JPH11200990A

JPH11200990A - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH11200990A
Application number: JP10013470A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kawachi; 勝義河内; Yukio Matsumoto; 幸雄松本; Kazumitsu Kobayashi; 一光小林
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-07-27
Also published as: US6135090A; DE19860499A1

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料ポンプからの吐出燃料を常閉の電磁弁を
用いて吸込側にリリーフすることにより、噴射弁側の燃
圧制御を行い、信頼性の向上を図る。【解決手段】燃料タンク１内の燃料を低圧ポンプ２か
ら低圧配管３に吐出させる。そして、この燃料を高圧ポ
ンプ８から高圧配管３１に吐出させ、コモンレール３０
に設けた噴射弁３２からエンジンの各気筒に噴射させ
る。また、高圧ポンプ８にはリリーフ油路１９、燃圧制
御弁２０を設ける。そして、燃圧制御弁２０をコントロ
ールユニット３４によって高圧ポンプ８の吐出行程の途
中から終了までの間のみ開弁させることにより、このと
き高圧ポンプ８内の燃料をリリーフ油路１９から低圧配
管３側にリリーフさせ、これによって噴射弁３２から噴
射される燃圧を可変に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車等の
燃料タンク内に収容した燃料を噴射弁からエンジンの各
気筒に噴射させるのに用いて好適な燃料噴射制御装置に
関し、特に噴射弁側の燃圧を可変に制御する構成とした
燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の燃料噴射
制御装置は、内燃機関の気筒に燃料を噴射する複数の噴
射弁が設けられたコモンレールと、該コモンレールに接
続して設けられ、吸込行程では加圧室内に燃料を吸込
み、吐出行程では加圧室内の燃料をコモンレールに向け
吐出する燃料ポンプと、該燃料ポンプの加圧室内の燃料
を一定のタイミングでリリーフすることによりコモンレ
ール内の燃圧を制御する燃圧制御弁とから構成したもの
が示されている（例えば特開昭６２−２５８１６０号、
特開平２−１４６２５６号公報等）。

【０００３】この種の従来技術による燃料噴射制御装置
では、燃圧制御弁が常開の電磁弁等によって構成されて
いる。そして、この燃圧制御弁はエンジン制御用のコン
トロールユニット等から通電されることによって閉弁側
に駆動され、コントロールユニットからの通電を停止し
た状態では開弁状態に保持される。

【０００４】また、コントロールユニットは、燃料ポン
プが吸込行程を開始してから吐出行程の途中に至るまで
の間は燃圧制御弁を閉弁側に駆動し、吐出行程の途中か
ら終了までの間は燃圧制御弁を開弁させることにより、
吐出行程の後半側に燃料ポンプの加圧室内の燃料を燃料
タンク等にリリーフさせる。

【０００５】これにより、燃料ポンプの実質的な吐出行
程は、吐出行程を開始してから燃圧制御弁が開弁するま
での間となるから、コントロールユニットは、燃圧制御
弁への通電を停止して該燃圧制御弁が開弁するタイミン
グを変化させることにより、燃料ポンプの吐出量を調整
し、コモンレール内の燃圧をエンジンの運転状態等に応
じて可変に制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、燃圧制御弁を常開の電磁弁等によって構成
しているため、例えば燃圧制御弁とコントロールユニッ
トとの間に設けられた信号線等が断線した場合、燃圧制
御弁に設けられた電磁アクチュエータ等が故障した場合
には、燃圧制御弁を閉弁側に駆動できなくなる。これら
の場合、燃圧制御弁は開弁したままの状態となり、燃料
ポンプの加圧室内の燃料は吐出行程の全行程に亘って燃
料タンク側にリリーフされるようになる。

【０００７】このため、従来技術では、燃圧制御弁が故
障等により閉弁側に駆動できなくなると、燃料が燃料ポ
ンプからコモンレールに向けて吐出されなくなり、コモ
ンレール内の燃圧が低下するため、噴射弁による燃料の
噴射量が不安定となり、内燃機関の運転状態が悪化する
という問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
なされたもので、本発明は、燃圧制御弁が故障した場合
でも、燃料ポンプにより燃料を噴射弁に向けて確実に供
給でき、噴射弁側の燃圧を安定して制御できると共に、
信頼性を向上できるようにした燃料噴射制御装置を提供
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】上述した課題を解決する
ために請求項１の発明は、内燃機関の気筒に燃料を噴射
する複数の噴射弁と、シリンダ内をプランジャが往復動
する間に、吸込行程では吸込弁を開弁して加圧室内に燃
料を吸込み、吐出行程では吐出弁を開弁して加圧室内の
燃料を前記噴射弁に向け吐出する燃料ポンプと、前記燃
料ポンプの吸込弁を挟んで前記燃料ポンプの吸込側と加
圧室との間を接続して設けられたリリーフ油路と、該リ
リーフ油路に設けられ、前記燃料ポンプの吐出行程の途
中から終了までの間のみ開弁することにより前記噴射弁
から噴射される燃圧を制御する燃圧制御弁とからなる構
成を採用している。

【００１０】このように構成することにより、燃圧制御
弁を燃料ポンプの吐出行程の後半側にのみ開弁させるこ
とができ、開弁時には燃料ポンプの加圧室内の燃料をリ
リーフ油路を介して燃料ポンプの吸込側に逃がすことが
できる。従って、燃料ポンプが吐出行程を開始してから
燃圧制御弁が開弁するまでの間隔等を変化させることに
より、燃料ポンプの吐出量を調整でき、噴射弁側の燃圧
を可変に制御できる。また、例えば燃圧制御弁を燃料ポ
ンプの吐出行程の後半側にのみ開弁側へと駆動される常
閉弁等によって構成することができる。

【００１１】また、請求項２の発明では、前記燃圧制御
弁は、前記燃料ポンプの吸込行程の全行程と吐出行程の
開始から途中までの間は閉弁し、吐出行程の途中から終
了までの間のみ開弁する常閉弁によって構成している。

