(57)【要約】【課題】気筒内からインジェクタに作用する圧力の影響を受けることなく安定した燃料噴射動作を、特別な部品を必要とすることなしに行うことができる燃料噴射システムを提供する。【解決手段】エンジンの始動初期時であって、デリバリパイプ１０６の内圧が十分に上昇していない期間ではインジェクタ４からの燃料噴射を禁止する。デリバリパイプ１０６の内圧が十分に上昇した時点でインジェクタ４からの燃料噴射を開始する。デリバリパイプ１０６に燃料を供給する高圧燃料ポンプ１の制御として、上記燃料噴射禁止期間では、全量圧送状態にし、燃料噴射開始後は調量制御に切り換える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留する蓄圧容器と、この蓄圧容器から供給された燃料を内燃機関の燃焼室に向けて噴射する燃料噴射弁とを備えた燃料噴射システムにおいて、
上記内燃機関の始動初期時、蓄圧容器の内圧が、燃料噴射弁をシリンダヘッドに向けて所定の押圧力で押圧する燃料噴射弁保持可能圧力に上昇するまで、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止する燃料噴射禁止手段を備えていることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
上記請求項１記載の燃料噴射システムにおいて、
上記燃料噴射弁保持可能圧力は、
燃焼行程時の燃焼室最大内圧をＰ１、シリンダヘッドに形成されている燃料噴射弁装着孔の開口面積をＳｈ、蓄圧容器に形成されている燃料噴射弁装着孔の開口面積をＳｄ、燃料噴射弁からの燃料噴射１回当たりにおける蓄圧容器内の圧力降下量をＰ２とした場合に、
燃料噴射弁保持可能圧力＝Ｐ１×（Ｓｈ／Ｓｄ）＋Ｐ２      …（１）
となるよう設定されていることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項３】
上記請求項１または２記載の燃料噴射システムにおいて、
上記燃料ポンプは、内燃機関の始動初期時には全量圧送され、蓄圧容器の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇して燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されると、燃料吐出量を調整する調量制御に切り換えられる弁ユニットを備えていることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項４】
上記請求項３記載の燃料噴射システムにおいて、
弁ユニットは、燃料ポンプの吸入側に配設されており、
閉弁方向への付勢力を受けた吸入側チェック弁と、
この吸入側チェック弁に対して進退移動自在な進退部材を備え、この進退部材が前進移動することで吸入側チェック弁を上記付勢力に抗して開弁方向へ移動させる一方、この進退部材が後退移動することで吸入側チェック弁の閉弁方向への移動を可能にする弁駆動機構とを備えており、
内燃機関の始動初期時には、進退部材が後退移動することで吸入側チェック弁の閉弁方向への移動を可能にして全量圧送を可能にする一方、
蓄圧容器の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇して燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されると、加圧行程において、進退部材を前進移動させることによる吸入側チェック弁の開弁状態から、進退部材を後退移動させることによる吸入側チェック弁の閉弁状態への切り換えタイミングを調整することにより燃料吐出量を調整する調量制御に切り換えられる構成となっていることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項５】
上記請求項１または２記載の燃料噴射システムにおいて、
上記燃料ポンプは、内燃機関の始動初期時及び蓄圧容器の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇して燃料噴射弁からの燃料噴射が開始された後の両方で全量圧送が行われるものである一方、上記蓄圧容器には、その内部圧力が所定の燃料噴射圧を超えた場合に、余剰圧力分の燃料を燃料タンクに向けて戻すリリーフバルブが設けられていることを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば筒内直噴型エンジン等の内燃機関に適用される燃料噴射システムに係る。特に、本発明は、燃料噴射弁（インジェクタ）から気筒内への燃料噴射動作を良好に行うための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、筒内直噴型エンジンにあっては、燃料タンクから送られてきた燃料を高圧燃料ポンプで加圧してインジェクタに向けて供給するようになっている。
【０００３】
具体的に、この種のエンジンにおける燃料噴射システムの構成としては、下記の特許文献１にも開示されているように、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプ、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプを備えている。この高圧燃料ポンプはエンジンのカムシャフトの回転駆動力を受けて作動するものであり、エンジンの始動に伴って燃料を昇圧していく。そして、この高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を、複数のインジェクタが接続されたデリバリパイプに貯留するようになっている。これにより、インジェクタの開弁動作に伴って、デリバリパイプに貯留されている高圧燃料が、その開弁されたインジェクタから燃焼室に向けて噴射されることになる。
