JP4616822B2

JP4616822B2 - エンジンの燃料噴射装置及び運転方法

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Publication number: JP4616822B2
Application number: JP2006324641A
Authority: JP
Inventors: 高金子
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: US7546831B2; EP1930582A3; JP2008138567A; US20080127943A1; EP1930582A2; EP1930582B1

Description

本発明は、蓄圧式燃料噴射装置をそなえたディーゼルエンジン等に適用され、プランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、コモンレールに圧送する高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置及びこの燃料噴射装置をそなえたエンジンの運転方法に関する。

ディーゼルエンジンに適用されている蓄圧式燃料噴射装置は、プランジャ室内に供給される燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、電磁弁により吐出時期を制御されてコモンレールに圧送する高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されている。

かかるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、たとえば特許文献１（特開昭６４−７３１６６号公報）及び特許文献２（特開昭６２−２５８１６０号公報）に開示されているように、各高圧燃料ポンプの低圧燃料通路側を電磁弁によって開閉することにより該高圧燃料ポンプの高圧燃料の吐出期間を制御している。

図２（Ｂ）は、前記特許文献１（特開昭６４−７３１６６号公報）に開示されている電子制御蓄圧式燃料噴射装置の高圧燃料ポンプにおけるポンプカムのリフト及び電磁弁の開閉タイミングを示している。
図２（Ｂ）に示されるように、かかる従来の電子制御蓄圧式燃料噴射装置においては、ポンプカムリフトの途中で電磁弁を閉じて高圧燃料ポンプの吐出を開始し、ポンプカムリフトのトップ（最大リフト）で電磁弁を開いて、高圧燃料ポンプのプランジャ室（デッドボリューム）内に残存している高圧燃料を給油系（低圧燃料通路側）にスピル（排油）するように構成されている。

また、図５は、高圧燃料ポンプにリード付きプランジャをそなえた従来の蓄圧式燃料噴射装置の蓄圧式燃料噴射装置における高圧燃料ポンプ０２０の作動説明図及び作動タイミング線図である。前記作動タイミング線図は、ポンプカム（０４）リフト、給，排油孔（０１０ａ）開口面積、及び給，排油孔（０１０ａ）からの燃料流速を示している。
図５において、（Ａ）では、ポンプカム４のカムリフトが０（ゼロ）（クランク角θ＝θ_０）で、プランジャ０２が下死点にあって該プランジャ０２の上縁が給，排油孔０１０ａを開き、前記燃料供給系から送られた燃料をプランジャ室０３に導入する。
（Ｂ）では、ポンプカム４のカムリフトが増加してプランジャ０２の上縁が前記給，排油孔０１０ａを閉じ（クランク角θ＝θ_１）、プランジャ０２による燃料の圧送が始まり、プランジャ０２により高圧に加圧された高圧燃料がコモンレールに圧送され、該コモンレールにて蓄圧される。
（Ｃ）では、プランジャ０２上昇時のポンプカム０４のトップ前位置（クランク角θ＝θ_２１）で、プランジャ０２のリード０２ａにより前記給，排油孔０１０ａが開き始める状態で、プランジャ室０３から給，排油孔０１０ａへのスピルが始まる。
（Ｄ）では、プランジャ０２のポンプカム０４のトップ前位置からの下降時で、プランジャのリード０２ａにより前記給，排油孔０１０ａが閉じる状態でクランク角θ＝θ_２２）、プランジャ室０３から給，排油孔０１０ａへのスピルが終了する。
（Ｅ）では、プランジャ０２の下降時に上縁が前記給，排油孔０１０ａを開き始める（クランク角θ＝θ_３）、
（Ｆ）では、プランジャ２の下死点で（クランク角θ＝θ_０）、プランジャ２の上縁によって給，排油孔０１０ａが開放された状態を保持される。

特開昭６４−７３１６６号公報特開昭６２−２５８１６０号公報

前記特許文献１（特開昭６４−７３１６６号公報）にて提供されている従来技術にあっては、図２（Ｂ）に示されるように、ポンプカムリフトの途中で電磁弁を閉じて高圧燃料ポンプの吐出を開始し、プランジャが上死点にあるポンプカムリフトのトップで電磁弁を開いて、高圧燃料ポンプのプランジャ室（デッドボリューム）内に残存している高圧燃料を給油系にスピルするように構成されている。
このため、図２（Ｂ）の給，排油通路燃料流速に示されるように、ポンプカムリフトのトップで電磁弁を開くことによって、高圧に加圧された状態にあるプランジャ室（デッドボリューム）内の残存高圧燃料が、該電磁弁の開弁と同時に低圧の給，排油通路に高流速でスピルすることとなる。
また、前記特許文献２（特開昭６２−２５８１６０号公報）に開示されている従来技術においても、前記と同様な作用をなす。

