特許 6093979 燃料噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6093979

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】燃料噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/22 20060101AFI20170306BHJP

   F02M 37/00 20060101ALI20170306BHJP

   F02M 37/04 20060101ALI20170306BHJP

   F02M 37/08 20060101ALI20170306BHJP

   F02D 41/08 20060101ALI20170306BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   F02M37/22 D

   F02M37/00 331C

   F02M37/04 B

   F02M37/08 B

   F02M37/22 L

   F02M37/00 N

   F02D41/08 380B

   F02D45/00 362H

   F02D45/00 364A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-68014(P2013-68014)

(22)【出願日】2013年3月28日

(65)【公開番号】特開2014-190289(P2014-190289A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2015年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100182224

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲三

(72)【発明者】

【氏名】石橋 昭法

(72)【発明者】

【氏名】月元 久人

(72)【発明者】

【氏名】山田 孝司

【審査官】 田村 耕作

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１７６７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７１２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１２９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１３１９６３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ３７／００−３７／２２

Ｆ０２Ｄ ４１／０８

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を貯える燃料タンクと、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタと、前記燃料タンクから燃料を吸い上げてエンジン側へ圧送する燃料供給ポンプと、エンジン気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段から戻されるリーク燃料を前記燃料タンクへ戻すリーク燃料戻し流路と、前記燃料供給ポンプの余剰燃料を前記燃料タンクへ戻す余剰燃料戻し流路と、前記燃料供給ポンプおよび前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、燃料の温度を検知する燃料温度検知器とを備え、
前記制御手段は、
前記燃料温度検知器により燃料がワックス化する虞がある温度であることが検知されると、前記燃料噴射手段における電磁弁を開弁駆動してから前記電磁弁の弁体が実際に開弁する開弁遅延時間よりも短い空打ち駆動時間にて前記電磁弁を空打ち駆動させる第一の制御、または、前記燃料供給ポンプが圧送する燃料の圧力を増大させる第二の制御、または、前記第一の制御と前記第二の制御の両方を行う第三の制御を選択して前記燃料フィルタへ流れる燃料の温度または流量を増加させ、
前記燃料温度検知器により検知された燃料の温度に応じて、前記第一の制御、または前記第二の制御、または前記第三の制御を選択し、
前記燃料温度検知器により検知された燃料の温度が第一の温度以下であるときは前記第一の制御を行い、
前記燃料温度検知器により検知された燃料の温度が前記第一の温度よりも低い第二の温度以下であるときは前記第二の制御または前記第三の制御を行う
ことを特徴とする燃料噴射装置。

【請求項2】

エンジン回転数を検知する回転数検知器と、エンジントルクを検知するトルク検知器とを備え、
前記制御手段は、前記回転数検知器により検知されたエンジン回転数および前記トルク検知器により検知されたエンジントルクに応じて、前記第一の制御、または前記第二の制御、または前記第三の制御を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記回転数検知器により検知されたエンジン回転数と前記トルク検知器により検知されたエンジントルクが第一の領域にあるときは、前記第一の制御を行い、
前記回転数検知器により検知されたエンジン回転数と前記トルク検知器により検知されたエンジントルクが、それぞれ前記第一の領域におけるエンジン回転数およびエンジントルクよりも低い状態である第二の領域にあるときは、前記第二の制御または前記第三の制御を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。

【請求項4】

前記リーク燃料戻し流路と前記燃料フィルタとを連結し、前記リーク燃料戻し流路から前記燃料タンクを介さずにリーク燃料を前記燃料フィルタへ送るためのリーク燃料還流流路と、前記リーク燃料還流流路を介して前記燃料フィルタへ送るリーク燃料の流量を調節するための還流バルブとを設け、
前記制御手段が前記第一の制御、前記第二の制御、前記第三の制御の少なくとも一つの制御を行っている場合に、前記制御手段は、前記還流バルブを開弁方向へ制御し、前記リーク燃料還流流路を介して前記燃料フィルタへ送るリーク燃料の流量を増加させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置には、燃料タンクからインジェクタの間において、燃料に含まれる異物を除去するための燃料フィルタが備えられる。燃料フィルタが目詰まりを起こした場合には、エンジン気筒内へ燃料を供給することができず、エンジンが異常停止してしまう虞がある。そこで、除去した異物が蓄積することによって、燃料フィルタが目詰まりを起こさないように、燃料フィルタの洗浄または交換が定期的に行われる。

