JP4356657B2

JP4356657B2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP4356657B2
Application number: JP2005191800A
Authority: JP
Inventors: 孝治佐光
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP2007009809A

Description

本発明は、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕
従来から、燃料噴射装置は、例えば、燃料を高圧化して供給する燃料供給ポンプ、燃料供給ポンプから供給された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール、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、燃料供給ポンプやインジェクタの作動を制御する制御手段を備える。

また、インジェクタは、噴孔を開閉する噴射弁体を収容するとともに、噴射弁体に対し噴孔を開放する方向（開孔方向）に圧力を及ぼす燃料の供給を受けるノズル室、および、噴射弁体の反ノズル室側に形成され、噴射弁体に対し噴孔を閉鎖する方向（閉孔方向）に圧力を及ぼす燃料の供給を受ける背圧室を有する。

そして、インジェクタは、背圧室を開閉する制御弁体を所定のアクチュエータにより駆動することで背圧室を開放し、背圧室の燃料の圧力を減圧して、噴射弁体に対し閉孔方向に作用する付勢力を弱めることで噴射弁体に噴孔を開放させ燃料を噴射する。以下、背圧室の燃料の圧力を、噴射弁体に対し閉孔方向に作用する点に着目し、「閉孔圧」と呼ぶ。また、ノズル室の燃料の圧力を、噴射弁体に対し開孔方向に作用する点に着目し、「開孔圧」と呼ぶ。

ここで、所定のアクチュエータとは、例えば、通電により磁気吸引力を発生させるソレノイドコイルである。そして、図７に示すように、ソレノイドコイルへの通電が始まると磁気吸引力が発生し（時間ｔ０参照）、この磁気吸引力により制御弁体が着座位置から上昇を開始する（時間ｔ１参照）。これにより、背圧室が開放され閉孔圧が低下すると、噴射弁体が着座位置から上昇を開始し、噴孔が開放されて噴射率が上昇を開始する（時間ｔ２参照）。

また、ソレノイドコイルへの通電が終わると磁気吸引力が消滅し（時間ｔ３参照）、制御弁体が着座位置に向けて下降を開始する。さらに、閉孔圧が上昇を開始するとともに噴射弁体が着座位置に向けて下降を開始し、噴射率が低下を開始する。やがて、制御弁体が着座位置に着座し背圧室が閉鎖され（時間ｔ４参照）、噴射弁体が着座位置に着座して、噴孔が閉鎖され噴射率はゼロになる（時間ｔ５参照）。

〔従来技術の不具合〕
この従来の燃料噴射装置では、噴孔が閉鎖されると、図７（ｃ）、（ｆ）に示すように、閉孔圧および開孔圧に脈動が発生する。そして、短時間で噴孔の開閉が繰り返される場合、この脈動が収束する前に噴孔が開放される。つまり、先行する噴射によって生じた圧力脈動が収束する前に、後行する噴射が開始される。このため、後行する噴射では、ソレノイドコイルへの通電開始時期および通電期間を一定にしても、圧力脈動の状況に応じて実噴射量が変動する。

例えば、排気ガス中のＮＯｘ低減等を目的として、一度に噴射すべき量の燃料を２段階以上に分けて噴射するマルチ噴射では（例えば、特許文献１参照）、極めて短時間の内に、ソレノイドコイルへの通電が繰り返され、噴孔の開閉が繰り返される。このため、上記のような実噴射量にたいする圧力脈動の影響が顕著である。
特開２００３−２６２１５２号公報

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、燃料の圧力脈動による実噴射量の変動を抑えることができる燃料噴射装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、インジェクタによる燃料の噴射を行う際に、制御弁体とは別に背圧室を開放し、閉孔圧を減圧することができる減圧機構を備える。
これにより、閉孔圧に脈動が発生しても、減圧機構により閉孔圧を調整し早期に閉孔圧の脈動を収束させることができる。このため、閉孔圧の脈動に伴う実噴射量の変動を抑えることができる。

また、燃料噴射装置は、アクチュエータを２回以上作動させることで、インジェクタによる燃料の噴射を少なくとも２段階に分けて実行させるとともに、先行する前段噴射と後行する後段噴射との間に、減圧機構により背圧室を開放させ、閉孔圧を調整する制御手段を備える。
インジェクタによる燃料の噴射を少なくとも２段階に分けて実行させるマルチ噴射では、後段噴射において、実噴射量に対する圧力脈動の影響が顕著である。よって、マルチ噴射を行う燃料噴射装置において、減圧機構により閉孔圧を調整して早期に閉孔圧の脈動を収束させれば、後段噴射における実噴射量の変動を効率的に抑えることができる。