また、図５に示されるような、高圧燃料ポンプにリード付きプランジャをそなえた従来の蓄圧式燃料噴射装置においても、図５における給，排油孔燃料流速線図に示されるように、給，排油孔０１０ａの開孔に伴いプランジャ室０３内の残存高圧燃料が急激に且つ高速で給，排油通路に逆流するという高圧燃料のスピルが発生する（図５におけるスピルによる逆流部分）。

このため、前述のような従来技術にあっては、ポンプカムリフトのトップにおける電磁弁の開弁あるいはリード部による給，排油孔０１０ａの開孔に伴い、プランジャ室内における残存高圧燃料が急激に且つ高速で給，排油通路に逆流するので、該残存高圧燃料の給，排油通路への逆流時に、流れが剥離したり渦を発生したりすることとなり、これによって高圧燃料ポンプの給，排油側部分や給，排油通路の構成部品にキャビテーションエロージョンが発生し易くなる。
かかるキャビテーションエロージョンは、高圧燃料ポンプが大容量で高圧になるほど発生傾向が高くなる。
等の問題を有している。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、高圧燃料ポンプにおけるプランジャ室内燃料の給，排油系へのスピルに伴う高圧燃料ポンプや給，排油系構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を抑制して、高圧燃料ポンプが大容量で高圧になっても高い耐久性を保持可能としたエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、給油系からプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、電磁弁により吐出時期を制御されてコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置において、前記プランジャの前記ポンプカムによる上昇行程において前記電磁弁を閉弁して燃料の吐出を行なった後、該電磁弁の閉弁状態を保持し、前記プランジャの下降行程の一定時期に前記電磁弁を開弁して前記プランジャ室と給，排油通路とを連通させるコントローラをそなえ、さらに、前記コモンレールの圧力を検出して前記コントローラに入力するコモンレール圧力センサをそなえ、前記コントローラは、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャの下降行程における前記電磁弁の開弁時期を遅らせるように構成されたことを特徴とする。

また、前記のように構成された燃料噴射装置をそなえたエンジンの運転方法の発明は、圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの運転方法であって、前記プランジャの上昇行程において前記電磁弁を閉弁して燃料の吐出を行なった後、該電磁弁の閉弁状態を保持し、前記プランジャの下降行程の一定時期に前記電磁弁を開弁して前記プランジャ室と給，排油通路とを連通せしめるように前記高圧燃料ポンプを作動させ、さらに、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャの下降行程における前記電磁弁の開弁時期を遅らせるように構成されたことを特徴とする。

かかる発明によれば、高圧燃料ポンプのプランジャの上昇行程において、つまりポンプカムのトップ位置まで電磁弁を閉弁してコモンレールへの燃料の吐出を行なった後、プランジャが下降行程に入っても該電磁弁の閉弁状態を保持し、プランジャ室内の圧力が低下したプランジャの下降行程の一定時期に電磁弁を開弁してプランジャ室と給，排油通路とを連通せしめるようにしたので、プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油通路とが連通されることとなって、前記従来技術のように、電磁弁の開弁に伴いプランジャ室内の残存高圧燃料が急激に且つ高速で給，排油通路に逆流するという高圧燃料のスピルの発生を回避できる。

従ってかかる発明によれば、電磁弁の開弁に伴う該残存高圧燃料の給，排油通路への逆流時における流れの剥離や渦の形成を回避できて、これによる高圧燃料ポンプの給，排油側部分や給，排油通路の構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を防止でき、高圧燃料ポンプが大容量で高圧になっても高い耐久性を保持できる。
また、プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油通路とが連通されるので、前記従来技術のような、電磁弁の開弁後におけるプランジャ室内の残存高圧燃料の給，排油通路への逆流に伴う給，排油通路の圧力脈動がなくなり、かかる圧力脈動による燃料洩れ等の不具合の発生を回避できる。