【0003】

燃料フィルタが目詰まりを起こす原因としては、異物以外に燃料フィルタを通る燃料のワックス化がある。ディーゼルエンジンの燃料はガソリンに比べて凝固点が高く、当該ディーゼルエンジンが低温環境で使用される場合には、低温の燃料がワックス化してしまう。よって、ワックス化した燃料（以下、ワックスと呼ぶ）は燃料フィルタの目を通過できず、燃料フィルタは目詰まりを起こす。

【0004】

燃料のワックス化による燃料フィルタの目詰まりは、使用環境の変化によって起こる事象であるので、周期的な燃料フィルタの洗浄または交換によって防ぐことができない。そこで、ワックスによる燃料フィルタの目詰まりを防止するために、ワックスを溶融する技術が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２８３７３４号公報

【特許文献2】特開２００６−３４８７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ワックスを溶融させる技術として、例えば、特許文献１がある。インジェクタから戻される燃料はエンジンからの伝熱により温められているので、この燃料を還流量調節手段によって還流量を調整しつつフィルタへ送ることにより、フィルタ流入温度をフィルタ流入目標温度とするものである。また、アイドル運転時のエンジン回転数を調節することにより、インジェクタから戻される燃料のリターン流量を調節するものである。

【0007】

しかし、エンジンの低負荷時（低トルクかつ低回転）においては、燃料還流通路における還流量調節手段によってフィルタへ送る還流量を調節したとしても、燃料噴射手段から戻される燃料のリターン流量が少ないので、ワックスを早期に溶融するだけのエネルギーが得られず、ワックスの溶融に時間が掛かってしまう。

【0008】

また、アイドル運転時のエンジン回転数を調節することにより、インジェクタから戻される燃料のリターン流量を調節しているのが、アイドル運転時のエンジン回転数には、制限があるためリターン流量の調整には限界がある。また、エンジンの通常運転時（自動車においては走行時）にはリターン流量を増やすことを目的としてエンジン回転数を調整することはできないため、リターン流量を調節することができず、ワックスを早期に溶融させることができない。

【0009】

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、燃料フィルタにおけるワックスをより早期に溶融させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決する第一の発明に係る燃料噴射装置は、燃料を貯える燃料タンクと、燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタと、前記燃料タンクから燃料を吸い上げてエンジン側へ圧送する燃料供給ポンプと、エンジン気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段から戻されるリーク燃料を前記燃料タンクへ戻すリーク燃料戻し流路と、前記燃料供給ポンプの余剰燃料を前記燃料タンクに戻す余剰燃料戻し流路と、前記燃料供給ポンプおよび前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、燃料の温度を検知する燃料温度検知器とを備え、前記制御手段は、前記温度検知器により燃料がワックス化する虞がある温度であることが検知されると、前記燃料噴射手段における電磁弁を開弁駆動してから前記電磁弁の弁体が実際に開弁する開弁遅延時間よりも短い空打ち駆動時間にて前記電磁弁を空打ち駆動させる第一の制御（空打ち制御）、または、前記燃料供給ポンプが圧送する燃料の圧力を増大させる第二の制御（燃圧増大制御）、または、前記第一の制御と前記第二の制御の両方を行う第三の制御を選択して前記燃料フィルタへ流れる燃料の温度または流量を増加させ、前記燃料温度検知器により検知された燃料の温度に応じて、前記第一の制御、または前記第二の制御、または前記第三の制御を選択し、前記燃料温度検知器により検知された燃料の温度が第一の温度以下であるときは前記第一の制御を行い、前記燃料温度検知器により検知された燃料の温度が前記第一の温度よりも低い第二の温度以下であるときは前記第二の制御または前記第三の制御を行うことを特徴とする。