そして、制御手段は、前段噴射を実行するためにアクチュエータを作動させる期間と、後段噴射を実行するためにアクチュエータを作動させる期間との間隔（アクチュエータの作動間隔）を、インジェクタの仕様から定まる限界値に設定する。そして、制御手段は、後段噴射を実行するためアクチュエータを作動させる時に、減圧機構により背圧室を開放させる。

排気ガス中のＮＯｘ低減の効果は、前段噴射と後段噴射との間隔（以下、噴射インターバルと呼ぶ）が短いほど大きい。しかし、噴射インターバルの最小値は、個々のインジェクタの各部寸法、品質、性能等の仕様から定まっているため、ＮＯｘ低減の効果は、インジェクタの仕様に応じた限界がある。
このような課題に対し、アクチュエータの作動間隔を、噴射インターバルの最小値に対応する限界値、つまりインジェクタの仕様から定まる限界値に設定し、さらに後段噴射の実行のためにアクチュエータを作動させる時に減圧機構により背圧室を開放させる。

これにより、後段噴射を実行する際の閉孔圧の低下速度を従来よりも増大することができる。このため、後段噴射において噴射弁体が着座位置から上昇を開始する時間、つまり後段噴射が開始する時期を早めることができる。この結果、噴射インターバルの最小値を、インジェクタの仕様から定まる値よりも、さらに短縮することができる。以上により、ＮＯｘ低減の効果をさらに高めることができる。

最良の形態の燃料噴射装置は、噴孔を開閉する噴射弁体を収容するとともに、噴射弁体に対し開孔方向に圧力を及ぼす燃料の供給を受けるノズル室、および、噴射弁体の反ノズル室側に形成され、噴射弁体に対し閉孔方向に圧力を及ぼす燃料の供給を受ける背圧室を有し、背圧室を開閉する制御弁体を所定のアクチュエータにより駆動することで背圧室を開放し、閉孔圧を減圧して噴射弁体に噴孔を開放させ燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタによる燃料の噴射を行う際に、制御弁体とは別に背圧室を開放し、閉孔圧を減圧することができる減圧機構とを備える。

また、燃料噴射装置は、アクチュエータを２回以上作動させることで、インジェクタによる燃料の噴射を少なくとも２段階に分けて実行させるとともに、先行する前段噴射と後行する後段噴射との間に、減圧機構により背圧室を開放させ閉孔圧を調整する制御手段を備える。

そして、制御手段は、アクチュエータの作動間隔を、インジェクタの仕様から定まる限界値に設定し、後段噴射を実行するためアクチュエータを作動させる時に、減圧機構により背圧室を開放させる。

〔参考例１の構成〕
参考例１の燃料噴射装置１の構成を、図１を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、例えば、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、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の背圧室６を開放し背圧室６の燃料の圧力を減圧する減圧機構７と、燃料供給ポンプ３、インジェクタ５および減圧機構７等の作動を制御する制御手段８とを備える。

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）からインジェクタ５等へ給電させる各種の駆動回路１３〜１５とから構成されている。

ここで、各種の駆動回路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。なお、各種の駆動回路１３〜１５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および減圧機構７へ給電をさせる減圧機構駆動回路１５である。

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吐出する高圧ポンプ１８を有する。吸入調量弁１７は、ポンプ駆動回路１３を介して車載電源から通電されるソレノイドコイル（図示せず）を具備し、通電量に応じて弁開度が調節される。これにより、燃料供給ポンプ３は、目標レール圧に応じた量の燃料を吸入して加圧し、コモンレール４に吐出することができる。

コモンレール４は、燃料供給ポンプ３から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するとともに、高圧配管２０を介して、高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。なお、コモンレール４の一端には、コモンレール４に蓄圧された燃料の圧力（レール圧）を検出するレール圧センサ２１が装着されている。

インジェクタ５は、本体２３の先端側に噴射ノズル２４が装着され、本体２３の後端側に電磁弁２５が装着されて構成されている。ここで、噴射ノズル２４は、噴孔２７を開閉する噴射弁体２８を具備し、電磁弁２５は、背圧室６を開閉する制御弁体２９、および制御弁体２９を駆動するアクチュエータとしてのソレノイドコイル３０を具備する。

