端開口部（図の上端部）をインレット部６１１として、図１の低圧燃料流路２２に接続している。噴射プレート６０２は薄肉円板状で、中央部に複数の燃料噴射孔６０４が貫通形成されている。ホルダＨ２の先端部には、噴射プレート６０２上に弁座プレート６０３が積層配設され、その上面中央部にボール弁６０５が着座可能な円錐面状の弁座を有している。
【００３０】
弁座プレート６０３の上方には、ボール弁６０５を収容保持する可動コア６０６と、固定コア６０７が設置される。固定コア６０７内にはアジャスティングパイプ６０８が圧入され、アジャスティングパイプ６０８と可動コア６０６の間に配設したスプリング６０９のばね力により、可動コア６０６およびボール弁６０５を弁座プレート６０３方向へ付勢している。アジャスティングパイプ６０８の内部には燃料流路６１０が形成され、低圧燃料流路２１から燃料流路６０１に流入する低圧燃料は、インレット部６１１に設けたフィルタで異物除去され、燃料流路６１０を経て、可動コア６０６内へ流入する。
【００３１】
ホルダＨ２には、固定コア６０７の下端側外周に、ソレノイド６１４が配設され、ターミナル６１３と電気的に接続されている。ターミナル６１３から駆動電流が供給されてソレノイド６１４が励磁されると、可動コア６０６が吸引されて上方変位する。これに伴い、可動コア６０６と一体のボール弁６０５が弁座プレート６０３に設けた弁座から離座する。可動コア６０６には、ボール弁６０５周りに複数の溝を設けて、燃料流路６１０に連通する流路６１２としており、ボール弁６０５が開弁すると、低圧燃料が該流路６１２を介して噴孔プレート６０２の燃料噴射孔６０４に供給される。
【００３２】
次に図４により、本発明の特徴部分について述べる。図４は、図１の燃料噴射装置の圧力系統図であり、低圧ポンプ２から低圧燃料流路２１に吐出される低圧燃料は、高圧ポンプ３でさらに加圧されて高圧燃料流路４３からコモンレール４へ送出される。コモンレール４の高圧燃料は高圧インジェクタ５のインレット部５０２へ供給され、エンジン１の筒内に直接噴射されるとともに、制御用燃料として使用される。制御用燃料は、噴射されなかった余剰の燃料とともに、アウトレット部５０３から燃料戻し通路２３へ送出される。
【００３３】
一方、低圧燃料流路２１は途中で分岐して、低圧インジェクタ６のインレット部６１１へ燃料を導入する低圧燃料流路２２を形成する。本発明では、高圧インジェクタ５からの燃料戻し通路２３を、燃料タンク１３に戻さずに、低圧ポンプ２下流側の低圧燃料流路２２に接続して、低圧インジェクタ６のインレット部６１１近傍に、高圧インジェクタ５の制御用燃料および余剰の燃料を還流させている。また、低圧燃料流路２１には、低圧燃料流路２２への分岐点から高圧ポンプ３へ至る途中にコモンレール４からの余剰の燃料を還流させる燃料流路４４が接続される。
【００３４】
本実施形態のように、燃料戻し通路２３を低圧ポンプ２下流の低圧ラインと連通させ、低圧ポンプ２の吐出圧をガソリンの飽和蒸気圧以上の所定圧に保つことで、燃料戻し通路２３を含む低圧ラインにおけるガソリンの気化を抑制する。この際、燃料温度と圧力落差を考慮して、低圧ラインにおけるガソリンの低圧沸騰を抑制できるように、低圧ポンプ２の出口圧力を設定するのがよく（例えば、０．４ＭＰａ）、使用温度範囲での気化を確実に抑制することができる。一般に、低圧ラインの低圧燃料圧力は、例えば、０．３〜０．７ＭＰａに設定され、高圧ポンプ３から高圧インジェクタ５へ至る高圧ラインの燃料圧力は、例えば、２〜４０ＭＰａに設定される。また、高圧ポンプ３から圧送される燃料圧力の上限値は、各部を構成する金属材料の強度限界から、例えば２５０ＭＰａに設定することが望ましい。
【００３５】
上記構成によれば、上記図２の高圧インジェクタ５において、背圧室５０７からの燃料の流出流路となる流路５１１、燃料戻し流路５１２およびアウトレット部５０３が、燃料戻し通路２３を介して低圧燃料流路２２、２１に連通し、低圧ポンプ２によりガソリンの気化圧力以上に維持されるので、ガソリンの気化による油圧駆動部の作動不良を回避できる。また、燃料戻し通路２３を介して流出する燃料は、燃料タンク１３へ還流されず、低圧ポンプ２の下流へ戻されるので、燃料ラインや燃料タンク１３における燃料蒸気の発生を抑制することができ、大気汚染を防止する。さらに、エンジン停止後も一定期間低圧ポンプ２の出口圧力を保つことにより、エンジン停止直前に燃料戻し通路２３に排出された高温の燃料が気化することを防ぐことが可能な構成となっている。
【００３６】
また、高圧ポンプ３の吐出量が少ない始動時、特に大噴射量が要求される極低温始動時には、噴射量の増量制御（最大で理論空燃比の５０倍）によりコモンレール圧が上がらないために、背圧制御式の高圧インジェクタ５の作動が実施困難となるおそれがある。本実施形態では、直動式の低圧インジェクタ６をさらに備えることで、このような極低温条件下でも、通常の吸気管噴射エンジンのように始動が可能となる。
【００３７】
図５は、ＥＣＵ７における始動時の燃料噴射制御の基本動作を示すフローチャートである。まず、ステップ１０１で、極低温始動時かどうかを判定するために、外気温Ｔａを読み込み、続くステップ１０２で、読み込んだ外気温Ｔａと予め設定した所定温度Ｔｃ（例えば−３５℃〜−１０℃）とを比較する。ステップ１０２では、外気温Ｔａ＜所定温度Ｔｃかどうかを判定する。外気温Ｔａは、好適には、燃料温度での測定が望ましく、その場合には、燃料温度センサを別途設置する。所定温度Ｔｃは、高圧インジェクタ５が作動可能な限界温度で、例えば、−３５℃〜−１０℃の範囲で適宜設定される。
【００３８】
