JP2008045407A

JP2008045407A - コモンレール式燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2008045407A
Application number: JP2006218755A
Authority: JP
Inventors: Hajime Imanaka; 肇今中; Mitsuyoshi Kawarabayashi; 光義河原林; Susumu Kobayashi; 将小林
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】エンジン始動時の黒煙の排出を抑制する。
【解決手段】コモンレール式燃料噴射装置１において、制御手段１５に燃料噴射手段２による燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の所定の初期値を記憶するとともに、これにエンジンの始動状態を検出する始動検出手段１６と、エンジン回転の加速度を検出する加速度検出手段１７とを接続し、該始動検出手段１６でエンジンの始動状態を検出した後、該加速度検出手段１７により検出される加速度の検出値が予め設定した所定の設定値よりも小さい場合、該制御手段１５により燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の少なくとも一つを初期値から一定の割合で変化させて設定し、その設定値に基づいて燃料噴射手段２の作動を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射手段と、高圧化した燃料を蓄えて燃料噴射手段に供給可能とするコモンレールと、燃料を加圧してコモンレールへ圧送する燃料供給手段とを備えたコモンレール式燃料噴射装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジンに用いるコモンレール式燃料噴射装置は公知となっている。コモンレール式燃料噴射装置は、燃料供給手段で加圧した燃料をコモンレールに圧送して、コモンレールで高圧化した燃料を蓄えて燃料噴射手段に供給し、燃料噴射装置でコモンレールからの燃料をエンジンに噴射するように構成されている。そしてこのようなコモンレール式燃料噴射装置では、一般に噴射手段により噴射する燃料の噴射量は始動時のエンジン回転数やコモンレール圧力などのエンジン各部の状態に応じて制御手段にて算出されるようになっていた。
特開平６−１１７３１６号公報

しかし、従来のようなコモンレール式燃料噴射装置は、制御手段により算出された始動時の燃料噴射量を学習し、以後のエンジン始動に際してはその学習値に基づいて燃焼噴射手段の作動を制御する構成となっていたので、次回のエンジン始動時に周囲の環境が大きく変わると、燃料の噴射量に狂いが生じることがあった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射手段と、高圧化した燃料を蓄えて燃料噴射手段に供給可能とするコモンレールと、燃料を加圧してコモンレールへ圧送する燃料供給手段と、該コモンレールのコモンレール圧力を検出する圧力検出手段と、該コモンレールのコモンレール圧力を制御する圧力制御手段と、該燃料噴射手段と圧力制御手段とを制御する制御手段とを備えるコモンレール式燃料噴射装置において、前記制御手段に燃料噴射手段による燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の所定の初期値を記憶するとともに、これにエンジンの始動状態を検出する始動検出手段と、エンジン回転の加速度を検出する加速度検出手段とを接続し、該始動検出手段でエンジンの始動状態を検出した後、該加速度検出手段により検出される加速度の検出値が予め設定した所定の設定値よりも小さい場合、該制御手段により燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の少なくとも一つを初期値から一定の割合で変化させて設定し、その設定値に基づいて燃料噴射手段の作動を制御するものである。

請求項２においては、前記制御手段により設定した燃料の噴射量の設定値は、その初期値よりも一定の割合で増加させるものである。

請求項３においては、前記制御手段により設定した燃料の噴射時期の設定値は、その初期値よりも一定の割合で早めるものである。

請求項４においては、前記制御手段により設定した燃料の噴射圧力の設定値は、その初期値よりも一定の割合で増加させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射量を良好な始動性を確保できる必要最小限の量として、燃料の噴射を燃料噴射手段で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

請求項２においては、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射量を良好な始動性を確保できる必要最小限の量として、燃料の噴射を燃料噴射手段で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

請求項３においては、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射時期を良好な始動性を確保できる必要最小限早めた時期として、燃料の噴射を燃料噴射手段で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

