(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各燃焼室に配設され、針弁のリフトによって噴口から燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射圧に相当する高圧燃料を供給する高圧発生装置と、前記高圧燃料を蓄圧する蓄圧室と、前記燃料噴射弁の燃料溜部に、前記蓄圧室からの高圧燃料を供給する燃料通路と、前記針弁のシート部と前記噴口との間に形成され、前記針弁のリフトによって前記燃料溜部からの燃料が供給されるサック部とを備えた燃料噴射装置において、
前記燃料噴射弁の燃料溜部近傍に初期噴射される高圧燃料の一部を前記サック部から導入して燃料圧力を吸収する初期噴射圧力吸収装置を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記初期噴射圧力調整装置は、高圧燃料の一部を吸収する圧力吸収ピストンと、吸収した燃料圧力を次回噴射前に排出させる圧力制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１項記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記圧力制御手段は、電磁弁により構成されていることを特徴とする請求項２項記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記圧力制御手段は、圧力吸収ピストンのピストン部材に設けられているオリフィスであることを特徴とする請求項２項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射装置例えば、図８に示すような蓄圧式の燃料噴射装置１は、高圧発生装置としての高圧ポンプ２により発生した高圧燃料を圧力制御弁としての圧力制御電磁弁３により燃料噴射圧に相当するを燃料圧に制御して蓄圧室４に蓄圧し、この蓄圧室４の高圧燃料を燃料通路５、燃料噴射弁６のノズルホルダボデイ７の燃料通路７ａを通して燃料溜部７ｂに供給すると共に、針弁８の上部に設けた噴射制御室９に燃料通路７ａから制御オリフィス１１を通して高圧燃料の一部を供給する。
【０００３】
噴射制御室９は、制御オリフィス１２、電磁弁１３、燃料排出通路１４を通して燃料タンク（低圧側）１５に接続されており、噴射制御室９内の燃料を燃料タンク１５に排出するように構成されている。噴射制御室９内には針弁８を上昇又は下降させるための制御ピストン１０が収納されている。圧力制御電磁弁３、電磁弁１３は、電子制御装置（ＥＣＵ）１６により制御される。
【０００４】
燃料噴射弁６は、電磁弁１３が閉弁されているときには蓄圧室４から噴射制御室９に供給されている高圧燃料が制御ピストン１０に圧力を付与して針弁８を押し下げる（下降させる）ことにより閉弁している。燃料噴射時には電子制御装置１６が電磁弁１３を開弁して噴射制御室９内の燃料を燃料タンク１５に排出すると、噴射制御室９の圧力が低下し、燃料通路７ａ、燃料溜部７ｂに供給された高圧燃料が制御ピストン１０の押圧力に抗して針弁８を押し上げて（上昇させて）サック部７ｃに流入し、噴口７ｄから噴射される。針弁８のリフトは、噴射制御室９に高圧燃料を流入させる制御オリフィス１１と、この噴射制御室９内の高圧燃料を排出させる制御オリフィス１２とによる流量バランスにより決定される。
【０００５】
電磁弁１３を閉弁すると、制御オリフィス１１から供給される蓄圧室４の高圧燃料により噴射制御室９の燃料圧が上昇して制御ピストン１０を押し下げ、針弁８を下降させて閉弁する。これにより燃料噴射が終了する。
このような蓄圧式の燃料噴射装置は、軽量であること、噴射圧及び噴射時期を自由に設定することが可能である即ち、噴射自由度が高いこと等の利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記蓄圧式の燃料噴射装置１は、その作動原理故に初期噴射圧力が高く、針弁８が急激にリフトし、燃料の噴射パターンは、図９に示すように矩形に近い形状となり、斜線で示すように初期噴射率が高い。このため噴射開始時点から着火までの期間（着火遅れ期間）に噴射される初期燃料量が多くなり、ＮＯxの排出量や燃焼騒音の点で好ましくない。
