(57)【要約】【課題】  本発明は、蓄圧力の異なる２つのコモンレールを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、２つのコモンレール間における圧力脈動の伝播を防止可能な技術を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、燃料を昇圧して吐出する燃料ポンプと、蓄圧力が異なる２つのコモンレールと、燃料ポンプの有効吐出行程の一部の期間では燃料ポンプを２つのコモンレールの一方とのみ導通させ、有効吐出行程の残りの期間では燃料ポンプが２つのコモンレールの他方とのみ導通させる切換手段を備えるようにした。【選択図】  図４
2007071082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を昇圧して吐出する燃料ポンプと、
蓄圧力が異なる２つのコモンレールと、
前記２つのコモンレールの何れか一方を前記燃料ポンプと選択的に導通させる切換手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１において、前記切換手段は、前記燃料ポンプから吐出された燃料を輸送する燃料供給路と、前記燃料供給路から分岐して前記２つのコモンレールに接続された２本の燃料分岐通路と、前記燃料供給路から前記燃料分岐通路へ分岐する部分に配置された三方切換弁と、前記２つのコモンレールのうち高圧側のコモンレールに接続された燃料分岐通路に配置され、該燃料分岐通路の逆流を防止する逆止弁と、を備えることを特徴とする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、複数のコモンレールを具備する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴射圧が異なる２つの燃料噴射弁と、２つの燃料噴射弁の各々に燃料を供給する２本のコモンレールとを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、単一の燃料ポンプから吐出された燃料を２つのコモンレールへシリアルに供給する構成が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２３２５９９号公報
【特許文献２】特表２００２−５３９３７４号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８２７５号公報
【特許文献４】特開２００３−１４８２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、２つのコモンレールがシリアルに接続されると、一方のコモンレールにおける圧力脈動が他方のコモンレールへ伝播するため、２つのコモンレールの蓄圧力が不安定になる可能性がある。各コモンレールの蓄圧力が不安定になると、燃料の噴射圧力や噴射量が不規則に変動する虞がある。
【０００４】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄圧力の異なる２つのコモンレールを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、２つのコモンレール間における圧力脈動の伝播を防止可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、単一の燃料ポンプから吐出された燃料を２つのコモンレールの何れか一方に選択的に供給する構成とすることにより、一方のコモンレールの圧力脈動が他方のコモンレールへ伝播することを防止するようにした。
【０００６】
詳細には、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置は、燃料を昇圧して吐出する燃料ポンプと、蓄圧力が異なる２つのコモンレールと、前記２つのコモンレールの何れか一方を選択的に前記燃料ポンプと導通させる切換手段と、を備えるようにした。
【０００７】
蓄圧力の異なる２つのコモンレールのうち蓄圧力の高いコモンレール（以下、高圧用コモンレールと称する）では、蓄圧力の低いコモンレール（以下、低圧用コモンレールと称する）に比べ、圧力脈動が大きくなり易い。
【０００８】
このため、高圧用コモンレールと低圧用コモンレールが相互に連通していると、高圧用コモンレールの圧力脈動が低圧用コモンレールに伝播して低圧用コモンレール及び高圧用コモンレールの蓄圧力が不安定となる可能性があった。
【０００９】