また、かかる発明によれば、電磁弁の閉弁状態を保持しながらプランジャが上死点から下降行程になるので、プランジャ室内の燃料圧力が作用しながらプランジャを下降させることとなって、高圧燃料ポンプの駆動エネルギーの一部を回収できる。さらに電磁弁の開弁後のスピル作用がないので、電磁弁の開弁後はプランジャ室から給，排油通路までの圧力レベルが同一レベルとなり、プランジャ室の燃料を供給する燃料供給ポンプを小型化できるとともに、前記従来技術よりも該燃料供給ポンプの駆動エネルギーを低減できる。
以上により、燃料噴射装置のエネルギー効率が向上する。

また、かかる発明によれば、前記コモンレールの圧力を検出して前記コントローラに入力するコモンレール圧力センサをそなえ、前記コントローラは、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い、プランジャ室の内圧が高くなったと推定し、前記プランジャの下降行程における前記電磁弁の開弁時期を遅らせるように構成する。
このように構成することによって、コモンレールの圧力つまり高圧燃料ポンプの吐出側の圧力が高いときは、電磁弁の開弁時期を遅らせることにより、プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下になってから、常時電磁弁の開弁時のプランジャ室内の圧力を給，排油通路の圧力レベルを超えないようにして、プランジャ室内の高圧燃料のスピルを回避できる。もちろん、コモンレールセンサから推定するだけでなく、高圧燃料ポンプの吐出側圧力を直接センシングして電磁弁の開弁時期を制御しても良い。

また、本発明は、給油系からプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、コモンレールに圧送する高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置において、前記高圧燃料ポンプのプランジャは、ポンプカムによる上昇行程において給，排油孔を閉じて燃料の吐出を行なった後、前記給，排油孔を閉じた状態を保持し、下降行程の一定時期に前記給，排油孔を開いて前記プランジャ室内と給，排油通路とを連通せしめるように形成されたリード部をそなえ、さらに、前記コモンレールの圧力を検出して前記ラック駆動装置に入力するコモンレール圧力センサをそなえ、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャの下降行程における前記リード部の給，排油孔の開孔時期を遅らせるように構成されたことを特徴とする。

かかる発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
即ち、前記プランジャに固定されて該プランジャを回転せしめるピニオンと、該ピニオンに噛み合って往復動することにより該ピニオンを回転せしめるラックと、該ラックを往復駆動せしめて前記ピニオンを介して前記プランジャを回転させ前記リード部の前記給，排油孔の開閉時期を変化させるラック駆動装置とを備えること。

かかる発明によれば、高圧燃料ポンプのプランジャに、ポンプカムによる上昇行程において給，排油孔を閉じて燃料の吐出を行なった後、給，排油孔を閉じた状態を保持し、下降行程の一定時期に給，排油孔を開いてプランジャ室内と給，排油通路とを連通せしめるように形成されたリード部を形成し、ラック−ピニオン機構をそなえたラック駆動装置により給，排油孔の開閉時期を変化させ、高圧燃料ポンプのプランジャの上昇行程においてリード部により給，排油孔を閉じて燃料の吐出を行なった後、プランジャが下降行程に入っても前記リード部により給，排油孔を閉じた状態を保持し、プランジャ室内の圧力が低下したプランジャの下降行程の一定時期に該リード部により給，排油孔を開いてプランジャ室内と給，排油通路とを連通せしめるようにしたので、プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベル、あるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油通路とが連通されることとなって、前記従来技術のように、電磁弁の開弁に伴いプランジャ室内の残存高圧燃料が急激に且つ高速で給，排油通路に逆流するという高圧燃料のスピルの発生を回避できる。
これにより、高圧燃料ポンプの給，排油側部分や給，排油通路の構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を防止でき、高圧燃料ポンプが大容量で高圧になっても高い耐久性を保持できる。

また、プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油通路とが連通されるので、前記従来技術のような、電磁弁の開弁後におけるプランジャ室内の残存高圧燃料の給，排油通路への逆流に伴う給，排油通路の圧力脈動がなくなり、かかる圧力脈動による燃料洩れ等の不具合の発生を回避できる。
また、リード部により給，排油孔を閉じた状態を保持しながらプランジャが上死点から下降行程になるので、プランジャ室内の燃料圧力が作用しながらプランジャを下降させることとなって、高圧燃料ポンプの駆動エネルギーの一部を回収できる。さらにリード部による給、排油孔開放後のスピル作用がないので、給，排油孔開放後はプランジャ室から給，排油通路までの圧力レベルが同一レベルとなり、プランジャ室の燃料を供給する燃料供給ポンプを小型化できるとともに、前記従来技術よりも該燃料供給ポンプの駆動エネルギーを低減できる。
以上により、燃料噴射装置のエネルギー効率が向上する。