請求項４においては、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射圧力を良好な始動性を確保できる必要最小限の圧力として、燃料の噴射を燃料噴射手段で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係るコモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示す図、図２は制御系のブロック図、図３は制御手段による制御のフローチャート、図４は噴射量とエンジン回転数との関係を示すグラフ、図５は噴射時期とインジェクタノズルニードリフト量との関係を示すグラフである。

まず、本発明の一実施例に係るエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の全体構成について説明する。

図１に示すように、コモンレール式燃料噴射装置１は、エンジンに燃料を噴射する複数のインジェクタ２ａ・２ａ・２ａ・２ａからなる燃料噴射手段２と、高圧化した燃料を蓄えて燃料噴射手段２に供給可能とするコモンレール３と、燃料を加圧してコモンレール３へ圧送する低圧ポンプ４ａおよび高圧ポンプ４ｂからなる燃料供給手段４とで構成されている。そしてコモンレール式燃料噴射装置１では、燃料噴射手段２と燃料供給手段４とがそれぞれコモンレール３に燃料通路５・６を介して接続されて、燃料供給手段４が燃料タンク７から送られる燃料を加圧してコモンレール３に送り、該コモンレール３でその高圧化した燃料を蓄えて、燃料噴射手段２がコモンレール３から供給される高圧燃料をエンジンの気筒の燃焼室内に噴射するようになっている。

また、前記コモンレール式燃料噴射装置１には、コモンレール３のコモンレール圧力を制御する圧力制御手段１１が設けられている。圧力制御手段１１は、たとえば圧力制御弁１１ａや流量制御弁からなり、圧力制御弁１１ａはコモンレールと燃料タンクとを接続する燃料逃がし通路８に設けられ、その開作動により燃料をコモンレール３から燃料タンク７に逃がして、コモンレール圧力を低下させることができるように構成されている。一方、流量制御弁は燃料通路６に設けられ、その作動により燃料供給手段４からコモンレール３に送られる燃料の流量を制御することでコモンレール圧力を調整することができるように構成されている。

また、前記コモンレール式燃料噴射装置１には、コモンレール３のコモンレール圧力を検出する圧力検出手段１２が設けられている。図２に示すように、前記圧力制御手段１１と圧力検出手段１２とには制御手段１５が接続されている。そして、制御手段１５が圧力検出手段１２により検出されたコモンレール圧力の検出値に基づいて、圧力制御手段１１の開閉制御を行って、圧力制御弁にてコモンレール３からの燃料の逃がし量を調整するとともに、流量制御弁にて燃料供給手段４でコモンレール３へ圧送される燃料の流量を調整することで、コモンレール圧力、すなわち燃料噴射手段２による燃料の噴射圧力を所定圧力に保持するように構成されている。

前記制御手段１５は燃料噴射手段２とも接続されて、該燃料噴射手段２の作動を制御することができるようになっている。さらに、制御手段１５はエンジンの始動状態を検出する始動検出手段１６と、エンジン回転の加速度を検出する加速度検出手段１７と接続され、該始動検出手段１６と加速度検出手段１７で検出される検出値を入力して、これを記憶部に記憶するようになっている。なお、エンジン回転の加速度は制御手段１５で図示せぬエンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数から演算することもできる。

前記制御手段１５の記憶部には、各検出手段１２・１６・１７から入力される検出値が記憶されるほか、エンジン始動時の外気や燃料などの温度や、エンジン回転や、大気圧や、コモンレール圧力に対して、所定の始動環境下でエンジンの排気黒煙が十分に少なくなるように設定された種々の燃料噴射条件の初期値と、始動時におけるエンジン回転の加速度の基準値として所定の設定値が設定手段１８により予め記憶されている。

ここでの燃料噴射条件とは、燃料噴射手段による燃料の噴射量、噴射時期、噴射圧力であり、燃料噴射量の初期値は始動時に発生するエンジンの排気黒煙が十分に少なくなるように設定され、燃料噴射時期は始動時における燃料の燃焼が良好となるように設定されている。燃料噴射圧力は始動特性が良好となるように予め設定されている。

