JP6819425B2

JP6819425B2 - コモンレール式燃料噴射装置

Info

Publication number: JP6819425B2
Application number: JP2017074631A
Authority: JP
Inventors: 泰雄岡本; 和貴大石
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-04-04
Also published as: CN110462200A; PH12019502196A1; JP2018178754A; CN110462200B; WO2018186345A1

Description

本開示は、コモンレール式燃料噴射装置に関する。

従来、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールに加圧、圧送され、コモンレールに接続されたインジェクターを介して、エンジンへ高圧燃料の噴射を行うコモンレール式燃料噴射装置がある。

特開２００５−２９１０７５号公報

ところで、例えば、エンジンを停止した後、長時間運転しないと、燃料タンクなどから空気が高圧ポンプに侵入する場合がある。この空気は、クランキング時に高圧ポンプからコモンレールを通してインジェクターに流れ込む。これにより、空気がインジェクターから燃料と共に噴射されるため、正確な燃料噴射量を噴射できず、エンジンを始動できない場合があるという問題がある。

本開示の目的は、クランキング時にインジェクターへの空気の流れ込みを防止することができるコモンレール式燃料噴射装置を提供することである。

本開示のコモンレール式燃料噴射装置は、
減圧弁を有し、高圧で燃料を貯留するコモンレールと、
前記コモンレール内の圧力を検知する検知部と、
クランキング時において、前記検知部から取得した前記圧力に基づいて、所定時間ごとに空気が混入しているか否かを判定するとともに、空気が混入していると判定する場合には、前記減圧弁を所定時間より短い駆動時間の間開放させる制御部と、
を備える。

本開示によれば、クランキング時にインジェクターへの空気の流れ込みを防止することができる。

本開示の一実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置の全体構成の一例を示すブロック図クランキング時におけるエア抜き処理を示すフローチャート本実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射装置の動作の一例を示すタイムチャート変形例に係るコモンレール式燃料噴射装置の全体構成の一例を示すブロック図

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本開示の一実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１００の構成について図１を参照して説明する。

図１は、コモンレール式燃料噴射装置１００の全体構成の一例を示すブロック図である。コモンレール式燃料噴射装置１００が搭載される内燃機関１は、複数の気筒を有するディーゼルエンジンである。

図１に示すコモンレール式燃料噴射装置１００は、インジェクター２と、コモンレール３と、圧送ポンプ４と、減圧弁５と、圧力センサ１０（本発明の「検知部」に対応）と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０（本発明の「制御部」に対応）とを備えている。

インジェクター２は、気筒内に燃料を直接噴射する。

コモンレール３は、インジェクター２に供給する燃料を高圧状態で蓄える。

圧送ポンプ４は、コモンレール３に燃料を圧送する。圧送ポンプ４は、フィードポンプ１２、および高圧ポンプ１３を有している。

フィードポンプ１２は、燃料タンク１１から燃料を汲み上げるためのポンプである。

高圧ポンプ１３は、フィードポンプ１２からの低圧燃料を吸入して高圧燃料を吐出するポンプである。高圧ポンプ１３は、ポンプシリンダ内を摺動して高圧の燃料を吐出するプランジャ（図示略）を有する。

減圧弁５は、コモンレール３の長手方向の一端部に設けられている。減圧弁５は、燃料還流路を介して燃料タンク１１に接続されている。減圧弁５は、開閉することにより、コモンレール３内の燃料が燃料還流路を介して燃料タンク１１に還流するのを可能にする。減圧弁５は、開度を変更可能に構成されている。減圧弁５は、ＥＣＵ２０からの減圧弁駆動信号（後述する）によって電子制御される。

圧力センサ１０は、コモンレール３の長手方向の他端部に設けられている。圧力センサ１０は、コモンレール圧Ｐｃを検知する。

ＥＣＵ２０には各種センサが電気的に接続されている。具体的に、ＥＣＵ２０には圧力センサ１０が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０はクランキング時にコモンレール圧Ｐｃを所定時間Ｔ１ごとに取得する。

ＥＣＵ２０は、コモンレール圧Ｐｃに基づいてコモンレール３内に空気が混入しているか否か判定する（「エア混入判定」と称す）。なお、本実施の形態において、ＥＣＵ２０は、コモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ（図２参照）未満である場合に、コモンレール３内に空気が混入していると判定する。なお、所定値Ｐａは、エンジンの型式に応じて定められている。