噴射ノズル２４は、噴射弁体２８を軸方向に摺動自在に収容する。噴射弁体２８は、噴孔２７を開閉するものであり、ノズルボディ３２とともにノズル室３３を形成する。ノズル室３３は、高圧配管２０および高圧流路３４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、ノズル室３３の燃料は、噴射弁体２８に対し、噴孔２７を開放する方向（開孔方向）に圧力を及ぼす（以下、ノズル室３３の燃料の圧力を「開孔圧」と呼ぶ）。

本体２３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、噴射弁体２８の反ノズル室側に本体ボディ３８とともに背圧室６を形成し、背圧室６の燃料の圧力を噴射弁体２８に伝達する。ここで、背圧室６は、高圧配管２０、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る。そして、背圧室６の燃料の圧力は、コマンドピストン３７およびピストンピン３９を介して噴射弁体２８に伝達され、噴孔２７を閉鎖する方向（閉孔方向）に噴射弁体２８を付勢する（以下、背圧室６の燃料の圧力を「閉孔圧」と呼ぶ）。

また、コマンドピストン３７のノズル室側には、噴射弁体２８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、背圧室６やノズル室３３からリークした燃料が流入する。そして、スプリング室４３の燃料は、低圧流路４４、制御弁室４５を経由して低圧配管４６にリークして燃料タンク２へもどる。

電磁弁２５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３０、および磁気吸引力により軸方向に移動し背圧室６を開放する制御弁体２９、背圧室６を閉鎖する方向に制御弁体２９を付勢するスプリング４９を具備する。また、電磁弁２５は、制御弁体２９を収容するとともに、背圧室６から流出する燃料が通過する制御弁室４５を形成する。そして、ソレノイドコイル３０に対する通電開始および通電停止が繰り返し行われることで、制御弁体２９は背圧室６を開閉する。

すなわち、ソレノイドコイル３０に通電が行われ磁気吸引力が発生すると、制御弁体２９は、この磁気吸引力により着座位置から上昇し、背圧室６を制御弁室４５に対して開放する。これにより、背圧室６から燃料が流出し、閉孔圧が低下する。また、ソレノイドコイル３０への通電が停止され磁気吸引力が消滅すると、制御弁体２９は、スプリング４９の付勢力により着座位置に向けて下降し、背圧室６を制御弁室４５に対して閉鎖する。これにより、背圧室６からの燃料の流出が停止し、閉孔圧は上昇する。

なお、背圧室６から制御弁室４５に向かう流路にはアウトオリフィス５０が設けられている。アウトオリフィス５０は、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、背圧室６と制御弁室４５との間が開放されると、閉孔圧は確実に低下する。

そして、制御弁体２９により背圧室６が開放され閉孔圧が低下すると、噴射弁体２８に作用する付勢力に関し、開孔圧による付勢力等の開孔方向に作用する付勢力が、閉孔圧による付勢力、スプリング４２による付勢力等の閉孔方向に作用する付勢力よりも強くなる。このため、噴射弁体２８が着座位置から上昇し、噴孔２７が開放されて、燃料の噴射が始まる（以下、噴射弁体２８に対し、開孔方向に作用する付勢力を「開孔付勢力」と呼び、閉孔方向に作用する付勢力を「閉孔付勢力」と呼ぶ）。

また、制御弁体２９が着座位置に向けて下降し閉孔圧が上昇すると、閉孔付勢力が開孔付勢力よりも強くなる。このため、噴射弁体２８が着座位置に向けて下降し、噴孔２７が閉鎖され、燃料の噴射が終わる。なお、ソレノイドコイル３０への通電は、マイコン９で算出される指令値に基づいて実行される。

減圧機構７は、背圧室６から制御弁室４５に向かう流路とは別に、背圧室６から低圧配管４６に燃料を流出させ閉孔圧を減圧するための減圧配管５２に設けられている。この減圧機構７は、減圧配管５２を開閉する弁体５３、通電を受けて磁気吸引力を発生させ、減圧配管５２を開放する方向に弁体５３を付勢するソレノイドコイル５４、減圧配管５２を閉鎖する方向に弁体５３を付勢するスプリング５５等により構成された減圧弁である（以下、減圧機構７を減圧弁７とする）。

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。マイコン９は、コモンレール４に蓄圧された燃料の圧力（レール圧）を検出するレール圧センサ２１やその他の各種センサから入力される検出信号をＡ／Ｄ変換して検出値とする。そして、マイコン９は、これらの検出値に基づいて各種の指令値を算出し、これらの指令値に基づいて指令信号を合成し各種の駆動回路１３〜１５に出力する。

