JP3931120B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコモンレール（蓄圧室）内に一旦高圧で蓄えられた高圧燃料をディーゼル機関の気筒内へインジェクタによって噴射供給するようにした蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄圧式燃料噴射装置にあっては、エンジンブレーキを掛けるために運転者がアクセルにペダルから足を離すなどして燃料噴射を急激に中止させた場合、レール圧力が目標圧力より高くなってしまい、燃料噴射再開時に高圧燃料が短時間のうちに一気に噴射される等インジェクタからの燃料噴射動作に不具合を生じさせるという問題を有している。この問題を解決するため、例えば特開平１１−１７３１９２号公報には、インジェクタの電磁弁が作動してから弁体が実際にリフトして開弁状態となるまでに遅れが生じることを利用し、この遅れの期間中にこの遅れ時間よりも短い時間幅でインジェクタの電磁弁を開き、これによりインジェクタから気筒内へ燃料噴射を行わせることなくコモンレール内の高圧燃料を電磁弁を介して低圧側へ溢流させ、レール圧を低下させるようにした構成が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この提案された構成によると、インジェクタの電磁弁によりコモンレール内の燃料圧を低下させるための電磁弁開弁動作極めては限られた条件下で、しかもインジェクタの電磁弁が弁体を開弁させるに至る数ｍｓｅｃ程度の短い時間よりもさらに短い期間内で燃料を溢流させなければならない。したがって、レール圧の減圧速度を大きくすることが難しく、機関の運転状態が激しく変化するような場合にはこれに追従してレール圧を適切な値にまで降下させることが困難であり、気筒内での最適燃焼を達成させることができない場合が多々生じるという問題点を有している。
【０００４】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コモンレール内に一旦蓄積された高圧燃料を増圧装置を介してインジェクタに送るように構成された蓄圧式燃料噴射装置において、増圧装置に設けられている増圧圧力制御用電磁弁を利用してコモンレール内の高圧燃料の低圧側への溢流を図り、レール圧の減圧を高速にて行うことができるようにしたものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、燃料供給ポンプから圧送される燃料を蓄積しておくためのコモンレールからの高圧燃料が増圧装置を介して燃料噴射制御手段によって開閉制御されるインジェクタに送られるように構成され、前記増圧装置における増圧圧力制御が、前記増圧装置に供給された前記高圧燃料の低圧側への逃し量を電磁弁を用いて調節することにより行われるようになっている蓄圧式燃料噴射装置において、前記コモンレール内の燃料圧力の減圧が必要か否かを判定するための判定手段と、該判定手段により減圧が必要であると判定された場合減圧に必要な前記高圧燃料の逃し量を演算するための逃し量演算手段と、前記逃し量演算手段と前記燃料噴射制御手段とに応答し前記インジェクタから燃料噴射が行われないタイミングで前記高圧燃料を前記低圧側へ逃すように前記制御用電磁弁を開閉制御するための電磁弁制御手段とを備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【０００７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記制御用電磁弁は前記タイミングにおいて所定期間だけ前記高圧燃料を前記低圧側へ逃すように開閉制御される蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【０００８】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、前記減圧に必要な前記高圧燃料の逃し量を演算するための逃し量演算手段をさらに備え、前記電磁弁制御手段が前記逃し量演算手段と前記燃料噴射制御手段とに応答し前記インジェクタから燃料噴射が行われないタイミングで前記高圧燃料を前記逃し量だけ前記低圧側へ逃すように前記制御用電磁弁を開閉制御するようにした蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【０００９】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明において、前記判定手段が、前記コモンレールの目標圧力を演算する目標圧力演算手段と前記コモンレールの実レール圧を検出するためのレール圧センサとを備え、前記目標圧力を前記実レール圧とを比較することにより減圧が必要であるか否かを判定するように構成された蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による内燃機関用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。燃料噴射装置１はコモンレール式の内燃機関用燃料噴射装置であり、コモンレール２と、コモンレール２に高圧燃料を供給するための高圧ポンプアッセンブリ３とを備え、コモンレール２内に蓄積された高圧燃料は、増圧装置４を介してインジェクタ８に供給される構成となっている。インジェクタ８は噴射制御用の電磁弁８Ａを備えており、制御ユニット７からの第１制御信号Ｓ１に応答して電磁弁８Ａが開閉制御され、図示しないディーゼルエンジンの対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングにおいて所要量だけ噴射されるように構成されている。なお、図面の簡単化のため、増圧装置４とインジェクタ８とは１組だけ示されているが、実際にはディーゼルエンジンの気筒数と同じ組数設けられている。