【０００４】
ところで、この種のエンジンにあっては、インジェクタの先端部が気筒内に臨んでいるため、エンジンの燃焼行程では、気筒内の圧力（燃焼ガス圧）がインジェクタをシリンダヘッドから離間させる方向へ大きく作用することになる。このため、この圧力の影響によってインジェクタが所定の取り付け位置から移動してしまうことを防止するための対策を講じておく必要がある。この点に鑑みられたものとして下記の特許文献２や特許文献３が提案されている。
【０００５】
特許文献２では、シリンダヘッドとデリバリパイプとの間でインジェクタを挟持すると共に、気筒内とインジェクタ先端との間、デリバリパイプとインジェクタ後端との間のそれぞれにシール材を適用し、気筒内の燃焼圧力によってインジェクタ先端に加わる圧力よりもデリバリパイプ内の燃料圧力によってインジェクタ後端に加わる圧力の方が高くなるように各シール材のシール径を設定している。
【０００６】
また、特許文献３では、シリンダヘッドとデリバリパイプとの間にインジェクタを組み付けると共に、インジェクタの胴部に弾性材料で成るクランプを装着し、このクランプによってインジェクタに対してシリンダヘッド側へ向かう押圧力を与えるようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２０７４５１号公報
【特許文献２】特開平６−８１７４９号公報
【特許文献３】特開２００５−１０６０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２や特許文献３の構成では以下に述べる課題があった。
【０００８】
特許文献２では、エンジン始動初期時からインジェクタの燃料噴射が行われており、この際には、デリバリパイプ内圧は未だ十分に上昇していない状況である。つまり、デリバリパイプ内圧が比較的低い状態でエンジンの燃焼行程が行われる状況となる。従って、上述の如く各シール材のシール径を設定したことによる効果は、このエンジン始動初期時には得ることができず、この期間においてインジェクタが所定の取り付け位置から移動したり、インジェクタに振動が発生したりすることになり、実用性の面で未だ改良の余地があった。
【０００９】
また、特許文献３のものでは、インジェクタ毎にクランプを適用する必要があり、例えば８気筒エンジンにあっては８個のクランプを使用せねばならず、コストの高騰を招いてしまうことになる。また、このクランプによって常にインジェクタにはシリンダヘッド側に向かう荷重が作用しているため、この荷重がインジェクタの燃料噴射特性に影響を与えてしまうことが懸念される。このため、このクランプによってインジェクタへ与えられる荷重の大きさや、その荷重に応じたインジェクタの噴射特性の調整を行っておく必要があり、これらの設計が非常に煩雑であった。更には、クランプの下端はインジェクタに、クランプの上端はデリバリパイプにそれぞれ当接しているため、仮にインジェクタに振動が発生した場合には、この振動がクランプからデリバリパイプやシリンダヘッドに伝達されることになる。つまり、クランプが振動伝達系路を構成してしまうことになる。このような状況では、エンジンに取り付けられたノッキングセンサが、インジェクタの振動を検知してしまってノッキング発生の誤判定を行ってしまい、無用な点火時期遅角制御を行い、エンジンの運転効率の悪化に繋がってしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気筒内からインジェクタに作用する圧力の影響を受けることなく安定した燃料噴射動作を、特別な部品を必要とすることなしに行うことができる燃料噴射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、デリバリパイプ（蓄圧容器）の内圧を利用してインジェクタ（燃料噴射弁）をシリンダヘッドに向けて押圧することでインジェクタを所定の取り付け位置に保持するようにした構成に対し、このデリバリパイプ内圧が所定圧力まで上昇してインジェクタの保持が可能になった時点からインジェクタの燃料噴射、つまり内燃機関の燃焼行程を可能にする動作を行うようにしている。
【００１２】
−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留する蓄圧容器と、この蓄圧容器から供給された燃料を内燃機関の燃焼室に向けて噴射する燃料噴射弁とを備えた燃料噴射システムを前提とする。この燃料噴射システムに対し、上記内燃機関の始動初期時、蓄圧容器の内圧が、燃料噴射弁をシリンダヘッドに向けて所定の押圧力で押圧する燃料噴射弁保持可能圧力に上昇するまで、上記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止する燃料噴射禁止手段を備えさせている。
【００１３】
この特定事項により、内燃機関の始動前及び始動直後にあっては、蓄圧容器の内圧は低く、燃料噴射弁をシリンダヘッドに向けて押圧して所定の取り付け位置に保持するのに十分な圧力は得られていない。言い換えると、この状況では、内燃機関の燃焼行程が行われた場合の燃焼室内圧に対して十分な（燃料噴射弁を所定の取り付け位置に保持するのに十分な）蓄圧容器内圧は得られていない。このため、この蓄圧容器の内圧が、燃料噴射弁をシリンダヘッドに向けて所定の押圧力で押圧する燃料噴射弁保持可能圧力に上昇するまでは燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止する。このため、この内燃機関の始動初期時には、燃焼室内で燃焼圧が発生することはなく、燃料噴射弁は安定的に保持される。
【００１４】