例えば、マイコン９は、インジェクタ駆動回路１４によりソレノイドコイル３０へ通電させるための指令値を算出するとともに、算出した指令値に基づきインジェクタ駆動回路１４に出力すべき指令信号を合成する。すなわち、マイコン９は、インジェクタ５にエンジンの状態に応じた燃料の噴射を実行させるため、レール圧センサ２１等から得られる検出値に基づき、ソレノイドコイル３０への通電開始時期および通電期間を指令値として算出する。

ここで、マイコン９は、インジェクタ５による燃料噴射を２段階に分けて実行させる。つまり、マイコン９は、先行する前段噴射に対する通電開始時期および通電期間と、後行する後段噴射に対する通電開始時期および通電期間とを算出する。そして、マイコン９は、これらの指令値に基づき、前段噴射用の指令信号と後段噴射用の指令信号とを合成してインジェクタ駆動回路１４に出力する。これにより、マイコン９は、ソレノイドコイル３０への通電を２回に分けて実行させ、燃料噴射を２段階に分けて実行させる。

また、マイコン９は、減圧機構駆動回路１５により減圧弁７のソレノイドコイル５４へ通電させるための指令値を算出するとともに、算出した指令値に基づき減圧機構駆動回路１５に出力すべき指令信号を合成する。この指令値は、例えば、減圧弁７により減圧配管５２の開放が行われる期間の長さを示すもの（以下、減圧期間と呼ぶ）である。

ここで、背圧室６、ノズル室３３、高圧流路３４、４０、高圧配管２０およびコモンレール４のように高圧の燃料が流動している部分では、噴射弁体２８による噴孔２７の閉鎖（つまり、噴射の終了）に伴い燃料の圧力に脈動が生じる。つまり、開孔圧および閉孔圧に脈動が生じる。

そして、マイコン９は、脈動による燃料の圧力の推移をレール圧センサ２１により監視し、レール圧の検出値に応じて減圧期間を算出する。例えば、マイコン９は、レール圧の検出値の増加速度に応じて減圧期間を算出する。そして、マイコン９は、レール圧の検出値が目標レール圧よりも大きくなったら、減圧機構駆動回路１５に指令信号を出力し、減圧期間に応じて減圧弁７に減圧配管５２を開放させる。

〔参考例１の作用〕
参考例１の燃料噴射装置１の作用を、図２を用いて説明する。
前段噴射用の指令信号に基づき、ソレノイドコイル３０への通電が始まると磁気吸引力が発生し（時間ｔ０参照）、この磁気吸引力により制御弁体２９が着座位置から上昇を開始する（時間ｔ１参照）。これにより、背圧室６が開放され閉孔圧が低下を開始すると、閉孔付勢力が開孔付勢力よりも弱くなる。このため、噴射弁体２８が着座位置から上昇を開始し、噴孔２７が開放されて噴射率が上昇を開始する（時間ｔ２参照）。

また、ソレノイドコイル３０への通電が終わると磁気吸引力が消滅し（時間ｔ３参照）、制御弁体２９が着座位置に向けて下降を開始する。さらに、閉孔圧が上昇を開始するとともに噴射弁体２８が着座位置に向けて下降を開始し、噴射率が低下を開始する。やがて、制御弁体２９が着座位置に着座し背圧室６が閉鎖され（時間ｔ４参照）、噴射弁体２８が着座位置に着座して、噴孔２７が閉鎖され噴射率はゼロになる（時間ｔ５参照）。

そして、噴孔２７が閉鎖されると、図２（ｃ）、（ｆ）に示すように、閉孔圧および開孔圧に脈動が発生する。この脈動に対し、マイコン９は、レール圧の検出値を監視することで閉孔圧および開孔圧を監視する。そして、マイコン９は、脈動によるレール圧の増加速度に応じて減圧期間を算出し、レール圧の検出値が目標レール圧よりも大きくなったら、指令信号を合成し減圧機構駆動回路１５に出力する。

そして、減圧機構駆動回路１５は、指令信号の入力を受けて車載電源からソレノイドコイル５４に通電させる。これにより、弁体５３によって減圧配管５２が開放され、背圧室６の燃料は、アウトオリフィス５０、制御弁室４５を経由する流路とは別に、減圧配管５２を経由して低圧配管４６に排出される。このため、図２（ｃ）に示すように、閉孔圧は脈動振幅が抑制され、閉孔圧の脈動は従来よりも早期に収束する。

〔参考例１の効果〕
参考例１の燃料噴射装置１は、制御弁体２９とは別に背圧室６を開放し、閉孔圧を減圧する減圧弁７を備える。そして、マイコン９は、前段噴射と後段噴射との間に、減圧弁７により減圧配管５２を開放させ閉孔圧を低下させる。
これにより、前段噴射によって閉孔圧に脈動が発生しても、減圧弁７により閉孔圧を調整し、早期に閉孔圧の脈動を収束させることができる。このため、後段噴射における実噴射量の変動を抑えることができる。