【００１２】
電磁弁８Ａの開閉動作にによって噴射制御されるインジェクタ８の構成それ自体は公知であるので、ここでは、インジェクタ８の構成についてのこれ以上詳しい説明は省略する。
【００１３】
高圧ポンプアッセンブリ３は、ディーゼルエンジンによって駆動される高圧ポンプ本体３１と、フューエルメタリングユニット３２と、インレット・アウトレットバルブ３３とが一体に組み立てられて成っている。フューエルメタリングユニット３２には燃料タンク５からの燃料がフィードポンプ６によって供給されており、フューエルメタリングユニット３２はフィードポンプ６から供給された燃料をディーゼルエンジン１０の要求する燃料圧力となるように流量調節して、インレット・アウトレットバルブ３３に送り込む。インレット・アウトレットバルブ３３は、フューエルメタリングユニット３２から送られてきた燃料を高圧ポンプアッセンブリ３のプランジャ室（図示せず）に供給し、プランジャ室で高圧にされた燃料をフューエルメタリングユニット３２に逆流することがないようにしてコモンレール２に供給する。ここで、フューエルメタリングユニット３２における燃料流量の調節はフューエルメタリングユニット３２内に設けられた電磁弁３４の開閉制御によって行われる。
【００１４】
符号７で示されるのは、燃料噴射装置１の各部を後述するようにして制御するためマイクロコンピュータ７Ａを用いて構成された制御ユニットである。制御ユニット７には、コモンレール２内の燃料圧力（レール圧）を検出する圧力センサ２Ａからの実圧力信号Ｕ１が入力されている。さらに、回転センサ９Ａからはディーゼルエンジン１０の回転数を示す回転数信号Ｕ２、水温センサ９Ｂからはディーゼルエンジン１０の冷却水温度を示す水温信号Ｕ３、及び燃温センサ９Ｃからはコモンレール２に供給される燃料の温度を示す燃温信号Ｕ４が制御ユニット７に入力されているほか、アクセルペダル（図示せず）の操作量を示すアクセル信号Ｕ５がアクセルセンサ９Ｄから制御ユニット７に入力されている。
【００１５】
制御ユニット７は、実圧力信号Ｕ１、回転数信号Ｕ２、水温信号Ｕ３、燃温信号Ｕ４、及びアクセル信号Ｕ５に応答し、コモンレール２内に蓄積される高圧燃料の圧力が所要のレベルに維持されるよう電磁弁３４を開閉制御するための第２制御信号Ｓ２を出力する構成となっている。
【００１６】
電磁弁３４を開閉制御させるため制御ユニット７から出力される第２制御信号Ｓ２はパルス信号となっており、そのデューティ比は制御ユニット７において電磁弁３４を制御するための出力値として定められる。これにより高圧ポンプ本体３１からコモンレール２へ流れる高圧燃料の流量を調節することができ、この流量調節によってコモンレール２内の高圧燃料の圧力を所定の圧力に制御できるようになっている。なお、電磁弁３４をこのようにデューティ比制御によって開閉動作せしめ、これにより燃料の流量調節を行う高圧ポンプアッセンブリ３の構成それ自体は公知であるから、高圧ポンプアッセンブリ３についての詳しい説明は省略する。
【００１７】
図２には、増圧装置４の詳細構成が示されている。増圧装置４は、本体４１内のシリンダ室４２に、大径ピストン４３と小径ピストン４４とから成る増圧ピストン４５を収容し、ばね４６によって増圧ピストン４５を矢印Ｘ方向にばね付勢するように構成された公知の構成の装置である。大径ピストン４３によって区割されている第１の室４２Ａにはコモンレール２よりの高圧燃料が供給されており、小径ピストン４４によって区割されている第２の室４２Ｂから増圧された高圧燃料がインジェクタ８に送られる構成となっている。
【００１８】
ばね４６が収容されている第３の室４２Ｃは、大径ピストン４３に形成されたオリフィス４３Ａを介して第１の室４２Ａと連通されている。第１の室４２Ａと第２の室４２Ｂとはチェック弁４７が設けられている油路４７Ａで接続されており、第１の室４２Ａから第２の室４２Ｂに向けてのみ高圧燃料を流すことができ、これにより第１の室４２Ａから第２の室４２Ｂに高圧燃料を供給することができる構成となっている。そして、第３の室４２Ｃは油路４８Ａによって燃料の低圧側に接続されており、油路４８Ａに設けられている制御用電磁弁４８の開閉制御により第３の室４２Ｃ内の燃料圧力を調節することにより増圧装置４による高圧燃料の増圧値を制御できる構成となっている。ここで、制御用電磁弁４８は、開閉弁として構成されており、制御ユニット７からの第３制御信号Ｓ３に応答して制御用電磁弁４８は閉または開状態に制御される。なお、図２に示した増圧装置４の構成それ自体は公知であるので、その増圧のための動作についての詳しい説明は省略する。
【００１９】