【００１２】これにより、燃料ポンプは吸込行程で加圧
室内に吸込んだ燃料を吐出行程の前半側に噴射弁側へと
吐出でき、吐出行程の後半側には燃圧制御弁が開弁する
ことにより加圧室内の燃料をリリーフ油路側にリリーフ
させることができる。また、仮りに燃圧制御弁が開弁し
なくなった場合でも、燃料ポンプは加圧室内の燃料を噴
射弁側に吐出させることができる。

【００１３】さらに、請求項３の発明では、前記燃圧制
御弁は、前記燃料ポンプの吸込行程の開始から吐出行程
の終了までの全ストロークのうち、吸込行程の開始から
吐出行程の途中までの間の閉弁ストロークを可変に制御
する構成としている。

【００１４】これにより、燃料ポンプが吐出行程を開始
してから燃圧制御弁が開弁するまでの間隔を閉弁ストロ
ークと共に変化させることができ、燃料ポンプの吐出量
を増，減させて噴射弁側の燃圧を制御することができ
る。

【００１５】また、請求項４の発明では、前記燃圧制御
弁は、内部に油路を有する弁ケーシングと、該弁ケーシ
ングの油路に設けられた弁体と、該弁体を閉弁方向に常
時付勢する弁ばねと、前記燃料ポンプの吐出行程の途中
から終了までの間のみ通電されるソレノイドとによって
構成している。

【００１６】これにより、ソレノイドが通電されたとき
には、弁体をソレノイドにより弁ばねに抗して開弁させ
ることができる。また、仮りにソレノイドが作動しなく
なった場合には、弁体が弁ばねによって閉弁状態に保持
されるから、この状態でも燃料ポンプは正常な吐出動作
を行うことができる。

【００１７】さらに、請求項５の発明では、前記燃料ポ
ンプは、１個または複数個のシリンダと、該シリンダ内
に往復動可能に設けられ該シリンダ内に加圧室を画成す
るプランジャと、該プランジャを往復動させるカムとか
らなる往復動型の燃料ポンプとして構成している。

【００１８】これにより、プランジャをカムによってシ
リンダ内で往復動させることができ、該シリンダ内の加
圧室をプランジャの往復動に伴って拡，縮させることに
より、燃料ポンプの吸込行程と吐出行程とを行うことが
できる。

【００１９】また、請求項６の発明では、前記燃料ポン
プは、その吸込側を燃料タンク内の燃料を低圧で吐出す
る低圧ポンプに接続し、前記燃料ポンプの吐出側を前記
噴射弁に接続した高圧ポンプとして構成している。

【００２０】これにより、低圧ポンプから吐出される燃
料を高圧ポンプでさらに加圧して噴射弁に向け吐出させ
ることができ、この高圧燃料を各噴射弁から噴射させる
ことができる。

【００２１】さらに、請求項７の発明では、前記噴射弁
は、コモンレールに複数個配列されたギャラリ型噴射弁
として構成している。

【００２２】これにより、燃料ポンプの吐出側をコモン
レールに接続でき、該コモンレール内の燃料を各噴射弁
から噴射できると共に、コモンレール内の燃圧を燃圧制
御弁によって可変に制御することができる。

【００２３】また、請求項８の発明では、前記燃圧制御
弁は、噴射弁から噴射される燃圧を上昇させるときに燃
料ポンプの吸込行程の全行程および吐出行程の全行程で
閉弁する構成としている。

【００２４】これにより、燃料ポンプ内の加圧燃料がリ
リーフ油路から逃げるのを常に規制でき、噴射弁側の燃
圧を速やかに上昇させることができる。

【００２５】さらに、請求項９の発明では、前記燃圧制
御弁は、噴射弁から噴射される燃圧を低下させるときに
燃料ポンプの吸込行程の全行程および吐出行程の全行程
で開弁する構成としている。

【００２６】これにより、燃料ポンプ内の燃料をリリー
フ油路から常に逃がすことができ、噴射弁側の燃圧を速
やかに低下させることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
燃料噴射制御装置を、図１ないし図１０に基づいて詳細
に説明する。

【００２８】ここで、図１ないし図８は本発明による第
１の実施の形態を示し、本実施の形態では、燃料噴射制
御装置を自動車用の４気筒エンジンに適用した場合を例
に挙げて述べる。

【００２９】１は後述の噴射弁３２からエンジンの各気
筒（図示せず）に噴射される燃料を収容した燃料タン
ク、２は該燃料タンク１内の燃料を例えば０．３〜０．
５ＭＰａ程度の低い圧力で低圧配管３内に吐出させる低
圧ポンプを示し、該低圧ポンプ２の前，後には、低圧ポ
ンプ２内に吸込まれる燃料タンク１内の燃料を清浄化す
る一次フィルタ４と、低圧ポンプ２から後述の高圧ポン
プ８に向けて吐出される燃料を清浄化する二次フィルタ
５とが設けられている。

【００３０】６は低圧配管３と燃料タンク１との間に設
けられたリターン配管で、該リターン配管６の途中には
圧力レギュレータ７が設けられている。そして、低圧配
管２内を流れる燃料の圧力（燃圧）が予め定められた圧
力を越えたときには、低圧配管２内で余剰となった燃料
が圧力レギュレータ７によりリターン配管６を介して燃
料タンク１内にリターンされ、これによって低圧配管３
内の燃圧は、例えば０．３〜０．４ＭＰａ程度の一定値
に保持される。

【００３１】８は往復動型の燃料ポンプとして構成され
た高圧ポンプで、該高圧ポンプ８は、図２に示す如く、
ケーシング９内に設けられたシリンダ１０と、該シリン
ダ１０内に往復動可能に設けられ、該シリンダ１０内に
加圧室１１を画成するプランジャ１２と、該プランジャ
１２をシリンダ１０内で往復動させるカム１３と、後述
の吸込油路１５、吸込弁１６、吐出油路１７、吐出弁１
８、リリーフ油路１９、燃圧制御弁２０等とから構成さ
れている。