その後、蓄圧容器の内圧が上昇して上記燃料噴射弁保持可能圧力に達した時点から燃料噴射弁の燃料噴射を開始する。つまり、蓄圧容器の内圧を利用することで燃料噴射弁を所定の取り付け位置に保持できる状態となった後に、内燃機関の燃焼行程が行える状態にする。この状態であれば、燃焼行程が行われて燃焼室内が高圧になっても、既に、蓄圧容器の内圧は上記燃料噴射弁保持可能圧力にまで上昇しており、この圧力によって燃料噴射弁をシリンダヘッドに向けて押圧して所定の取り付け位置に保持することが可能である。
【００１５】
このため、内燃機関の始動開始から定常運転に亘る全域で、燃料噴射弁を安定的に保持でき、燃焼室内圧の影響を受けて燃料噴射弁が所定の取り付け位置から移動してしまうといった状況を回避することができる。その結果、従来技術で必要としていたクランプを使用することなく、燃料噴射弁を所定の取り付け位置に安定的に保持できて、安定した燃料噴射動作を行わせることができる。
【００１６】
上記燃料噴射弁保持可能圧力として、具体的には、以下の式（１）が成立する値に設定されている。つまり、燃焼行程時の燃焼室最高内圧をＰ１、シリンダヘッドに形成されている燃料噴射弁装着孔の開口面積をＳｈ、蓄圧容器に形成されている燃料噴射弁装着孔の開口面積をＳｄ、燃料噴射弁からの燃料噴射１回当たりにおける蓄圧容器内の圧力降下量をＰ２とした場合に、
燃料噴射弁保持可能圧力＝Ｐ１×（Ｓｈ／Ｓｄ）＋Ｐ２      …（１）
となるよう設定されている。
【００１７】
これにより、燃料噴射弁保持可能圧力を具体的に特定することができ、本発明の実用性の向上を図ることができる。
【００１８】
また、本発明に対して適用するのに好ましい燃料ポンプの具体構成としては以下の２タイプが挙げられる。先ず、第１のタイプとして、内燃機関の始動初期時には全量圧送され、蓄圧容器の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇して燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されると、燃料吐出量を調整する調量制御に切り換えられる弁ユニットを備えた燃料ポンプである。
【００１９】
この燃料ポンプの更に具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、上記弁ユニットを、燃料ポンプの吸入側に配設する。そして、この弁ユニットに、吸入側チェック弁と弁駆動機構とを備えさせる。吸入側チェック弁は、閉弁方向への付勢力を受けている。弁駆動機構は、上記吸入側チェック弁に対して進退移動自在な進退部材を備え、この進退部材が前進移動することで吸入側チェック弁を上記付勢力に抗して開弁方向へ移動させる一方、この進退部材が後退移動することで吸入側チェック弁の閉弁方向への移動を可能にするものである。そして、内燃機関の始動初期時には、進退部材が後退移動することで吸入側チェック弁の閉弁方向への移動を可能にして全量圧送を可能にする一方、蓄圧容器の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇して燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されると、加圧行程において、進退部材を前進移動させることによる吸入側チェック弁の開弁状態から、進退部材を後退移動させることによる吸入側チェック弁の閉弁状態への切り換えタイミングを調整することにより燃料吐出量を調整する調量制御に切り換えられる構成としている。
【００２０】
また、燃料ポンプの第２のタイプとしては、内燃機関の始動初期時及び蓄圧容器の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇して燃料噴射弁からの燃料噴射が開始された後の両方で全量圧送が行われる燃料ポンプが挙げられる。この場合、上記蓄圧容器には、その内部圧力が所定の燃料噴射圧を超えた場合に、余剰圧力分の燃料を燃料タンクに向けて戻すリリーフバルブが設けられることになる。
【００２１】
これらの燃料ポンプを適用することにより、少なくとも内燃機関の始動初期時には燃料ポンプの全量圧送（燃料ポンプの最大能力による燃料の吐出動作）が行われ、内燃機関の始動後、短時間のうちに蓄圧容器の内圧が上記燃料噴射弁保持可能圧力まで上昇することになる。このため、燃料噴射禁止手段によって燃料噴射弁からの燃料噴射が禁止されている期間を短くでき、内燃機関の始動性の向上を図ることができる。特に、上記前者の燃料ポンプ（全量圧送と調量制御とを切り換える弁ユニットを備えたもの）にあっては、燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されて内燃機関の始動が完了した後にあっては、燃料ポンプからの燃料吐出量の適正化を図ることができ、効率の良い燃料ポンプの駆動を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、蓄圧容器の内圧を利用して燃料噴射弁をシリンダヘッドに向けて押圧することで、燃料噴射弁を所定の取り付け位置に保持するようにしたものに対し、蓄圧容器の内圧が所定圧力（燃料噴射弁保持可能圧力）に上昇して燃料噴射弁の保持が可能になるまで燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止している。つまり、燃料噴射弁を所定の取り付け位置に保持できる状態となった後に、内燃機関の燃焼行程が行える状態にしている。このため、クランプ等の特別な部品を必要とすることなしに、燃焼室内の燃焼圧によって燃料噴射弁が移動してしまうといったことが回避され、燃料噴射弁を所定の取り付け位置に保持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載された筒内直噴型多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジンにおける燃料噴射システムに本発明を適用した場合について説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