本発明によれば、高圧燃料ポンプのプランジャのポンプカムトップ位置まで電磁弁を閉弁して燃料の吐出を行なった後プランジャが下降行程に入っても該電磁弁の閉弁状態を保持してプランジャ室内の圧力が低下したプランジャの下降行程の一定時期に電磁弁を開弁してプランジャ室と給，排油通路とを連通せしめるようにし、あるいは、高圧燃料ポンプのプランジャに上昇行程において給，排油孔を閉じて燃料の吐出を行なった後、給，排油孔を閉じた状態を保持し下降行程の一定時期に給，排油孔を開いてプランジャ室内と給，排油通路とを連通せしめるように形成されたリード部を形成したので、
プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベル、あるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油通路とが連通されることとなって、従来技術のような、電磁弁の開弁に伴いプランジャ室内の残存高圧燃料が急激に且つ高速で給，排油通路に逆流するという高圧燃料のスピルの発生を回避できる。
従って、電磁弁の開弁あるいはリード部による給，排油孔の開孔に伴う該残存高圧燃料の給，排油通路への逆流時における流れの剥離や渦の形成を回避できて、これによる高圧燃料ポンプの給，排油側部分や給，排油通路の構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を防止でき、高圧燃料ポンプが大容量で高圧になっても高い耐久性を保持できる。

また、かかる発明によれば、プランジャ室内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油通路とが連通されるので、プランジャ室内の燃料圧力が作用しながらプランジャを下降させることとなって、高圧燃料ポンプの駆動エネルギーの一部を回収できる。
さらに給、排油通路開放後のスピル作用がないので、プランジャ室から給，排油通路までの圧力レベルが同一レベルとなり、プランジャ室の燃料を供給する燃料供給ポンプを小型化できるとともに、前記従来技術よりも該燃料供給ポンプの駆動エネルギーを低減できる。以上により、燃料噴射装置のエネルギー効率が向上する。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の第１実施例に係るディーゼルエンジン用の電磁弁制御の蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
図１において、符号２０で示される高圧燃料ポンプは複数台（この例では２台）設置されている。各高圧燃料ポンプ２０は、ポンプシリンダ２０ａ内に往復摺動可能に嵌合されたプランジャ２をそなえており、該プランジャ２は前記各高圧燃料ポンプ２０に対応してカム軸５に固定されたポンプカム４によって、ポンプシリンダ２０ａ内を往復摺動せしめられてプランジャ室３内に供給された燃料を圧縮する。
前記各高圧燃料ポンプ２０のプランジャ室３からの吐出管１２はコモンレール７に接続されており、また該吐出管１２のプランジャ室３出口側には、該プランジャ室３側からコモンレール７側に向かう燃料の流れのみを許容する逆止弁１１が設置されている。

前記プランジャ室３には、燃料供給ポンプ１８から燃料供給管２０１及び前記ポンプシリンダ２０ａに形成された燃料入口通路２０ｂを通して燃料が供給されており、該燃料入口通路２０ｂと前記プランジャ室３との間を電磁弁１のポペット弁式の弁体１ａによって開閉するようになっている。
また、前記各高圧燃料ポンプ２０から前記吐出管１２を通して前記コモンレール７に送り込まれて、該コモンレール７に蓄圧された高圧燃料は、噴射管８を通してエンジンのシリンダ１０毎に設けられた燃料噴射弁９に送られ、該燃料噴射弁９から各シリンダ１０内に噴射される。該燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量は後述するコントローラ１００によって燃料制御弁２１を制御することにより調整される。

符号１００で示されるコントローラには、クランク角センサ１５からクランク軸６のクランク角の検出値が入力され、負荷検出器１６からエンジン負荷の検出値が入力され、カム軸回転数検出器１７からカム軸５の回転数検出値が入力され、コモンレール圧力センサ１４からコモンレール圧力（コモンレール７内の燃料圧力）の検出値が入力されている。
そして、該コントローラ１００においては、前記各検出信号に基づき、前記各高圧燃料ポンプ２０の電磁弁１に開閉時期の制御信号を出力する。尚、前記コントローラ１００は前記各検出信号に基づき前記燃料制御弁２１を制御することにより、燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量を調整する機能も有する。