ＥＣＵ２０には、クランキング速度を検出するためのクランキング速度検出センサ１６が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、クランキング速度を取得する。ＥＣＵ２０は、クランキング速度に応じて、所定時間Ｔ１および駆動時間Ｔ２（後述する）を定める。時間Ｔ１，Ｔ２はＥＣＵ２０の内部メモリ−に格納されている。ここで、時間Ｔ１，Ｔ２は、図２に示すように、Ｔ１＞Ｔ２の関係にある。例えば、ＥＣＵ２０の内部メモリ−には、クランキング中にコモンレール圧Ｐｃを複数回取得可能な時間Ｔ１、および、時間Ｔ１未満の時間Ｔ２が記憶されている。時間Ｔ１，Ｔ２は、クランキング速度が上がるに応じてそれぞれ短く設定される。なお、時間Ｔ１，Ｔ２は、実験またはシミュレーションの結果から求められる。

ＥＣＵ２０は、タイマー（図示略）、比較部２２および減圧弁制御部２４を備えている。

比較部２２は、クランキング時において、上記のコモンレール圧Ｐｃと所定値Ｐａとを比較する。比較部２２は、比較した結果を減圧弁制御部２４に出力する。

減圧弁制御部２４は、減圧弁駆動信号により減圧弁５を開閉させる。減圧弁５が開放されることにより、コモンレール圧Ｐｃが減圧され、燃料が燃料タンク１１へ還流される。また、コモンレール３内に空気が混入している場合、空気が燃料と共にコモンレール３から排出される（「エア抜き」と称する）。また、減圧弁制御部２４は、減圧弁駆動信号により減圧弁５の開度を変更する。これにより、燃料の燃料タンク１１へ還流される燃料および空気の量が調整される。

減圧弁制御部２４は、コモンレール圧Ｐｃと所定値Ｐａとを比較した結果に基づいて、コモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ以上になるまで、所定時間Ｔ１ごとに、減圧弁５を駆動時間Ｔ２だけ開放させる。

＜クランキング時におけるエア抜き処理＞
次に、クランキング時におけるエア抜き処理一例について図２を参照して説明する。なお、図２に示す処理は、電源が投入された場合に実行される。

ステップＳ１００において、ＥＣＵ２０は、クランキングが開始されたか否かを判断する。ＥＣＵ２０は、クランキングが開始された場合に（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１０に移す。ＥＣＵ２０は、クランキングが開始されない場合に（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理をステップＳ１００に戻す。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ２０は、コモンレール圧Ｐｃを取得する。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ２０は、タイマーをリセットし、コモンレール圧Ｐｃを取得してからの経過時間Ｔをカウントする。

ステップＳ１３０において、ＥＣＵ２０（具体的には比較部２２）は、コモンレール圧Ｐｃと所定値Ｐａとを比較する。ＥＣＵ２０（具体的には減圧弁制御部２４）は、コモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ以上である場合に（ステップＳ１３０：ＮＯ）、処理を終了する。一方、ＥＣＵ２０は、コモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ未満である場合に（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、減圧弁５を駆動時間Ｔ２だけ開放させる（ステップＳ１４０）。これにより、コモンレール３内の空気が排出される。その後、ＥＣＵ２０は、処理をステップＳ１５０に戻す。

ステップＳ１５０において、ＥＣＵ２０は、コモンレール圧Ｐｃを破棄する。

ステップＳ１６０において、ＥＣＵ２０は、経過時間Ｔが所定時間Ｔ１以上であるか否かを判断する。

ＥＣＵ２０は、経過時間Ｔが所定時間Ｔ１以上である場合に（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１０に移す。一方、ＥＣＵ２０は、経過時間Ｔが所定時間Ｔ１未満である場合に（ステップＳ１６０：ＮＯ）、処理をステップＳ１６０に戻す。

図３は、コモンレール式燃料噴射装置１００の動作一例を示すタイムチャートである。図３の上側において横軸に時間を表し、縦軸にコモンレール圧Ｐｃを表す。また、ＥＣＵ２０が取得したコモンレール圧Ｐｃを「×」印で示す。また、図３の下側において横軸に時間を表し、縦軸に減圧弁５の開閉状態を示す。図３に、予め設定されたクランキングおよびエンジン始動の時間帯を示す。
ＥＣＵ２０は、ｔ１時に取得したコモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ未満である場合に、コモンレール３内に空気が混入していると判定し、ｔ１時から所定時間Ｔ１を経過したｔ２時までの駆動時間Ｔ２の間に減圧弁５を開放させる。