【００３２】そして、カム１３の外周側には、例えば４
個のカム山１３Ａ，１３Ａ，…がエンジンの気筒数に対
応して設けられ、該各カム山１３Ａは周方向に約９０°
の間隔をもって配置されている。また、カム１３はエン
ジンのクランクシャフト（図示せず）に連結されたカム
シャフト１４に一体的に設けられている。そして、エン
ジンの運転中には、クランクシャフトが２回転する毎に
カムシャフト１４が１回転すると、プランジャ１２がカ
ム１３の各カム山１３Ａに追従してシリンダ１０内を往
復動する。

【００３３】ここで、高圧ポンプ８の動作について、図
８を参照して述べると、カムシャフト１４が図８中に示
すプランジャ１２の上死点Ｐ0 に対応した位置から約９
０°だけ回転し、再び上死点Ｐ0 に対応した位置に達す
るまでの間の回転角（カム角度）を高圧ポンプ８の全ス
トロークＳ0 と定義すれば、プランジャ１２は全ストロ
ークＳ0 間に１回の往復動を行う。そして、この全スト
ロークＳ0 のうち前半の４５°間は、加圧室１１が図３
に示すように拡大する高圧ポンプ８の吸込行程となり、
後半の４５°間は加圧室１１が図４に示すように縮小す
る高圧ポンプ８の吐出行程となる。

【００３４】１５はケーシング９内に設けられた吸込油
路で、該吸込油路１５は、図１および図２に示す如く、
一端側が低圧配管３に接続され、他端側が加圧室１１に
連通している。また、吸込油路１５には吸込弁１６が
開，閉可能に設けられている。そして、吸込弁１６は低
圧配管３から加圧室１１内に燃料が流通するのを許し、
これと逆向きに燃料が流れるのを規制するものである。

【００３５】１７はケーシング９内に設けられた吐出油
路で、該吐出油路１７は、一端側が加圧室１１に連通
し、他端側が後述の高圧配管３１を介してコモンレール
３０に接続されている。また、吐出油路１７には吐出弁
１８が開，閉可能に設けられている。そして、吐出弁１
８は加圧室１１内の燃料が高圧配管３１側に流通するの
を許し、これと逆向きに燃料が流れるのを規制するもの
である。

【００３６】これにより、高圧ポンプ８は、図３に示す
吸込行程で吸込弁１６が開弁し、吐出弁１８が閉弁する
ことにより、低圧配管３内の燃料を吸込油路１５から加
圧室１１内に吸込み、図４に示す吐出行程では、吸込弁
１６が閉弁し、吐出弁１８が開弁することにより、加圧
室１１内の燃料を吐出油路１７から高圧配管３１内に例
えば５〜１６ＭＰａ程度の高い圧力で吐出させる。

【００３７】１９はケーシング９に設けられたリリーフ
油路で、該リリーフ油路１９は、吸込弁１６を挟んで吸
込油路１５と加圧室１１とを接続し、燃圧制御弁２０が
開弁したときには、加圧室１１内の燃料を吸込弁１６よ
りも上流側（低圧配管３側）にリリーフさせるものであ
る。

【００３８】２０はリリーフ油路１９の途中に開，閉可
能に設けられた常閉の燃圧制御弁で、該燃圧制御弁２０
は、図１、図２に示す如く、弁ケーシングとなるケーシ
ング９と、該ケーシング９の弁室２１内に収容された鉄
材等の磁性材料からなる弁体２２と、該弁体２２とケー
シング９との間に配設された弁ばね２３と、弁体２２を
駆動するソレノイド２４等とから構成されている。

【００３９】ここで、前記燃圧制御弁２０は、その弁体
２２が弁ばね２３により予め定められた付勢力をもって
閉弁方向に常時付勢されている。また、ソレノイド２４
は、後述のコントロールユニット３４と信号線２５等を
介して接続されている。そして、ソレノイド２４への通
電が停止され、かつ加圧室１１内の燃圧が後述の最大圧
力よりも小さいときには、弁体２２が弁ばね２３により
閉弁状態に保持されている。また、ソレノイド２４が通
電されたときには、図５に示す如く、弁体２２がソレノ
イド２４により磁気的に吸引されて燃圧制御弁２０が開
弁する。

【００４０】これにより、燃圧制御弁２０は、コントロ
ールユニット３４から通電されることによって高圧ポン
プ８による吐出行程の途中から吐出行程の終了までの間
のみ開弁し、このとき加圧室１１内の燃料をリリーフ油
路１９を介して低圧配管３側にリリーフさせると共に、
これによってコモンレール３０内の燃圧（即ち、噴射弁
３２から噴射される燃料の圧力）を可変に制御するもの
である。

【００４１】また、燃圧制御弁２０は、加圧室１１内の
燃圧が前記最大圧力を越えたときにも、この燃圧により
弁体２２が弁ばね２３に抗して開弁方向に押動され、燃
圧制御弁２０が開弁する。即ち、仮りにソレノイド２４
が信号線２５の断線等により作動しなくなった場合で
も、燃圧制御弁２０は、加圧室１１内の燃圧が前記最大
圧力を越えると、弁体２２が開弁して加圧室１１側の燃
料をリリーフ油路１９から低圧配管３側にリリーフさ
せ、これによってコモンレール３０内の燃圧を最大圧力
に調整することができる。

【００４２】２６は吸込油路１５と吐出油路１７との間
に設けられたバイパス通路で、該バイパス通路２６に
は、図１に示す如くチェック弁２７が設けられている。
そして、例えばエンジンの始動時等、コモンレール３０
内の燃圧が低いときには、低圧配管３側の燃料がバイパ
ス通路２６からもコモンレール３０内に流通し、これに
よってコモンレール３０内の燃圧を早期に上昇させるこ
とができる。