ステップ１０２が肯定判定された場合には、背圧制御式の高圧インジェクタ５による始動が困難な極低温条件にあると判断して、ステップ１０３へ進む。ステップ１０３では、低圧インジェクタ６を作動させて、低圧燃料流路２２からの低圧燃料を吸気管１１内に噴射供給する。ステップ１０２が否定判定された場合には、背圧制御式の高圧インジェクタ５による始動が可能な温度に達していると判断して、ステップ１０４へ進み、高圧インジェクタ５からエンジン１の筒内にコモンレール４の高圧燃料を直接噴射する。
【００３９】
このように、低圧インジェクタ６を併設することで、通常時には、背圧制御式の高圧インジェクタ５を用いて始動を行い、極低温時には、低圧インジェクタ６を用いた始動を行って、始動時増量を確保することができる。
【００４０】
図６は、ＥＣＵ７における始動時燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。ステップ２０１、ステップ２０２は、図５のステップ１０１、ステップ１０２と同様であり、外気温Ｔａを所定温度Ｔｃとを比較し、外気温Ｔａ＜所定温度Ｔｃであればステップ２０３へ進む。ステップ２０３では、コモンレール圧力センサ４１で検出されるコモンレール圧Ｐｃを読み込み、ステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、コモンレール圧Ｐｃ＜所定圧力Ｐｊかどうかを判定する。所定圧力Ｐｊは、高圧インジェクタ５の油圧駆動弁が作動可能な限界圧力で予め設定される。
【００４１】
ステップ２０４が肯定判定された場合には、背圧制御式の高圧インジェクタ５による始動が困難な極低温条件にあると判断して、ステップ２０５へ進み、低圧インジェクタ６を作動させて、低圧燃料流路２２からの低圧燃料を吸気管１１内に噴射供給する。ステップ２０２、２０４が否定判定された場合には、背圧制御式の高圧インジェクタ５による始動が可能な温度、コモンレール圧であると判断して、ステップ２０６へ進み、高圧インジェクタ５からエンジン１の筒内にコモンレール４の高圧燃料を直接噴射する。
【００４２】
このように、燃料圧力をモニタリングして、高圧インジェクタ５の作動の可否を判定するようにすれば、背圧制御式の高圧インジェクタ５の作動不良を確実に防止し、良好な始動性を確保することができる。
【００４３】
以上のように、本発明によれば、背圧式の高圧インジェクタの燃料戻し流路を所定圧以上に維持することで、燃料気化による作動不良、燃料蒸気の発生を回避することができる。よって、背圧制御式の高圧インジェクタを、筒内直接噴射式ガソリンエンジンへ適用することで、少ない駆動力で多様な噴射特性が得られ、空気の充填効率向上、高噴射圧化による燃料の微粒化や燃焼速度の改善による高出力・低燃費が可能である。また、高圧噴射であるためデポジットが付着しにくいといった利点が得られる。
【００４４】
また、高圧インジェクタに加えて、低圧インジェクタを備えることで、極低温時の始動が可能となる。この場合、低圧インジェクタは吸気管噴射であるため、低温始動時の筒内に噴射されてオイル希釈の原因となる壁面ウェットを低減できる。
【００４５】
さらに、始動時以外に、高圧インジェクタと低圧インジェクタを併用することもできる。特に、低速域において、低圧インジェクタを併用して吸気管噴射すると、燃料−空気の混合気を、筒内に直接噴射する高圧インジェクタのみの場合よりも均質化できるので、出力や燃費、排気エミッションの改善効果がある。また、背圧式の高圧インジェクタが低エミッション・省燃費を目的とした低流量インジェクタの場合には、出力を出すために必要な燃料を低圧インジェクタから追加供給することで、高出力と低エミッション、省燃費を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す筒内直噴式ガソリンエンジン用の燃料噴射装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いた背圧式の高圧インジェクタの詳細構造例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に用いた低圧インジェクタの詳細構造例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における燃料噴射装置の圧力系統図である。
【図５】ＥＣＵにおける始動時の燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】ＥＣＵにおける始動時の燃料噴射制御の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
Ｂ１  ノズルボディ
Ｈ１  ノズルホルダ
Ｈ２  ホルダ
Ｖ１  電磁弁
１  エンジン
１１  吸気管
１２  スロットル
１３  燃料タンク
２  低圧ポンプ（戻し流路圧設定手段）
２１、２２  低圧燃料流路
２３  燃料戻し流路
３  高圧ポンプ
３１  エンジン駆動軸
３２  吸入調量弁
３３  加圧室
４  コモンレール
４１  コモンレール圧力センサ
４２  圧力調整弁
４３  高圧燃料流路
５  高圧インジェクタ
５０１  燃料噴射孔
５０２  インレット部
５０３  アウトレット部
５０４  ニードル弁
５０７  背圧室
５１１  流路
５１２  燃料戻し流路
５１３  弁部
５１７  ソレノイド
６  低圧インジェクタ
６０１  燃料流路
６０２  噴射プレート
６０３  弁座プレート
６０４  燃料噴射孔
６１０  燃料流路
６１１  インレット部
６１４  ソレノイド
７  ＥＣＵ（制御手段）
７１  ＥＤＵ
８  回転数センサ
９  エンジン水温センサ
【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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