【0013】

上記課題を解決する第二の発明に係る燃料噴射装置は、第一の発明に係る燃料噴射装置において、エンジン回転数を検知する回転数検知器と、エンジントルクを検知するトルク検知器とを備え、前記制御手段は、前記回転数検知器により検知されたエンジン回転数および前記トルク検知器により検知されたエンジントルクに応じて、前記第一の制御、または前記第二の制御、または前記第三の制御を選択することを特徴とする。

【0014】

上記課題を解決する第三の発明に係る燃料噴射装置は、第二の発明に係る燃料噴射装置において、前記制御手段は、前記回転数検知器により検知されたエンジン回転数と前記トルク検知器により検知されたエンジントルクが第一の領域にあるときは、前記第一の制御を行い、前記回転数検知器により検知されたエンジン回転数と前記トルク検知器により検知されたエンジントルクが、それぞれ前記第一の領域におけるエンジン回転数およびエンジントルクよりも低い状態である第二の領域にあるときは、前記第二の制御または前記第三の制御を行うことを特徴とする。

【0015】

上記課題を解決する第四の発明に係る燃料噴射装置は、第一から第三のいずれかの発明に係る燃料噴射装置において、前記リーク燃料戻し流路と前記燃料フィルタとを連結し、前記リーク燃料戻し流路から前記燃料タンクを介さずにリーク燃料を前記燃料フィルタへ送るためのリーク燃料還流流路と、前記リーク燃料還流流路を介して前記燃料フィルタへ送るリーク燃料の流量を調節するための還流バルブとを設け、前記制御手段が前記第一の制御、前記第二の制御、前記第三の制御の少なくとも一つの制御を行っている場合に、前記制御手段は、前記還流バルブを開弁方向へ制御し、前記リーク燃料還流流路を介して前記燃料フィルタへ送るリーク燃料の流量を増加させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

第一の発明に係る燃料噴射装置によれば、燃料フィルタへ送る流量の増加分は少ない一方で燃焼音の小さい第一の制御（空打ち制御）と、燃料フィルタへ送る流量の増加分は大きくなると共に燃料温度も上昇する一方で燃焼音も大きくなる第二の制御（燃圧増大制御）と、上述した空打ち制御と燃圧増大制御のそれぞれの効果に加え、空打ち制御による燃料噴射手段の一回の空打ち動作におけるリーク燃料のリーク量が燃料圧力の増大制御によって増量するという相乗的な効果を得られる空打ち制御と燃圧増大制御の両方を行う第三の制御とを、エンジンや燃料噴射装置、燃料などの状況に応じて選択して制御することにより、エンジンの使用環境に応じて、ワックスを早期に溶融させつつ燃料のワックス化を防止することができ、燃料フィルタの目詰まりを抑制することができると共に、燃料圧力を上昇させるための無駄な燃料供給ポンプの駆動を防止し、燃焼音の悪化を防止することができる。
さらに、燃料噴射手段の空打ち制御の動作および燃料供給ポンプの燃圧増大制御の動作は、従来と変わらない機構および動作である。よって、燃料噴射装置としては、新たな部材や機構等を追加させず、制御装置におけるプログラムを設定するだけなので、製造コストの増大を招かずに効果的に燃料フィルタの目詰まりを防止することができる。