【００４３】２８はバイパス通路２６と並列に接続され
たリリーフ通路で、該リリーフ通路２８にはリリーフ弁
２９が設けられ、コモンレール３０側の燃圧が最大圧力
を大きく越えたときには、この燃料をリリーフ通路２８
を介して低圧配管３側に逃がす構成となっている。

【００４４】３０は一端側が高圧配管３１を介して高圧
ポンプ８の吐出油路１７に接続されたコモンレールで、
該コモンレール３０は他端側が閉塞された金属管等によ
って形成されている。また、コモンレール３０には、例
えば４個の噴射弁３２，３２，…がギャラリ型噴射弁と
して一体的に設けられている。さらに、コモンレール３
０には、その内部の燃圧を検出する燃圧センサ３３が設
けられている。

【００４５】３４は車両に設けられたエンジン制御用の
コントロールユニットで、該コントロールユニット３４
はマイクロコンピュータ等によって構成され、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等からなる記憶部３４Ａを有している。そして、
記憶部３４Ａには、後述する燃料噴射制御処理、燃圧制
御処理用のプログラムと、コモンレール３０内の目標燃
圧を可変に設定するための燃圧設定用データとが予め記
憶されている。この場合、コモンレール３０内の目標燃
圧は、例えば４〜６ＭＰａ程度の通常圧力、６〜８ＭＰ
ａ程度の中間圧力、１０〜１５ＭＰａ程度の最大圧力の
うち、エンジンの負荷、回転数等に応じていずれかの大
きさに設定される。

【００４６】また、記憶部３４Ａには、燃圧制御弁２０
を開，閉弁させることによりコモンレール３０内の実際
の燃圧を前記目標燃圧と一致させるための弁駆動用デー
タが予め記憶され、この弁駆動用データは、コモンレー
ル３０内の目標燃圧と、後述する燃圧制御弁２０の閉弁
ストロークＳ1 等との関係を示す特性線のデータとして
設定されている。

【００４７】一方、コントロールユニット３４の入力側
には、カムシャフト１４の回転位置を検出するカム位置
センサ３５と、クランクシャフトの回転量を検出するク
ランク角センサ３６と、前記燃圧センサ３３等とが接続
され、コントロールユニット３４の出力側には、低圧ポ
ンプ２、各噴射弁３２と共に燃圧制御弁２０が接続され
ている。

【００４８】そして、コントロールユニット３４は、エ
ンジンの運転状態に応じてコモンレール３０内の目標燃
圧を通常圧力、中間圧力、最大圧力のうちいずれかの圧
力値に設定し、この目標燃圧に対応した一定のタイミン
グで燃圧制御弁２０に通電を行うことにより、高圧ポン
プ８による吐出行程の途中から吐出行程の終了までの間
のみ燃圧制御弁２０を開弁させ、これによってコモンレ
ール３０内の燃圧を可変に制御する構成となっている。

【００４９】本実施の形態による燃料噴射制御装置は上
述の如き構成を有するもので、次に図６を参照しつつコ
ントロールユニット３４による燃料噴射制御処理につい
て説明する。

【００５０】まず、エンジンの運転中には、カムシャフ
ト１４が１回転する間に高圧ポンプ８が図８中に示す全
ストロークＳ0 を４回繰返すことになり、それぞれの全
ストロークＳ0 に対してステップ１〜６の燃料噴射制御
処理が行われる。そして、ステップ１では、エンジンの
運転状態等に応じて各気筒に噴射すべき燃料の噴射量を
演算し、ステップ２でこの演算結果に対応した駆動信号
を噴射弁３２に出力する。これにより、噴射弁３２は開
弁して駆動信号に応じた量の燃料をコモンレール３０か
らエンジンの各気筒に噴射させる。

【００５１】次に、ステップ３では、記憶部３４Ａ内の
燃圧設定用データ等を用いることにより、コモンレール
３０内の目標燃圧をエンジンの負荷、回転数等に応じて
可変に設定する。この場合、例えば燃料の噴射量が少な
いエンジンのアイドル運転時には目標燃圧を通常圧力に
設定し、多量の燃料を噴射する必要があるエンジンの高
負荷運転時には目標燃圧を最大圧力に設定する。

【００５２】次に、ステップ４では、コモンレール３０
内の実際の燃圧をステップ３で演算した目標燃圧と一致
させるため、記憶部３４Ａ内の弁駆動用データ等を用い
て前記目標燃圧に対応した燃圧制御弁２０の閉弁ストロ
ークＳ1 を算出すると共に、例えば噴射弁３２の燃料噴
射量、燃圧センサ３３からの検出信号等を用いて閉弁ス
トロークＳ1 の算出値を補正演算する。

【００５３】ここで、この閉弁ストロークＳ1 とは、図
８に示す如く、高圧ポンプ８の全ストロークＳ0 （９０
°）に対して燃圧制御弁２０を閉弁状態に保持する区間
のカム角度として定義され、プランジャ１２の上死点Ｐ
0 を基準として高圧ポンプ８の吐出行程の開始位置（４
５°）から終了位置までの範囲内の角度となるように可
変に設定される（４５≦Ｓ1 ＜９０）。

【００５４】そして、ステップ５では、ステップ１１〜
１５の燃圧制御処理を行った後に、ステップ６で燃料噴
射制御処理を終了する。

【００５５】次に、図７に示す燃圧制御処理について説
明する。ここで、この燃圧制御処理は例えば１０ｍｓ等
の一定時間毎に行われ、高圧ポンプ８の全スロトークＳ
0 間に複数回繰返されるものである。

【００５６】まず、ステップ１１では、カム位置センサ
３５、クランク角センサ３６からの検出信号を用いるこ
とにより、カムシャフト１４の回転角（カム角度）をプ
ランジャ１２の上死点Ｐ0 を基準として検出し、ステッ
プ１２では、カム角度の検出値が閉弁ストロークＳ1 以
下であるか否かを判定する。