そして、前記制御手段１５が加速度検出手段１７で検出された検出値に応じて、始動時の燃料噴射手段２の噴射条件、すなわち燃料の噴射量や、噴射時期や、噴射圧力の予め設定された各々の初期値どおりに、もしくは燃料の噴射量や、噴射時期や、噴射圧力の少なくとも一つを初期値から一定の割合で変化させて設定し、その設定値に基づいて、燃料噴射手段２を後述のように制御して、黒煙の排出を低く抑えながら、良好な始動性を確保することができるように構成されている。

次に、制御手段１５による始動時の制御について説明する。

エンジン始動時において、キースイッチがＯＮされると制御手段１５の電源が入り、該制御手段が作動状態となる。そして、エンジンをクランキングするためのスタータスイッチがＯＮされることで、図３に示すように、始動検出手段１６によりエンジンの始動状態が検出され（ステップＳ１）、これにともなってセルモータが回転されて、クランキングが開始される。

同時にこのときのエンジン回転の加速度が加速度検出手段１７で検出され、この検出値が制御手段１５に入力されて、始動時のエンジン回転の加速度として制御手段１５に読み込まれる（ステップＳ２）。制御手段１５では、加速度検出手段１７により検出されエンジン回転の加速度の検出値が記憶部に記憶され、これが予め記憶部に記憶された所定の設定値よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３）。

エンジン回転の加速度の検出値が所定設定値よりも小さくない、すなわち設定値以上と判断された場合には、予め設定手段１８により設定され記憶部に記憶された燃料噴射条件である燃料の噴射量や、噴射時期、噴射圧力の初期値に基づいて燃料噴射手段２の作動が制御されて、該燃料噴射手段２による燃料の噴射がエンジンの気筒ごとの燃焼室内に行われる（ステップＳ４）。

一方、エンジン回転の加速度の検出値が所定設定値よりも小さいと判断された場合には、該設定値に対する加速度検出手段１７で検出された検出値に応じて、燃料噴射条件である燃料の噴射量や、噴射時期や、噴射圧力の少なくとも一つ、好ましくは全てを初期値から一定の割合で変化させるように演算が行われ、排気黒煙を十分に少なく抑えながら、良好な回転の立ち上がりを確保することができるように新たな噴射条件となる燃料の噴射量や、噴射時期や、噴射圧力が設定される。

すなわち、燃料噴射条件のうち、燃料の噴射量は、前述のようにエンジン回転の加速度の検出値が設定値よりも小さい場合には、図４の破線で示す初期値よりも一定の割合で増加するように設定される（ステップＳ５）。そして、この燃料の噴射量の設定値に基づいて燃料噴射手段２の作動が制御されて、図４において実線で示される適切な量だけ増加した噴射量で、該燃料噴射手段２により燃料の噴射が行われる（ステップＳ４）。

燃料噴射条件のうち、燃料の噴射時期は、前述のようにエンジン回転の加速度の検出値が設定値よりも小さい場合には、図５の破線で示す初期値よりも一定の割合で早まるように設定される（ステップＳ６）。そして、この燃料の噴射時期の設定値に基づいて燃料噴射手段２の作動が制御されて、図５において実線で示される適切なだけ早められた噴射時期で、該燃料噴射手段２により燃料の噴射が行われる（ステップＳ４）。

燃料噴射条件のうち、燃料の噴射圧力は、前述のようにエンジン回転の加速度の検出値が設定値よりも小さい場合には、初期値よりも一定の割合で増加するように設定される（ステップＳ７）。そして、この噴射量の設定値に基づいて圧力制御手段１１の作動が圧力検出手段１２の検出値に応じて制御されて、コモンレール３のコモンレール圧力が増加され、これにより適切なだけ増加した噴射圧力で、燃料噴射手段２により燃料の噴射が行われる（ステップＳ４）。

次いで、始動検出手段１６にて始動状態が終了したか否かの判定が行われ（ステップＳ８）、始動状態が続いていると判断されると、前記同様の制御がつづいて次の燃料噴射について行われる。そしてここで、始動状態が終了したと判断されることで、制御手段１５による始動時の制御が終了される。