−燃料噴射システム−
図１は本実施形態における燃料噴射システム１００の構造を模式的に示す図である。この図１に示すように、燃料噴射システム１００は、燃料タンク１０１から燃料を送り出す電動ポンプで成るフィードポンプ１０２と、そのフィードポンプ１０２によって送り出された燃料を加圧して各気筒（４気筒）のインジェクタ（燃料噴射弁）４，４，…に向けて吐出する高圧燃料ポンプ（本発明でいう燃料ポンプ）１とを備えている。
【００２５】
上記高圧燃料ポンプ１の概略構成としては（具体構成については、後で図２を用いて説明する）、シリンダ２１、プランジャ２３、加圧室２２、電磁スピル弁機構（弁駆動機構）３０及び吸入側チェック弁５０を備えて成る吸入弁ユニット（本発明でいう弁ユニット）６０を備えている。
【００２６】
上記プランジャ２３は、エンジン（内燃機関）の排気カムシャフト１１０に取り付けられた駆動カム１１１の回転によって駆動され、シリンダ２１内を往復移動する。このプランジャ２３の往復移動により加圧室２２の容積が拡大または縮小する。本実施形態では排気カムシャフト１１０の回転軸回りに１８０°の角度間隔をもって２つのカム山（カムノーズ）１１２，１１２が駆動カム１１１に形成されている。そして、このカムノーズ１１２，１１２によってプランジャ２３が押し上げられて、このプランジャ２３がシリンダ２１内で移動するようになっている。尚、本実施形態に係るエンジンは４気筒型であるため、エンジンの１サイクル中、つまりクランクシャフトが２回転する間に、気筒毎に設けられたインジェクタ４から各１回ずつ、合計４回の燃料噴射が行われることになる。また、このエンジンでは、クランクシャフトが２回転する度に排気カムシャフト１１０は１回転する。よって、インジェクタ４からの燃料噴射は４回ずつ、高圧燃料ポンプ１からの吐出動作は２回ずつ、エンジンの１サイクル毎に行われるようになっている。
【００２７】
上記加圧室２２はプランジャ２３及びシリンダ２１によって区画されている。この加圧室２２は、低圧燃料配管１０４を介してフィードポンプ１０２に連通しており、また、高圧燃料配管１０５を介してデリバリパイプ（蓄圧容器）１０６内に連通している。
【００２８】
このデリバリパイプ１０６には、上記インジェクタ４，４，…が接続されていると共に、デリバリパイプ１０６内の燃料圧力（実燃圧）を検出する燃圧センサ１６１が配設されている。また、このデリバリパイプ１０６には、リリーフバルブ１７１を介してリターン配管１７２が接続されている。このリリーフバルブ１７１は、デリバリパイプ１０６内の燃料圧力が所定圧（例えば１３ＭＰａ）を越えたときに開弁する。この開弁により、デリバリパイプ１０６に蓄えられた燃料の一部をリターン配管１７２を介して燃料タンク１０１に戻すようになっている。これにより、デリバリパイプ１０６内の燃料圧力の過上昇が防止される。また、上記リターン配管１７２と高圧燃料ポンプ１とは、燃料排出配管１０８（図１では破線で示している）によって接続されており、プランジャ２３とシリンダ２１との間隙から漏出した燃料がシールユニット５の上部の燃料収容室６に蓄積され、その後、この燃料収容室６に接続された上記燃料排出配管１０８に戻されるようになっている。
【００２９】
尚、低圧燃料配管１０４には、フィルタ１４１及びプレッシャレギュレータ１４２が設けられている。このプレッシャレギュレータ１４２は、低圧燃料配管１０４内の燃料圧力が所定圧（例えば０．４ＭＰａ）を越えたときに低圧燃料配管１０４内の燃料を燃料タンク１０１に戻すことによって、この低圧燃料配管１０４内の燃料圧力を所定圧以下に維持している。また、低圧燃料配管１０４には、パルセーションダンパ７が備えられており、このパルセーションダンパ７によって高圧燃料ポンプ１の作動時における低圧燃料配管１０４内の燃圧脈動が抑制されるようになっている。
【００３０】
上記高圧燃料ポンプ１には、低圧燃料配管１０４と加圧室２２との間を連通または遮断するための上記吸入弁ユニット６０が設けられている。この吸入弁ユニット６０は、上述した如く電磁スピル弁機構３０と、この電磁スピル弁機構３０の下流側（加圧室２２側）に配設された吸入側チェック弁５０とを備えている。
【００３１】
以下、この吸入弁ユニット６０の概略構成について説明する。電磁スピル弁機構３０は、駆動源となる電磁ソレノイド３１を備えており、その電磁ソレノイド３１への通電を制御することによりニードル（進退部材）６１を進退作動させる。具体的には、電磁ソレノイド３１への通電が停止されているときにはコイルスプリング３７の付勢力によってニードル６１を前進させる（加圧室２２側に向けて移動させる）一方、電磁ソレノイド３１への通電が開始されるとコイルスプリング３７の付勢力に抗してニードル６１を後退させる（加圧室２２側とは反対側に向けて移動させる）ようになっている。
【００３２】
一方、吸入側チェック弁５０は、弁体５１及びコイルスプリング５２を備えて成り（図２参照）、このコイルスプリング５２の付勢力によって弁体５１が電磁スピル弁機構３０側に向けて（閉弁方向に向けて）付勢された構成となっている。そして、上記電磁スピル弁機構３０のニードル６１が後退位置にある場合には、このニードル６１と弁体５１とが非接触状態となる一方、電磁スピル弁機構３０のニードル６１が前進位置にある場合には、このニードル６１が弁体５１を押圧することで、この弁体５１がコイルスプリング５２の付勢力に抗して強制的に開弁方向に移動する構成となっている。