【００５７】そして、ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定
したときには、カム角度が閉弁ストロークＳ1 の範囲内
であるため、高圧ポンプ８は吸込行程の途中であるか、
またはコモンレール３０の目標燃圧を保持するために必
要な量の燃料を高圧配管３１に吐出している途中である
から、ステップ１３では、燃圧制御弁２０に対する通電
を停止（または、停止した状態を保持）し、ステップ１
４でリターンする。

【００５８】これにより、カム角度が閉弁ストロークＳ
1 の範囲内にあるときには、図３および図４に示す如
く、燃圧制御弁２０が閉弁状態に保持される。そして、
高圧ポンプ８は、吸込行程で低圧配管３側の燃料を吸込
油路１５を介して加圧室１１内に吸込んだ後に、この燃
料を吐出行程の開始から途中までの間に吐出油路１７を
介して高圧配管３１内に吐出させる。

【００５９】また、ステップ１２で「ＮＯ」と判定した
ときには、カム角度が閉弁ストロークＳ1 の範囲外とな
り、十分な量の燃料がコモンレール３０側に吐出された
状態であるから、ステップ１５では、燃圧制御弁２０に
対して通電（または、通電した状態を保持）し、ステッ
プ１４でリターンする。

【００６０】これにより、燃圧制御弁２０は高圧ポンプ
８の吐出行程の途中から終了までの間にのみ開弁し、そ
の作動状態は図８中に示すようになる。そして、燃圧制
御弁２０の開弁時には、図５に示す如く、高圧ポンプ８
の加圧室１１内の燃料がリリーフ油路１９を介して吸込
油路１５（低圧配管３）側にリリーフされ、高圧配管３
１側には吐出されなくなるから、現在の全ストロークＳ
0 に対する高圧ポンプ８の吐出行程は実質的に終了す
る。

【００６１】従って、高圧ポンプ８による燃料の吐出動
作は、カムシャフト１４の回転に伴って繰返される吐出
行程の全行程のうち、閉弁ストロークＳ1 に対応して図
８中に示す斜線部Ａの範囲のみで行われるようになるか
ら、例えばコモンレール３０内の燃圧を最大圧力とする
ために閉弁ストロークＳ1 を大きくしたときには、斜線
部Ａの面積と共に高圧ポンプ８の吐出量が増大し、コモ
ンレール３０内の燃圧が上昇する。

【００６２】また、例えばコモンレール３０内の燃圧を
通常圧力とするために閉弁ストロークＳ1 を小さくした
ときには、高圧ポンプ８の吐出量が減少してコモンレー
ル３０内の燃圧が低下する。従って、コントロールユニ
ット３４は、閉弁ストロークＳ1 の大きさを変化させる
ことにより、コモンレール３０内の燃圧を可変に制御す
ることができる。

【００６３】一方、コモンレール３０内の燃圧を通常圧
力から最大圧力へと大きく上昇させるときには、燃圧制
御弁２０が高圧ポンプ８の吸込行程および吐出行程の全
行程で閉弁状態に保持され、高圧ポンプ８は最大吐出量
をもって吐出動作を行う。

【００６４】さらに、コモンレール３０内の燃圧を最大
圧力から通常圧力へと大きく低下させるときには、燃圧
制御弁２０が高圧ポンプ８の吸込行程および吐出行程の
全行程で開弁状態に保持され、高圧ポンプ８は実質的な
吐出動作を行わない構成となっている。

【００６５】かくして、本実施の形態では、弁体２２、
弁ばね２３、ソレノイド２４等を有する常閉の燃圧制御
弁２０を高圧ポンプ８のリリーフ油路１９に設け、高圧
ポンプ８の吐出行程の途中から終了までの間のみ燃圧制
御弁２０を開弁させることにより、コモンレール３０内
の燃圧を制御する構成としたから、吐出行程の後半側で
高圧ポンプ８の加圧室１１内の燃料をリリーフ油路１９
から低圧配管３側へと必要に応じてリリーフさせること
ができ、高圧ポンプ８の吐出量を適切に調整できると共
に、噴射弁３２から噴射される燃料の圧力（コモンレー
ル３０内の燃圧）をコントロールユニット３４、燃圧制
御弁２０によりエンジンの運転状態に応じて制御するこ
とができる。

【００６６】また、常閉の燃圧制御弁２０を用いること
により、仮りにソレノイド２４が信号線２５の断線等に
より作動しなくなった場合でも、燃圧制御弁２０を閉弁
状態に保持でき、低圧配管３側の燃料を高圧ポンプ８に
よりコモンレール３０に向けて確実に吐出させることが
できる。

【００６７】この場合、弁ばね２３の付勢力を予め調整
しておくことにより、コモンレール３０内の燃圧が所定
の最大圧力を越えたときには、この燃圧により弁体２２
を弁ばね２３に抗して開弁させることができ、余剰とな
った加圧室１１内の燃料を低圧配管３側にリリーフさせ
ることができる。

【００６８】従って、本実施の形態によれば、燃圧制御
弁２０のソレノイド２４が故障した場合でも、低圧配管
３側の燃料を高圧ポンプ８によりコモンレール３０に向
けて安定的に供給でき、この状態でコモンレール３０内
の燃圧を弁ばね２３により最大圧力に調整できると共
に、従来技術に比較して信頼性を確実に向上させること
ができる。

【００６９】また、高圧ポンプ８の全ストロークＳ0 に
対して燃圧制御弁２０を閉弁状態に保持する閉弁ストロ
ークＳ1 を可変に制御することにより、燃圧制御弁２０
を高圧ポンプ８の吸込行程の開始から吐出行程の途中ま
で閉弁させ、吐出行程の途中から終了までの間のみ開弁
させるようにしたから、高圧ポンプ８により燃料の吐出
動作が行われるカム角度の区間（図８中の斜線部Ａ）の
大きさを閉弁ストロークＳ1 と共に変化させることがで
きる。