このような問題を解決する方法として、高圧用コモンレールに燃料を供給するための燃料ポンプと低圧用コモンレールに燃料を供給するための燃料ポンプを独立させることにより燃料噴射装置を２系統に分割させる方法が考えられる。しかしながら、燃料ポンプや配管の増加によりコストの上昇や車載性の悪化を招く可能性があった。
【００１０】
これに対し、燃料ポンプが２つのコモンレールの何れか一方のみと選択的に導通するよ
うに構成されると、高圧用コモンレールと低圧用コモンレールが相互に導通しなくなるため、高圧用コモンレールの圧力脈動が低圧用コモンレールへ伝播することを防止することができる。
【００１１】
その結果、燃料ポンプや配管を不要に増加させることなく、高圧用コモンレール及び低圧用コモンレールの蓄圧力を安定させることが可能となる。
【００１２】
本発明に係る切換手段は、燃料ポンプから吐出された燃料を輸送する燃料供給路と、燃料供給路から分岐して２つのコモンレールに接続された２本の燃料分岐通路と、燃料供給路から２本の燃料分岐通路へ分岐する部分に配置された三方切換弁と、２本の燃料分岐管のうち高圧用コモンレールに接続された燃料分岐管（以下、高圧用燃料分岐管と称する）に配置されて該高圧用燃料分岐通路の逆流を防止する逆止弁と、を備えるようにしてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、高圧用コモンレールへ燃料が供給される時には三方切換弁が高圧用コモンレールと燃料ポンプを導通させ、且つ低圧用コモンレールを遮断するため、高圧用コモンレールの圧力脈動が低圧用コモンレールへ伝播されなくなる。
【００１４】
また、低圧用コモンレールへ燃料が供給される時には三方切換弁が低圧用コモンレールと燃料ポンプを導通させ、且つ高圧用コモンレールを遮断するため、高圧用コモンレールと低圧用コモンレールとの間における圧力伝播が防止される。
【００１５】
ところで、三方切換弁が切換動作する際には、一時的に低圧用コモンレールと高圧用コモンレールが導通する。この場合、高圧用コモンレールの燃料が燃料分岐管を逆流して低圧用コモンレールへ流出し、若しくは高圧用コモンレールの圧力脈動が低圧用コモンレールへ伝播する可能性があるが、高圧用燃料分岐管に逆止弁が設けられているため高圧用コモンレールの燃料が低圧用コモンレールへ流出することも抑止される。
【００１６】
従って、上記したように切換手段が構成されると、燃料ポンプや配管の増加を抑えつつ、高圧用コモンレール及び低圧用コモンレールの蓄圧力を安定させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蓄圧力の異なる２つのコモンレールを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、燃料ポンプの増加や配管の複雑化を抑制しつつ２つのコモンレール間における圧力脈動の伝播を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の具体的な実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、１気筒当たり２本のインジェクタが設けられた圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００１９】
内燃機関１のシリンダヘッド２においてピストン３の頂面と対向する面の略中央には、センターインジェクタ４が配置されている。シリンダヘッド２においてピストン３の頂面と対向する面の縁には、サイドインジェクタ５が配置されている。
【００２０】
センターインジェクタ４は、第１燃料パイプ６を介して高圧用コモンレール７と連通している。高圧用コモンレール７は、高圧用燃料分岐管８を介して三方切換弁９に接続されている。高圧用燃料分岐管８の途中には、燃料の逆流を抑止するチェックバルブ（逆止弁）１０が配置されている。
【００２１】
サイドインジェクタ５は、第２燃料パイプ１１を介して低圧用コモンレール１２と連通している。低圧用コモンレール１２は、低圧用燃料分岐管１３を介して三方切換弁９に接続されている。
【００２２】
三方切換弁９には、上記した高圧用燃料分岐管８及び低圧用燃料分岐管１３に加え、燃料供給管１４が接続されている。三方切換弁９は、高圧用燃料分岐管８と低圧用燃料分岐管１３の何れか一方を選択的に燃料供給管１４と導通させる弁である。
【００２３】
燃料供給管１４は、燃料ポンプ１５に接続されている。燃料ポンプ１５は、図示しない燃料タンクから汲み上げられた燃料を昇圧して吐出するポンプである。図２は、燃料ポンプ１５の概略構成を示す図である。
【００２４】
