JP3558008B2

JP3558008B2 - 燃料噴射装置

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Publication number: JP3558008B2
Application number: JP2000177171A
Authority: JP
Inventors: 貴文山田; 潔内貴
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: DE60100030T2; EP1162364A1; JP2001349261A; EP1162364B1; DE60100030D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射装置に関し、詳細には例えば内燃機関のコモンレール式燃料噴射装置のように、高圧の燃料を貯留する蓄圧室（コモンレール）から各燃料噴射弁に燃料を分配し、各燃料噴射弁から断続的に燃料噴射を行う燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧燃料を貯留する蓄圧室（コモンレール）を設け、このコモンレールに各燃料噴射弁を接続してコモンレール内の高圧燃料を各燃料噴射弁に分配するコモンレール式燃料噴射装置が知られている。コモンレール式燃料噴射装置では、高圧燃料ポンプからコモンレールに圧送される燃料量を制御することにより、コモンレール内圧力（すなわち各燃料噴射弁からの噴射圧力）を機関運転状態に応じた所望の値に維持することが可能となる。このため、コモンレール式燃料噴射装置では、例えば従来の機関駆動式燃料噴射ポンプ（ジャーク式ポンプ）等とは異なり、機関低回転時にも燃料噴射圧力を高く維持することが可能となり、機関低回転時にも噴射燃料の霧化が良好になるため機関の燃焼状態が改善される利点がある。
【０００３】
ところが、コモンレール式燃料噴射装置では高圧（例えば１００から１５０ＭＰａ）の燃料噴射が行われるため、各燃料噴射弁では燃料噴射開始、終了時に大きな圧力変動が生じる。この圧力変動は燃料噴射弁とコモンレールとを接続する燃料供給配管を介してコモンレールに伝播し、複雑に反射して燃料噴射弁の噴射圧力に変動を生じる。例えば、燃料噴射終了時の燃料噴射弁における圧力変動がコモンレールで反射して燃料噴射弁に再度戻ってくると燃料噴射終了後も圧力変動が減衰するまでは燃料供給配管の圧力は脈動する。このため、例えばディーゼル機関等で主燃料噴射に先立ってパイロット燃料噴射を行うような場合には、パイロット燃料噴射により生じた燃料供給配管の圧力変動が減衰する前に主燃料噴射が開始されるような場合が生じてしまい、主燃料噴射の噴射量、噴射時期が不正確になる場合がある。
【０００４】
また、各燃料噴射弁は共通のコモンレールに接続されているため、１つの燃料噴射弁の燃料噴射動作により生じた圧力変動はコモンレール内で反射して他の燃料噴射弁の燃料供給配管の圧力にも影響を生じるようになる。
この各燃料噴射弁の圧力変動による影響を防止するため、通常、コモンレールと各燃料噴射弁への燃料供給配管接続部にはオリフィスのような流路断面縮小部が設けられており、オリフィスの流路抵抗により圧力の脈動を短時間で減衰させるようにしている。
【０００５】
この場合、圧力脈動を短時間で減衰させるためには、オリフィス径はできるだけ小さく設定することが好ましい。ところが、オリフィス径を小さく設定すると、オリフィスの抵抗が大きくなってしまい、コモンレールから各燃料噴射弁への燃料流量まで減少してしまう問題が生じる。すなわち、オリフィス径をある程度以上小さくすると燃料噴射中の噴射圧力が低下してしまい必要な量の燃料を噴射するための燃料噴射期間が長くなる問題が生じる。一方、各燃料噴射弁の燃料噴射中の噴射圧力を充分に高い値に維持しようとすると、オリフィス径はある程度以下にはすることができず、圧力脈動の減衰が不十分になってしまう問題が生じる。
