(57)【要約】【課題】摺動磨耗により背圧制御室等の油密力が低下しても、同一指令値に対する実噴射量が変動しない燃料噴射装置１を提供することにある。【解決手段】インジェクタ５からリークする燃料の戻し流量を、燃料戻し配管６に設けた絞り弁７で調節できるようにする。これにより、背圧制御室を開閉する制御弁に作用する弁室圧を増減することができる。このため、背圧が低下を開始する時期や背圧が増加を終了する時期を調節して、噴射開始や噴射終了の時期を可変することができる。この結果、背圧制御室等の油密力が低下しても、実噴射量の変動を抑えることができる。【選択図】図１
2007077967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔を開閉する噴射弁、およびこの噴射弁の反噴孔側に形成される背圧制御室と低圧側とを連通する戻し流路を開閉する制御弁を備え、
前記噴射弁の開動作により前記噴孔を通じて燃料を噴射供給するとともに、前記制御弁の開動作により前記背圧制御室の燃料を低圧側に戻し、
前記制御弁の開動作により戻される燃料の戻し流量を、前記制御弁よりも下流側の戻し流路で絞る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、
前記下流側の戻し流路に開口度を可変する絞り弁が配設され、この絞り弁の開口度を可変することで前記戻し流量を調節することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
噴孔を開閉する噴射弁、この噴射弁の反噴孔側に形成される背圧制御室と低圧側とを連通する戻し流路を開閉する制御弁、およびこの制御弁よりも上流側の戻し流路に配設され、開口度を可変する絞り弁を備え、
前記噴射弁の開動作により前記噴孔を通じて燃料を噴射供給するとともに、前記制御弁の開動作により前記背圧制御室の燃料を低圧側に戻し、
前記制御弁の開動作により戻される燃料の戻し流量を、前記絞り弁の開口度を可変することで調節することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の燃料噴射装置において、
噴射供給された燃料の燃焼温度、および前記噴孔に供給される燃料の流量の少なくとも一方に相当する噴射状態量に応じて、前記戻し流量を調節する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、
前記噴射状態量はエンジン回転数であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項４に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射状態量はアクセル開度であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項４に記載の燃料噴射装置において、
前記噴射状態量は排気温度であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項３に記載の燃料噴射装置において、
燃料タンクから燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプと、この燃料供給ポンプから吐出された燃料を蓄圧するコモンレールと、前記噴射弁および前記制御弁を有し、前記コモンレールから分配された燃料を噴射供給するインジェクタとを備え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、燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来より、例えば、燃料タンクから燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプと、燃料供給ポンプから吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと、コモンレールに蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタと、燃料供給ポンプやインジェクタ等の作動を制御する制御手段とを備えた燃料噴射装置が知られている。
【０００３】
ここで、インジェクタ１００は、図６に示すように、本体１０１の先端側に噴射ノズル１０２が装着され、本体１０１の後端側に電磁弁１０３等のアクチュエータが装着されて構成されている。
【０００４】
本体１０１は、コマンドピストン１０５を軸方向に摺動自在に収容する。コマンドピストン１０５は、本体ボディ１０６とともに背圧制御室１０７を形成し噴射弁１０９に背圧を伝達する。ここで、背圧とは、背圧制御室１０７の燃料がコマンドピストン１０５に及ぼす圧力であり、ピストンピン１１０を介して噴射弁１０９に伝達されるとともに噴射弁１０９を閉孔方向（噴孔１１１を閉鎖する方向）に付勢する。そして、背圧制御室１０７は、高圧流路１１２およびインオリフィス１１３を介してコモンレール内と連通し高圧の燃料の供給を受け、背圧制御室１０７の燃料は、コモンレール内の燃料の圧力とほぼ同等の背圧をコマンドピストン１０５に及ぼす。
【０００５】
また、コマンドピストン１０５の先端側には、噴射弁１０９を閉孔方向に付勢するスプリング１１４を収容するスプリング室１１５が形成されている。また、このスプリング室１１５には、背圧制御室１０７や溜まり部１１７からリークした燃料が流入する。つまり、コマンドピストン１０５側の摺動面と本体ボディ１０６側の摺動面とのクリアランス、および噴射弁１０９側の摺動面とノズルボディ１１８側の摺動面とのクリアランスからリークした高圧の燃料が、スプリング室１１５に流入する。スプリング室１１５の燃料は、低圧流路１１９、制御弁室１２１を経由してインジェクタ１００の外部にリークし、燃料タンク（図示せず）に戻される。