【0017】

また、第一の発明に係る燃料噴射装置によれば、燃料温度条件に応じて、燃料のワックスを溶融させつつ燃料のワックス化を防止することができる。

【0018】

また、第一の発明に係る燃料噴射装置によれば、燃料温度に応じてワックスを早期に溶融するために必要となるエネルギーが低い燃料温度の場合には空打ち制御だけを行い、ワックスを早期に溶融するために必要となるエネルギーが高い温度の場合には空打ち制御と燃圧増大制御またはその両方を行うことで、温度条件に応じて必要以上に燃料供給ポンプが駆動することを防止しつつ、燃焼音の悪化を防止することができる。

【0019】

第二の発明に係る燃料噴射装置によれば、エンジン回転数およびエンジントルクの状況に応じて燃料のワックスを溶融させつつ燃料のワックス化を防止することができる。

【0020】

第三の発明に係る燃料噴射装置によれば、燃料噴射量が少なく燃焼音の悪化が目立たない低回転低トルクの領域（第二の領域）では燃料圧力を増加する制御（第二の制御）または燃料圧力を増加する制御と空打ち制御の両方（第三の制御）を実施し、早期に燃料のワックスを溶融させつつ燃料のワックス化を防止することができると共に、燃料噴射量が多くなる中回転中トルクから高回転高トルクの領域（第一の領域）では空打ち制御（第一の制御）を実施することで、エンジン回転数とエンジントルクに応じて、燃焼音を悪化させることなく、早期に燃料のワックスを溶融させつつ燃料のワックス化を防止することができる。

【0021】

第四の発明に係る燃料噴射装置によれば、リーク燃料還流流路を設けたことにより、燃料噴射手段から燃料タンクを介さずにリーク燃料を燃料フィルタへ直接送ることができるので、燃料フィルタにおけるワックスをより早期に溶融することができる。
また、還流バルブを設けたことにより、燃料噴射手段からリーク燃料を燃料フィルタへ直接送る流量を調整することができるので、燃料フィルタにおける燃料の温度を細かく調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施例１に係る燃料噴射装置を示す説明図である。

【図2】実施例１に係る燃料噴射装置におけるインジェクタの無噴射状態を示す概略縦断面図である。

【図3】実施例１に係る燃料噴射装置における低温時運転動作の空打ち制御および燃圧増大制御の開始条件のエンジン回転数とトルクの関係を示す説明図である。

【図4】実施例１に係る燃料噴射装置における燃圧増大制御の開始条件の他例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、本発明に係る燃料噴射装置の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

【実施例1】

【0024】

まず、本発明の実施例１に係る燃料噴射装置の構造について、図１および図２を参照して説明する。

【0025】

本実施例に係る燃料噴射装置は、図１に示すように、燃料を貯える燃料タンク１と、燃料タンク１と第一燃料供給流路１０を介して連結され燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ２と、燃料フィルタ２と第二燃料供給流路１１を介して連結され燃料タンク１から燃料を吸い上げて下流側へ圧送する燃料供給ポンプ３と、燃料供給ポンプ３と第三燃料供給流路１２を介して連結され燃料供給ポンプ３から送られる高圧状態の燃料を蓄圧するコモンレール４と、コモンレール４と第四燃料供給流路１３を介して連結され図示しないエンジン気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射手段である複数（本実施例では四つ）のインジェクタ５とを備える。

【0026】

また、後述するインジェクタ５における燃料噴射等の動作機構によってリークする燃料（以下、リーク燃料と呼ぶ）を、燃料タンク１へ戻すためにリーク燃料戻し流路２０を備え、更に、燃料タンク１を介さずにリーク燃料の一部を燃料フィルタ２へ直接送るためのリーク燃料還流流路２１と、リーク燃料還流流路２１を介してリーク燃料戻し流路２０から燃料フィルタ２へ直接送るリーク燃料の流量を調節する還流バルブ２２とを備える。

【0027】

リーク燃料は、図示しないエンジンの近傍を流れ、エンジンからの伝熱によって温められているので、燃料タンク１に貯えられた燃料よりも高温である。よって、燃料の低温時にリーク燃料還流流路２１を介してリーク燃料を燃料フィルタ２へ直接送ることにより、燃料フィルタ２における燃料のワックス化を防止すると共にワックスを早期に溶融することができる。