【０００６】
この問題を解決するために、例えば特開平９−１１２３８０号公報は、コモンレールと各燃料噴射弁とを接続する燃料配管に流体ダイオードを配置することを提案している。上記特開平９−１１２３８０号公報に記載された流体ダイオードには、コモンレール側から燃料噴射弁側に向けて大径孔、縮管状テーパー孔、オリフィス孔が連続して形成されている。同公報の流体ダイオードでは、コモンレール側から燃料噴射弁側に向けて流れる燃料は、大径孔から縮管状のテーパー孔を通ってオリフィス孔に流入するため比較的流動抵抗が小さくなるのに対して、燃料噴射弁の圧力脈動による燃料噴射弁側からコモンレール側への燃料の流れは直接オリフィス孔に流入するため流路抵抗が大きくなることを利用して、コモンレールから燃料噴射弁への燃料の供給を減少させることなく圧力脈動のみを短時間で減衰させるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平９−１１２３８０号公報のような流体ダイオードを使用した場合には、コモンレール側から燃料噴射弁側に流れる燃料の流路抵抗は、通常のオリフィスに較べて多少は低下するものの依然として大きな値になっている。このため、上記公報の流体ダイオードを使用した場合でも、圧力脈動を充分に減少させるためにオリフィス孔径を小さくするとコモンレール側から燃料噴射弁側への燃料供給が不十分になり燃料噴射中に噴射圧が低下する問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、コモンレール式燃料噴射装置に適用した場合にコモンレール側から各燃料噴射弁側への燃料の流動抵抗を充分に小さく維持しつつ、しかも各燃料噴射弁側からコモンレール側への燃料の流動抵抗を充分に大きくすることが可能な燃料噴射装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、加圧燃料を貯留する蓄圧室と、該蓄圧室に接続され蓄圧室から供給される燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた燃料噴射装置において、
前記蓄圧室から前記燃料噴射弁に至る燃料供給流路中に流路断面積縮小部からなる絞りを設け、前記蓄圧室から前記絞りに至る燃料供給流路に所定の壁面傾斜角を有する縮管状の第１のテーパー部を介して前記絞りを接続し、前記絞りから前記燃料噴射弁に至る燃料供給流路に所定の壁面傾斜角を有する拡管状の第２のテーパー部を介して前記絞りを接続するとともに、前記第２のテーパー部の壁面傾斜角を前記第１のテーパー部の壁面傾斜角より小さく設定したことを特徴とする、燃料噴射装置が提供される。
【００１０】
すなわち、本発明では従来技術と同様に、燃料供給流路中に絞りを設け、絞りの入口側（コモンレール側）にテーパー部を設けている。しかし、本発明では更に絞りの出口側（燃料噴射弁側）にもテーパー部を設け、この出口側のテーパー部（第２のテーパー部）の壁面の傾斜角を入口側のテーパー部（第１のテーパー部）より小さく設定した点が大きく相違している。
【００１１】
流路中に絞りを設けた場合、流路の入り口側では絞りに流入する燃料の流れは絞り入口で流路が急縮小するため流動抵抗が増大する。前述の従来技術の流体ダイオードは流路入口側に縮管状のテーパーを設け、絞りに流入する燃料の流動抵抗を減少させたものである。また、従来技術では絞り出口にはテーパー部を設けていないため、逆方向の流れ（燃料噴射弁からコモンレールに向かう流れ）については絞りに流入する流れは急縮小することになり、流動抵抗が増大する。すなわち、従来技術の流体ダイオードは、絞り入口側のみにテーパーを設けることにより、順方向の流れ（コモンレールから燃料噴射弁に向かう流れ）に対する抵抗は小さく、逆方向の流れ（燃料噴射弁からコモンレールに向かう流れ）の抵抗を増大させようとしたものである。