【０００６】
噴射ノズル１０２は、噴射弁１０９を軸方向に摺動自在に収容する。噴射弁１０９は、噴孔１１１を開閉するものであり、ノズルボディ１１８とともに溜まり部１１７を形成する。溜まり部１１７は、高圧流路１２３を介してコモンレール内と連通し高圧の燃料の供給を受ける。そして、溜まり部１１７の燃料は、噴射弁１０９に対し、開孔方向（噴孔１１１を開放する方向）に圧力を及ぼす。
【０００７】
電磁弁１０３は、通電により磁気吸引力を発生させるソレノイドコイル１２５、および磁気吸引力により軸方向に移動し背圧制御室１０７を開放する制御弁１２６、閉室方向（背圧制御室１０７を閉鎖する方向）に制御弁１２６を付勢するスプリング１２７を具備する。また、電磁弁１０３は、制御弁１２６を収容するとともに、背圧制御室１０７から排出される燃料が通過する制御弁室１２１を形成する。そして、ソレノイドコイル１２５が通電開始および通電停止を繰り返し受けることで、制御弁１２６は、背圧制御室１０７と制御弁室１２１との間を開閉する。
【０００８】
つまり、ソレノイドコイル１２５に通電が行われ磁気吸引力が発生すると、この磁気吸引力は、制御弁１２６に対し開室方向（背圧制御室１０７を開放する方向）に作用する。また、磁気吸引力は、スプリング１２７による付勢力および制御弁室１２１の燃料の圧力（弁室圧）による付勢力等の閉室方向に作用する付勢力（閉室付勢力）よりも強くなるように設定されている。このため、ソレノイドコイル１２５に通電が行われ磁気吸引力が発生すると、背圧制御室１０７が開放され燃料が流出する。また、ソレノイドコイル１２５への通電が停止され磁気吸引力が消滅すると、背圧制御室１０７が閉鎖され燃料の流出が止まる。
【０００９】
なお、背圧制御室１０７から制御弁室１２１に向かう流路にはアウトオリフィス１２９が設けられ、このアウトオリフィス１２９は、コモンレールの高圧の燃料により圧力が印加されている時に、インオリフィス１１３よりも通過流量が大きくなるように設けられている。このため、背圧制御室１０７と制御弁室１２１との間が制御弁１２６により開放されると、背圧は低下する。また、背圧制御室１０７と制御弁室１２１との間が制御弁１２６により閉鎖されると、アウトオリフィス１２９からの燃料の流出が止まり、インオリフィス１１３からの燃料の流入のみが続くので、背圧は上昇する。なお、背圧制御室１０７から制御弁室１２１に流入した燃料は、スプリング室１１５から制御弁室１２１に流入した燃料とともにインジェクタ１００の外部にリークし、燃料タンクに戻される。
【００１０】
そして、制御弁１２６により背圧制御室１０７が開放され背圧が低下すると、溜まり部１１７の燃料の圧力による付勢力等、噴射弁１０９に対し開孔方向に作用する付勢力（開孔付勢力）が、背圧による付勢力、スプリング１１４による付勢力等、閉孔方向に作用する付勢力（閉孔付勢力）よりも強くなる。このため、噴射弁１０９により噴孔１１１が開放され、燃料の噴射が開始する。また、制御弁１２６により背圧制御室１０７が閉鎖され背圧が上昇すると、閉孔付勢力が開孔付勢力よりも強くなる。このため、噴射弁１０９により噴孔１１１が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。
【００１１】
なお、制御手段は、エンジンの状態に応じて、噴孔１１１の開放開始時期（噴射開始時期）および噴孔１１１の開放期間（噴射期間）を指令することで、インジェクタ１００による燃料噴射を制御している。つまり、制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、ソレノイドコイル１２５への通電開始時期および通電期間を指令値として算出し、この指令値に応じてソレノイドコイル１２５への通電を行う。
【００１２】
〔従来技術の不具合〕
ところで、インジェクタ１００の経年使用に伴い、コマンドピストン１０５側の摺動面と本体ボディ１０６側の摺動面との間、および噴射弁１０９側の摺動面とノズルボディ１１８側の摺動面との間は、摺動磨耗し、背圧制御室１０７および溜まり部１１７の油密力が低下する。
【００１３】
このため、例えば、背圧制御室１０７の油密力が低下すると、通電開始時期として同じ大きさの指令値に基づき、ソレノイドコイル１２５への通電を開始しても、閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が早くなる。この結果、図７に示すように、噴射開始時期、つまり噴射率が上昇を開始する時期も早くなる。また、通電期間として同じ大きさの指令値に基づき、ソレノイドコイル１２５への通電を停止しても、閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が遅くなる。この結果、噴射終了時期、つまり噴射率がゼロになる時期も遅くなる。以上により、通電開始時期および通電期間として同じ大きさの指令値が算出されても、実噴射量が多くなってしまう。
【００１４】
なお、制御弁による背圧制御室の開閉に伴い生じる気泡を、早期にインジェクタの外部へ排出できるように、低圧流路等に改良を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この技術は、気泡の早期排出により制御弁の作動を安定化させることを目的としており、上記のような摺動磨耗による油密力低下に対応するものではない。