以上のように構成された蓄圧式燃料噴射装置をそなえたディーゼルエンジンの運転時において、前記燃料供給ポンプ１８から燃料供給管２０１及び燃料入口通路２０ｂに達した燃料は、前記コントローラ１００の指令信号により前記電磁弁１が開かれている期間にプランジャ室３内に供給される。
そして、前記コントローラ１００の指令信号により前記電磁弁１が閉じると、ポンプカム４のリフトによって前記プランジャ室３内の燃料は高圧に加圧されて（図１の右側の高圧燃料ポンプ２０の状態）、逆止弁１１、吐出管１２を通してコモンレール７に圧送され、該コモンレール７に蓄圧される。
前記コモンレール７内に蓄圧された高圧燃料は、所定の噴射時期に燃料噴射弁９からシリンダ１０内に噴射される。
本発明は、以上のように構成されたエンジンの燃料噴射装置における前記高圧燃料ポンプ２０の制御に関するものである。

図２（Ａ）は本発明の第１実施例に係る電子制御蓄圧式燃料噴射装置の高圧燃料ポンプにおけるポンプカムのリフト、電磁弁の開閉タイミング、給、排油通路のタイミング線図、図２（Ｂ）は前記従来技術の図２（Ａ）対応図である。
本発明の第１実施例においては、前記コントローラ１００は、図２（Ａ）に示されるように、高圧燃料ポンプ２０のプランジャ２のポンプカム４による上昇行程において、クランク角θ_１で前記電磁弁１を閉弁して前記コモンレール７への燃料の吐出を行なった後、該電磁弁１の閉弁状態を保持し、ポンプカム４のトップ（即ちプランジャ２の上死点）θ_２からΔθを経た下降行程の一定時期のクランク角θ_３に前記電磁弁１を開弁して前記プランジャ室３と給、排油通路つまり燃料供給管２０１とを連通させるようにタイミング制御をしている。

かかる第１実施例によれば、高圧燃料ポンプ２０のプランジャ２の上昇行程において、つまりポンプカム４のトップ位置θ_２まで電磁弁１を閉弁してコモンレール７への燃料の吐出を行なった後、プランジャ２が下降行程に入っても該電磁弁１の閉弁状態を保持し、プランジャ室３内の圧力が給，排油通路の圧力つまり前記燃料供給管２０１内の圧力またはそれ以下に低下したプランジャ２の下降行程の一定時期θ_３に電磁弁１を開弁してプランジャ室３と給、排油通路即ち燃料供給管２０１とを連通せしめるようにしたので、プランジャ室３内の圧力が給、排油通路即ち燃料供給管２０１と同レベル、あるいはそれ以下に下がってからプランジャ室３と給，排油通路即ち燃料供給管２０１とが連通されることとなって、前記従来技術のように、電磁弁１の開弁に伴いプランジャ室３内の残存高圧燃料が急激に且つ高速で、燃料入口通路２０ｂ、燃料供給管２０１等の給，排油通路に逆流するという高圧燃料のスピルの発生を回避できる。

従ってかかる第１実施例によれば、電磁弁１の開弁に伴う残存高圧燃料の前記給，排油通路への逆流時における流れの剥離や渦の形成を回避できて、これによる高圧燃料ポンプ２０の給，排油側部分や給，排油通路の構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を防止でき、高圧燃料ポンプ２０が大容量で高圧になっても高い耐久性を保持できる。
また、プランジャ室３内の圧力が前記給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室３と前記給，排油通路とが連通されるので、前記従来技術のような、電磁弁１の開弁後におけるプランジャ室３内の残存高圧燃料の給、排油通路への逆流に伴う該給、排油通路の圧力脈動がなくなり、かかる圧力脈動による燃料洩れ等の不具合の発生を回避できる。

またかかる第１実施例によれば、電磁弁１の閉弁状態を保持しながらプランジャ２が上死点から下降行程になるので、プランジャ室３内の燃料圧力が作用しながらプランジャ２を下降させることとなって、高圧燃料ポンプ２０の駆動エネルギーの一部を回収できる。さらに電磁弁１の開弁後のスピル作用がないので、該電磁弁１の開弁後はプランジャ室３から前記給，排油通路までの圧力レベルが同一レベルとなり、プランジャ室３へ燃料を供給する燃料供給ポンプ１８を小型化できるとともに、前記従来技術よりも該燃料供給ポンプ１８の駆動エネルギーを低減できる。