【0028】

なお、リーク燃料には、燃料供給ポンプ３とリーク燃料戻し流路２０とを連結する第二の燃料戻し流路（余剰燃料戻し流路）２３を介して燃料供給ポンプ３から戻される燃料を含む。燃料供給ポンプ３から戻される燃料とは、燃料供給ポンプ３における図示しない動作機構により燃料が圧送される際にリークする（動作機構の潤滑等に利用される）燃料である。

【0029】

燃料タンク１で貯えられた燃料は、燃料供給ポンプ３によって吸い上げられる。吸い上げられた燃料は、第一燃料供給流路１０を通り、燃料フィルタ２において異物を除去され、第二燃料供給流路１１を通り、燃料供給ポンプ３において更に下流側へ圧送される。圧送された燃料は、第三燃料供給流路１２を通り、コモンレール４において高圧状態で蓄圧された後、第四燃料供給流路１３を通り、インジェクタ５に到達する。

【0030】

インジェクタ５は、図２に示すように、一端（図２における下端）に噴孔３１を有する略円筒状のインジェクタ本体３０と、インジェクタ本体３０における噴孔３１からの燃料の噴射を制御することができるようにインジェクタ本体３０に把持されインジェクタ本体３０の軸方向（図２における上下方向）に摺動可能なノズル４０と、インジェクタ本体３０の軸方向においてノズル４０と連結されると共にインジェクタ本体３０に把持されインジェクタ本体３０の軸方向に摺動可能なピストン４１と、インジェクタ本体３０におけるピストン４１の近傍（図２におけるピストン４１の上方）に設けられたリーク孔３２から燃料がリークするのを制御するための制御バルブ５０と、制御バルブ５０をインジェクタ本体３０の軸方向に動作させるための電磁弁６０とを有する。

【0031】

図示しない蓄電部から電磁弁６０へ通電されていない場合には、図２に示すように、制御バルブ５０がリーク孔３２を塞ぎ、リーク孔３２とピストン４１の間に設けられた第一制御室７０に高圧状態の燃料が貯えられている。ピストン４１およびノズル４０は、第一制御室７０における高圧状態の燃料によってインジェクタ本体３０の一端側（図２における下方側）へ押し下げられ、噴孔３１はノズル４０によって塞がれるので、インジェクタ５は燃料を噴射しない無噴射状態となる。

【0032】

一方、図示しない蓄電部から電磁弁６０へ通電されると、制御バルブ５０が作動してリーク孔３２が開通されるので、第一制御室７０における燃料は下流側へ戻される。噴孔３１の近傍（図２における噴孔３１の上方）に設けられた第二制御室７１における高圧状態の燃料によって、ピストン４１およびノズル４０はインジェクタ本体３０の他端側（図２における上方側）へ押し上げられるので、噴孔３１が開通されて燃料が噴射され、インジェクタ５の燃料噴射動作がなされる。

【0033】

インジェクタ５の動作には、噴孔３１から燃料を噴射させずに、リーク孔３２から燃料をリークさせるだけの空打ち動作がある。この空打ち動作は、ノズル４０が摺動して噴孔３１が開通するに至る、つまりインジェクタ５における電磁弁６０を開弁駆動してから電磁弁６０の弁体が実際に開弁する開弁遅延時間よりも短い時間幅（空打ち駆動時間）で制御バルブ５０を作動してリーク孔３２を開通させることであり、図示しない蓄電部から電磁弁６０への通電時間を短くすることによって行われる。従来では、コモンレール内における燃料が必要以上に高圧状態となった場合に、コモンレール内における燃料の圧力を下げることを目的として行われている（特許文献２参照）。