図３には、制御ユニット７の詳細構成図が示されている。制御ユニット７において、７１はインジェクタ８の制御のための噴射制御部、７２はコモンレール２のレール圧の制御のためのレール圧制御部、７３は増圧装置４の制御のための増圧装置制御部であり、噴射制御部７１、レール圧制御部７２、及び増圧装置制御部７３には、それぞれ、実圧力信号Ｕ１、回転数信号Ｕ２、水温信号Ｕ３、燃温信号Ｕ４及びアクセル信号Ｕ５が入力信号として入力されている。噴射制御部７１はこれらの入力信号に応答してインジェクタ８からの燃料噴射を制御するための噴射制御信号Ｃ１を演算出力し、噴射制御信号Ｃ１はインジェクタ通電制御部７１Ａに入力され、インジェクタ通電制御部７１Ａから噴射制御信号Ｃ１に対応する第１制御信号Ｓ１が出力される。ここでは、１つのインジェクタ８についてのみ説明したが、実際には、インジェクタは複数個設けられており、各インジェクタについて同様の制御が実行されるが、その詳細は省略する。
【００２０】
レール圧制御部７２は、コモンレール２内の燃料圧力を最適な値に制御するための制御部であり、入力信号に応答してレール圧制御信号Ｃ２が出力され、高圧ポンプ用通電制御部７２Ａはレール圧制御信号Ｃ２に応答して第２制御信号Ｓ２を出力する公知の構成となっている。
【００２１】
増圧装置制御部７３は、入力信号のほか、噴射制御信号Ｃ１にも応答し、開閉制御信号Ｃ３を制御電磁弁通電制御部７３Ａに出力し、制御電磁弁通電制御部７３Ａからは第３制御信号Ｓ３が出力される構成となっている。
【００２２】
次に、図４を参照して、増圧装置制御部７３について説明する。図４は、制御ユニット７のマイクロコンピュータ７Ａにおいて実行される増圧装置４の制御のための制御プログラムのフローチャートであり、このフローチャートに基づき増圧装置制御部７３について説明する。この制御プログラムの実行が開始されると、先ずステップＳ１で、入力信号Ｕ２〜Ｕ５に基づいてコモンレール２内の燃料の目標圧力である目標レール圧が演算される。次のステップＳ２では、実圧力信号Ｕ１に基づきコモンレール２内の実際の燃料圧力である実レール圧が検出される。そして、ステップＳ３では、ステップＳ１、Ｓ２の演算、検出結果に基づき、コモンレール２内の燃料の圧力の実際値ＰＡと目標値ＰＴとの圧力偏差ΔＰ（＝ＰＡ−ＰＴ）が演算され、ステップＳ４に進む。
【００２３】
ステップＳ４では、圧力偏差ΔＰが急速減圧判定用の所定値Ｋより大きいか否かが判別される。この所定値Ｋは、コモンレール２のレール圧がアクセルペダルを急激に解放する等の理由でその目標レール圧を大きく越えて高くなり、レール圧の急速の減圧が必要であるか否かを判定するための判定基準圧を示すものである。
【００２４】
ステップＳ４でΔＰ≦Ｋであると、ステップＳ４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５に進み、ここで、電磁弁３４のデューティ比制御による通常の圧力制御がレール圧制御部７２によって実行され、コモンレール２内の燃料圧が目標値となるようにフィードバック制御が実行される。
【００２５】
ステップＳ４でΔＰ＞Ｋであると、ステップＳ４の判別結果はＹＥＳとなり、コモンレール２内の燃料圧力を制御用電磁弁４８を開くことにより急速減圧するための処理に入る。
【００２６】
すなわち、燃料噴射装置１においては、コモンレール２内のレール圧が所定レベル以上の高圧状態となりその急速減圧が必要になった場合、増圧装置４における増圧圧力の制御のために用いられている制御用電磁弁４８を、コモンレール２内の高圧燃料を急速減圧のために低圧側へ逃す目的で使用している。図２から判るように、制御用電磁弁４８を開くと、第３の室４２Ｃの圧力が低下し、コモンレール２から供給される高圧燃料を、第１の室４２Ａ、オリフィス４３Ａ及び第３の室４２Ｃを介して低圧側へ逃すことができ、これによりレール圧を比較的迅速に低下させることができる。
【００２７】
制御用電磁弁４８による急速減圧は、インジェクタ８による燃料噴射動作、及び図示しない他のインジェクタによる燃料噴射動作に不都合な影響を与えることがないようなタイミングで必要な量だけ逃すことにより実行する必要がある。
【００２８】
そこで、ステップＳ６では、実圧力信号Ｕ１に応答して減圧のために必要な目標逃し量が演算され、ステップＳ７では減圧のために制御用電磁弁４８を開弁動作させるタイミングである減圧動作開始時期が演算され、ステップＳ８ではこの目標逃し量を実現するのに必要な制御用電磁弁４８の開弁時間である減圧用通電期間が演算される。
【００２９】
ステップＳ９では、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８の各演算結果に基づき、減圧のための制御用電磁弁４８の開弁動作を制御するための開閉制御信号Ｃ３を出力する。開閉制御信号Ｃ３は、制御電磁弁通電制御部７３Ａに送られ（図３参照）、開閉制御信号Ｃ３に従って制御用電磁弁４８を開閉するための第３制御信号Ｓ３が制御電磁弁通電制御部７３Ａから制御用電磁弁４８に与えられる。これによりコモンレール２内の燃料圧を一気に減圧する。この結果、コモンレール２内の高すぎる燃料圧が応答性よく低下し、短時間のうちにコモンレール２の圧力を所要の目標値に到達させることができる。
【００３０】
次に、図５及び図６を用いて、増圧装置４を用いたレール圧の急速減圧動作について説明する。