【特許文献１】特開平１１−１４１４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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、摺動磨耗により背圧制御室等の油密力が低下しても、同一指令値に対する実噴射量が変動しない燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、噴孔を開閉する噴射弁、および噴射弁の反噴孔側に形成される背圧制御室と低圧側とを連通する戻し流路を開閉する制御弁を備え、噴射弁の開動作により噴孔を通じて燃料を噴射供給するとともに、制御弁の開動作により背圧制御室の燃料を低圧側に戻し、制御弁の開動作により戻される燃料の戻し流量を、制御弁よりも下流側の戻し流路で絞る。
【００１７】
これにより、弁室圧を増加することができるので、閉室付勢力を強めることができる。このため、制御弁による背圧制御室の開放時期を遅らせ、制御弁による背圧制御室の閉鎖時期を早めることができるので、通電開始に伴う背圧の低下開始時期を遅らせるとともに、通電停止に伴う背圧の上昇開始時期を早めることができる。この結果、背圧制御室の油密力の低下が生じても、通電開始により閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期を、同一に維持することができる。同様に、通電停止により閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期も、同一に維持することができる。以上より、摺動磨耗により背圧制御室の油密力が低下しても、同一指令値に対する実噴射量が変動しない燃料噴射装置を提供することができる。
【００１８】
なお、「低圧側」とは、燃料タンクおよびその近傍の燃料流路のように、燃料供給ポンプにより加圧される前の低圧の燃料が存在する流路、容器等を意味するものとする。
【００１９】
〔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、下流側の戻し流路に開口度を可変する絞り弁が配設され、絞り弁の開口度を可変することで戻し流量を調節する。
これにより、戻し流量を絞り弁で調節することで弁室圧を増減できるので、閉室付勢力を自在に操作することができる。このため、背圧制御室および溜まり部の両方の油密力に応じて戻し流量を調節し、同一指令値に対する実噴射量の変動を抑えることができる。
【００２０】
例えば、溜まり部の油密力が低下すると、背圧制御室の油密力が低下する場合とは逆に、通電開始により閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が遅くなり、通電停止により閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が早くなる。このため、図８に示すように、通電開始時期として同じ指令値に基づき、ソレノイドコイルへの通電を開始しても、噴射開始時期、つまり噴射率が上昇を開始する時期が遅くなる。また、通電期間として同じ指令値に基づき、ソレノイドコイルへの通電を停止しても、噴射終了時期、つまり噴射率がゼロになる時期が早くなる。以上により、通電開始時期および通電期間として同じ指令値が算出されても、実噴射量が少なくなってしまう。
【００２１】
このように、溜まり部の油密力低下が著しいときと、背圧制御室の油密力低下が著しいときとで、実噴射量の増減方向が異なる。これに対し、上記のように絞り弁により戻し流量を調節して閉室付勢力を自在に操作できるようにすれば、背圧制御室、溜まり部のいずれの油密力の低下にも対応することができる。
【００２２】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射装置は、噴孔を開閉する噴射弁、噴射弁の反噴孔側に形成される背圧制御室と低圧側とを連通する戻し流路を開閉する制御弁、および制御弁よりも上流側の戻し流路に配設され、開口度を可変する絞り弁を備え、噴射弁の開動作により噴孔を通じて燃料を噴射供給するとともに、制御弁の開動作により背圧制御室の燃料を低圧側に戻し、制御弁の開動作により戻される燃料の戻し流量を、絞り弁の開口度を可変することで調節する。
この手段は、請求項２の手段と同様の効果を有する別の形態を示すものである。
【００２３】
〔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、噴射供給された燃料の燃焼温度、および噴孔に供給される燃料の流量の少なくとも一方に相当する噴射状態量に応じて、戻し流量を調節する。
同一指令値に対する実噴射量が変動すれば、噴射供給された燃料の燃焼温度、および噴孔に供給される燃料の流量の少なくとも一方も変動する。そこで、噴射供給された燃料の燃焼温度、および噴孔に供給される燃料の流量の少なくとも一方に相当する噴射状態量に応じて、戻し流量を調節すれば、同一指令値に対する実噴射量の変動を抑えることができる。
【００２４】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射装置によれば、噴射状態量はエンジン回転数である。