〔実施例の構成〕
実施例の燃料噴射装置１によれば、マイコン９は、前段噴射におけるソレノイドコイル３０の通電期間と後段噴射におけるソレノイドコイル３０の通電期間との間隔（以下、「ソレノイド作動間隔」と呼ぶ）を、インジェクタ５の仕様から定まる限界値に設定する。

ここで、インジェクタ５の仕様とは、例えば、噴射弁体２８、制御弁体２９等の各部寸法、インオリフィス４１、アウトオリフィス５０の孔径、開孔圧や閉孔圧等、噴射弁体２８の開孔方向または閉孔方向への移動速度に係わる項目である。また、限界値とは、ソレノイドコイル３０の作動間隔の最小値であり、この限界値よりもソレノイド作動間隔を小さくすると、燃料噴射を、前段噴射と後段噴射とに分けて行うことができなくなる。

また、マイコン９は、後段噴射を実行するためソレノイドコイル３０に通電が行われている時に、減圧機構駆動回路１５に指令信号を出力して、減圧弁７により減圧配管５２を開放させる。つまり、マイコン９は、制御弁体２９により背圧室６を開放して、アウトオリフィス５０および制御弁室４５を経由して背圧室６の燃料を排出させるとともに、減圧配管５２を減圧弁７により開放して、減圧配管５２を経由して背圧室６の燃料を排出させる。

〔実施例の作用〕
実施例の燃料噴射装置１の作用を、図３を用いて説明する。
まず、前段噴射用の通電期間が終了し、さらに、設定されたソレノイド作動間隔に相当する時間が経過したら、後段噴射用の通電期間が開始する（時間ｔ０’参照）。つまり、後段噴射用の指令信号がマイコン９からインジェクタ駆動回路１４に出力され、ソレノイドコイル３０への通電が再開する。この通電再開により磁気吸引力が発生し、制御弁体２９が、再度、着座位置から上昇を開始する（時間ｔ１’参照）。これにより、背圧室６が制御弁室４５に対して開放され、再度、閉孔圧が低下を開始する。

また、マイコン９は、制御弁体２９が着座位置から上昇を開始する時とほぼ同時に、減圧機構駆動回路１５に減圧弁７を作動させるための指令信号を出力する。つまり、マイコン９は、ソレノイドコイル３０への通電開始に対し制御弁体２９の上昇開始が遅れる時間（以下、「遅延時間」と呼ぶ）が経過した時に、減圧機構駆動回路１５に指令信号を出力する。

これにより、背圧室６は制御弁室４５に対して開放されると同時に、減圧配管５２に対しても開放されるので、閉孔圧の低下速度が従来よりも増大する。このため、従来よりも早期に閉孔付勢力が開孔付勢力よりも弱くなる。この結果、従来よりも早期に、噴射弁体２８が着座位置から上昇を開始し、噴孔２７が開放されて噴射率が上昇を開始する（時間ｔ２’参照）。

そして、ソレノイドコイル３０への通電が終わると磁気吸引力が消滅し（時間ｔ３’参照）、制御弁体２９が着座位置に向けて下降を開始する。さらに、閉孔圧が上昇を開始するとともに噴射弁体２８が着座位置に向けて下降を開始し、噴射率が低下を開始する。なお、後段噴射における通電期間は、噴射開始が従来よりも早くなるため、従来よりも短い値に算出される。やがて、制御弁体２９が着座位置に着座し背圧室６が閉鎖され（時間ｔ４’参照）、噴射弁体２８が着座位置に着座して、噴孔２７が閉鎖され噴射率はゼロになる（時間ｔ５’参照）。

〔実施例の効果〕
実施例の燃料噴射装置１によれば、マイコン９は、ソレノイド作動間隔をインジェクタの仕様から定まる限界値に設定し、後段噴射を実行するためソレノイドコイル３０に通電を行っている時に、減圧弁７により背圧室６を開放させ、閉孔圧の低下速度を増大させる。
これにより、従来よりも早期に閉孔付勢力を開孔付勢力よりも弱くすることができるので、後段噴射において噴射弁体２８が着座位置から上昇を開始する時間、つまり後段噴射の開始時期を早めることができる。この結果、前段噴射と後段噴射との間隔、つまり前段噴射において噴孔２７が閉鎖されてから後段噴射において噴孔２７が開放されるまでの期間（噴射インターバル）の最小値を、インジェクタの仕様から定まる従来の値よりも、さらに短縮することができる。以上により、排気ガス中のＮＯｘ低減の効果をさらに高めることができる。