【００１２】
ところが、後述するように、絞りを通る流体の実際の流路抵抗は絞り入口側のみならず絞り出口側の形状によっても大きく変化することが判明している。すなわち、絞り出口側で流路が急拡大する形状であると、流路の急拡大による渦損失が非常に大きくなり流路抵抗が増大してしまうのである。
このため、従来技術のように絞り入口側に縮管状のテーパー部を設けても出口側が不連続的に流路が急拡大する形状であると、入口側にテーパー部を設けたことによる流路抵抗の減少より出口側の流路急拡大による抵抗の増大の影響が支配的となり、全体として順方向の流れに対する絞り部の流路抵抗は単に絞りのみを設けた場合と較べてほとんど減少しない。このため、従来技術では逆方向（燃料噴射弁からコモンレール側）の流路抵抗増大による圧力脈動の減少効果は見られるものの、順方向（コモンレール側から燃料噴射弁側）への流れの流路抵抗は単に絞りを設けた場合と較べてほとんど低下せず、燃料噴射期間中の燃料噴射弁への燃料供給が依然として不十分になる問題が生じるのである。
【００１３】
これに対して、本発明では絞りの入口側のみならず、出口側にもテーパー部を設けており、しかも絞りの出口側テーパー部は入口側テーパー部よりも壁面傾斜角（テーパーの傾斜角）が小さくなるようにされている。このように、絞り出口側にもテーパー部を設けたことにより、順方向の流れでは絞り入口における流路急縮小による損失が生じないだけでなく、更に絞り出口における流路の急拡大損失が生じないようになり順方向の流れに対する流路抵抗は単に絞りのみを設けた場合に較べて大幅に減少するようになる。
【００１４】
また、本発明では絞り入口側のテーパーの傾斜角は絞り出口側のテーパー傾斜角に較べて大きくなっている。この、絞り入口側のテーパーは逆方向の流れに対しては絞り出口側のテーパーとして機能するが、テーパーの傾斜が大きいと流路急拡大による渦損失が増大する。前述のように、順方向の流れに対しては絞り出口側のテーパーは比較的緩やかであるため、流路の急拡大は生じず順方向の流れの流路抵抗は小さくなるが、絞り入口側のテーパーは傾斜が比較的大きいため、逆方向の流れに対しては絞り出口における流路の急拡大による抵抗増大が生じる。このため、本発明では単に絞りのみを設けた場合に較べて、燃料供給流路の順方向（コモンレールから燃料噴射弁に向かう方向）の流れに対する流路抵抗は大幅に小さくなるが、逆方向（燃料噴射弁からコモンレールに向かう方向）の流れに対しては流路抵抗はほとんど低下しない。
【００１５】
従って、燃料噴射弁の噴射における圧力変動により流路を逆方向に向かう流れは大きな抵抗のために阻止され、一方、流路を順方向に向かう流れは抵抗を受けない。このため、本発明では燃料噴射による圧力変動は短時間で減衰するにもかかわらず、燃料噴射期間中に充分な量の燃料が燃料噴射弁に供給され燃料噴射期間中の燃料噴射圧力の低下が生じない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の燃料噴射装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は内燃機関（本実施形態では＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒４サイクルディーゼル機関が使用される）、１０ａから１０ｄは機関１の＃１から＃４の各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示している。燃料噴射弁１０ａから１０ｄは、それぞれ高圧燃料配管（燃料供給流路）１１ａから１１ｄを介して共通の蓄圧室（コモンレール）３に接続されている。コモンレール３は、高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管１１ａから１１ｄを介して各燃料噴射弁１０ａから１０ｄに分配する機能を有する。