【０００７】
そこで、制御オリフィス１１、１２により、噴射初期の針弁８のリフト制御を行い、シート絞りによる初期噴射率の抑制を行っているが、その制御自由度は小さく、更に大幅な初期噴射量の低減が要求されている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、燃料噴射弁の初期噴射圧力を低くして初期噴射量を大幅に低減させるようにした燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１では、高圧発生装置で発生した高圧燃料を蓄圧室に一旦蓄圧して燃料通路を経て燃料噴射弁に供給し、サック部に供給される高圧燃料の一部を初期噴射圧力吸収装置により吸収して初期噴射率を低減させる。これにより、噴射初期には低い噴射圧力で燃料を噴射させ、燃料噴射率を低くして噴射開始から着火までの期間の初期噴射量を少なくし、主噴射である噴射中期・噴射後期には高い噴射圧力で燃料を噴射させ、燃料噴射率を高くして噴射量を多くすることができる。
【０００９】
請求項２では、圧力吸収ピストンによりサック部に供給される高圧燃料の一部を吸収し、この吸収した燃料を圧力制御手段により開放することで、次回の噴射に備えることができる。
請求項３では、圧力制御手段として電磁弁を使用することで、吸収した高圧燃料を迅速に開放することができる。
【００１０】
請求項４では、圧力制御手段として圧力吸収ピストンにオリフィスを設けることで、構造が簡単、小型化、軽量化が図られると共にコストの低減が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
（実施例１）
図１は、本発明を適用した燃料噴射装置を示す。尚、図８に示す燃料噴射装置１の構成部材と同一部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１２】
図１において、燃料噴射弁６は、ノズルホルダボデイ７に長手方向（上下方向）に沿って燃料逃がし通路７ｇが設けられており、一側開口端７ｈがサック部７ｃに開口し、他側開口端７ｉが上部外壁面に開口している。そして、燃料逃がし通路７ｇの途中に初期噴射圧力吸収装置（以下単に「圧力吸収装置」という）３０が設けられている。
【００１３】
図２に圧力吸収装置３０の詳細を示す。図１、図２に示すように圧力吸収装置３０は、燃料溜部７ｂの僅か下方位置に配置されており、逆止弁３１、圧力吸収ピストン３２、圧力制御手段としての電磁弁３３により構成されている。そして、燃料逃がし通路７ｇのサック部７ｃ（上流側）から開口端７ｉ（下流側）に向かって逆止弁３１、圧力吸収ピストン３２、電磁弁３３の順序で配置されている。逆止弁３１は、燃料逃がし通路７ｇのサック部７ｃから圧力吸収ピストン３２方向にのみ燃料の流れを許容し、圧力吸収ピストン３２は、サック部７ｃ内に供給された高圧燃料の一部を吸収し、電磁弁３３は、圧力吸収ピストン３２が吸収した燃料を燃料タンク１５に排出させる。
【００１４】
ノズルホルダボデイ７には燃料溜部７ｂの下方にスペーサ３５、３６が密着して介在されており、逆止弁３１と圧力吸収ピストン３２は、スペーサ３５に内蔵され、電磁弁３３は、スペーサ３６に内蔵されている。スペーサ３５、３６には針弁８の挿通孔３５ａ、３６ａが設けられている。スペーサ３５には軸方向に沿って穴３５ｃ、３５ｄが連通して設けられており、上流側の穴３５ｃに逆止弁３１が設けられている。逆止弁３１の入口３１ａは、燃料逃がし通路７ｇの開口端７ｈ側（サック部７ｃ側）に接続されている。
【００１５】