【００３３】
−高圧燃料ポンプ１の具体構成−
次に、上記高圧燃料ポンプ１の具体構成について図２を用いて説明する。図２は高圧燃料ポンプ１の縦断面図である。この図２に示すように、本実施形態における高圧燃料ポンプ１は、ハウジング１０内にポンプ部２０、上記吸入弁ユニット６０及び吐出側チェック弁４０を備えた構成となっている。
【００３４】
（ポンプ部２０）
上記ポンプ部２０は、上記シリンダ２１、加圧室２２、プランジャ２３、リフタ２４及びリフタガイド２５を備えている。シリンダ２１はハウジング１０の中央部に形成され、その先端側（図２における上端側）に加圧室２２が形成される。プランジャ２３は円柱状であって、シリンダ２１内にその軸線方向の摺動が可能に挿入されている。リフタ２４は有底円筒状に形成されており、その内部に、プランジャ２３の基端部、後述するリテーナ２６及びコイルスプリング２７等が収容される。リフタガイド２５はハウジング１０の下側に取り付けられた円筒状の部材であって、その内部に上記リフタ２４が軸線方向へ摺動可能に収納されている。
【００３５】
上記プランジャ２３の基端部にはリテーナ２６が係合されている。具体的には、プランジャ２３の基端部に小径部２３ａが設けられており、リテーナ２６にはこの小径部２３ａの外径寸法に略一致する幅を有する溝２６ａが形成されていて、この溝２６ａに小径部２３ａが嵌め込まれることによってプランジャ２３の基端部がリテーナ２６に往復移動一体に係合されている。そして、上記ハウジング１０の下面とリテーナ２６との間にコイルスプリング２７が圧縮状態で配置されている。つまり、このコイルスプリング２７により、プランジャ２３に対して下方への付勢力が付与されていると共に、リフタ２４が駆動カム１１１に向けて付勢されている。尚、駆動カム１１１の外周面の中心位置（駆動カム１１１の回転軸方向の中心位置）とリフタ２４の下面の中心点とは駆動カム１１１の回転軸方向に沿ってずらされ（偏心され）ており、これら両者は所謂オフセット配置されている。また、このオフセットの方向としては、駆動カム１１１の外周面とリフタ２４の下面との間の摩擦力を利用してリフタ２４が平面視において時計回り方向に回転するようにされている。
【００３６】
（吸入弁ユニット６０）
吸入弁ユニット６０は、上述した如く電磁スピル弁機構３０と吸入側チェック弁５０とを備えている。
【００３７】
上記電磁スピル弁機構３０は加圧室２２に対向して配設され、上記電磁ソレノイド３１、ボビン３２、コア３３、アーマチャ３４、スライダ３５及びガイド部材３６を備えている。電磁ソレノイド３１はボビン３２にリング状に巻装されたコイルで成り、コア３３はボビン３２の中心貫通孔に嵌合固定されている。アーマチャ３４はスライダ３５の一端に固定された状態で、その一部がコア３３と同軸上でボビン３２の中心貫通孔に進入可能に配置されている。コア３３及びアーマチャ３４の各対向面には凹部がそれぞれ形成されており、それら凹部間には上記コイルスプリング３７が圧縮状態で収容されている。そして、このコイルスプリング３７により、アーマチャ３４が加圧室２２側に向かって付勢されている。
【００３８】
上記スライダ３５はガイド部材３６内の貫通孔に摺動可能に挿入されていると共に、その先端側に上記ニードル６１が往復移動一体に設けられている。
【００３９】
また、上記ハウジング１０には、加圧室２２に連通する空間である燃料吸入空間１４が形成されている。そして、この燃料吸入空間１４には、略円筒形状の部材で成るバルブシート部材１３が嵌め込まれている。このバルブシート部材１３には、上記ガイド部材３６に対向し且つ中央部に燃料導入開口１３ｂが形成された円板部１３ａと、この円板部１３ａに形成されている燃料導入開口１３ｂの周縁から加圧室２２側に向けてスリーブ形状（円筒形状）に突出したバルブシート１３ｃとが形成されている。
【００４０】
上記吸入側チェック弁５０は、上記バルブシート１３ｃと対向するように上記バルブシート部材１３の内部に位置している。また、この吸入側チェック弁５０は、上述した如く、弁体５１及びコイルスプリング５２を備えており、このコイルスプリング５２の付勢力によって弁体５１が、バルブシート部材１３のバルブシート１３ｃに向けて押圧されている。
【００４１】
これにより、上記電磁ソレノイド３１の非通電時には、図３（ｃ）に示すように、コイルスプリング３７の付勢力により、ニードル６１が前進位置にあり、このニードル６１によって吸入側チェック弁５０の弁体５１が押圧力を受けてバルブシート部材１３のバルブシート１３ｃから離間して、上記円板部１３ａに形成されている燃料導入開口１３ｂが開放され、吸入弁ユニット６０は開弁状態となる。この状態では、上記低圧燃料配管１０４と加圧室２２との間で燃料が流通可能となっている。
【００４２】
一方、図示しない電子制御装置から端子３８を介して電磁ソレノイド３１に通電されると、コア３３、アーマチャ３４及び電磁スピル弁機構３０全体を支持する支持部材３９により磁気回路が形成され、コイルスプリング３７の付勢力に抗して、アーマチャ３４がコア３３側に移動する。これにより、スライダ３５が加圧室２２とは反対側に移動し、ニードル６１が吸入側チェック弁５０の弁体５１から後退する。このため、弁体５１は、コイルスプリング５２の付勢力、燃料吸入空間１４内の圧力、加圧室２２内の圧力に応じて、バルブシート１３ｃに当接する閉弁状態と、バルブシート１３ｃから離間する開弁状態との間で移動することになる。例えば、吸入行程時であって、コイルスプリング５２の付勢力と加圧室２２内の圧力との和よりも燃料吸入空間１４内の圧力が高い状態では開弁状態となる（図３（ａ）参照）。一方、加圧行程時であって、コイルスプリング５２の付勢力と加圧室２２内の圧力との和が燃料吸入空間１４内の圧力よりも高い状態では閉弁状態となる（図３（ｂ）参照）。