【００１７】
本実施形態では、高圧燃料噴射ポンプ５は、例えば吐出量調節機構を有するプランジャ形式のポンプとされ、図示しない燃料タンクから供給される燃料を所定の圧力に昇圧しコモンレール３に供給する。ポンプ５からコモンレール３への燃料圧送量は、コモンレール３圧力が目標圧力になるようにＥＣＵ２０によりフィードバック制御される。このため、コモンレール３燃料圧力（すなわち各燃料噴射弁の燃料噴射圧力）は機関低回転時にも高い圧力に設定することができる。また、各燃料噴射弁１０ａから１０ｄが開弁すると、コモンレール３から高圧燃料が各燃料噴射弁を通じて各気筒に噴射されるが、コモンレール３の容積は１回の燃料噴射量に較べてはるかに大きいため、各燃料噴射弁１０の燃料噴射期間中、コモンレール３燃料圧力（すなわち燃料噴射圧力）はほぼ一定に維持される。
【００１８】
図１に２０で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、本実施形態では、燃料ポンプ５の吐出量を制御してコモンレール３圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御する燃料圧制御を行っている他、燃料噴射弁１０ａから１０ｄの開弁時期、時間等の開弁動作を制御してメイン燃料噴射の噴射時期及び噴射量を制御する燃料噴射制御等の機関の基本制御を行う。
【００１９】
これらの制御を行なうために、本実施形態ではコモンレール３にはコモンレール内燃料圧力を検出する燃料圧センサ２７が設けられている他、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍にはアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１が設けられている。また、図１に２３で示すのは機関１のカム軸の回転位相を検出するカム角センサ、２５で示すのはクランク軸の回転位相を検出するクランク角センサである。カム角センサ２３は、機関１のカム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角センサ２５は、機関１のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角毎（例えば１５度毎）にクランク角パルスを発生する。
【００２０】
ＥＣＵ２０は、クランク各センサ２５から入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回転数を算出し、アクセル開度センサ２１から入力するアクセル開度信号と、機関回転数とに基づいて燃料噴射弁１０ａから１０ｄの燃料噴射時期と燃料噴射量とを算出する。なお、本実施形態では、燃料噴射弁からの燃料噴射時期と燃料噴射量との算出方法は、公知のいずれの方法をも使用することができる。
【００２１】
燃料噴射期間中、燃料噴射弁が開弁するとコモンレール３から高圧燃料配管１１ａから１１ｄ（以下、高圧燃料配管１１と総称する）を通って燃料が燃料噴射弁１０ａから１０ｄ（以下燃料噴射弁１０と総称する）に流入する。この燃料の流れは燃料噴射が停止して燃料噴射弁が閉弁すると急激に遮断されることになり、燃料噴射弁では流れの遮断による圧力波が発生する。この圧力波は高圧燃料配管１１を通ってコモンレール３に戻り、一部はコモンレール３内から他の高圧燃料配管に伝播するとともに、一部はコモンレール３入口で反射して再度燃料噴射弁１０に伝播する。このため、燃料噴射停止時には反射した圧力波により燃料噴射弁の燃料供給圧力が変動するようになる。
【００２２】
この圧力変動は高圧燃料通路１１に絞りを設け、燃料噴射弁１０からコモンレール３に向かう燃料の流動を阻止することにより短時間で減衰させることができる。しかし、高圧燃料通路１１に絞りを設けると、燃料噴射時にコモンレール３から燃料噴射弁１０に向かう燃料の流れに大きな抵抗を生じ、燃料噴射中に燃料噴射弁１０における燃料噴射圧力が低下してしまい、所要量の燃料を噴射するための燃料噴射時間が増大する問題が生じる。