【００７０】これにより、閉弁ストロークＳ1 の大，小
に応じて高圧ポンプ８の吐出量を増，減させることがで
き、コモンレール３０内の燃圧をコントロールユニット
３４、燃圧制御弁２０により目標燃圧に応じて確実に制
御することができる。

【００７１】この場合、燃圧制御弁２０の閉弁ストロー
クＳ1 を吐出行程の開始（４５°）から終了（９０°）
までの範囲内のカム角度（４５≦Ｓ1 ＜９０）として設
定するようにしたから、高圧ポンプ８のプランジャ１２
がカム１３のカム山１３Ａに追従して図８中に示す上死
点Ｐ0 の近傍に達するときには、燃圧制御弁２０を常に
開弁させておくことができる。

【００７２】これにより、高圧ポンプ８の加圧室１１内
が高圧となる吐出行程の後半側では、加圧室１１内の燃
料をリリーフ油路１９を介して低圧配管３側にリリーフ
させることができるから、カムシャフト１４による高圧
ポンプ８の駆動負荷を確実に低減でき、エンジンの省エ
ネルギ化を図ることができると共に、カム１３のカム山
１３Ａが早期に摩耗するのを抑制でき、耐久性を向上さ
せることができる。

【００７３】また、コモンレール３０内の目標燃圧をエ
ンジンの負荷、回転数等に応じて通常圧力、中間圧力、
最大圧力のうちいずれかの圧力に設定するようにしたか
ら、コモンレール３０内の実際の燃圧をエンジンの運転
状態に応じて３段階に切換制御でき、コモンレール３０
内の燃料を噴射弁３２により常に安定した状態で噴射さ
せることができる。

【００７４】そして、コモンレール３０内の燃圧を大き
く上昇させるときには、燃圧制御弁２０を高圧ポンプ８
の吸込行程および吐出行程の全行程で閉弁状態に保持
し、燃圧を大きく低下させるときには、燃圧制御弁２０
を高圧ポンプ８の吸込行程および吐出行程の全行程で開
弁状態に保持するようにしたから、噴射弁３２側の燃圧
を速やかに上昇、低下させることができ、燃圧制御を円
滑に行うことができる。

【００７５】さらに、高圧ポンプ８には、吸込弁１６を
挟んで吸込油路１５と加圧室１１との間にリリーフ油路
１９、燃圧制御弁２０を設けると共に、プランジャ１２
をカムシャフト１４に設けたカム１３によりシリンダ１
０内で往復動させるようにしたから、燃圧制御機能を有
する高圧ポンプ８をコンパクトに形成でき、その駆動機
構を簡略化できると共に、燃料噴射制御装置の小型化を
図ることができる。

【００７６】また、高圧ポンプ８の吸込油路１５には低
圧配管３を介して低圧ポンプ２を接続し、吐出油路１７
には高圧配管３１を介してコモンレール３０を接続した
から、低圧ポンプ２から吐出される燃料を高圧ポンプ８
でさらに加圧してコモンレール３０に向け吐出させるこ
とができ、高圧の燃料をコモンレール３０内に安定して
供給することができる。

【００７７】さらに、コモンレール３０にはギャラリー
型の噴射弁３２を複数設けたから、単一のコモンレール
３０内に供給される燃料を各噴射弁３２によりエンジン
の各気筒に向けて確実に噴射でき、燃料の供給系統を簡
略化できると共に、噴射弁３２の取付時の作業性を向上
させることができる。

【００７８】次に、図９は本発明による第２の実施の形
態を示し、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。しかし、本実施の形態による燃料噴射装
置の特徴は、高圧ポンプ４１のケーシング４２内に加圧
室を有する２個のシリンダ４３，４３を設け、該各シリ
ンダ４３内にはプランジャ４４をそれぞれ往復動可能に
配設したことにある。

【００７９】ここで、各シリンダ４３は、第１の実施の
形態によるシリンダ１０に対し約半分の容積をもって形
成され、加圧室の一部を構成した一定の長さ寸法を有す
る連通路４５によって連通されている。そして、各プラ
ンジャ４４はカムシャフト１４に設けられた２個のカム
４６，４６により駆動され、シリンダ４３内で往復動す
る。

【００８０】また、高圧ポンプ４１は、第１の実施の形
態による高圧ポンプ８とほぼ同様に、各シリンダ４３の
うち吸込側に位置するシリンダ４３と低圧配管３との間
に配設された吸込油路４７と、該吸込油路４７に設けら
れた吸込弁４８と、各シリンダ４３のうち吐出側に位置
するシリンダ４３と高圧配管３１との間に配設された吐
出油路４９と、該吐出油路４９に設けられた吐出弁５０
とを有している。

【００８１】さらに、高圧ポンプ４１は、連通路４５と
吸込油路４７との間を接続して設けられたリリーフ油路
５１と、該リリーフ油路５１に開，閉可能に設けられた
燃圧制御弁５２等とを有している。

【００８２】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
各シリンダ４３間を連通する連通路４５の長さ寸法を予
め調整するだけで、各シリンダ４３内に生じる燃圧の脈
動を連通路４５により互いに干渉させて低減でき、コモ
ンレール３０内の燃圧を安定化させることができる。

【００８３】次に、図１０は本発明による第３の実施の
形態を示し、本実施の形態では、前記第１の実施の形態
と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略
するものとする。しかし、本実施の形態による燃料噴射
装置の特徴は、低圧配管６１の下流側を２個の分岐配管
６１Ａ，６１Ａに分岐させ、各分岐配管６１Ａの下流側
に高圧ポンプ６２、高圧配管６３、コモンレール６４を
それぞれ接続する構成としたことにある。