【００４３】
上記ハウジング１０には、内部空間が上記燃料吸入空間１４に連通する吸入管部材１１が取り付けられている。そして、吸入弁ユニット６０の開弁状態で、プランジャ２３が下降するとき、フィードポンプ１０２の作動により燃料タンク１０１から汲み上げられた低圧燃料が、フィルタ１４１、プレッシャレギュレータ１４２、パルセーションダンパ７、吸入管部材１１及び燃料吸入空間１４を経て加圧室２２に吸入されるようになっている。
【００４４】
上記シリンダ２１の先端側に形成された加圧室２２は、シリンダ２１の内径よりも大径に形成されている。そして、プランジャ２３は、吸入弁ユニット６０の閉タイミング前または閉タイミングと同時に上昇移動され、吸入弁ユニット６０が閉弁した後に上死点に到達するようになっている。
【００４５】
また、ハウジング１０には燃料吐出通路１２が形成されており、この燃料吐出通路１２内に上記吐出側チェック弁４０が配設されている。この吐出側チェック弁４０は、燃料吐出通路１２に嵌め込まれたスプリングベース体４１と、燃料吐出通路１２の内壁面に対して接離可能とされた吐出弁体としてのバルブ体４２と、このバルブ体４２を閉弁方向に向けて付勢するコイルスプリング４３とを備えている。
【００４６】
上記バルブ体４２は、有底円筒形状を有しており、その内部の底面に上記コイルスプリング４３の一端が当接している。つまり、このバルブ体４２とスプリングベース体４１との間に上記コイルスプリング４３が圧縮状態で介在されていることにより、バルブ体４２はコイルスプリング４３からの付勢力を受けている。そして、このバルブ体４２の先端部の外周縁は、吐出通路の一部に形成されたテーパ面４４に当接することによって加圧室２２と燃料吐出通路１２とを遮断するようになっている。
【００４７】
尚、上記吐出側チェック弁４０の下流側では燃料吐出通路１２が上記高圧燃料配管１０５に接続されている。そして、加圧室２２内での燃料圧力が所定値を超えたとき、バルブ体４２がコイルスプリング４３の付勢力に抗して上記テーパ面４４から離間する位置に移動される。これにより、吐出側チェック弁４０が開弁状態になって、燃料吐出通路１２から圧送される高圧燃料が高圧燃料配管１０５を経てデリバリパイプ１０６に供給されるようになっている。
【００４８】
（燃料噴射制御及びポンプ駆動制御）
本実施形態の特徴は、上述の如く構成された燃料噴射システムにおけるインジェクタ４の燃料噴射制御及び高圧燃料ポンプ１の駆動制御にある。具体的には、エンジンの始動初期時であって、デリバリパイプ１０６の内圧が所定の燃料噴射弁保持可能圧力に上昇するまでは、インジェクタ４の燃料噴射を禁止（インジェクタ４内部の電磁ソレノイドを非通電状態に）しておき（燃料噴射禁止手段による燃料噴射禁止動作）、このデリバリパイプ１０６の内圧が所定の燃料噴射弁保持可能圧力に達した時点からインジェクタ４の燃料噴射を開始（インジェクタ４内部の電磁ソレノイドへの通電を開始）するようにしている。
【００４９】
また、上記インジェクタ４からの燃料噴射が禁止されている期間（デリバリパイプ１０６の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力未満である期間）では、高圧燃料ポンプ１の駆動制御としては全量圧送状態にする一方、デリバリパイプ１０６の内圧が所定の燃料噴射弁保持可能圧力に達してインジェクタ４からの燃料噴射が開始されると、上記電磁スピル弁機構３０を駆動制御することで、高圧燃料ポンプ１からの燃料吐出量を調整する調量制御に切り換えられるようになっている。
【００５０】
上記燃料噴射弁保持可能圧力としては、以下の式（１）により設定される。つまり、燃焼行程時の燃焼室最高内圧をＰ１、シリンダヘッドに形成されているインジェクタ装着孔の開口面積をＳｈ、デリバリパイプ１０６に形成されているインジェクタ装着孔の開口面積をＳｄ、インジェクタ４からの燃料噴射１回当たりにおけるデリバリパイプ１０６内の圧力降下量をＰ２とした場合に、
燃料噴射弁保持可能圧力＝Ｐ１×（Ｓｈ／Ｓｄ）＋Ｐ２      …（１）
となるように設定されている。
【００５１】
以下、この高圧燃料ポンプ１の切り換え動作について説明する。
【００５２】
先ず、エンジンの始動初期時であって、デリバリパイプ１０６の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力未満であり、インジェクタ４からの燃料噴射が禁止されている期間では、以下のようにして全量圧送状態にする。
【００５３】
つまり、電磁スピル弁機構３０の電磁ソレノイド３１に通電されることにより、コイルスプリング３７の付勢力に抗してニードル６１が吸入側チェック弁５０の弁体５１から後退する方向に移動する。これにより、吸入行程時では、プランジャ２３の下降により加圧室２２が低圧になることに伴って図３（ａ）に示すように弁体５１がコイルスプリング５２の付勢力に抗してバルブシート１３ｃから離間し、吸入弁ユニット６０は開弁状態となる。
【００５４】
この吸入行程の後、加圧行程に移ると、プランジャ２３の上昇により加圧室２２が高圧になると共に上記コイルスプリング５２の付勢力によって図３（ｂ）に示すように弁体５１がバルブシート１３ｃに当接して吸入弁ユニット６０は閉弁状態となる。
【００５５】
このような動作が吸入行程と加圧行程とで交互に繰り返されることで高圧燃料ポンプ１は全量圧送状態で駆動し、デリバリパイプ１０６の内圧は急速に高められていく。
【００５６】
また、この際、インジェクタ４は燃料噴射を行っていないので、燃焼室内では燃焼行程は行われず、インジェクタ４に対して燃焼圧力が作用することもない。また、燃料噴射に伴うデリバリパイプ１０６の内圧の降下も発生しないため、これもデリバリパイプ１０６の内圧の急上昇に寄与している。