【００２３】
本実施形態では、図２に示すように各高圧燃料配管１１中（正確には高圧燃料配管１１とコモンレール３との接続部）に、両側にテーパー部を有する絞りを形成したオリフィスピース１００を介挿することにより上記問題を解決している。図１において、３はコモンレール、１１は高圧燃料配管を示す。また、３ａはコモンレール壁に形成された細孔からなる燃料通路を示している。コモンレール３ａには高圧の燃料（例えば１００から１５０ＭＰａ程度）が貯留されるため、コモンレール３に貫通孔を設ける際にはできるだけ孔径を小さくすることがコモンレールの強度上好ましい。そこで、本実施形態ではコモンレール壁に形成される燃料通路３ａの径を小さく設定している。この燃料通路３ａはコモンレールから燃料噴射弁への燃料供給経路中の絞りとしても機能する。本実施形態では、高圧燃料通路１１の圧力変動防止のためにオリフィスピース１００を設けているため、本来燃料通路３ａを絞りとして機能させる必要はないが、上述したようにコモンレール３の強度上燃料通路３ａの径は小さい方が好ましいため、燃料通路３ａとして従来と同様細径の通路を形成している。
【００２４】
本実施形態のオリフィスピース１００は高圧燃料配管１１の内径部に嵌装される小径端１０３とコモンレール３のオリフィスピース接続部に受承される大径端１０５とを備えている。高圧燃料配管１１とコモンレール３とは図２に示すようにオリフィスピース１００を間に介挿した状態で継手（図示せず）により互いに強固に連結される。
【００２５】
オリフィスピース１００には、入口側テーパー部１１１、細径絞り部１１３、出口側テーパー部１１５からなる燃料通路１１０が内部に形成されている。
図３は、燃料通路１１０の形状を説明する拡大図である。
図３に示すように、入口側テーパー部１１１は細径絞り部１１３の入口側（コモンレール側）に形成されており、流れの順方向（コモンレールから燃料噴射弁に向かう方向）に見て縮管状のテーパーとされている。本実施形態では、入口側テーパー部１１１の壁面傾斜角（テーパー拡がり角、図３にαで示す）は１２０度以上の角度とされている。
【００２６】
また、出口側テーパー部１１５は細径絞り部１１３の出口側（燃料噴射弁側）に形成されており、流れの順方向に見て拡管状のテーパーとされている。本実施形態では、出口側テーパー部１１５の壁面傾斜角（図３にβで示す）は７〜８度（約７．５度）の角度とされており、出口側テーパー部１１５の壁面傾斜角は入口側テーパー部１１１の壁面傾斜角より小さくなっている。
【００２７】
次に、本実施形態における出口側テーパー部１１５の有する機能について説明する。
仮に、出口側テーパー部１１５を設けていない場合を考えると、細径絞り部１１３から出口側に流出する燃料は細径絞り部１１３出口で流路が急拡大することになり、細径絞り部１１３出口周囲に渦領域が形成され、渦形成のため燃料の流れには細径絞り部１１３出口で大きな圧力損失が生じる。この圧力損失はかなり大きなものとなり、例えば入口側テーパー部１１１を設けて順方向の流れの流路急縮小による圧力損失の低減効果をほぼ相殺してしまう。一方、図３のように細径絞り部１１３出口に出口側テーパー部１１５を設けると、燃料の流路は細径絞り部１１３から高圧燃料配管１１へ徐々に拡がるようになるため、出口における流路急拡大による損失は低減される。
【００２８】