またかかる第１実施例においては、前記コモンレール７の圧力を検出して前記コントローラ１００に入力するコモンレール圧力センサ１４をそなえており、前記コントローラ１００は、前記コモンレール圧力センサ１４からのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャ２の下降行程における前記電磁弁１の開弁時期を遅らせるように構成している。
このように構成すれば、コモンレール７の圧力つまり高圧燃料ポンプ２０の吐出側の圧力が高いときは、電磁弁１の開弁時期を遅らせて、プランジャ室３内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下になってから電磁弁１を開弁することにより、常時電磁弁１の開弁時のプランジャ室３内の圧力を給、排油通路の圧力レベルを超えないようにして、プランジャ室３内の高圧燃料のスピルを回避できる。

図３は本発明の第２実施例に係るディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
この第２実施例においては、前記第１実施例における電磁弁に代えて、高圧燃料ポンプに、リード部を改良して前記第１実施例と同様な機能を有するプランジャを設けている。
図３において、符号２０で示される高圧燃料ポンプは複数台（この例では２台）設置されている。各高圧燃料ポンプ２０は、ポンプシリンダ２０ａ内に往復摺動可能に嵌合され後述するようなリード２ａが形成されたプランジャ２をそなえており、該プランジャ２は前記各高圧燃料ポンプ２０に対応してカム軸５に固定されたポンプカム４によって、ポンプシリンダ２０ａ内を往復摺動せしめられてプランジャ室３内に供給された燃料を圧縮する。
前記各高圧燃料ポンプ２０のプランジャ室３に接続されている吐出管１２はコモンレール７に接続されており、また該吐出管１２のプランジャ室３出口側には、該プランジャ室３側からコモンレール７側に向かう燃料の流れのみを許容する逆止弁１１が設置されている。

前記プランジャ室３には、燃料供給ポンプ１８から燃料供給管２０１を通して燃料が供給されており、前記プランジャ２の上端面にのみ形成されたリード２ａによって前記燃料供給管２０１に連通される給，排油孔１０ａを開閉するようになっている。
また、前記各高圧燃料ポンプ２０から前記吐出管１２を通して前記コモンレール７に送り込まれて、該コモンレール７に蓄圧された高圧燃料は、噴射管８を通してエンジンのシリンダ１０毎に設けられた燃料噴射弁９に送られ、該燃料噴射弁９から各シリンダ１０内に噴射される。該燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量は後述するコントローラ１００によって燃料制御弁２１を制御することにより調整される。

また、前記プランジャ２の下部外周にはピニオン５２が固定され、各プランジャ２のピニオン５２はラック５１に噛み合い、該ラック５１を往復動することにより前記ピニオン５２及びこれに固定されたプランジャ２が回転して、前記リード２ａが前記給，排油孔１０ａを開閉する時期を変化させるようになっている。
前記ラック５１の一端部は、位置制御可能な電磁ソレノイド式のラック駆動装置５０に連結され、該ラック駆動装置５０により前記ラック５１が位置制御されながら前記前記ピニオン５２及びプランジャ２を回転させるようになっている。

符号１００で示されるコントローラには、クランク角センサ１５からクランク軸６のクランク角の検出値が入力され、負荷検出器１６からエンジン負荷の検出値が入力され、カム軸回転数検出器１７からカム軸５の回転数検出値が入力され、コモンレール圧力センサ１４からコモンレール圧力（コモンレール７内の燃料圧力）の検出値が入力されている。
そして、該コントローラ１００においては、前記各検出信号に基づき、前記ラック駆動装置５０を作動させ、前記ラック５１の位置制御及びピニオン５２を介しての前記プランジャ２のリフト２の位置制御を行なう。
尚、前記コントローラ１００は前記各検出信号に基づき前記燃料制御弁２１を制御することにより、燃料噴射弁９の燃料噴射時期及び噴射量を調整する機能も有する。