図２において、燃料ポンプ１５は、シリンダ１５０と、シリンダ１５０内に軸方向へ摺動自在に嵌挿されたプランジャ１５１と、プランジャ１５１を下降方向（図２中の下方）へ付勢するスプリング１５２と、プランジャ１５１を上昇方向（図２中の上方）へ押圧するポンプ用カムシャフト１５３とを備えている。
【００２５】
ポンプ用カムシャフト１５３には、プランジャ１５１を上昇方向へ押圧するための第１カム１５４及び第２カム１５５が設けられている。第１カム１５４と第２カム１５５は、カムプロフィールが同一であり、且つ、回転位相が１８０度相違している。このように構成されたポンプ用カムシャフト１５３は、内燃機関１のカムシャフトに同期して回転（クランクシャフトが２回転する度に１回転）することにより、クランクシャフトが１回転する度にプランジャ１５１を１回上昇（１往復）させる。つまり、ポンプ用カムシャフト１５３は、内燃機関１の１サイクル当たりにプランジャ１５１を２回上昇（２往復）させる。
【００２６】
また、シリンダ１５０には、燃料タンクから吸い上げられた燃料を該シリンダ１５０内へ導く吸入孔１５６と、プランジャ１５１の上昇によって昇圧されたシリンダ１５０内の燃料を前記した燃料供給管１４へ吐出する吐出孔１５７とが形成されている。
【００２７】
前記吸入孔１５６には、ＥＣＵ１６によって開閉制御される吸入弁１５８が設けられている。前記吐出孔１５７には、燃料供給管１４内の燃料圧力に比してシリンダ１５０内の燃料圧力が高くなった時に開弁し、燃料供給管１４内の燃料圧力に比してシリンダ１５０内の燃料圧力が低くなった時に閉弁する逆止弁１５９が設けられている。
【００２８】
このように構成された燃料ポンプ１５では、第１カム１５４及び第２カム１５５によってプランジャ１５１が下降する行程（吸入行程）にある時に吸入弁１５８が開弁させられると、シリンダ１５０内に燃料が吸入される。
【００２９】
吸入弁１５８の開弁期間（有効吸入行程）は、内燃機関１に要求される燃料噴射量に基づいて定められる。例えば、図２に示す燃料ポンプ１５ではポンプ用カムシャフト１５３が内燃機関１の１サイクル当たりにプランジャ１５１を２回上昇（２往復）させるため、１回の有効吸入行程において２気筒分の燃料噴射量をシリンダ１５０内へ吸入できるように開弁期間が定められればよい。
【００３０】
吸入弁１５８が閉弁された後にプランジャ１５１が下降する行程から上昇する行程（吐出行程）へ移行すると、シリンダ１５０内の燃料がプランジャ１５１の上昇動作に伴って昇圧される。そして、シリンダ１５０内の燃料圧力が燃料供給管１４内の圧力より高くなると、逆止弁１５９が開弁してシリンダ１５０内の高圧燃料が燃料供給管１４へ吐出され
るようになる（有効吐出行程）。シリンダ１５０内から燃料供給管１４へ吐出された高圧燃料は、高圧用燃料分岐管８又は低圧用燃料分岐管１３を介して高圧用コモンレール７又は低圧用コモンレール１２へ供給される。
【００３１】
ここで図１に戻り、内燃機関１には、ＥＣＵ１６が併設されている。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される算術論理演算回路である。ＥＣＵ１６には、クランクポジションセンサ１７やアクセルポジションセンサ１８等の各種センサが電気的に接続され、それら各種センサの出力信号を入力可能となっている。
【００３２】
ＥＣＵ１６は、前記した各種センサの出力信号をパラメータとしてセンターインジェクタ４、サイドインジェクタ５、三方切換弁９、燃料ポンプ１５を電気的に制御する。
【００３３】
例えば、内燃機関１が４つの気筒を具備する場合には、ＥＣＵ１６は、図３に示すように、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の各々について、吸気行程上死点の近傍（例えば、圧縮行程上死点前４００°ＣＡ〜３００°ＣＡ）にてセンターインジェクタ４から燃料噴射（ビゴム噴射）を行い、次いで圧縮行程の初期から中期（例えば、圧縮行程上死点前１５０°ＣＡ〜６０°ＣＡ）にてサイドインジェクタ５から（予混合噴射）を行うことにより、気筒内に予混合気を形成し、該予混合気をピストン３の上昇により圧縮させて着火及び燃焼させる。
【００３４】
その際、ＥＣＵ１６は、必要に応じて圧縮行程上死点の近傍にてセンターインジェクタ４から再度燃料を噴射させることにより、着火遅れを抑制するようにしてもよい。
【００３５】
ところで、図２に示すようにセンターインジェクタ４とサイドインジェクタ５の双方から燃料が噴射される場合には、燃料ポンプ１５から吐出された燃料を高圧用コモンレール７と低圧用コモンレール１２の双方へ供給する必要がある。
【００３６】