【００５７】
そして、上記燃圧センサ１６１によって検出されるデリバリパイプ１０６内の燃料圧力が上記燃料噴射弁保持可能圧力に達すると、インジェクタ４からの燃料噴射が開始されると共に、高圧燃料ポンプ１の制御としては以下に述べる調量制御に切り換えられる。
【００５８】
この調量制御は、先ず、吸入行程では、電磁ソレノイド３１に対する通電が停止され、図３（ｃ）に示すように、ニードル６１がコイルスプリング３７の付勢力によって前進移動し、このニードル６１によって吸入側チェック弁５０の弁体５１が押圧力を受けてバルブシート１３ｃから離間する。つまり、上記燃料導入開口１３ｂが開放され、吸入弁ユニット６０は開弁状態となる。この状態で、加圧室２２の容積が増大する方向にプランジャ２３が下降移動することにより、フィードポンプ１０２から送り出された燃料が低圧燃料配管１０４を経て加圧室２２内に吸入される。
【００５９】
一方、加圧行程では、電磁スピル弁機構３０の制御による吸入弁ユニット６０の閉弁期間を制御することによって燃料吐出量の調量が行われる。即ち、吸入弁ユニット６０の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、吸入弁ユニット６０の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少するようになる。このように、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ１０６内の燃料圧力が制御される。
【００６０】
この電磁スピル弁機構３０の制御として具体的には、電磁ソレノイド３１に対する通電が停止されて吸入弁ユニット６０を開弁させた状態（図３（ｃ）の状態）から、所定のタイミングで電磁ソレノイド３１への通電を開始する。これにより、ニードル６１が吸入側チェック弁５０の弁体５１から後退する方向に移動し、上記コイルスプリング５２の付勢力によって図３（ｂ）に示すように弁体５１がバルブシート１３ｃに当接して吸入弁ユニット６０は閉弁状態となる。これにより、低圧燃料配管１０４と加圧室２２との間が遮断され、加圧室２２内の燃料圧力が所定値に達した時点で吐出側チェック弁４０が開放して、高圧の燃料が高圧燃料配管１０５を通じてデリバリパイプ１０６に向けて吐出される。
【００６１】
ここで、この加圧行程における高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量（電磁スピル弁機構３０の閉弁開始時期）を制御するための制御量であるポンプデューティＤＴについて説明する。
【００６２】
このポンプデューティＤＴは、０〜１００％という値の間で変化するものであって、吸入弁ユニット６０の閉弁期間に対応する排気カムシャフト１１０の駆動カム１１１のカム角度に関係した値である。
【００６３】
具体的には、駆動カム１１１のカム角度に関して、図４に示すように、吸入弁ユニット６０の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）をθ0とし、その最大閉弁期間の目標燃圧に対応するカム角度（目標カム角度）をθとすると、ポンプデューティＤＴは、最大カム角度θ0に対する目標カム角度θの割合（ＤＴ＝θ／θ0）で表される。従って、ポンプデューティＤＴは、目標とする吸入弁ユニット６０の閉弁期間（閉弁開始時期）が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値となり、目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値となる。
【００６４】
そして、ポンプデューティＤＴが１００％に近づくほど、ポンプデューティＤＴに基づいて調整される吸入弁ユニット６０の閉弁開始時期は早められ、吸入弁ユニット６０の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量が増加して実燃圧が上昇するようになる。また、ポンプデューティＤＴが０％に近づくほど、ポンプデューティＤＴに基づいて調整される吸入弁ユニット６０の閉弁開始時期は遅らされ、吸入弁ユニット６０の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量が減少して実燃圧が低下するようになる。尚、上記ポンプデューティＤＴの算出手順の詳細についてはここでは説明を省略する。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態では、エンジンの始動後、デリバリパイプ１０６の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に上昇するまではインジェクタ４からの燃料噴射を禁止し、その後、デリバリパイプ１０６の内圧が上昇して上記燃料噴射弁保持可能圧力に達した時点からインジェクタ４の燃料噴射を開始するようにしている。つまり、インジェクタ４を所定の取り付け位置に保持できる状態となった後に、エンジンの燃焼行程が行える状態にしている。このため、エンジンの始動開始から定常運転に亘る全域で、インジェクタ４を安定的に保持でき、燃焼室内圧の影響を受けてインジェクタ４が所定の取り付け位置から移動してしまうといった状況を回避することができる。その結果、従来技術で必要としていたクランプを使用することなく、インジェクタ４を所定の取り付け位置に安定的に保持できて、安定した燃料噴射動作を行わせることができる。また、インジェクタ４の振動が抑制できるので、このインジェクタ４の振動の影響によるノッキング発生の誤判定を行ってしまうことが防止でき、無用な点火時期遅角制御によるエンジンの運転効率の悪化を回避することもできる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