【００８４】ここで、高圧ポンプ６２は、第１の実施の
形態による高圧ポンプ８とほぼ同様に構成され、シリン
ダ、プランジャ、吸込弁、吐出弁、リリーフ油路、燃圧
制御弁（いずれも図示せず）等を有している。また、コ
モンレール６４には４個の噴射弁６５，６５，…がそれ
ぞれ設けられている。

【００８５】さらに、本実施の形態では、各高圧配管６
３の間を連通した脈動低減用の連通配管６６が予め定め
られた長さ寸法をもって設けられ、該連通配管６６は各
高圧ポンプ６２から吐出される燃料の脈動を互いに干渉
させて低減するように構成されている。

【００８６】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
燃料噴射制御装置を例えばＶ型の８気筒エンジン等に適
用することができる。また、各高圧ポンプ６２から吐出
される燃料の脈動を連通配管６６によって低減でき、コ
モンレール６４内の燃圧を安定化させることができる。

【００８７】なお、前記第１および第２の実施の形態で
は、高圧ポンプ８，４１のケーシング９，４２内に１個
または２個のシリンダ１０，４３、プランジャ１２，４
４を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、高圧
ポンプに３個以上のシリンダおよびプランジャを設ける
構成としてもよい。

【００８８】また、前記第２の実施の形態では、高圧ポ
ンプ４１に設けた２個のプランジャ４４を駆動するた
め、２個のカム４６をカムシャフト１４に設ける構成と
したが、本発明はこれに限らず、例えば複数のプランジ
ャを放射状に配設し、これらのプランジャをその中心に
設けた単一のカムにより駆動するラジアル型の高圧ポン
プを用いる構成してもよい。

【００８９】一方、前記第１および第２の実施の形態で
は、燃圧制御弁２０，５２を高圧ポンプ８，４１のケー
シング９，４２内に配設するものとして述べたが、本発
明はこれに限らず、燃圧制御弁２０，５２をケーシング
９，４２と別個の弁ケーシングを有する独立の電磁弁と
して構成し、この電磁弁をケーシング９，４２のリリー
フ油路１９，５１の途中に配置する構成としてもよい。

【００９０】また、リリーフ油路１９，５１も燃圧制御
弁２０，５２と共にケーシング９，４２内に配設するも
のとして述べたが、本発明はこれに限らず、例えば配管
等により高圧ポンプのケーシングと別体に形成したリリ
ーフ油路を前記ケーシングに取付け、吸込弁を挟んで吸
込油路と加圧室等との間に接続すると共に、電磁弁等か
らなる燃圧制御弁を高圧ポンプのケーシング外で前記リ
リーフ油路の途中に配設する構成としてもよい。

【００９１】さらに、前記第１および第３の実施の形態
では、燃料噴射装置を４気筒エンジン、８気筒エンジン
に適用した場合を例に挙げて述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば３気筒以下、５〜７気筒、９気筒以上と
なる任意の気筒数のエンジンに適用してもよい。

【００９２】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、リリーフ油路を燃料ポンプの吐出行程の途中から
終了までの間のみ開弁させる燃圧制御弁を設ける構成と
したので、燃料ポンプの吐出量を適切に調整でき、噴射
弁から噴射される燃料の圧力を燃圧制御弁により内燃機
関の運転状態等に応じて制御することができる。また、
燃圧制御弁を開弁側に駆動される常閉弁として構成でき
るから、仮りに燃圧制御弁が駆動されなくなった場合で
も、燃料ポンプにより燃料を噴射弁側に安定して供給で
き、信頼性を確実に向上させることができる。さらに、
燃料ポンプの吸込弁を挟んで吸込側と加圧室との間にリ
リーフ油路を設けたから、燃圧制御機能を有する燃料ポ
ンプをコンパクトに形成でき、燃料噴射制御装置の小型
化を図ることができる。また、燃料ポンプの加圧室内が
高圧となる吐出行程の後半側では、加圧室内の燃料を燃
圧制御弁により燃料ポンプの吸込側にリリーフさせるこ
とができるから、燃料ポンプの駆動負荷を確実に低減で
き、燃料噴射制御装置の省エネルギ化、耐久性の向上を
図ることができる。

【００９３】また、請求項２の発明によれば、燃圧制御
弁を燃料ポンプの吐出行程の途中から終了までの間のみ
開弁する常閉弁によって構成したから、燃料ポンプが吐
出行程を開始してから燃圧制御弁が開弁するまでの間隔
等を変化させることにより、噴射弁側の燃圧を適切に制
御することができる。また、仮りに燃圧制御弁が故障等
により開弁しなくなった場合でも、燃料ポンプにより燃
料を噴射弁側に安定して供給することができる。

【００９４】さらに、請求項３の発明によれば、燃圧制
御弁は燃料ポンプの全ストロークのうち、吸込行程の開
始から吐出行程の途中までの間の閉弁ストロークを可変
に制御する構成としたから、燃料ポンプが吐出行程を開
始してから燃圧制御弁が開弁するまでの間隔等を閉弁ス
トロークと共に変化させることができ、噴射弁側の燃圧
を適切に制御することができる。

【００９５】また、請求項４の発明によれば、燃圧制御
弁を弁ケーシング、弁体、弁ばねおよびソレノイドによ
って構成したから、仮りにソレノイドが断線等により作
動しなくなった場合でも、燃圧制御弁を弁ばねにより閉
弁状態に保持でき、燃料ポンプにより燃料を噴射弁側に
向けて確実に吐出させることができる。そして、この場
合には、弁ばねの付勢力を予め調整しておくことによ
り、噴射弁側の燃圧を弁ばねによって所定の圧力に調整
することができる。

【００９６】さらに、請求項５の発明によれば、燃料ポ
ンプをシリンダ、プランジャおよびカムからなる往復動
型の燃料ポンプとして構成したので、その駆動機構を簡
略化でき、燃料噴射制御装置の小型化を図ることができ
る。