下流側の穴３５ｄは、シリンダとされ（以下「シリンダ３５ｄ」という）、ピストン４０と、スプリング４１及びばね座４２が収納されており、ピストン４０は、逆止弁３１のばね座３８にスプリング４１により圧接されている。シリンダ３５ｄの側壁下端には孔３５ｅが設けられており燃料逃がし通路７ｇに連通されている。この孔３５ｅは、通常時にはピストン４０により閉塞されており、ピストン４０が図中上方に移動すると開口される。
【００１６】
スペーサ３６にはシリンダ３５ｄの上方位置に収納部３６ｃが設けられており、電磁弁３３が収納されている。この電磁弁３３は、燃料逃がし通路７ｇのシリンダ３５ｄの下流側を開閉する。この電磁弁３３は、電子制御装置１６により制御される。
以下に作動を説明する。
【００１７】
図１において電磁弁１３が開弁されると、針弁８が開弁（リフト）して燃料溜部７ｂから高圧燃料がサック部７ｃに供給され、噴口７ｄから噴射される。同時に噴口７ｃ内の高圧燃料の一部が逆止弁３１を通してピストン４０をスプリング４１のばね力に抗して押し上げ、シリンダ３５ｄ内に流入する。即ち、ピストン４０のストロークに相当する容積分だけサック部７ｃに供給される燃料の一部が、圧力吸収ピストン３２に吸収される。そして、サック部７ｃの燃料圧力即ち、噴射圧力は、圧力吸収ピストン３２の容量に達するまで低圧に抑えられ、且つ当該圧力吸収ピストン３２に吸収された燃料は、逆止弁３１によりサック部７ｃへの逆流が阻止される。これにより初期噴射における燃料圧が吸収されて初期噴射量が図４に示す噴射率特性の実線Ｉ、又は点線II、又は１点鎖線IIIで示すように低減される。この初期噴射に続いて主噴射が行われる。そして、電磁弁１３が閉弁されると、針弁８が閉弁して主噴射が終了する。
【００１８】
初期噴射量の低減量は、圧力吸収ピストン３２のピストン４０のストローク、スプリング４１のバネ定数により、前記特性曲線Ｉ〜IIIに示すように任意に設定することが可能である。
針弁８が閉弁されると、サック部７ｃが燃料溜部７ｂから遮断される。逆止弁３１は、圧力吸収ピストン３２内に吸収されている燃料がサック部７ｃに逆流することを阻止しており、従って、主噴射終了後圧力吸収ピストン３２に吸収されている燃料がシリンダ内に噴射することが防止される。尚、燃料逃がし通路７ｇのサック部７ｃと逆止弁３１との間の燃料は、燃料逃がし通路７ｇが充分細いためシリンダ内に滴下することはない。
【００１９】
次いで、電磁弁３３が開弁される。電磁弁３３が開弁されると、燃料逃がし通路７ｇが開放され、シリンダ３５ｄ内に吸収されている高圧燃料が電磁弁３３、燃料逃がし通路７ｇ、燃料排出通路１７を通して燃料タンク１５に排出される。これに伴いピストン４０がスプリング４１のばね力により下降（移動）してシリンダ３５ｄ内の残存する燃料を燃料逃がし通路７ｇに押し出す。次いで、電磁弁３３が閉弁されて燃料逃がし通路７ｇを閉塞される。これにより圧力吸収ピストン３２は、初期状態に復帰して次回の燃料噴射に備える。
【００２０】
図５は、圧力吸収装置３０の制御手順の一例を示すフローチャート、図６は、電磁弁１３、電磁弁３３の作動を示す図である。
図５のステップＳ１において、電子制御装置１６は、内燃機関としてのエンジンの回転数Ｎｅ、負荷Ｔを読み込み、燃料の噴射開始時期θi、燃料噴射量（噴射期間）Δθ、噴射圧力をマップから読みとり（ステップＳ２）、燃料逃がし用の電磁弁３３の開弁時期θｒ（＝θi＋Δθ＋θc）を演算する（ステップＳ３）。値θcは、主噴射が終了した後シリンダ３５ｄに吸収した燃料を逃がすまでの期間（電磁弁１３を閉弁してから電磁弁３３を開弁するまでの期間）である。次いで、電子制御装置１６は、図６（ａ）に示すように前記燃料噴射開始時期θiにおいて電磁弁１３を開弁し、噴射期間Δθ経過後閉弁する（ステップＳ４）。電子制御装置１６は、図６（ｂ）に示すように電磁弁１３を閉弁した時期から期間θc経過した後、電磁弁３３の開弁時期θｒにおいて当該電磁弁３３を開弁し、シリンダ３５ｄ内に吸収した燃料を燃料逃がし通路７ｇを通して燃料タンク１５に排出する（ステップＳ５）。
【００２１】
（実施例２）