〔参考例２の構成〕
参考例２の燃料噴射装置１の構成を、図４を用いて説明する。
参考例２の燃料噴射装置１は、減圧機構（減圧弁７）に替わり、ノズル室３３に供給される燃料を増圧して開孔圧を増圧する増圧機構５８を備え、減圧機構駆動回路１５に替わり、車載電源から増圧機構５８に給電させる増圧機構駆動回路５９を備える。

増圧機構５８は、コモンレール４からインジェクタ５に供給される燃料の圧力を増圧する増圧ピストン６０を有する。増圧ピストン６０は、大径部６２と、大径部６２の一端側から延設された小径部６３とを具備し、パスカルの原理により燃料を増圧するものである。ここで、小径部６３の一端面は、増圧される燃料の給排を受ける被増圧室６４を形成し、大径部６２の他端面は、被増圧室６４の燃料を増圧するための燃料の給排を受ける増圧室６５を形成する。また、大径部６２の一端面は、被増圧室６４および増圧室６５の燃料の圧力を調節するための燃料の給排を受ける調圧室６６を形成する。

そして、コモンレール４から増圧室６５に燃料を供給するための増圧配管６７が、高圧配管２０から分岐し、増圧配管６７から調圧室６６に燃料を供給するための供給側調圧配管６８が、増圧配管６７から分岐している。また、調圧室６６から燃料を排出するための排出側調圧配管６９が設けられ、低圧配管４６に合流している。さらに、被増圧室６４から増圧された燃料をインジェクタ５に供給するための被増圧配管７０が設けられ、増圧配管６７の分岐点よりも上流側の高圧配管２０に合流している。

さらに、供給側調圧配管６８には、調圧室６６への燃料の供給を規制するオリフィス７１が設けられ、排出側調圧配管６９には、増圧機構駆動回路５９から給電を受ける電磁弁７５が設けられている。また、高圧配管２０には、増圧配管６７の分岐点よりも下流側、かつ被増圧配管７０の合流点よりも上流側において、増圧された燃料がコモンレール４へ逆流するのを防止する逆止弁７７が設けられている。ここで、電磁弁７５は、排出側調圧配管６９を開閉する弁体７９、通電を受けて磁気吸引力を発生させ、弁体７９に対し、排出側調圧配管６９を開放する方向に磁気吸引力を作用させるソレノイドコイル８０、および排出側調圧配管６９を閉鎖する方向に弁体７９を付勢するスプリング８１等により構成されている。

これにより、ソレノイドコイル８０に通電が行われ、排出側調圧配管６９が開放されると、調圧室６６から低圧配管４６に燃料が排出される。このため、調圧室６６の燃料の圧力が低下するので、供給側調圧配管６８から調圧室６６に燃料が供給されるが、この供給はオリフィス７１により規制される。この結果、増圧室６５に燃料が供給されるので、増圧ピストン６０により被増圧室６４の燃料が増圧され、増圧された燃料がインジェクタ５に供給される。なお、被増圧室６４の燃料が増圧されると、高圧配管２０は逆止弁７７により閉鎖され、増圧された燃料のコモンレール４への逆流が防止される。

また、ソレノイドコイル８０への通電が停止され、排出側調圧配管６９が閉鎖されると、調圧室６６から低圧配管４６への燃料の排出が止まる。この結果、調圧室６６への燃料の供給が増圧室６５への燃料の供給に追い付く。このため、増圧ピストン６０による被増圧室６４の燃料の増圧が止まるので、逆止弁７７による高圧配管２０の閉鎖が解除され、再度、コモンレール４からインジェクタ５に、直接、燃料が供給されるようになる。

また、マイコン９は、増圧機構駆動回路５９によりソレノイドコイル８０へ通電させるための指令値を算出するとともに、算出した指令値に基づき増圧機構駆動回路５９に出力すべき指令信号を合成する。この指令値は、例えば、電磁弁７５により排出側調圧配管６９の開放が行われる期間の長さ、つまり被増圧室６４の燃料が増圧される期間の長さを示すもの（以下、増圧期間と呼ぶ）である。