図４は、以上のように構成された蓄圧式燃料噴射装置における高圧燃料ポンプ２０の作動説明図及び作動タイミング線図である。前記作動タイミング線図は、ポンプカム（４）リフト、給，排油孔１０ａ開口面積、及び給，排油孔１０ａからの燃料流速を示している。
図４において、
（Ａ）に示される、ポンプカム４のカムリフトが０（ゼロ）のときは（クランク角θ＝θ_０）は、前記プランジャ２が下死点にあって該プランジャ２のリード２ａが前記給，排油孔１０ａを開き、前記燃料供給ポンプ１８から燃料供給管２０１を通して給，排油孔１０に送られた燃料をプランジャ室３に導入する。
（Ｂ）に示される、ポンプカム４のカムリフトが増加してプランジャ２のリード２ａが前記給，排油孔１０ａを閉じると（クランク角θ＝θ_１）、プランジャ２による燃料の圧送が始まり、プランジャ２により高圧に加圧された高圧燃料は前記コモンレール７に圧送され、該コモンレール７にて蓄圧される。前記コモンレール７に蓄圧された高圧燃料は、所定の噴射時期に燃料噴射弁９からシリンダ１０内に噴射される。

（Ｃ）に示される、ポンプカム４のトップ位置つまりプランジャ２の上死点位置では（クランク角θ＝θ_２）、前記給，排油孔１０ａが閉じた状態で高圧燃料の吐出量が最大となる。
前記（Ｃ）のプランジャ２の上死点から該プランジャ２が下降する間は、前記プランジャ２のリード２ａによって給，排油孔１０ａが閉じられた状態のままとなって（図４のクランク角Δθの期間）、（Ｄ）に示される給，排油孔１０ａ開放位置で、前記リード２ａによって給，排油孔１０ａが開かれる（クランク角θ＝θ_３）。
そして、（Ｅ）に示される、プランジャ２の下死点では（クランク角θ＝θ_０）、前記リード２ａによって給，排油孔１０ａが開放された状態を保持される。

かかる第２実施例によれば、高圧燃料ポンプ２０のプランジャ２に、ポンプカム４による上昇行程において給，排油孔１０ａを閉じて燃料の吐出を行なった後、該給，排油孔１０ａを閉じた状態を保持し、下降行程の一定時期に給，排油孔１０ａを開いてプランジャ室３内と給，排油孔１０ａとを連通せしめるように形成されたリード２ａを形成し、ラック−ピニオン機構をそなえたラック駆動装置５０により給，排油孔１０ａの開閉時期を変化させ、高圧燃料ポンプ２０のプランジャ２の上昇行程において前記リード２ａにより給，排油孔１０ａを閉じて燃料の吐出を行なった後、プランジャ２が下降行程に入っても前記リード２ａにより給，排油孔１０ａを閉じた状態を保持し、プランジャ室３内の圧力が低下したプランジャ２の下降行程の一定時期（クランク角θ_３）に該リード２ａにより給，排油孔１０ａを開いてプランジャ室３内と給，排油孔１０ａ及び燃料供給管２０１とを連通せしめるようにしたので、プランジャ室３内の圧力が給，排油通路と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室と給，排油孔１０ａ及び燃料供給管２０１等の給，排油通路とが連通されることとなって、図５における従来技術に係る給，排油孔燃料流速線図に示されるように、給，排油孔の開孔に伴いプランジャ室内の残存高圧燃料が急激に且つ高速で給，排油通路に逆流するという高圧燃料のスピルの発生（図５におけるスピルによる逆流部分）を回避できる。
これにより、高圧燃料ポンプ２０の給，排油側部分や前記給，排油通路の構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を防止でき、高圧燃料ポンプ２０が大容量で高圧になっても高い耐久性を保持できる。

また、前記プランジャ室３内の圧力が前記給，排油通路（給，排油孔１０ａ及び燃料供給管２０１）と同レベルあるいはそれ以下に下がってからプランジャ室３と給，排油通路とが連通されるので、前記従来技術のような、電磁弁の開弁後におけるプランジャ室内の残存高圧燃料の給，排油通路への逆流に伴う給，排油通路の圧力脈動がなくなり、かかる圧力脈動による燃料洩れ等の不具合の発生を回避できる。
また、前記プランジャのリード２ａにより給，排油孔１０ａを閉じた状態を保持しながらプランジャ２が上死点から下降行程になるので、プランジャ室３内の燃料圧力が作用しながらプランジャ２を下降させることとなって、高圧燃料ポンプ２０の駆動エネルギーの一部を回収できる。さらに前記リード２ａによる給，排油孔１０ａ開放後のスピル作用がないので、給，排油孔１０ａ開放後はプランジャ室３から前記給，排油通路までの圧力レベルが同一レベルとなり、プランジャ室３の燃料を供給する燃料供給ポンプ１８を小型化できるとともに、前記従来技術よりも該燃料供給ポンプ１８の駆動エネルギーを低減できる。