図３は、圧力吸収装置３０の他の実施例を示す。実施例１では、電磁弁３３を使用し、圧力吸収ピストン３２に吸収した高圧燃料を電磁弁３３を開弁することにより排出するようにしたが、実施例２においては、圧力吸収ピストン３２自身が、吸収した高圧燃料を燃料逃がし通路７ｇに排出するようにしたものである。具体的には電磁弁３３に代えて圧力吸収ピストン３２に設けたオリフィスにより排出する。即ち、ピストン４０の中央に圧力制御手段としてのオリフィス４０ａを設けると共に、シリンダ３５ｄの上方（ばね座４２近傍）に孔３５ｆを設け、燃料逃がし通路７ｇに連通させる。
【００２２】
初期噴射時にサック７ｃに供給された高圧燃料の一部が逆止弁３１を通過してピストン４０を押し上げ、シリンダ３５ｄに流入する。これにより実施例１の場合と同様に初期噴射率が低減する。そして、主噴射が終了すると、シリンダ３５ｄ内に吸収された燃料は、ピストン４０のオリフィス４０ａを通して徐々に燃料室３５Ａに流入し、孔３５ｆから燃料逃がし通路７ｇに排出される。ピストン４０は、シリンダ３５ｄ内の燃料が燃料室３５Ａに流入するに伴いスプリング４１のばね力により復帰する。図７（ａ）にピストン４０のストローク変化を示し、図７（ｂ）に噴射率の変化を示す。初期噴射率は、図７（ｂ）において斜線で示すように大幅に低減される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、初期噴射圧力吸収装置により燃料噴射弁のサック部に供給される高圧燃料の一部を吸収することで、初期噴射率を大幅に低減することが可能となり、ＮＯｘの低減、燃費の低減及びエンジン騒音の低減が図られる。
請求項２の発明では、圧力吸収ピストンにより噴射初期の高圧燃料を吸収し、この吸収した高圧燃料を圧力制御手段により開放することで、次回の燃料噴射に備えることができる。
【００２４】
請求項３の発明では、圧力制御手段として電磁弁を使用することで吸収した高圧燃料を迅速に開放することができる。
請求項４の発明では、圧力制御手段として圧力吸収ピストンに設けたオリフィスにより吸収した高圧燃料を開放することで、構成が簡単となり、小型化、軽量化が図られる、且つ安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した燃料噴射装置の実施例１を示す構成図である。
【図２】図１の初期噴射圧力吸収装置の拡大図である。
【図３】本発明の燃料噴射装置に適用する初期噴射圧力吸収装置の他の実施例を示す構成図である。
【図４】図１の燃料噴射装置の噴射特性を示す図である。
【図５】図１の燃料噴射装置の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図５の制御手順による図１の電磁弁の作動を示す説明図である。
【図７】図１の燃料噴射装置に図３に示す初期噴射圧力吸収装置を適用した場合における噴射特性を示す図である。
【図８】従来の燃料噴射装置の構成図である。
【図９】図８の燃料噴射装置の噴射特性を示す図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射装置
２  高圧ポンプ
３  圧力制御電磁弁
４  蓄圧室
５、７ａ  燃料通路
６  燃料噴射弁
７  ノズルホルダボデイ
７ｂ  燃料溜部
７ｃ  サック部
８  針弁
１１、１２  制御オリフィス
１３、３３  電磁弁
１６  電子制御装置（ＥＣＵ）
３０  初期噴射圧力吸収装置
【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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【図７】
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【図８】
0003846517.tif 000009
【図９】
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