指令値が同一であってもエンジン回転数が高くなっていれば、実噴射量が増加していると判断でき、逆に、指令値が同一であってもエンジン回転数が低くなっていれば、実噴射量が減少していると判断できる。そこで、エンジン回転数を噴射状態量として採用し、エンジン回転数に応じて戻し流量を調節すれば、同一指令値に対する実噴射量の変動を抑えることができる。
【００２５】
〔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、噴射状態量はアクセル開度である。
指令値が同一であってもアクセル開度が小さくなっていれば、実噴射量が増加していると判断でき、逆に、指令値が同一であってもアクセル開度が大きくなっていれば、実噴射量が減少していると判断できる。そこで、アクセル開度を噴射状態量として採用し、アクセル開度に応じて戻し流量を調節すれば、同一指令値に対する実噴射量の変動を抑えることができる。
【００２６】
〔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、噴射状態量は排気温度である。
指令値が同一であっても排気温度が高くなっていれば、実噴射量が増加していると判断でき、逆に、指令値が同一であっても排気温度が低くなっていれば、実噴射量が減少していると判断できる。そこで、排気温度を噴射状態量として採用し、排気温度に応じて戻し流量を調節すれば、同一指令値に対する実噴射量の変動を抑えることができる。
【００２７】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の燃料噴射装置は、燃料タンクから燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプと、燃料供給ポンプから吐出された燃料を蓄圧するコモンレールと、噴射弁および制御弁を有し、コモンレールから分配された燃料を噴射供給するインジェクタとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
最良の形態１の燃料噴射装置は、噴孔を開閉する噴射弁、および噴射弁の反噴孔側に形成される背圧制御室と低圧側とを連通する戻し流路を開閉する制御弁を備え、噴射弁の開動作により噴孔を通じて燃料を噴射供給するとともに、制御弁の開動作により背圧制御室の燃料を低圧側に戻し、制御弁の開動作により戻される燃料の戻し流量を、制御弁よりも下流側の戻し流路で絞る。つまり、下流側の戻し流路に開口度を可変する絞り弁が配設され、燃料噴射装置は、絞り弁の開口度を可変することで戻し流量を調節する。
【００２９】
また、この燃料噴射装置によれば、噴射供給された燃料の燃焼温度、および噴孔に供給される燃料の流量の少なくとも一方に相当する噴射状態量に応じて、戻し流量を調節する。そして、この燃料噴射装置の噴射状態量はエンジン回転数である。
【００３０】
また、燃料噴射装置は、燃料タンクから燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプと、燃料供給ポンプから吐出された燃料を蓄圧するコモンレールと、噴射弁および制御弁を有し、コモンレールから分配された燃料を噴射供給するインジェクタとを備える。
【実施例１】
【００３１】
〔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ないし図３を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、例えば、ディーゼルエンジン等の直噴型エンジンに燃料を噴射供給するものであり、図１に示すように、燃料タンク２から燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプ３と、燃料供給ポンプ３から吐出された燃料を蓄圧するコモンレール４と、エンジン（図示せず）の各気筒に搭載されるとともに、コモンレール４から燃料の分配を受け、開弁することで燃料を気筒内に噴射するインジェクタ５と、インジェクタ５からリークする燃料を燃料タンク２に戻す燃料戻し配管６と、燃料戻し配管６に配設され、戻し流量を調節する絞り弁７と、燃料供給ポンプ３、インジェクタ５および絞り弁７等の作動を制御する制御手段８とを備える。
【００３２】
また、制御手段８は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、インジェクタ５等の各機器に与える各種の指令値を算出し、指令信号として出力するマイコン９と、マイコン９から出力される指令信号に応じて、車載電源（図示せず）から各機器へ給電させる各種の駆動回路とから構成されている。
【００３３】
ここで、指令値とは、例えば、燃料供給ポンプ３に与えるポンプ指令値、インジェクタ５に与えるインジェクタ指令値および絞り弁７に与える絞り弁指令値等であり、各種の駆動回路とは、燃料供給ポンプ３へ給電させるポンプ駆動回路１３、インジェクタ５へ給電させるインジェクタ駆動回路１４および絞り弁７へ給電をさせる絞り弁駆動回路１５等である。
【００３４】
燃料供給ポンプ３は、燃料タンク２から燃料を汲み上げる低圧ポンプ（図示せず）、汲み上げた燃料を、コモンレール４における燃料の目標圧力（目標レール圧）に応じて吸入調量する吸入調量弁１７、吸入した燃料を加圧して高圧配管１８に吐出する高圧ポンプ１９を有する。なお、燃料タンク２から汲み上げられた燃料は、フィルタ２０により異物が除去された後、吸入調量弁１７により吸入される。
【００３５】
吸入調量弁１７は、ソレノイドコイル（図示せず）への通電量に応じて弁開度が調節される。すなわち、吸入調量弁１７には、マイコン９からの指令信号に基づき、ポンプ駆動回路１３から駆動電流が与えられる。
【００３６】