【００３１】
図５及び図６を用いて、（Ａ）は制御用電磁弁４８の開閉動作を示す線図、（Ｂ）はインジェクタにおける燃料の噴射動作を示す線図、（Ｃ）はインジェクタから噴射される燃料の噴射等の時間的変化を示す線図である。
【００３２】
図５は、急速減圧を実行していない場合の動作例を示し、ここでは、燃料の噴射に同期して制御用電磁弁４８をタイミングＴＡ、ＴＢで所定期間だけ開き、これにより大径ピストン４３の背圧を小さくして燃料の増圧を図り、各回の燃料噴射の後期において噴射量を増大させている。この場合には、タイミングＴＡにおいて制御用電磁弁４８を開き、これによりレール圧も低下するが、次のタイミングＴＢまではレール圧がほぼ元に戻っているので、タイミングＴＢにおける噴射量の減少値ΔＱ１は極めて軽微である。
【００３３】
一方、図６は、急速減圧を実行している場合の動作例を示し、ここでは、タイミングＴＡ、ＴＢの内のインジェクタからの燃料噴射に影響を与えないタイミングＴ１、Ｔ２において急速減圧の目的で制御用電磁弁４８が開弁されている場合の例である。タイミングＴ１、Ｔ２においてコモンレール２内の高圧燃料が制御用電磁弁４８を介して低圧側へ逃され、これによりレール圧を急速に減圧させることができる。この結果、次の噴射タイミングＴＢにおける噴射量減少値ΔＱ２は、図５の場合のΔＱ１に比べて大きくなる。
【００３４】
図６では、制御用電磁弁４８の開弁による減圧動作をタイミングＴ１、Ｔ２において２回行った場合について説明したが、回数はインジェクタによる燃料噴射動作に不具合を生じさせない限り何回であってもよく、また１回当たりの燃料逃し量は所要の減圧量を考慮して適宜に定めることができる。
【００３５】
この構成によれば、増圧装置に予め設けられている制御用電磁弁４８を用いて、コモンレール２内の高圧燃料を、その制御部の構成を若干変更するだけで、又はプログラムの変更のみで、短時間のうちに効果的に減圧させることができる。したがって、従来に比べて、低コストであるにも拘らず、コモンレール２のレール圧を急速減圧させることができるようになり、急激な燃料噴射停止動作が生じても、これにより以後の燃料噴射動作に不具合を生じさせないようにすることができるので、低コストで高性能のコモンレール式燃料噴射装置を実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、増圧装置に予め設けられている制御用電磁弁を用いてコモンレール内の高圧燃料を低圧側に逃すことによりレール圧の急速減圧を行うようにしたので、その制御部の構成を若干変更するだけで、又はプログラムの変更のみで、短時間のうちに効果的にレール圧を減圧させることができる。したがって、従来に比べて、低コストであるにも拘らず、コモンレールのレール圧を急速減圧させることができるようになり、急激な燃料噴射停止動作が生じても、これにより以後の燃料噴射動作に不具合を生じさせないようにすることができるので、低コストで高性能のコモンレール式燃料噴射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示した増圧装置の詳細構成を示す断面図。
【図３】図１に示した制御ユニットの詳細構成を説明するためのブロック図。
【図４】制御ユニットのマイクロコンピュータにおいて実行される増圧装置の制御のための制御プログラムのフローチャート。
【図５】コモンレールのレール圧の減圧動作を行わない場合の燃料噴射装置の動作を説明するための線図。
【図６】コモンレールのレール圧の減圧動作を行う場合の燃料噴射装置の動作を説明するための線図。
【符号の説明】
１ 燃料噴射装置
２ コモンレール
３ 高圧ポンプアッセンブリ
４ 増圧装置
７ 制御ユニット
８ インジェクタ
４１ 本体
４８ 制御用電磁弁
７１ 噴射制御部
７１Ａ インジェクタ通電制御部
７２ レール圧制御部
７２Ａ 高圧ポンプ用通電制御部
７３ 増圧装置制御部
７３Ａ 制御電磁弁通電制御部
Ｃ１ 噴射制御信号
Ｃ２ レール圧制御信号
Ｃ３ 開閉制御信号
Ｓ１ 第１制御信号
Ｓ２ 第２制御信号
Ｓ３ 第３制御信号
【発明の属する技術分野】
本発明はコモンレール（蓄圧室）内に一旦高圧で蓄えられた高圧燃料をディーゼル機関の気筒内へインジェクタによって噴射供給するようにした蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄圧式燃料噴射装置にあっては、エンジンブレーキを掛けるために運転者がアクセルにペダルから足を離すなどして燃料噴射を急激に中止させた場合、レール圧力が目標圧力より高くなってしまい、燃料噴射再開時に高圧燃料が短時間のうちに一気に噴射される等インジェクタからの燃料噴射動作に不具合を生じさせるという問題を有している。この問題を解決するため、例えば特開平１１−１７３１９２号公報には、インジェクタの電磁弁が作動してから弁体が実際にリフトして開弁状態となるまでに遅れが生じることを利用し、この遅れの期間中にこの遅れ時間よりも短い時間幅でインジェクタの電磁弁を開き、これによりインジェクタから気筒内へ燃料噴射を行わせることなくコモンレール内の高圧燃料を電磁弁を介して低圧側へ溢流させ、レール圧を低下させるようにした構成が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この提案された構成によると、インジェクタの電磁弁によりコモンレール内の燃料圧を低下させるための電磁弁開弁動作極めては限られた条件下で、しかもインジェクタの電磁弁が弁体を開弁させるに至る数ｍｓｅｃ程度の短い時間よりもさらに短い期間内で燃料を溢流させなければならない。したがって、レール圧の減圧速度を大きくすることが難しく、機関の運転状態が激しく変化するような場合にはこれに追従してレール圧を適切な値にまで降下させることが困難であり、気筒内での最適燃焼を達成させることができない場合が多々生じるという問題点を有している。