【0034】

本実施例に係る燃料噴射装置は、図１に示すように、インジェクタ５および燃料供給ポンプ３等の動作を制御する制御手段としてエレクトロニック・コントロール・ユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）６を備えると共に、燃料供給ポンプ３に流入される燃料の温度を計測する燃料温度検知器である温度センサ７、およびエンジン回転数を計測する回転数検知器である回転数センサ８を備える。

【0035】

ＥＣＵ６は、温度センサ７によって計測される燃料温度、および回転数センサ８によって計測されるエンジン回転数を検知することができ、また、インジェクタ５における燃料噴射量からエンジントルクの算出するトルク検知器としての機能を有する。

【0036】

本実施例に係る燃料噴射装置は、温度センサ７によって計測された燃料温度が第一の所定温度を超えている場合には、通常運転動作を行い、第一の所定温度以下である場合には、ワックスの溶融およびワックス化の防止のための低温時運転動作を行う。

【0037】

低温時運転動作とは、ワックスを溶融させることを目的として、リーク燃料を増量させる制御を行うことである。本実施例に係る燃料噴射装置では、低温時運転動作として、ＥＣＵ６において、インジェクタ５を空打ち動作させる空打ち制御（第一の制御）と、燃料供給ポンプ３の燃料圧送圧力を増大させる燃圧増大制御（第二の制御）と、空打ち制御および燃圧増大制御の両方の制御（第三の制御）を選択して行う。つまり、ＥＣＵ６は、温度センサ７によって計測される燃料温度に応じて、インジェクタ５の空打ち制御および燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御をそれぞれ個別に行うことが可能であり、どちらか一方または両方の制御を行うことが可能である。また、本実施例においては、更に、回転数センサ８によって計測されるエンジン回転数およびインジェクタ５における燃料噴射量から算出されるエンジントルクに応じて、空打ち制御、燃圧増大制御、空打ち制御と燃圧増大制御の両方の制御を選択して行う。

【0038】

本実施例においては、温度センサ７によって計測された燃料温度が第一の所定温度（例えば、５℃）以下かつエンジン回転数とトルクとの関係が図３における第一の所定領域（Ａ＋Ｂ）にある場合には、ＥＣＵ６はインジェクタ５に対して空打ち動作をするように制御する。ここで、第一の所定領域は、燃料噴射量が多くなる中回転中トルクから高回転高トルクの領域である。

【0039】

この低温時運転動作におけるインジェクタ５の空打ち制御によって、インジェクタ５の燃料噴射動作だけでなく、空打ち動作においても燃料がリークするので、積極的に燃料のリーク量を増量させることができる。

【0040】

図示しないエンジンからの伝熱によって温められたリーク燃料のリーク量を増量させることにより、ワックスを早期に溶融するだけのエネルギーを得ることができる。そして、インジェクタ５の空打ち動作によって増量させたリーク燃料を、燃料タンク１へ戻さずに、リーク燃料還流流路２１を介して燃料フィルタ２へ直接送ることにより、燃料フィルタ２におけるワックスをより早期に溶融することができる。

【0041】

なお、温度センサ７によって計測された燃料温度が第一の所定温度よりも高い場合には、燃料は十分に温かくワックス化する虞がない。また、エンジン回転数とトルクとの関係が図３における第一の所定領域（Ａ＋Ｂ）にない場合には、温度センサ７によって計測された燃料温度が第一の所定温度以下であったとしても、エンジンは高回転または高トルクの状態にあり、燃料フィルタ２におけるワックスを十分に早期に溶融することができるので、上記のような低温時運転動作を行う必要がない。

【0042】

また、燃料温度が第二の所定温度（例えば、−１０℃）以下かつエンジン回転数とエンジントルクの関係が図３における第二の所定領域Ａにある場合には、ＥＣＵ６は、インジェクタ５の空打ち制御と燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御の両方の制御（第三の制御）を行う。ここで、第二の所定領域は、回転数センサ８によって計測されるエンジン回転数およびインジェクタ５における燃料噴射量から算出されるエンジントルクが、それぞれ第一の所定領域におけるエンジン回転数およびエンジントルクよりも低い状態であり、燃料噴射量が少なく燃焼音の悪化が目立たない低回転低トルクの領域である。