ここで、駆動電流の値はポンプ指令値に相当し、このポンプ指令値は、吸入調量弁１７の弁開度が目標値となるのに必要な通電量として算出される。なお、弁開度の目標値は、コモンレール４の実圧力（実レール圧）と目標レール圧とが略一致するのに必要な弁開度として算出される。そして、ポンプ指令値に相当する駆動電流が吸入調量弁１７のソレノイドコイルに通電されることで、吸入調量弁１７の弁開度が調節され、目標レール圧に応じた調量が行われる。
【００３７】
コモンレール４は、高圧ポンプ１９の吐出口と高圧配管１８を介して接続され、加圧された燃料の供給を受け燃料を高圧状態で蓄圧するとともに、各インジェクタ５と高圧配管２３を介して接続され、実レール圧の燃料を各インジェクタ５に分配する。すなわち、コモンレール４は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料を各インジェクタ５に分配する分配容器として機能する。
【００３８】
コモンレール４の一端には、実レール圧を検出するとともに、その検出値を検出信号としてマイコン９に出力するレール圧センサ２４が装着されている。また、他端には、実レール圧が限界値を超えたら開弁し、実レール圧を限界値以下に抑えるプレッシャリミッタ２５が装着されている。なお、コモンレール４から逃された燃料は、インジェクタ５からリークした燃料とともに、燃料タンク２に戻る。
【００３９】
インジェクタ５は、図２に示すように、本体２７の先端側に噴射ノズル２８が装着され、本体２７の後端側に電磁弁２９等のアクチュエータが装着されて構成されている。ここで、噴射ノズル２８は、噴孔３１を開閉する噴射弁３２を具備し、電磁弁２９は、背圧制御室３４を開閉する制御弁３５を具備する。なお、本体２７への噴射ノズル２８および電磁弁２９の装着は、リテーニングナット（図示せず）を締め付けることで行われる。
【００４０】
本体２７は、コマンドピストン３７を軸方向に摺動自在に収容する。コマンドピストン３７は、噴射弁３２の反噴孔側に本体ボディ３８とともに背圧制御室３４を形成し、噴射弁３２に背圧を伝達する。ここで、背圧とは、背圧制御室３４の燃料がコマンドピストン３７に及ぼす圧力であり、ピストンピン３９を介して噴射弁３２に伝達されるとともに噴射弁３２を閉孔方向（噴孔３１を閉鎖する方向）に付勢する。そして、背圧制御室３４は、高圧配管２３、高圧流路４０およびインオリフィス４１を介してコモンレール４の内部と連通し高圧の燃料の供給を受け、背圧制御室３４の燃料は、実レール圧とほぼ同等の背圧をコマンドピストン３７に及ぼす。
【００４１】
また、コマンドピストン３７の先端側には、噴射弁３２を閉孔方向に付勢するスプリング４２を収容するスプリング室４３が形成されている。また、スプリング室４３には、背圧制御室３４や後記する溜まり部４７からリークした燃料が流入する。つまり、コマンドピストン３７側の摺動面と本体ボディ３８側の摺動面とのクリアランス、および噴射弁３２側の摺動面とノズルボディ４８側の摺動面とのクリアランスからリークした高圧の燃料が、スプリング室４２に流入する。スプリング室４２の燃料は、低圧流路５０、後記する制御弁室５２を経由してインジェクタ５の外部の燃料戻し配管６にリークする。
【００４２】
噴射ノズル２８は、噴射弁３２を軸方向に摺動自在に収容する。噴射弁３２は、噴孔３１を開閉するものであり、開動作により噴孔３１を通じて燃料を噴射供給する。また、噴射弁３２は、ノズルボディ４８とともに溜まり部４７を形成する。溜まり部４７は、高圧配管２３および高圧流路５４を介してコモンレール４の内部と連通し高圧の燃料の供給を受ける。そして、溜まり部４７の燃料は、噴射弁３２に対し開孔方向（噴孔３１を開放する方向）に作用する圧力を及ぼす。
【００４３】
電磁弁２９は、通電により磁気吸引力を発生させるソレノイドコイル５６、および磁気吸引力により軸方向に移動し背圧制御室３４を開放する制御弁３５、閉室方向（背圧制御室３４を閉鎖する方向）に制御弁３５を付勢するスプリング５７を具備する。また、電磁弁２９は、制御弁３５を収容するとともに、背圧制御室３４から流出する燃料が通過する制御弁室５２を形成する。そして、ソレノイドコイル５６が通電開始および通電停止を繰り返し受けることで、制御弁３５は、背圧制御室３４と制御弁室５２との間を開閉する（つまり、背圧制御室３４を開閉する）。
【００４４】
すなわち、制御弁３５は、背圧制御室３４と燃料タンク２とを連通する戻し流路を開閉する。ここで、戻し流路とは、背圧制御室３４の燃料が燃料タンク２に戻される間に通過する流路であり、背圧制御室３４から制御弁室５２に至る燃料流路、制御弁室５２、燃料戻し配管６等により構成されている。そして、制御弁３５は、開動作により背圧制御室３４の燃料を、戻し流路を通じて燃料タンク２に戻す。
【００４５】
そして、ソレノイドコイル５６に通電が行われ磁気吸引力が発生すると、この磁気吸引力は、制御弁３５に対し開室方向（背圧制御室３４を開放する方向）に作用する。また、磁気吸引力は、スプリング５７による付勢力および制御弁室５２の燃料の圧力（弁室圧）による付勢力等の閉室方向に作用する付勢力（閉室付勢力）よりも強くなるように設定されている。このため、ソレノイドコイル５６に通電が行われ磁気吸引力が発生すると、背圧制御室３４が開放され燃料が流出する。また、ソレノイドコイル５６への通電が停止され磁気吸引力が消滅すると、背圧制御室３４が閉鎖され燃料の流出が停止する。
【００４６】