【０００４】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コモンレール内に一旦蓄積された高圧燃料を増圧装置を介してインジェクタに送るように構成された蓄圧式燃料噴射装置において、増圧装置に設けられている増圧圧力制御用電磁弁を利用してコモンレール内の高圧燃料の低圧側への溢流を図り、レール圧の減圧を高速にて行うことができるようにしたものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、燃料供給ポンプから圧送される燃料を蓄積しておくためのコモンレールからの高圧燃料が増圧装置を介して燃料噴射制御手段によって開閉制御されるインジェクタに送られるように構成され、前記増圧装置における増圧圧力制御が、前記増圧装置に供給された前記高圧燃料の低圧側への逃し量を電磁弁を用いて調節することにより行われるようになっている蓄圧式燃料噴射装置において、前記コモンレール内の燃料圧力の減圧が必要か否かを判定するための判定手段と、該判定手段により減圧が必要であると判定された場合減圧に必要な前記高圧燃料の逃し量を演算するための逃し量演算手段と、前記逃し量演算手段と前記燃料噴射制御手段とに応答し前記インジェクタから燃料噴射が行われないタイミングで前記高圧燃料を前記低圧側へ逃すように前記制御用電磁弁を開閉制御するための電磁弁制御手段とを備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【０００７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記制御用電磁弁は前記タイミングにおいて所定期間だけ前記高圧燃料を前記低圧側へ逃すように開閉制御される蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【０００８】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、前記減圧に必要な前記高圧燃料の逃し量を演算するための逃し量演算手段をさらに備え、前記電磁弁制御手段が前記逃し量演算手段と前記燃料噴射制御手段とに応答し前記インジェクタから燃料噴射が行われないタイミングで前記高圧燃料を前記逃し量だけ前記低圧側へ逃すように前記制御用電磁弁を開閉制御するようにした蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【０００９】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明において、前記判定手段が、前記コモンレールの目標圧力を演算する目標圧力演算手段と前記コモンレールの実レール圧を検出するためのレール圧センサとを備え、前記目標圧力を前記実レール圧とを比較することにより減圧が必要であるか否かを判定するように構成された蓄圧式燃料噴射装置が提案される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による内燃機関用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。燃料噴射装置１はコモンレール式の内燃機関用燃料噴射装置であり、コモンレール２と、コモンレール２に高圧燃料を供給するための高圧ポンプアッセンブリ３とを備え、コモンレール２内に蓄積された高圧燃料は、増圧装置４を介してインジェクタ８に供給される構成となっている。インジェクタ８は噴射制御用の電磁弁８Ａを備えており、制御ユニット７からの第１制御信号Ｓ１に応答して電磁弁８Ａが開閉制御され、図示しないディーゼルエンジンの対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングにおいて所要量だけ噴射されるように構成されている。なお、図面の簡単化のため、増圧装置４とインジェクタ８とは１組だけ示されているが、実際にはディーゼルエンジンの気筒数と同じ組数設けられている。
【００１２】
電磁弁８Ａの開閉動作にによって噴射制御されるインジェクタ８の構成それ自体は公知であるので、ここでは、インジェクタ８の構成についてのこれ以上詳しい説明は省略する。
【００１３】