そして、マイコン９は、脈動による燃料の圧力の推移を、レール圧センサ２１により監視し、レール圧の検出値に応じて増圧期間を算出する。例えば、マイコン９は、レール圧の検出値の減少速度に応じて増圧期間を算出する。そして、マイコン９は、レール圧の検出値が目標レール圧よりも小さくなったら、増圧機構駆動回路５９に指令信号を出力し、増圧期間に応じて電磁弁７５に排出側調圧配管６９を開放させる。

〔参考例２の作用〕
参考例２の燃料噴射装置１の作用を、図５を用いて説明する。
参考例１と同様に噴孔２７が閉鎖されると（時間ｔ５参照）、図５（ｃ）、（ｆ）に示すように、閉孔圧および開孔圧に脈動が発生する。この脈動に対し、マイコン９は、レール圧の検出値を監視することで閉孔圧および開孔圧を監視する。そして、マイコン９は、脈動によるレール圧の低減速度に応じて増圧期間を算出し、レール圧の検出値が目標レール圧よりも小さくなったら、指令信号を合成し増圧機構駆動回路５９に出力する。

そして、増圧機構駆動回路５９は、指令信号の入力を受けて車載電源からソレノイドコイル８０に通電させる。これにより、弁体７９によって排出側調圧配管６９が開放され、ノズル室３３に供給される燃料が増圧される。つまり、排出側調圧配管６９が開放されると、被増圧室６４の燃料が増圧され、高圧配管２０および高圧流路３４を経由して、ノズル室３３に供給される。なお、増圧された燃料の背圧室６への供給は、インオリフィス４１により規制される。このため、図５（ｆ）に示すように、開孔圧は脈動振幅が抑制され、開孔圧の脈動は従来よりも早期に収束する。

〔参考例２の効果〕
参考例２の燃料噴射装置１は、ノズル室３３に供給される燃料を増圧して開孔圧を増圧する増圧機構５８を備える。そして、マイコン９は、前段噴射と後段噴射との間に、増圧機構５８の電磁弁７５により排出側調圧配管６９を開放させ開孔圧を増圧させる。
これにより、前段噴射によって開孔圧に脈動が発生しても、増圧機構５８により開孔圧を調整し、早期に開孔圧の脈動を収束させることができる。このため、後段噴射における実噴射量の変動を抑えることができる。

〔参考例３の構成〕
参考例３の燃料噴射装置１によれば、マイコン９は、ソレノイド作動間隔を、インジェクタ５の仕様から定まる限界値に設定する。また、マイコン９は、後段噴射を実行するためソレノイドコイル３０に通電が行われている時に、増圧機構駆動回路５９に指令信号を出力して、電磁弁７５により排出側調圧配管６９を開放させる（図４参照）。

つまり、マイコン９は、制御弁体２９により背圧室６を開放して、アウトオリフィス５０および制御弁室４５を経由して背圧室６の燃料を排出させるとともに、排出側調圧配管６９を電磁弁７５により開放して調圧室６６から燃料を排出させる。これにより、マイコン９は、増圧室６５に燃料を供給させるとともに、被増圧室６４の燃料を増圧して高圧配管２０に供給することで開孔圧を増圧する。

〔参考例３の作用〕
参考例３の燃料噴射装置１の作用を、図６を用いて説明する。
参考例３のマイコン９は、制御弁体２９が着座位置から上昇を開始する時（時間ｔ１’参照）とほぼ同時に、増圧機構駆動回路５９に増圧機構５８を作動させるための指令信号を出力する。つまり、マイコン９は、実施例で定義した遅延時間が経過した時に、増圧機構駆動回路５９に指令信号を出力する。

これにより、背圧室６が制御弁室４５に対して開放され閉孔圧が減圧を開始すると同時に、増圧機構５８から増圧された燃料がノズル室３３に供給され、開孔圧が増圧する。このため、従来よりも早期に閉孔付勢力が開孔付勢力よりも弱くなる。この結果、従来よりも早期に、噴射弁体２８が着座位置から上昇を開始し、噴孔２７が開放されて噴射率が上昇を開始する（時間ｔ２’参照）。

〔参考例３の効果〕
参考例３の燃料噴射装置１によれば、マイコン９は、ソレノイド作動間隔をインジェクタ５の仕様から定まる限界値に設定し、後段噴射を実行するためソレノイドコイル３０に通電を行っている時に、増圧機構５８によりノズル室３３に供給する燃料を増圧し、開孔圧を増圧させる。
これにより、実施例と同様の効果を得ることができる。

〔変形例〕
実施例の燃料噴射装置１は、燃料噴射を２段階に分けて実行するマルチ噴射に適用され、後段噴射の実噴射量の変動を抑えるために用いられていたが、このような適用例に限定されない。すなわち、マルチ噴射に限らず、単独の噴射で必要な燃料を全量噴射する場合でも噴射インターバルが短いときには、実施例の燃料噴射装置１を適用することで、後行する噴射における実噴射量の変動を抑えることができる。