【００６７】
上述した第１実施形態における高圧燃料ポンプ１は、電磁スピル弁機構３０を備え、全量圧送状態と調量制御状態とが切り換えられるものであった。
【００６８】
本実施形態は、それに代えて、常に全量圧送状態で駆動する高圧燃料ポンプ１を採用したものである。
【００６９】
図５は本実施形態に係る高圧燃料ポンプ１の断面図である。この図５において、上述した第１実施形態の高圧燃料ポンプ１の構成部材と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図５に示すように、本実施形態に係る高圧燃料ポンプ１は吸入弁ユニット６０としては吸入側チェック弁５０のみを備えており、上記実施形態で備えられていた電磁スピル弁機構３０は備えていない。このため、燃料吸入空間１４において、上記電磁スピル弁機構３０が取り付けられていた箇所は蓋体６２によって閉塞されている。
【００７１】
そして、本形態に係る燃料噴射システムにおいても、エンジンの始動初期時であって、デリバリパイプ１０６の内圧が所定の燃料噴射弁保持可能圧力に上昇するまでは、インジェクタ４の燃料噴射を禁止しておき、このデリバリパイプ１０６の内圧が上記燃料噴射弁保持可能圧力に達した時点からインジェクタ４の燃料噴射を開始するようにしている。
【００７２】
そして、本実施形態における高圧燃料ポンプ１は、常時全量圧送タイプであるので、上記インジェクタ４からの燃料噴射が禁止されている期間（デリバリパイプ１０６の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力未満である期間）では、急速にデリバリパイプ１０６の内圧を高めることが可能であり、また、デリバリパイプ１０６の内圧が燃料噴射弁保持可能圧力に達してインジェクタ４からの燃料噴射が開始された後には、高圧燃料ポンプ１から吐出された余剰燃料は、上記リリーフバルブ１７１及びリターン配管１７２を介して燃料タンク１０１に戻されることになる。
【００７３】
このように、本実施形態においても、上記第１実施形態の場合と同様に、従来技術で必要としていたクランプを使用することなく、インジェクタ４を所定の取り付け位置に安定的に保持できて、安定した燃料噴射動作を行わせることができる。また、インジェクタ４の振動が抑制できるので、このインジェクタ４の振動の影響によるノッキング発生の誤判定を行ってしまうことが防止でき、無用な点火時期遅角制御によるエンジンの運転効率の悪化を回避することもできる。
【００７４】
−他の実施形態−
上述した各実施形態では、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型４気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、例えば筒内直噴型６気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数のガソリンエンジンに適用可能である。また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関にも本発明は適用可能である。更には、本発明が適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。
【００７５】
また、上記各実施形態における高圧燃料ポンプ１では、排気カムシャフト１１０に取り付けられた駆動カム１１１の回転によってプランジャ２３が駆動される構成としたが、吸気カムシャフトに取り付けられた駆動カムの回転によってプランジャ２３が駆動される構成としてもよい。
【００７６】
更に、本発明は、２つのカムノーズ１１２，１１２を有する駆動カム１１１を備えたものに限らず、その他の個数のカムノーズを有する駆動カムを備えたものにも適用可能である。
【００７７】
また、上記各実施形態における高圧燃料ポンプ１はプランジャポンプであったが、その他の容積形ポンプ（例えば、ピストンポンプやベーンポンプ等）に対しても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１実施形態に係る燃料噴射システムの構造を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態に係る高圧燃料ポンプを示す縦断面図である。
【図３】吸入弁ユニットの作動状態を示しており、図３（ａ）はニードル後退時の開弁状態を示し、図３（ｂ）はニードル後退時の閉弁状態を示し、図３（ｃ）はニードル前進時の開弁状態を示す図である。
【図４】電磁スピル弁機構による開閉動作を説明するための図である。
【図５】第２実施形態に係る高圧燃料ポンプを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１          高圧燃料ポンプ
４          インジェクタ（燃料噴射弁）
３０        電磁スピル弁機構（弁駆動機構）
５０        吸入側チェック弁
６０        吸入弁ユニット（弁ユニット）
６１        ニードル（進退部材）
１０１      燃料タンク
１０６      デリバリパイプ（蓄圧容器）
１７１      リリーフバルブ
【図１】
2009074504.tif 000003
【図２】
2009074504.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009074504.tif 000006
【図５】
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