高圧ポンプアッセンブリ３は、ディーゼルエンジンによって駆動される高圧ポンプ本体３１と、フューエルメタリングユニット３２と、インレット・アウトレットバルブ３３とが一体に組み立てられて成っている。フューエルメタリングユニット３２には燃料タンク５からの燃料がフィードポンプ６によって供給されており、フューエルメタリングユニット３２はフィードポンプ６から供給された燃料をディーゼルエンジン１０の要求する燃料圧力となるように流量調節して、インレット・アウトレットバルブ３３に送り込む。インレット・アウトレットバルブ３３は、フューエルメタリングユニット３２から送られてきた燃料を高圧ポンプアッセンブリ３のプランジャ室（図示せず）に供給し、プランジャ室で高圧にされた燃料をフューエルメタリングユニット３２に逆流することがないようにしてコモンレール２に供給する。ここで、フューエルメタリングユニット３２における燃料流量の調節はフューエルメタリングユニット３２内に設けられた電磁弁３４の開閉制御によって行われる。
【００１４】
符号７で示されるのは、燃料噴射装置１の各部を後述するようにして制御するためマイクロコンピュータ７Ａを用いて構成された制御ユニットである。制御ユニット７には、コモンレール２内の燃料圧力（レール圧）を検出する圧力センサ２Ａからの実圧力信号Ｕ１が入力されている。さらに、回転センサ９Ａからはディーゼルエンジン１０の回転数を示す回転数信号Ｕ２、水温センサ９Ｂからはディーゼルエンジン１０の冷却水温度を示す水温信号Ｕ３、及び燃温センサ９Ｃからはコモンレール２に供給される燃料の温度を示す燃温信号Ｕ４が制御ユニット７に入力されているほか、アクセルペダル（図示せず）の操作量を示すアクセル信号Ｕ５がアクセルセンサ９Ｄから制御ユニット７に入力されている。
【００１５】
制御ユニット７は、実圧力信号Ｕ１、回転数信号Ｕ２、水温信号Ｕ３、燃温信号Ｕ４、及びアクセル信号Ｕ５に応答し、コモンレール２内に蓄積される高圧燃料の圧力が所要のレベルに維持されるよう電磁弁３４を開閉制御するための第２制御信号Ｓ２を出力する構成となっている。
【００１６】
電磁弁３４を開閉制御させるため制御ユニット７から出力される第２制御信号Ｓ２はパルス信号となっており、そのデューティ比は制御ユニット７において電磁弁３４を制御するための出力値として定められる。これにより高圧ポンプ本体３１からコモンレール２へ流れる高圧燃料の流量を調節することができ、この流量調節によってコモンレール２内の高圧燃料の圧力を所定の圧力に制御できるようになっている。なお、電磁弁３４をこのようにデューティ比制御によって開閉動作せしめ、これにより燃料の流量調節を行う高圧ポンプアッセンブリ３の構成それ自体は公知であるから、高圧ポンプアッセンブリ３についての詳しい説明は省略する。
【００１７】
図２には、増圧装置４の詳細構成が示されている。増圧装置４は、本体４１内のシリンダ室４２に、大径ピストン４３と小径ピストン４４とから成る増圧ピストン４５を収容し、ばね４６によって増圧ピストン４５を矢印Ｘ方向にばね付勢するように構成された公知の構成の装置である。大径ピストン４３によって区割されている第１の室４２Ａにはコモンレール２よりの高圧燃料が供給されており、小径ピストン４４によって区割されている第２の室４２Ｂから増圧された高圧燃料がインジェクタ８に送られる構成となっている。
【００１８】
ばね４６が収容されている第３の室４２Ｃは、大径ピストン４３に形成されたオリフィス４３Ａを介して第１の室４２Ａと連通されている。第１の室４２Ａと第２の室４２Ｂとはチェック弁４７が設けられている油路４７Ａで接続されており、第１の室４２Ａから第２の室４２Ｂに向けてのみ高圧燃料を流すことができ、これにより第１の室４２Ａから第２の室４２Ｂに高圧燃料を供給することができる構成となっている。そして、第３の室４２Ｃは油路４８Ａによって燃料の低圧側に接続されており、油路４８Ａに設けられている制御用電磁弁４８の開閉制御により第３の室４２Ｃ内の燃料圧力を調節することにより増圧装置４による高圧燃料の増圧値を制御できる構成となっている。ここで、制御用電磁弁４８は、開閉弁として構成されており、制御ユニット７からの第３制御信号Ｓ３に応答して制御用電磁弁４８は閉または開状態に制御される。なお、図２に示した増圧装置４の構成それ自体は公知であるので、その増圧のための動作についての詳しい説明は省略する。
【００１９】
図３には、制御ユニット７の詳細構成図が示されている。制御ユニット７において、７１はインジェクタ８の制御のための噴射制御部、７２はコモンレール２のレール圧の制御のためのレール圧制御部、７３は増圧装置４の制御のための増圧装置制御部であり、噴射制御部７１、レール圧制御部７２、及び増圧装置制御部７３には、それぞれ、実圧力信号Ｕ１、回転数信号Ｕ２、水温信号Ｕ３、燃温信号Ｕ４及びアクセル信号Ｕ５が入力信号として入力されている。噴射制御部７１はこれらの入力信号に応答してインジェクタ８からの燃料噴射を制御するための噴射制御信号Ｃ１を演算出力し、噴射制御信号Ｃ１はインジェクタ通電制御部７１Ａに入力され、インジェクタ通電制御部７１Ａから噴射制御信号Ｃ１に対応する第１制御信号Ｓ１が出力される。ここでは、１つのインジェクタ８についてのみ説明したが、実際には、インジェクタは複数個設けられており、各インジェクタについて同様の制御が実行されるが、その詳細は省略する。
【００２０】
レール圧制御部７２は、コモンレール２内の燃料圧力を最適な値に制御するための制御部であり、入力信号に応答してレール圧制御信号Ｃ２が出力され、高圧ポンプ用通電制御部７２Ａはレール圧制御信号Ｃ２に応答して第２制御信号Ｓ２を出力する公知の構成となっている。