ところが、この出口側テーパー部１１５による流路急拡大防止効果はテーパーの拡がり角βに応じて変化する。図４は、出口側テーパー部１１５の拡がり角βを変えた場合の出口側テーパー部１１５を通る燃料流の圧力損失の変化を説明する図である。図４に示すように、拡がり角βを増大して行くと、それにつれて圧力損失は増大するが、例えばβ＝０（細径絞り部１１３出口に直管を接続した場合に相当する）からβ＝β_１までの間はβを増大しても圧力損失はほとんど上昇しない。すなわち、拡がり角βをβ_１以下にしても圧力損失はβ＝β_１の場合からほとんど減少しない。また、拡がり角βがβ_１を越えるとβの増大につれて圧力損失は比較的急激に増大するが、拡がり角βがβ_２（β_２＞β_１）に到達すると、それ以上拡がり角βを増大しても圧力損失はほとんど上昇しない。すなわち、βがある角度β_２以上になると、出口側テーパー部を設けていても圧力損失はテーパー部を設けない場合（すなわちβ＝１８０度に相当）とほぼ同等まで増大してしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、出口側テーパー部１１５の拡がり角は、実際上圧力損失が最小となるβ_１に設定している。実験の結果、この角度は約７．５度付近となることが判明している。これにより、オリフィスピース１００の流路１１０を通る順方向の流れの流路抵抗は事実上最小となる。
更に、本実施形態では、入口側テーパー部１１１の拡がり角αは、上記β_２以上の値に設定している。β_２は実験の結果約１２０度であり、本実施形態では入口側テーパー部１１１の拡がり角αは、α≧１２０度（α＜１８０度）とされている。入口側テーパー部１１１の拡がり角をβ_２以上に設定するのは、流路１１０を通る逆方向（燃料噴射弁側からコモンレール側に向かう方向）の流れの圧力損失を増大させるためである。すなわち、入口側テーパー部１１１は順方向の流れに対しては、流路急縮小を防止して圧力損失を低減するが、逆方向の流れに対しては出口側テーパー部として機能するため、テーパーの拡がり角αを大きくすることにより流路１１０を通る逆方向の流れの圧力損失を逆に増大させることができる。すなわち、入口側テーパー部１１１の拡がり角αを１２０度以上とすることにより、順方向の流れの圧力損失低減効果を維持しながら逆方向の流れの圧力損失を増大させることが可能となる。
【００３０】
このため、本実施形態のオリフィスピース１００では流路１１０を通る逆方向（燃料噴射弁からコモンレールに向かう方向）の流れには、細径絞り部１１３における圧力損失に加えて、入口側テーパー部１１１における流路急拡大の圧力損失が生じることになり、流路１１０は逆方向の流れに対しては大きな抵抗を与えるようになる。一方、流路１１０を通る順方向の流れでは、入口側テーパー部１１１により流路急縮小の圧力損失が低減され、更に出口側テーパー部１１５により流路急拡大の圧力損失が大幅に低減される。このため、流路１１０は順方向の流れに対しては、細径絞り部１１３の管路抵抗と同等程度の小さい抵抗しか与えない。このため、本実施形態のオリフィスピース１００は順方向流れに対しては流路抵抗が小さく、逆方向流れに対しては流路抵抗が大きい特性を示すようになる。
【００３１】
従って、本実施形態のオリフィスピース１００をコモンレール３と燃料噴射弁１０との間の燃料流路に配置すると、圧力変動による逆方向の燃料の流れは効果的に減衰され圧力変動が大きく減衰するにもかかわらず、順方向の燃料の流れに対する影響は小さいため、燃料噴射期間中に充分な量の燃料が燃料噴射弁に供給され、燃料噴射圧力の低下が生じなくなる。
【００３２】
図５（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態のオリフィスピース１００を設けた場合の効果を実測結果に基づいて説明する図である。
図５（Ａ）は燃料噴射期間中における燃料噴射弁１０の燃料噴射率の変化を示し、図５（Ｂ）は燃料噴射弁入口における燃料圧力の変化を示している。また、図５（Ａ）、（Ｂ）において、カーブＩは高圧燃料通路１１に絞りを設けていない場合（すなわち、燃料供給経路中には細径部としてコモンレール３壁貫通部の燃料通路３ａが存在するだけの場合）を、カーブＩＩは本実施形態のオリフィスピース１００を設けた場合を示し、カーブＩＩＩは高圧燃料通路に絞りのみ（両側にテーパー部を設けない細径絞りのみ）を設けた場合をそれぞれ示している。また、図５（Ａ）、（Ｂ）において、Ａ点は燃料噴射開始時（燃料噴射弁開弁時）、Ｂ点は燃料噴射終了時（燃料噴射弁閉弁時）を示している。