【００９７】また、請求項６の発明によれば、高圧ポン
プの吸込側には低圧ポンプを接続し、高圧ポンプの吐出
側には噴射弁を接続する構成としたから、低圧ポンプか
ら吐出される燃料を高圧ポンプでさらに加圧して噴射弁
に向け吐出させることができ、高圧の燃料を噴射弁に安
定して供給できると共に、この燃料を噴射弁から確実に
噴射させることができる。

【００９８】さらに、請求項７の発明によれば、噴射弁
をコモンレールに複数個設けられたギャラリ型噴射弁と
して構成したから、単一のコモンレール内に供給される
燃料を各噴射弁により内燃機関の各気筒に向けて確実に
噴射でき、燃料の供給系統を簡略化できると共に、噴射
弁の取付時の作業性を向上させることができる。

【００９９】また、請求項８の発明によれば、噴射弁側
の燃圧を上昇させるときには、燃圧制御弁を燃料ポンプ
の吸込行程の全行程および吐出行程の全行程で閉弁する
構成としたから、燃料ポンプ内の加圧燃料がリリーフ油
路から逃げるのを常に規制でき、噴射弁側の燃圧を速や
かに上昇できると共に、燃圧制御を円滑に行うことがで
きる。

【０１００】さらに、請求項９の発明によれば、噴射弁
側の燃圧を低下させるときには、燃圧制御弁を燃料ポン
プの吸込行程の全行程および吐出行程の全行程で開弁す
る構成としたから、燃料ポンプ内の燃料をリリーフ油路
から常に逃がすことができ、噴射弁側の燃圧を速やかに
低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による燃料噴射制御
装置の構成を示す系統図である。

【図２】図１中の高圧ポンプを上死点に位置している状
態で示す断面図である。

【図３】高圧ポンプの吸込行程を示す断面図である。

【図４】高圧ポンプの吐出行程を示す断面図である。

【図５】図４に示す吐出行程の途中で燃圧制御弁が開弁
した状態を示す断面図である。

【図６】コントロールユニットの燃料噴射制御処理を示
す流れ図である。

【図７】コントロールユニットの燃圧制御処理を示す流
れ図である。

【図８】プランジャのリフト量と燃圧制御弁の作動状態
との関係を示す特性線図である。

【図９】第２の実施の形態による燃料噴射制御装置の高
圧ポンプを示す断面図である。

【図１０】第３の実施の形態による燃料噴射制御装置の
構成を示す系統図である。

【符号の説明】

１燃料タンク２低圧ポンプ８，４１，６２高圧ポンプ（燃料ポンプ）１０，４３シリンダ１１加圧室１２，４４プランジャ１３，４６カム１５，４７吸込油路１６，４８吸込弁１７，４９吐出油路１８，５０吐出弁１９，５１リリーフ油路２０，５２燃圧制御弁２２弁体２３弁ばね２４ソレノイド３０，６４コモンレール３２，６５噴射弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の気筒に燃料を噴射する複数の
噴射弁と、シリンダ内をプランジャが往復動する間に、吸込行程で
は吸込弁を開弁して加圧室内に燃料を吸込み、吐出行程
では吐出弁を開弁して加圧室内の燃料を前記噴射弁に向
け吐出する燃料ポンプと、前記燃料ポンプの吸込弁を挟んで前記燃料ポンプの吸込
側と加圧室との間を接続して設けられたリリーフ油路
と、該リリーフ油路に設けられ、前記燃料ポンプの吐出行程
の途中から終了までの間のみ開弁することにより前記噴
射弁から噴射される燃圧を制御する燃圧制御弁とから構
成してなる燃料噴射制御装置。
【請求項２】前記燃圧制御弁は、前記燃料ポンプの吸
込行程の全行程と吐出行程の開始から途中までの間は閉
弁し、吐出行程の途中から終了までの間のみ開弁する常
閉弁によって構成してなる請求項１に記載の燃料噴射制
御装置。
【請求項３】前記燃圧制御弁は、前記燃料ポンプの吸
込行程の開始から吐出行程の終了までの全ストロークの
うち、吸込行程の開始から吐出行程の途中までの間の閉
弁ストロークを可変に制御する構成としてなる請求項１
または２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】前記燃圧制御弁は、内部に油路を有する
弁ケーシングと、該弁ケーシングの油路に設けられた弁
体と、該弁体を閉弁方向に常時付勢する弁ばねと、前記
燃料ポンプの吐出行程の途中から終了までの間のみ通電
されるソレノイドとによって構成してなる請求項１，２
または３に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】前記燃料ポンプは、１個または複数個の
シリンダと、該シリンダ内に往復動可能に設けられ該シ
リンダ内に加圧室を画成するプランジャと、該プランジ
ャを往復動させるカムとからなる往復動型の燃料ポンプ
として構成してなる請求項１，２，３または４に記載の
燃料噴射制御装置。
【請求項６】前記燃料ポンプは、その吸込側を燃料タ
ンク内の燃料を低圧で吐出する低圧ポンプに接続し、前
記燃料ポンプの吐出側を前記噴射弁に接続した高圧ポン
プとして構成してなる請求項１，２，３，４または５に
記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】前記噴射弁は、コモンレールに複数個配
列されたギャラリ型噴射弁として構成してなる請求項
１，２，３，４，５または６に記載の燃料噴射制御装
置。
【請求項８】前記燃圧制御弁は、前記噴射弁から噴射
される燃圧を上昇させるときに前記燃料ポンプの吸込行
程の全行程および吐出行程の全行程で閉弁する構成とし
てなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の
燃料噴射制御装置。
【請求項９】前記燃圧制御弁は、前記噴射弁から噴射
される燃圧を低下させるときに前記燃料ポンプの吸込行
程の全行程および吐出行程の全行程で開弁する構成とし
てなる請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記
載の燃料噴射制御装置。