しかしながら、燃料供給管１４が高圧用燃料分岐管８と低圧用燃料分岐管１３の双方と同時に連通していると、一方のコモンレールにおける圧力脈動が他方のコモンレールへ伝播する可能性がある。特に、高圧用コモンレール７では低圧用コモンレール１２に比べて大きな圧力脈動が発生し易いため、高圧用コモンレール７の圧力脈動が低圧用コモンレール１２へ伝播してサイドインジェクタ５からの噴射圧力や噴射量を変動させる可能性がある。
【００３７】
これに対し、ＥＣＵ１６は、燃料ポンプ１５から吐出された燃料を高圧用コモンレール７と低圧用コモンレール１２へ供給する場合に、燃料ポンプ１５（燃料供給管１４）が高圧用コモンレール７と低圧用コモンレール１２の何れか一方のみと導通するように三方切換弁９を制御するようにした。
【００３８】
以下、ＥＣＵ１６による三方切換弁９の制御手順について図４に基づいて説明する。図４は三方切換弁９の制御手順を示すタイミングチャートである。
【００３９】
ＥＣＵ１６は、有効吐出行程（図４において、第１カム１５４又は第２カム１５５がプランジャ１５１を上昇動作させている時であって、シリンダ１５０内の燃料圧力が燃料供給管１４内の燃料圧力Ｐより高くなる期間）の一部の期間のみ燃料供給管１４と低圧用燃料分岐管１３が導通し、その他の期間では燃料供給管１４が高圧用燃料分岐管８と導通するように三方切換弁９を制御する。
【００４０】
例えば、図４に示す例では、ＥＣＵ１６は、有効吐出行程の途中から有効吐出行程の終了時までの期間では燃料供給管１４が低圧用燃料分岐管１３と連通し、有効吐出行程の終
了時から次回の有効吐出行程の途中までの期間では燃料供給管１４が高圧用燃料分岐管８と連通するように三方切換弁９を制御する。
【００４１】
このように三方切換弁９が制御されると、有効吐出行程の前半では燃料供給管１４が高圧用燃料分岐管８のみと連通し、有効吐出行程の後半では燃料供給管１４が低圧用燃料分岐管１３のみと連通することになる。
【００４２】
したがって、本実施例によれば、高圧用コモンレール７に燃料が供給される時には三方切換弁９が高圧用コモンレール７と燃料ポンプ１５を導通させ、且つ低圧用コモンレール１２を遮断するため、高圧用コモンレール７と低圧用コモンレール１２との間における圧力脈動の伝播が防止される。
【００４３】
また、低圧用コモンレール１２に燃料が供給される時には三方切換弁９が低圧用コモンレール１２と燃料ポンプ１５を導通させ、且つ高圧用コモンレール７を遮断するため、高圧用コモンレール７と低圧用コモンレール１２との間における圧力脈動の伝播が防止される。
【００４４】
ところで、三方切換弁９が切換動作する際には一時的に高圧用燃料分岐管８と低圧用燃料分岐管１３が連通するため、高圧用コモンレール７の燃料が高圧用燃料分岐管８を逆流して低圧用燃料分岐管１３及び低圧用コモンレール１２へ流入する可能性がある。しかしながら、本実施例の内燃機関の燃料噴射装置では、高圧用燃料分岐管８の途中にチェックバルブ１０が配置されているため、三方切換弁９の切換動作時に高圧用燃料分岐管８と低圧用燃料分岐管１３が導通しても高圧用コモンレール７の燃料が低圧用コモンレール１２へ流入することも防止することができる。
【００４５】
以上述べた実施例によれば、高圧用コモンレール７と低圧用コモンレール１２を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、単一の燃料ポンプ１５を用いて２つのコモンレール間における圧力脈動の伝播を防止することが可能になる。その結果、車載性の低下やコストの上昇を抑制しつつ、各コモンレールの蓄圧力を安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例における内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】燃料ポンプの概略構成を示す図である。
【図３】燃料噴射弁の制御手順を示すタイミングチャートである。
【図４】三方切換弁の制御手順を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・・・内燃機関
４・・・・・センターインジェクタ
５・・・・・サイドインジェクタ
６・・・・・第１燃料パイプ
７・・・・・高圧用コモンレール
８・・・・・高圧用燃料分岐管
９・・・・・三方切換弁（切換手段）
１０・・・・チェックバルブ（逆止弁）
１１・・・・第２燃料パイプ
１２・・・・低圧用コモンレール
１３・・・・低圧用燃料分岐管
１４・・・・燃料供給管（燃料供給路）
１５・・・・燃料ポンプ
１６・・・・ＥＣＵ
【図１】
2007071082.tif 000003
【図２】
2007071082.tif 000004
【図３】
2007071082.tif 000005
【図４】
2007071082.tif 000006