本発明によれば、高圧燃料ポンプにおけるプランジャ室内燃料の給，排油系へのスピルに伴う高圧燃料ポンプや給，排油系構成部品のキャビテーションエロージョンの発生を抑制して、高圧燃料ポンプが大容量で高圧になっても高い耐久性を保持可能としたエンジンの燃料噴射装置を提供できる。

本発明の第１実施例に係るディーゼルエンジン用の電磁弁制御の蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。（Ａ）は前記第１実施例におけるポンプカムのリフト、電磁弁の開閉タイミング、給，排油通路のタイミング線図、（Ｂ）は従来技術の図２（Ａ）対応図である。本発明の第２実施例に係るディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。前記第１実施例における高圧燃料ポンプの作動説明図及び作動タイミング線図である。従来の蓄圧式燃料噴射装置における高圧燃料ポンプの作動説明図及び作動タイミング線図である。

１電磁弁
１ａ弁体
２プランジャ
２ａ上端面リード
２ｂ下リード
２ｃ油溝
３プランジャ室
４ポンプカム
５カム軸
６クランク軸
７コモンレール
８噴射管
９燃料噴射弁
１０シリンダ
１０ａ給，排油孔
１１逆止弁
１２吐出管
１４コモンレール圧力センサ
１５クランク角センサ
１６負荷検出器
１８燃料供給ポンプ
２０高圧燃料ポンプ
５０ラック駆動装置
５１ラック
５２ピニオン
１００コントローラ
２０１燃料供給管

Claims

給油系からプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、電磁弁により吐出時期を制御されてコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置において、
前記プランジャの前記ポンプカムによる上昇行程において前記電磁弁を閉弁して燃料の吐出を行なった後、該電磁弁の閉弁状態を保持し、前記プランジャの下降行程の一定時期に前記電磁弁を開弁して前記プランジャ室と給，排油通路とを連通させるコントローラをそなえ、
さらに、前記コモンレールの圧力を検出して前記コントローラに入力するコモンレール圧力センサをそなえ、前記コントローラは、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャの下降行程における前記電磁弁の開弁時期を遅らせるように構成されたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
給油系からプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、電磁弁により吐出時期を制御されてコモンレールに圧送する複数の高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの運転方法であって、
前記プランジャの上昇行程において前記電磁弁を閉弁して燃料の吐出を行なった後、該電磁弁の閉弁状態を保持し、前記プランジャの下降行程の一定時期に前記電磁弁を開弁して前記プランジャ室と給，排油通路とを連通せしめるように前記高圧燃料ポンプを作動させ、さらに、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャの下降行程における前記電磁弁の開弁時期を遅らせるように構成されたことを特徴とするエンジンの運転方法。
給油系からプランジャ室内に供給された燃料をポンプカムによって往復駆動されるプランジャで高圧に加圧し、コモンレールに圧送する高圧燃料ポンプをそなえ、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を所定の噴射時期に燃料噴射弁からシリンダ内に噴射するように構成されたエンジンの燃料噴射装置において、
前記高圧燃料ポンプのプランジャは、ポンプカムによる上昇行程において給，排油孔を閉じて燃料の吐出を行なった後、前記給，排油孔を閉じた状態を保持し、下降行程の一定時期に前記給，排油孔を開いて前記プランジャ室内と給，排油通路とを連通せしめるように形成されたリード部をそなえ、
さらに、前記コモンレールの圧力を検出して前記ラック駆動装置に入力するコモンレール圧力センサをそなえ、前記コモンレール圧力センサからのコモンレール圧力の検出値に基づき該コモンレール圧力が高くなるに従い前記プランジャの下降行程における前記リード部の給，排油孔の開孔時期を遅らせるように構成されたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
前記プランジャに固定されて該プランジャを回転せしめるピニオンと、該ピニオンに噛み合って往復動することにより該ピニオンを回転せしめるラックと、該ラックを往復駆動せしめて前記ピニオンを介して前記プランジャを回転させ前記リード部の前記給，排油孔の開閉時期を変化させるラック駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項３記載のエンジンの燃料噴射装置。