【0043】

本実施例においては、燃圧増大制御による燃料圧力の増加に伴い図示しないエンジンにおける燃焼音が増大するため、燃料供給ポンプ３の増圧を実施する領域を図３における領域Ａに限定している。燃焼音の増大を考慮しなくても良い環境、または燃焼音の増大を他の方法によって抑えることができる場合には、本実施例のような燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御を実施する領域を限定しなくても良い。

【0044】

低温時運転動作において、インジェクタ５の空打ち制御と燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御の両方の制御を行う場合には、空打ち制御によりインジェクタ５の燃料噴射動作だけでなく空打ち動作においても燃料がリークすると共に、燃圧増大制御によりインジェクタ５の一回の燃料噴射動作および一回の空打ち動作におけるリーク燃料のリーク量が増量する。つまり、インジェクタ５の空打ち制御および燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御を同時に行うことにより、リーク燃料のリーク量を増量させる相乗的な効果を得ることができる。

【0045】

また、燃料供給ポンプ３による燃料圧力を増加させることにより、燃料の温度は上昇するので、より温度の高いリーク燃料を得ることができる。つまり、より温度の高いリーク燃料をリークさせると共にそのリーク量を増量させることにより、ワックスをより早期に溶融するだけのエネルギーを得ることができる。そして、リーク燃料を、燃料タンク１へ戻さずに、リーク燃料還流流路２１を介してリーク燃料を燃料フィルタ２へ直接送ることにより、燃料フィルタ２におけるワックスを更に早期に溶融することができる。

【0046】

なお、温度センサ７によって計測された燃料温度が第二の所定温度よりも高い場合には、空打ち制御を行うだけでワックスを十分に早期に溶融することができる。また、エンジン回転数とトルクとの関係が図３における第二の所定領域Ａにない場合には、温度センサ７によって計測された燃料温度が第二の所定温度以下であったとしても、エンジンは中回転以上または中トルク以上の状態にあり、空打ち制御を行うだけでワックスを十分に早期に溶融することができるので、低温時運転動作において空打ち制御と燃圧増大制御の両方の制御を行う必要がない。

【0047】

もちろん、インジェクタ５の空打ち制御および燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御は、共に燃料フィルタ２におけるワックスを早期に溶融する効果があるので、インジェクタ５の空打ち制御および燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御を同時ではなく、個別に作動させても良い。例えば、燃料温度が第二の所定温度以下かつエンジン回転数とエンジントルクの関係が図３における第二の所定領域Ａにある場合に、燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御だけを行うようにしても良い。

【0048】

次に、本発明の実施例１に係る燃料噴射装置の動作について、図１乃至図３を参照して説明する。

【0049】

図示しないエンジンを始動させると、ＥＣＵ６において、温度センサ７によって計測された燃料供給ポンプ３に流入する燃料の温度が第一の所定温度（本実施例では５℃）以下かつエンジン回転数とトルクとの関係が図３における第一の所定領域（Ａ＋Ｂ）にあるか否かについて判断される。

【0050】

燃料温度が第一の所定温度を超えていると判断された場合には、燃料供給ポンプ３に流入する燃料がワックス化されている可能性はなく、燃料フィルタ２においてワックスによる目詰まりが発生する虞がないので、燃料噴射装置は通常運転動作を行う。

【0051】

また、エンジン回転数とトルクとの関係が図３における第一の所定領域（Ａ＋Ｂ）にないと判断された場合には、エンジンは高回転または高トルクの状態にあり、燃料フィルタ２におけるワックスを十分に早期に溶融することができるので、燃料噴射装置は通常運転動作を行う。