【００３３】
まず、高圧燃料通路１１に絞りを設けていない場合（カーブＩ）について説明する。この場合、燃料噴射弁が開弁して燃料噴射が開始されると（Ａ点）、燃料噴射率は急激に増大（図５（Ａ））するが、燃料噴射に伴って燃料噴射弁入口の燃料圧力は低下する（図５（Ｂ））。しかし、その後燃料噴射開始に伴う圧力脈動が生じ、燃料圧力は上昇し（図５（Ｂ）、Ｃ点）、燃料噴射率は増大を続ける（図５（Ａ））。そして、燃料噴射弁が閉弁すると（図５、Ｂ点）燃料噴射率は急激に低下し（図５（Ａ））、燃料圧力は閉弁に伴って急上昇する（図５（Ｂ））。そして、燃料噴射弁閉弁後、閉弁動作に伴う圧力波の反射により燃料圧力の脈動が発生する（図５（Ｂ）、区間Ｄ）。
【００３４】
一方、高圧燃料通路１１に絞りのみを設けた場合（カーブＩＩＩ）では、燃料噴射弁閉弁後（図５（Ｂ）、区間Ｄ）での圧力脈動幅は絞りを設けない場合（カーブＩ）に対して大幅に小さくなる。しかし、この場合には、燃料噴射期間の後半では絞りの大きな抵抗のために燃料噴射弁に流入する燃料流量が絞りを設けない場合（カーブＩ）に較べて低下してしまい、燃料圧力が低くなり（図５（Ｂ））、それに伴って燃料噴射率が低下するようになる（図５（Ａ））。
【００３５】
一方、本実施形態のオリフィスピース１００を高圧燃料配管１１に配置した場合（カーブＩＩ）では、前述した出口側テーパー部１１５を設けた効果により燃料噴射期間後期に燃料噴射弁に流入する燃料量は絞りを設けない場合（カーブＩ）に較べて殆ど低下せず、燃料圧力もわずかに低下するのみとなる（図５（Ｂ））。このため、燃料噴射率は絞りを設けない場合（カーブＩ）とほぼ同一となり、燃料噴射期間後期における燃料噴射率の低下が生じない。また、前述したように、入口側テーパー部１１１が逆方向の流れに対しては大きな抵抗として作用するため、燃料噴射終了後の圧力脈動幅は絞りを設けない場合に較べて低減され、圧力脈動は短時間で減衰するようになる（図５（Ｂ））。
【００３６】
前述したように、燃料噴射終了後の圧力脈動は次の燃料噴射の燃料噴射量、噴射時期に影響を及ぼす場合がある。特に、主燃料噴射に先立ってパイロット燃料噴射を行うディーゼル機関では、パイロット燃料噴射終了後の燃料圧力脈動が主燃料噴射の噴射量や噴射時期に影響を与える場合がある。このため、燃料噴射終了後の燃料圧力脈動は早期に減衰させる必要がある。
【００３７】
図６（Ａ）、（Ｂ）はパイロット燃料噴射を行った場合の圧力脈動の圧力脈動の燃料噴射量に与える影響を説明する図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すように、パイロット燃料噴射でＱ_１の量の燃料を噴射し、インターバルＴの後に所定時間の主燃料噴射量を行う場合に、インターバルＴを変化させたときの合計燃料噴射量（すなわち、パイロット燃料噴射量Ｑ_１と主燃料噴射量Ｑ_２との合計量Ｑ_１＋Ｑ_２）の変化を示している。
【００３８】
前述したように、インターバルＴの期間はパイロット燃料噴射により燃料噴射弁入口の圧力が変動するため、インターバルが変化すると主燃料噴射開始時の燃料噴射圧力が変化する。このため、主燃料噴射期間を同一に維持した場合でも、燃料噴射量はインターバルＴに応じて変動するようになる。