以上のように、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射手段２と、高圧化した燃料を蓄えて燃料噴射手段２に供給可能とするコモンレール３と、燃料を加圧してコモンレール３へ圧送する燃料供給手段４と、該コモンレール３のコモンレール圧力を検出する圧力検出手段１２と、該コモンレール３のコモンレール圧力を制御する圧力制御手段１１と、該燃料噴射手段２と圧力制御手段１１とを制御する制御手段１５とを備えるコモンレール式燃料噴射装置１において、前記制御手段１５に燃料噴射手段２による燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の所定の初期値を記憶するとともに、これにエンジンの始動状態を検出する始動検出手段１６と、エンジン回転の加速度を検出する加速度検出手段１７とを接続し、該始動検出手段１６でエンジンの始動状態を検出した後、該加速度検出手段１７により検出される加速度の検出値が予め設定した所定の設定値よりも小さい場合、該制御手段１５により燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の少なくとも一つを初期値から一定の割合で変化させて設定し、その設定値に基づいて燃料噴射手段２の作動を制御することにより、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射量を良好な始動性を確保できる必要最小限の量として、燃料の噴射を燃料噴射手段２で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

前記制御手段１５により設定した燃料の噴射量の設定値は、その初期値よりも一定の割合で増加させることにより、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射量を良好な始動性を確保できる必要最小限の量として、燃料の噴射を燃料噴射手段２で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

前記制御手段１５により設定した燃料の噴射時期の設定値は、その初期値よりも一定の割合で早めることにより、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射時期を良好な始動性を確保できる必要最小限早めた時期として、燃料の噴射を燃料噴射手段２で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

前記制御手段１５により設定した燃料の噴射圧力の設定値は、その初期値よりも一定の割合で増加させることにより、エンジン始動時の環境がどのようなものであっても、毎回それに応じて燃料噴射圧力を良好な始動性を確保できる必要最小限の圧力として、燃料の噴射を燃料噴射手段２で行うことが可能となり、黒煙の排出を抑制することができる。

本発明の一実施例に係るコモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示す図。制御系のブロック図。制御手段による制御のフローチャート。噴射量とエンジン回転数との関係を示すグラフ。噴射時期とインジェクタノズルニードリフト量との関係を示すグラフ。

符号の説明

１コモンレール式燃料噴射装置
２燃料噴射手段
３コモンレール
４燃料供給手段
１１圧力制御手段
１２圧力検出手段
１５制御手段
１６始動検出手段
１７加速度検出手段

Claims

エンジンに燃料を噴射する燃料噴射手段と、高圧化した燃料を蓄えて燃料噴射手段に供給可能とするコモンレールと、燃料を加圧してコモンレールへ圧送する燃料供給手段と、該コモンレールのコモンレール圧力を検出する圧力検出手段と、該コモンレールのコモンレール圧力を制御する圧力制御手段と、該燃料噴射手段と圧力制御手段とを制御する制御手段とを備えるコモンレール式燃料噴射装置において、前記制御手段に燃料噴射手段による燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の所定の初期値を記憶するとともに、これにエンジンの始動状態を検出する始動検出手段と、エンジン回転の加速度を検出する加速度検出手段とを接続し、該始動検出手段でエンジンの始動状態を検出した後、該加速度検出手段により検出される加速度の検出値が予め設定した所定の設定値よりも小さい場合、該制御手段により燃料の噴射時期と、噴射量と、噴射圧力の少なくとも一つを初期値から一定の割合で変化させて設定し、その設定値に基づいて燃料噴射手段の作動を制御することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御手段により設定した燃料の噴射量の設定値は、その初期値よりも一定の割合で増加させることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御手段により設定した燃料の噴射時期の設定値は、その初期値よりも一定の割合で早めることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御手段により設定した燃料の噴射圧力の設定値は、その初期値よりも一定の割合で増加させることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。