【0052】

一方、燃料温度が第一の所定温度以下かつエンジン回転数とトルクとの関係が図３における第一の所定領域（Ａ＋Ｂ）にあると判断された場合には、燃料供給ポンプ３に流入する燃料がワックス化されている可能性があると共に、エンジンが高回転または高トルクの状態になく燃料フィルタ２におけるワックスを十分に早期に溶融することができない可能性があり、燃料フィルタ２においてワックスによる目詰まりが発生する虞があるので、燃料噴射装置は低温時運転動作を行う。

【0053】

つまり、ＥＣＵ６において、インジェクタ５の空打ち制御が開始されると共に、燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御の開始条件であるか否かについて判断される。本実施例では、温度センサ７によって計測された燃料供給ポンプ３に流入する燃料の温度が第二の所定温度（本実施例では−１０℃）以下かつ燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御の開始条件であるエンジン回転数とトルクの関係が第二の所定領域（図３における領域Ａ）にあるか否かについて判断される。

【0054】

燃料温度が第二の所定温度を超えていると判断された場合には、空打ち制御を行うだけでもワックスを十分に早期に溶融することができる状態であるので、インジェクタ５の空打ち制御だけが行われる。

【0055】

また、エンジン回転数とトルクの関係が図３における第二の所定領域Ａにないと判断された場合には、当該エンジンが少なくとも回転数またはトルクが高い状態にある、つまり、インジェクタ５の空打ち動作だけでも十分に早期にワックスを溶融することができる状態であるので、インジェクタ５の空打ち制御だけが行われる。

【0056】

一方、燃料温度が第二の所定温度以下かつエンジン回転数とトルクの関係が図３における第二の所定領域Ａにあると判断された場合には、当該エンジンが回転数かつトルクが低い状態にある、つまり、インジェクタ５の空打ち動作だけでは十分に早期にワックスを溶融することができない虞のある状態であるので、インジェクタ５の空打ち制御と共に燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御が行われる。

【0057】

つまり、本実施例では、インジェクタ５の空打ち制御と共に燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御が行われる開始条件として、燃料温度が第二の所定温度以下かつエンジン回転数とトルクの関係が図３における第二の所定領域Ａにあることとしたが、本発明はこれに限定されない。

【0058】

例えば、燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御の開始条件を、エンジン回転数とトルクの関係を考慮せず、燃料供給ポンプ３に流入される燃料が前述した第一の所定温度（５℃）よりも低い第二の所定温度（例えば、−１０℃）以下となる範囲に設定しても良い。つまり、図４に示すように、温度センサ７によって計測される燃料供給ポンプ３に流入される燃料の温度が第二の所定温度（−１０℃）以下である場合に、燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御を実施するように制御し、燃料圧力が従来（図４における二点鎖線）よりも高くなるようにする。

【0059】

また、燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御の開始条件を、低温の燃料がワックス化し、実際に燃料フィルタ２に目詰まりが起こった場合に設定しても良い。つまり、燃料フィルタ２が目詰まりした際の圧力の変化を検知する負圧スイッチを燃料フィルタ２に設け、負圧スイッチの検出結果に基づいて燃料供給ポンプ３の燃圧増大制御を実施するように制御する。

【符号の説明】

【0060】

１ 燃料タンク
２ 燃料フィルタ
３ 燃料供給ポンプ
４ コモンレール
５ インジェクタ
６ ＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）
７ 温度センサ
８ 回転数センサ
１０ 第一燃料供給流路
１１ 第二燃料供給流路
１２ 第三燃料供給流路
１３ 第四燃料供給流路
２０ リーク燃料戻し流路
２１ リーク燃料還流流路
２２ 還流バルブ
２３ 第二の燃料戻し流路（余剰燃料戻し流路）
３０ インジェクタ本体
３１ 噴孔
３２ リーク孔
４０ ノズル
４１ ピストン
５０ 制御バルブ
６０ 電磁弁
７０ 第一制御室
７１ 第二制御室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】