図６（Ｂ）においても、図５（Ａ）、（Ｂ）と同様にカーブＩは高圧燃料噴射通路１１に絞りを設けない場合を、カーブＩＩは本実施形態のオリフィスピース１００を設けた場合を、カーブＩＩＩは両側にテーパー部を有さない絞りのみを設けた場合を、それぞれ示している。図６（Ｂ）に示すように、絞りを設けない場合（カーブＩ）は、パイロット燃料噴射終了後の燃料圧力脈動が大きいため、インターバルＴを変えた場合の合計燃料噴射量の変動幅が最も大きくなり、絞りのみを設けた場合（カーブＩＩＩ）とオリフィスピース１００を設けた場合（カーブＩＩ）ではいずれも合計燃料噴射量の変動幅はカーブＩに較べて小さくなることがわかる。このため、本実施形態のオリフィスピース１００を設けた場合には、燃料噴射期間中の燃料噴射率の低下が防止され（図５（Ａ））、更にパイロット燃料噴射と主燃料噴射とのインターバルＴを変化させた場合にも燃料噴射量の変動が少なくなり、正確な燃料噴射制御が可能となることが判る。
【００３９】
次に、図７と図８とを用いて本発明の上記とは別の実施形態について説明する。上述の実施形態では、コモンレール３と高圧燃料配管１１との接続部にオリフィスピース１００を介挿して、管継手で固定していたのに対して、以下の実施形態では、独立したオリフィスピース１００を設けていない点が相違している。
すなわち、図７では、入口側テーパー部１１１、細径絞り部１１３及び出口側テーパー部１１５は、コモンレール３の壁内に形成されている。また、図８では、コモンレール３と高圧燃料配管１１との接続に使用する管継手（ユニオン）８０内に入口側テーパー部１１１、細径絞り部１１３及び出口側テーパー部１１５とが形成されている。図７と図８の実施形態では、いずれもテーパー部１１１、１１５のテーパー拡がり角は、図２、図３の実施形態と同じに設定されている。図７と図８の実施形態によれば、別体のオリフィスピース１００が必要とされないため、装置全体の部品点数を低減し、組み付け工程を簡略化することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、コモンレール式燃料噴射装置に適用した場合にコモンレール側から各燃料噴射弁側への燃料の流動抵抗を充分に小さく維持しつつ、しかも各燃料噴射弁側からコモンレール側への燃料の流動抵抗を充分に大きくすることが可能となり、燃料噴射制御の精度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の燃料噴射装置全体の概略構成の一例を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図３】図２の燃料流路詳細を説明する図である。
【図４】出口側テーパー部の拡がり角による流路抵抗の変化を説明する図である。
【図５】燃料噴射期間中の燃料噴射率と燃料圧力の変化を説明する図である。
【図６】パイロット燃料噴射実施時の燃料噴射インターバルの変化による燃料噴射量の変動を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関
３…コモンレール
１０ａ〜１０ｄ…燃料噴射弁
１１ａ〜１１ｄ…高圧燃料配管
１００…オリフィスピース
１１０…燃料通路
１１１…入口側テーパー部（第１のテーパー部）
１１３…細径絞り部
１１５…出口側テーパー部（第２のテーパー部）
α…入口側テーパー部の拡がり角（第１のテーパー部の壁面傾斜角）
β…出口側テーパー部の拡がり角（第２のテーパー部の壁面傾斜角）

Claims

加圧燃料を貯留する蓄圧室と、該蓄圧室に接続され蓄圧室から供給される燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた燃料噴射装置において、
前記蓄圧室から前記燃料噴射弁に至る燃料供給流路中に流路断面積縮小部からなる絞りを設け、前記蓄圧室から前記絞りに至る燃料供給流路に所定の壁面傾斜角を有する縮管状の第１のテーパー部を介して前記絞りを接続し、前記絞りから前記燃料噴射弁に至る燃料供給流路に所定の壁面傾斜角を有する拡管状の第２のテーパー部を介して前記絞りを接続するとともに、前記第２のテーパー部の壁面傾斜角を前記第１のテーパー部の壁面傾斜角より小さく設定したことを特徴とする、燃料噴射装置。
前記第１のテーパー部の壁面傾斜角がテーパー拡がり角で１２０度以上１８０度未満である、請求項１に記載の燃料噴射装置。