【００２１】
増圧装置制御部７３は、入力信号のほか、噴射制御信号Ｃ１にも応答し、開閉制御信号Ｃ３を制御電磁弁通電制御部７３Ａに出力し、制御電磁弁通電制御部７３Ａからは第３制御信号Ｓ３が出力される構成となっている。
【００２２】
次に、図４を参照して、増圧装置制御部７３について説明する。図４は、制御ユニット７のマイクロコンピュータ７Ａにおいて実行される増圧装置４の制御のための制御プログラムのフローチャートであり、このフローチャートに基づき増圧装置制御部７３について説明する。この制御プログラムの実行が開始されると、先ずステップＳ１で、入力信号Ｕ２〜Ｕ５に基づいてコモンレール２内の燃料の目標圧力である目標レール圧が演算される。次のステップＳ２では、実圧力信号Ｕ１に基づきコモンレール２内の実際の燃料圧力である実レール圧が検出される。そして、ステップＳ３では、ステップＳ１、Ｓ２の演算、検出結果に基づき、コモンレール２内の燃料の圧力の実際値ＰＡと目標値ＰＴとの圧力偏差ΔＰ（＝ＰＡ−ＰＴ）が演算され、ステップＳ４に進む。
【００２３】
ステップＳ４では、圧力偏差ΔＰが急速減圧判定用の所定値Ｋより大きいか否かが判別される。この所定値Ｋは、コモンレール２のレール圧がアクセルペダルを急激に解放する等の理由でその目標レール圧を大きく越えて高くなり、レール圧の急速の減圧が必要であるか否かを判定するための判定基準圧を示すものである。
【００２４】
ステップＳ４でΔＰ≦Ｋであると、ステップＳ４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５に進み、ここで、電磁弁３４のデューティ比制御による通常の圧力制御がレール圧制御部７２によって実行され、コモンレール２内の燃料圧が目標値となるようにフィードバック制御が実行される。
【００２５】
ステップＳ４でΔＰ＞Ｋであると、ステップＳ４の判別結果はＹＥＳとなり、コモンレール２内の燃料圧力を制御用電磁弁４８を開くことにより急速減圧するための処理に入る。
【００２６】
すなわち、燃料噴射装置１においては、コモンレール２内のレール圧が所定レベル以上の高圧状態となりその急速減圧が必要になった場合、増圧装置４における増圧圧力の制御のために用いられている制御用電磁弁４８を、コモンレール２内の高圧燃料を急速減圧のために低圧側へ逃す目的で使用している。図２から判るように、制御用電磁弁４８を開くと、第３の室４２Ｃの圧力が低下し、コモンレール２から供給される高圧燃料を、第１の室４２Ａ、オリフィス４３Ａ及び第３の室４２Ｃを介して低圧側へ逃すことができ、これによりレール圧を比較的迅速に低下させることができる。
【００２７】
制御用電磁弁４８による急速減圧は、インジェクタ８による燃料噴射動作、及び図示しない他のインジェクタによる燃料噴射動作に不都合な影響を与えることがないようなタイミングで必要な量だけ逃すことにより実行する必要がある。
【００２８】
そこで、ステップＳ６では、実圧力信号Ｕ１に応答して減圧のために必要な目標逃し量が演算され、ステップＳ７では減圧のために制御用電磁弁４８を開弁動作させるタイミングである減圧動作開始時期が演算され、ステップＳ８ではこの目標逃し量を実現するのに必要な制御用電磁弁４８の開弁時間である減圧用通電期間が演算される。
【００２９】
ステップＳ９では、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８の各演算結果に基づき、減圧のための制御用電磁弁４８の開弁動作を制御するための開閉制御信号Ｃ３を出力する。開閉制御信号Ｃ３は、制御電磁弁通電制御部７３Ａに送られ（図３参照）、開閉制御信号Ｃ３に従って制御用電磁弁４８を開閉するための第３制御信号Ｓ３が制御電磁弁通電制御部７３Ａから制御用電磁弁４８に与えられる。これによりコモンレール２内の燃料圧を一気に減圧する。この結果、コモンレール２内の高すぎる燃料圧が応答性よく低下し、短時間のうちにコモンレール２の圧力を所要の目標値に到達させることができる。
【００３０】
次に、図５及び図６を用いて、増圧装置４を用いたレール圧の急速減圧動作について説明する。
【００３１】
図５及び図６を用いて、（Ａ）は制御用電磁弁４８の開閉動作を示す線図、（Ｂ）はインジェクタにおける燃料の噴射動作を示す線図、（Ｃ）はインジェクタから噴射される燃料の噴射等の時間的変化を示す線図である。
【００３２】
図５は、急速減圧を実行していない場合の動作例を示し、ここでは、燃料の噴射に同期して制御用電磁弁４８をタイミングＴＡ、ＴＢで所定期間だけ開き、これにより大径ピストン４３の背圧を小さくして燃料の増圧を図り、各回の燃料噴射の後期において噴射量を増大させている。この場合には、タイミングＴＡにおいて制御用電磁弁４８を開き、これによりレール圧も低下するが、次のタイミングＴＢまではレール圧がほぼ元に戻っているので、タイミングＴＢにおける噴射量の減少値ΔＱ１は極めて軽微である。
【００３３】
一方、図６は、急速減圧を実行している場合の動作例を示し、ここでは、タイミングＴＡ、ＴＢの内のインジェクタからの燃料噴射に影響を与えないタイミングＴ１、Ｔ２において急速減圧の目的で制御用電磁弁４８が開弁されている場合の例である。タイミングＴ１、Ｔ２においてコモンレール２内の高圧燃料が制御用電磁弁４８を介して低圧側へ逃され、これによりレール圧を急速に減圧させることができる。この結果、次の噴射タイミングＴＢにおける噴射量減少値ΔＱ２は、図５の場合のΔＱ１に比べて大きくなる。