なお、背圧制御室３４から制御弁室５２に至る燃料流路にはアウトオリフィス５９が設けられている。アウトオリフィス５９は、コモンレール４の高圧の燃料により圧力が印加されている時に、流入側のインオリフィス４１よりも通過流量が大きくなるように設けられている。このため、背圧制御室３４と制御弁室５２との間が開放されると、背圧は低下する。また、背圧制御室３４と制御弁室５２との間が閉鎖されると、アウトオリフィス５９からの燃料の流出が止まり、インオリフィス４１からの燃料の流入のみが続くので、背圧は上昇する。なお、背圧制御室３４から流出し制御弁室５２に流入した燃料は、スプリング室４３から制御弁室５２に流入した燃料とともに燃料戻し配管６にリークする。
【００４７】
そして、制御弁３５により背圧制御室３４が開放され背圧が低下すると、溜まり部４７の燃料の圧力による付勢力等、噴射弁３２に対し開孔方向に作用する付勢力（開孔付勢力）が、背圧による付勢力、スプリング４２による付勢力等、閉孔方向に作用する付勢力（閉孔付勢力）よりも強くなる。このため、噴射弁３２により噴孔３１が開放され、燃料の噴射が開始する。また、制御弁３５により背圧制御室３４が閉鎖され背圧が上昇すると、閉孔付勢力が開孔付勢力よりも強くなる。このため、噴射弁３２により噴孔３１が閉鎖され、燃料の噴射が停止する。
【００４８】
ここで、電磁弁２９には、マイコン９からの指令信号に基づき、インジェクタ駆動回路１４からインジェクタ指令値に応じたパターンの駆動電流が与えられる。インジェクタ指令値は、例えば、ソレノイドコイル５６への通電開始時期および通電期間であり、これらの指令値は、エンジンの状態に応じた時期に、エンジンの状態に応じた噴射量の燃料が噴射供給されるように算出される。そして、インジェクタ指令値に応じたパターンの駆動電流がソレノイドコイル５６に通電されることで、燃料噴射が実行される。
【００４９】
絞り弁７は、制御弁３５よりも下流側の戻し流路である燃料戻し配管６に配設され、インジェクタ５からリークした燃料の流量、つまり、インジェクタ５から燃料タンク２に戻される燃料の流量（戻し流量）を調節するものである。ここで、燃料タンク２に戻される燃料は、コマンドピストン３７側の摺動面と本体ボディ３８側の摺動面とのクリアランス、および噴射弁３２側の摺動面とノズルボディ４８側の摺動面とのクリアランスからリークした燃料がスプリング室４３に流入し、さらに低圧流路５０を介して制御弁室５２に流入したもの、ならびに制御弁３５の開動作により背圧制御室３４の燃料が制御弁室５２に流入したものである。
【００５０】
絞り弁７は、図３に示すように、燃料戻し配管６を開閉する弁部６１を具備し磁気吸引力を受けて開弁方向に変位する可動子６２、駆動電流の通電を受け、可動子６２を開弁方向に移動させる磁気吸引力を発生するソレノイドコイル６３、ソレノイドコイル６３への通電により励磁され可動子６２を磁気吸引する固定子６４、可動子６２と固定子６４との間に配設され、可動子６２を閉弁方向に付勢するスプリング６５等により構成されている。そして、絞り弁７は、可動子６２により開口度を可変することで、戻し流量を調節する。
【００５１】
絞り弁７には、マイコン９からの指令信号に基づき、絞り弁駆動回路１５から絞り弁指令値に相当する駆動電流が与えられる。絞り弁指令値は、後記するように、例えばエンジン回転数の検出値に応じて算出される。そして、絞り弁指令値に相当する大きさの駆動電流がソレノイドコイル６３に通電されることで、絞り弁７の弁開度が調節され戻し流量が調節される。
【００５２】
マイコン９は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータ等を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、入力回路、出力回路等により構成される周知構造のコンピュータである。そして、マイコン９は、図１に示すように、レール圧センサ２４、エンジン回転数を検出する回転数センサ６８、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ６９、排気温度を検出する排気温センサ７０等の各種センサから入力される検出信号をＡ／Ｄ変換して各検出値とする。そして、マイコン９は、これらの検出値に基づいて、ポンプ指令値、インジェクタ指令値および絞り弁指令値等を算出し、これらの指令値に基づいて指令信号を合成し各駆動回路１３〜１５に出力する。
【００５３】
各駆動回路１３〜１５には、指令信号の入力に応じて作動するスイッチング素子が組み込まれている。そして、このスイッチング素子が作動したり作動を停止したりすることで、各指令値に応じた給電が車載電源からインジェクタ５等の各機器へ行われる。
【００５４】
〔実施例１の作用〕
実施例１の燃料噴射装置１の作用を説明する。
燃料噴射装置１のマイコン９は、噴射状態量の１つであるエンジン回転数の検出値に応じて、絞り弁７の弁開度（絞り開度）の指令値、さらに、この絞り開度の指令値を達成するための駆動電流を絞り弁指令値として算出する。
【００５５】
ここで、噴射状態量とは、噴射供給された燃料の燃焼温度、および噴孔３１に供給される燃料の流量の少なくとも一方に相当する変数であり、エンジン回転数の他にアクセル開度や排気温度等を挙げることができる。つまり、マイコン９は、噴射状態量に応じて絞り弁指令値を算出する絞り弁指令値算出手段として機能する。
【００５６】
ここで、通電開始時期や通電期間等のインジェクタ指令値が同一であれば、インジェクタ５による実噴射量は、本来、同一量となる。しかし、経年使用に伴い、コマンドピストン３７側の摺動面と本体ボディ３８側の摺動面との間、および噴射弁３２側の摺動面とノズルボディ４８側の摺動面との間は、摺動磨耗し、背圧制御室３４および溜まり部４７の油密力が低下する。