実施例では、減圧機構（減圧弁７）を作動させる時期が制御弁体２９の上昇開始とほぼ同時であったが、この時に限定されない。すなわち、減圧機構を作動させる時期を、後段噴射を実行するためソレノイドコイル３０に通電を開始した後、かつ、噴射弁体２８が着座位置から上昇を開始する前、とすれば、噴射インターバルの最小値を短縮することができる。

実施例の燃料噴射装置１は、減圧機構（減圧弁７）を備えるものであったが、減圧機構および増圧機構５８を両方とも備えるようにしてもよい。この場合、閉孔圧の減圧および開孔圧の増圧の両方を実行することができるので、さらに噴射インターバルの最小値を短縮することができる。

本実施例のインジェクタ５のアクチュエータは、磁気吸引力を発生させるソレノイドコイル３０であったが、ピエゾ素子のように電圧の印加に伴う伸長力により制御弁体２９を駆動するものであってもよい。

燃料噴射装置の全体構成図である（参考例１）。（ａ）はソレノイドコイルへの通電量のタイムチャートであり、（ｂ）は制御弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｃ）は閉孔圧のタイムチャートであり、（ｄ）は噴射弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｅ）は噴射率のタイムチャートであり、（ｆ）は開孔圧のタイムチャートである（参考例１）。（ａ）はソレノイドコイルへの通電量のタイムチャートであり、（ｂ）は制御弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｃ）は閉孔圧のタイムチャートであり、（ｄ）は噴射弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｅ）は噴射率のタイムチャートであり、（ｆ）は開孔圧のタイムチャートである（実施例）。燃料噴射装置の全体構成図である（参考例２）。（ａ）はソレノイドコイルへの通電量のタイムチャートであり、（ｂ）は制御弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｃ）は閉孔圧のタイムチャートであり、（ｄ）は噴射弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｅ）は噴射率のタイムチャートであり、（ｆ）は開孔圧のタイムチャートである（参考例２）。（ａ）はソレノイドコイルへの通電量のタイムチャートであり、（ｂ）は制御弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｃ）は閉孔圧のタイムチャートであり、（ｄ）は噴射弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｅ）は噴射率のタイムチャートであり、（ｆ）は開孔圧のタイムチャートである（参考例３）。（ａ）はソレノイドコイルへの通電量のタイムチャートであり、（ｂ）は制御弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｃ）は閉孔圧のタイムチャートであり、（ｄ）は噴射弁体のリフト量のタイムチャートであり、（ｅ）は噴射率のタイムチャートであり、（ｆ）は開孔圧のタイムチャートである（従来例）。

１燃料噴射装置
５インジェクタ
６背圧室
７減圧弁（減圧機構）
８制御手段
２７噴孔
２８噴射弁体
２９制御弁体
３０ソレノイドコイル（アクチュエータ）
３３ノズル室

Claims

噴孔を開閉する噴射弁体を収容するとともに、この噴射弁体に対し前記噴孔を開放する方向に圧力を及ぼす燃料の供給を受けるノズル室、および、前記噴射弁体の反ノズル室側に形成され、前記噴射弁体に対し前記噴孔を閉鎖する方向に圧力を及ぼす燃料の供給を受ける背圧室を有し、この背圧室を開閉する制御弁体を所定のアクチュエータにより駆動することで前記背圧室を開放し、前記背圧室の燃料の圧力を減圧して前記噴射弁体に前記噴孔を開放させ燃料を噴射するインジェクタと、
前記インジェクタによる燃料の噴射を行う際に、前記制御弁体とは別に前記背圧室を開放し、前記背圧室の燃料の圧力を減圧することができる減圧機構と、
前記アクチュエータを２回以上作動させることで、前記インジェクタによる燃料の噴射を少なくとも２段階に分けて実行させるとともに、先行する前段噴射と後行する後段噴射との間に、前記減圧機構により前記背圧室を開放させ、前記背圧室の燃料の圧力を調整する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記前段噴射を実行するために前記アクチュエータを作動させる期間と、前記後段噴射を実行するために前記アクチュエータを作動させる期間との間隔を、前記インジェクタの仕様から定まる限界値に設定し、
前記後段噴射を実行するため前記アクチュエータを作動させる時に、前記減圧機構により前記背圧室を開放させることを特徴とする燃料噴射装置。