【００３４】
図６では、制御用電磁弁４８の開弁による減圧動作をタイミングＴ１、Ｔ２において２回行った場合について説明したが、回数はインジェクタによる燃料噴射動作に不具合を生じさせない限り何回であってもよく、また１回当たりの燃料逃し量は所要の減圧量を考慮して適宜に定めることができる。
【００３５】
この構成によれば、増圧装置に予め設けられている制御用電磁弁４８を用いて、コモンレール２内の高圧燃料を、その制御部の構成を若干変更するだけで、又はプログラムの変更のみで、短時間のうちに効果的に減圧させることができる。したがって、従来に比べて、低コストであるにも拘らず、コモンレール２のレール圧を急速減圧させることができるようになり、急激な燃料噴射停止動作が生じても、これにより以後の燃料噴射動作に不具合を生じさせないようにすることができるので、低コストで高性能のコモンレール式燃料噴射装置を実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、増圧装置に予め設けられている制御用電磁弁を用いてコモンレール内の高圧燃料を低圧側に逃すことによりレール圧の急速減圧を行うようにしたので、その制御部の構成を若干変更するだけで、又はプログラムの変更のみで、短時間のうちに効果的にレール圧を減圧させることができる。したがって、従来に比べて、低コストであるにも拘らず、コモンレールのレール圧を急速減圧させることができるようになり、急激な燃料噴射停止動作が生じても、これにより以後の燃料噴射動作に不具合を生じさせないようにすることができるので、低コストで高性能のコモンレール式燃料噴射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関用燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示した増圧装置の詳細構成を示す断面図。
【図３】図１に示した制御ユニットの詳細構成を説明するためのブロック図。
【図４】制御ユニットのマイクロコンピュータにおいて実行される増圧装置の制御のための制御プログラムのフローチャート。
【図５】コモンレールのレール圧の減圧動作を行わない場合の燃料噴射装置の動作を説明するための線図。
【図６】コモンレールのレール圧の減圧動作を行う場合の燃料噴射装置の動作を説明するための線図。
【符号の説明】
１ 燃料噴射装置
２ コモンレール
３ 高圧ポンプアッセンブリ
４ 増圧装置
７ 制御ユニット
８ インジェクタ
４１ 本体
４８ 制御用電磁弁
７１ 噴射制御部
７１Ａ インジェクタ通電制御部
７２ レール圧制御部
７２Ａ 高圧ポンプ用通電制御部
７３ 増圧装置制御部
７３Ａ 制御電磁弁通電制御部
Ｃ１ 噴射制御信号
Ｃ２ レール圧制御信号
Ｃ３ 開閉制御信号
Ｓ１ 第１制御信号
Ｓ２ 第２制御信号
Ｓ３ 第３制御信号
Claims (4)
- 燃料供給ポンプから圧送される燃料を蓄積しておくためのコモンレールからの高圧燃料が増圧装置を介して燃料噴射制御手段によって開閉制御されるインジェクタに送られるように構成され、前記増圧装置における増圧圧力制御が、前記増圧装置に供給された前記高圧燃料の低圧側への逃し量を電磁弁を用いて調節することにより行われるようになっている蓄圧式燃料噴射装置において、
前記コモンレール内の燃料圧力の減圧が必要か否かを判定するための判定手段と、
該判定手段により減圧が必要であると判定された場合減圧に必要な前記高圧燃料の逃し量を演算するための逃し量演算手段と、
前記逃し量演算手段と前記燃料噴射制御手段とに応答し前記インジェクタから燃料噴射が行われないタイミングで前記高圧燃料を前記低圧側へ逃すように前記制御用電磁弁を開閉制御するための電磁弁制御手段とを備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 前記制御用電磁弁は前記タイミングにおいて所定期間だけ前記高圧燃料を前記低圧側へ逃すように開閉制御される請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置。
- 前記減圧に必要な前記高圧燃料の逃し量を演算するための逃し量演算手段をさらに備え、前記電磁弁制御手段が
前記逃し量演算手段と前記燃料噴射制御手段とに応答し前記インジェクタから燃料噴射が行われないタイミングで前記高圧燃料を前記逃し量だけ前記低圧側へ逃すように前記制御用電磁弁を開閉制御するようにした請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置。 - 前記判定手段が、前記コモンレールの目標圧力を演算する目標圧力演算手段と前記コモンレールの実レール圧を検出するためのレール圧センサとを備え、前記目標圧力を前記実レール圧とを比較することにより減圧が必要であるか否かを判定するように構成された請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置。
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