【００５７】
このため、背圧制御室３４の油密力が低下すると、通電開始時期として同じ値に基づきソレノイドコイル５６への通電を開始しても、閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が早くなる。このため、噴射開始時期、つまり噴射率が上昇を開始する時期も早くなる（図７参照）。また、通電期間として同じ値に基づきソレノイドコイル５６への通電を停止しても、閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が遅くなる。この結果、噴射終了時期、つまり噴射率がゼロになる時期も遅くなる（図７参照）。以上により、通電開始時期および通電期間として同じ大きさの指令値が算出されても、実噴射量が多くなってしまう。
【００５８】
また、溜まり部４７の油密力が低下すると、通電開始時期として同じ値に基づきソレノイドコイル５６への通電を開始しても、閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が遅くなり、噴射開始時期も遅くなる（図８参照）。また、通電期間として同じ値に基づきソレノイドコイル５６への通電を停止しても、閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期が早くなり、噴射終了時期も早くなる（図８参照）。以上により、通電開始時期および通電期間として同じ大きさの指令値が算出されても、実噴射量が少なくなってしまう。
【００５９】
そこで、絞り弁指令値算出手段は、同一のインジェクタ指令値に基づき噴射が行われたときのエンジン回転数（以下、回転数と呼ぶ）の増減に応じて、絞り弁指令値を算出する。
【００６０】
例えば、同一指令値に基づき噴射が行われたにもかかわらず回転数が増加している場合、絞り弁指令値算出手段は、実噴射量が増加していると判断し、絞り開度を低減し弁室圧が大きくなるように絞り弁指令値を算出する。すなわち、弁室圧を大きくすると閉室付勢力が強くなるので、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、制御弁３５が背圧制御室３４を開放する時期は、通電開始時期が同じでも遅くなり、制御弁３５が背圧制御室３４を閉鎖する時期は、通電期間が同じでも早くなる。これにより、図４（ｃ）に示すように、通電開始による背圧の減少開始が遅くなり、通電停止による背圧の増加終了が早くなる。このため、図４（ｄ）に示すように、通電開始による噴射開始が遅くなり、通電停止による噴射終了が早くなる。
【００６１】
また、同一指令値に基づき噴射が行われたにもかかわらず回転数が減少している場合、絞り弁指令値算出手段は、実噴射量が減少していると判断し、絞り開度を増大し弁室圧が小さくなるように絞り弁指令値を算出する。すなわち、弁室圧を小さくすると閉室付勢力が弱くなるので、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、制御弁３５が背圧制御室３４を開放する時期は、通電開始時期が同じでも早くなり、制御弁３５が背圧制御室３４を閉鎖する時期は、通電期間が同じでも遅くなる。これにより、図５（ｃ）に示すように、通電開始による背圧の減少開始が早くなり、通電停止による背圧の増加終了が遅くなる。このため、図５（ｄ）に示すように、通電開始による噴射開始が早くなり、通電停止による噴射終了が遅くなる。
【００６２】
以上により、実噴射量増加時、実噴射量減少時いずれの時にも、絞り開度を調節し弁室圧を増減することで、実噴射量をインジェクタ指令値に応じた噴射量、つまりエンジンの状態に応じた噴射量に制御することができる。なお、マイコン９による絞り弁指令値の算出、および絞り弁指令値に基づく指令は、例えば、以下のようにして行うことができる。
【００６３】
まず、マイコン９は、回転数の増減の程度に応じて絞り開度の指令値を算出し、この絞り開度の指令値に応じて絞り弁指令値に相当する駆動電流の値（つまり、ソレノイドコイル６３への通電量）を算出する。そして、マイコン９は、絞り弁指令値に基づき、絞り弁駆動回路１５に出力すべき指令信号のデューティ比を算出する。
【００６４】
そして、マイコン９は、このデューティ比に基づき指令信号を合成して絞り弁駆動回路１５に出力する。これにより、絞り弁駆動回路１５は、絞り弁指令値に相当する駆動電流をソレノイドコイル６３に通電する。この結果、絞り開度が指令値に略一致して弁室圧が調節され、実噴射量がインジェクタ指令値に応じた噴射量、つまりエンジンの状態に応じた噴射量に制御される。
【００６５】
〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射装置１によれば、背圧制御室３４から燃料タンク２に戻される燃料の戻し流量は、燃料戻し配管６、つまり制御弁３５よりも下流側の戻し流路で絞られる。
これにより、弁室圧を高めて閉室付勢力を強くすることができるので、制御弁３５による背圧制御室３４の開放時期を遅らせ、制御弁３５による背圧制御室３４の閉鎖時期を早めることができる。このため、ソレノイドコイル５６への通電開始に伴う背圧の減少開始を遅らせるとともに、ソレノイドコイル５６への通電停止に伴う背圧の増加終了を早めることができる。この結果、背圧制御室３４の油密力の低下が生じても、通電開始時に閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期を、同一に維持することができる。同様に、通電停止時に閉孔付勢力と開孔付勢力とが均衡する時期も、同一に維持することができる。以上より、摺動磨耗により背圧制御室３４の油密力が低下しても、実噴射量の変動を抑えることができる。
【００６６】
また、燃料噴射装置１によれば、戻し流量を調節する絞り弁７が燃料戻し配管６に配設されている。
このため、絞り弁７により戻し流量を調節して弁室圧を増減することができるので、閉室付勢力を自在に操作することができる。この結果、背圧制御室３４の油密力ばかりでなく、溜まり部４７の油密力に応じても戻し流量を調節し、実噴射量の変動を抑えることができる。
【００６７】
〔変形例〕
本実施例の燃料噴射装置１は、噴射状態量として回転数を選択し、回転数に応じて絞り開度を調節していたが、アクセル開度や排気温度を噴射状態量として選択し、アクセル開度や排気温度に応じて絞り開度を調節してもよい。
【００６８】
つまり、インジェクタ指令値が同一であっても、アクセル開度が小さくなっていれば実噴射量は増加しており、逆にアクセル開度が大きくなっていれば実噴射量が減少している。このため、アクセル開度が小さくなっていれば、絞り弁指令値算出手段は、絞り開度を低減し弁室圧を大きくするように絞り弁指令値を算出する。逆に、アクセル開度が大きくなっていれば、絞り弁指令値算出手段は、絞り開度を増大し弁室圧を小さくするように絞り弁指令値を算出する。
【００６９】
また、インジェクタ指令値が同一であっても、排気温度が大きくなっていれば実噴射量は増加しており、逆に排気温度が小さくなっていれば実噴射量が減少している。このため、排気温度が大きくなっていれば、絞り弁指令値算出手段は、絞り開度を低減し弁室圧を大きくするように絞り弁指令値を算出する。逆に、排気温度が小さくなっていれば、絞り弁指令値算出手段は、絞り開度を増大し弁室圧を小さくするように絞り弁指令値を算出する。
【００７０】
以上により、アクセル開度や排気温度を噴射状態量として採用しても、同一指令値に対する実噴射量の変動を抑えることができる。
【００７１】
本実施例の燃料噴射装置１は、制御弁３５よりも下流側の戻し流路である燃料戻し配管６に絞り弁７を配設する形態を採用したが、制御弁３５よりも上流側の戻し流路に絞り弁７を配設する形態を採用してもよい。この場合、アウトオリフィス５９を絞り弁７とし、アウトオリフィス５９の開口度を可変することで戻し流量を調節するようにしてもよい。
【００７２】
本実施例の燃料噴射装置１によれば、インジェクタ５からリークする燃料は、燃料戻し配管６を介して燃料タンク２に戻されたが、燃料供給ポンプ３により加圧される前の低圧の燃料が存在する流路、つまり、燃料タンク２から吸入調量弁１７に至る燃料流路に戻すようにしてもよい。
【００７３】
本実施例の燃料噴射装置１は、コマンドピストン３７を介して噴射弁３２に背圧を及ぼす構造を採用するものであったが、コマンドピストン３７を介さずに、噴射弁３２に直接的に背圧を及ぼす構造を採用するものであっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
本実施例の燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジン等の直噴型エンジンに燃料を供給するものであったが、ガソリンエンジン等の吸気管に燃料を噴射供給するものであっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】燃料噴射装置の全体構成図である（実施例）。
【図２】インジェクタの構成図である（実施例）。
【図３】（ａ）は絞り弁の構成図であり、（ｂ）は絞り弁による燃料戻し配管の開放状態を示す説明図である（実施例）。
【図４】（ａ）はインジェクタのソレノイドコイルへの通電状態を示すタイムチャートであり、（ｂ）は弁室圧増加前後の制御弁の移動状態を示すタイムチャートであり、（ｃ）は弁室圧増加前後の背圧の経時変化を示すタイムチャートであり、（ｄ）は弁室圧増加前後の噴射率の経時変化を示すタイムチャートである（実施例）。
【図５】（ａ）はインジェクタのソレノイドコイルへの通電状態を示すタイムチャートであり、（ｂ）は弁室圧減少前後の制御弁の移動状態を示すタイムチャートであり、（ｃ）は弁室圧減少前後の背圧の経時変化を示すタイムチャートであり、（ｄ）は弁室圧減少前後の噴射率の経時変化を示すタイムチャートである（実施例）。
【図６】インジェクタの構成図である（従来例）。
【図７】（ａ）はインジェクタのソレノイドコイルへの通電状態を示すタイムチャートであり、（ｂ）は噴射率の経時変化により実噴射量増加の状況を示すタイムチャートである（従来例）。
【図８】（ａ）はインジェクタのソレノイドコイルへの通電状態を示すタイムチャートであり、（ｂ）は噴射率の経時変化により実噴射量減少の状況を示すタイムチャートである（従来例）。
【符号の説明】
【００７６】
１  燃料噴射装置
２  燃料タンク（低圧側）
３  燃料供給ポンプ
４  コモンレール
５  インジェクタ
７  絞り弁
３１  噴孔
３２  噴射弁
３４  背圧制御室
３５  制御弁
【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】
2007077967.tif 000007
【図６】
2007077967.tif 000008
【図７】
2007077967.tif 000009
【図８】
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