ｔ２時に取得したコモンレール圧Ｐｃも所定値Ｐａ未満であるため、ＥＣＵ２０は、ｔ１時と同様に、ｔ２時から所定時間Ｔ１を経過したｔ３までの駆動時間Ｔ２の間に減圧弁５を開放させる。

ｔ３時に取得したコモンレール圧Ｐｃも所定値Ｐａ未満であるため、ＥＣＵ２０は、ｔ１時およびｔ２時と同様に、ｔ３時から所定時間Ｔ１を経過したｔ４までの駆動時間Ｔ２の間に減圧弁５を開放させる。

ｔ４時に取得したコモンレール圧Ｐｃは所定値Ｐａ以上である。ＥＣＵ２０は、コモンレール３内に空気が混入していないと判定し、減圧弁５を開放させない。ＥＣＵ２０は、インジェクター２への空気の流れ込みを防止し、正確な燃料噴射量を噴射することができる。このため、エンジンを始動することが可能となる。

＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１００は、減圧弁５を有し、高圧で燃料を貯留するコモンレール３と、コモンレール３内の圧力を検知する圧力センサ１０と、クランキング時において、圧力センサ１０から取得したコモンレール圧Ｐｃに基づいて、コモンレール圧Ｐｃが所定値未満であるか否かを判定し、コモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ以上になるまで、コモンレール圧Ｐｃを取得してから次のコモンレール圧Ｐｃを取得するまでの所定時間Ｔ１の間に、減圧弁５を駆動時間Ｔ２だけ開放させるＥＣＵ２０と、を備える。これにより、コモンレール３内に空気の混入があった場合に、クランキング時において、空気を所定時間Ｔ１間隔でコモンレール３から排出させ、クランキング中にコモンレール３内に混入する空気量を減らしていくことができる。そのため、クランキング時にインジェクー２への空気の流れ込みを防止することができる。

また、本実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１００によれば、所定時間Ｔ１は、クランキング速度に応じて定められる。これにより、クランキングに合わせてコモンレール３内に空気が混入しているか否かを判定するため、判定結果に基づいて、クランキング中にコモンレール３内から空気を排出させることができる。

また、本実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１００によれば、駆動時間Ｔ２は、クランキング速度に応じて定められる。これにより、クランキングに合わせてコモンレール３内から空気を排出させるためインジェクター２への空気の流れ込みを防止することができる。

また、本実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１００によれば、減圧弁制御部２４は、圧力センサ１０から取得したコモンレール圧Ｐｃに応じて減圧弁５の開度を制御する。これにより、例えば、コモンレール圧Ｐｃと所定値Ｐａとの間の圧力差が大きければ、開度を上げることで、コモンレール３内から排出される時間当たりの空気量を多くして、コモンレール３内から空気を短時間に排出させることが可能となる。また、クランキング中に確実に空気をコモンレール３内から排出させることが可能となる。

また、本実施の形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１００によれば、クランキング時においてコモンレール圧Ｐｃをどの程度上げるかは、エンジンの型式に応じて設定されるため、コモンレール圧Ｐｃと比較される所定値Ｐａは、エンジンの型式に応じて定められる。これにより、比較部２２は、コモンレール圧Ｐｃと適正な所定値Ｐａと比較し、減圧弁制御部２４は、比較した結果に基づいて、適正な減圧弁駆動信号を出力することができる。

＜本実施の形態の変形例＞
次に、本実施の形態の変形例について図４を参照して説明する。図４は、コモンレール式燃料噴射装置１００の全体構成の一例を示すブロック図である。なお、変形例の説明においては、上記実施の形態と異なる構成について主に説明し、同じ構成については同一符号を付しその説明を省略する。

上記実施の形態にかかるＥＣＵ２０において、比較部２２はコモンレール圧Ｐｃと所定値Ｐａとを比較する。減圧弁制御部２４は、コモンレール圧Ｐｃが所定値Ｐａ以上になるまで、減圧弁制御信号を減圧弁５に出力して、減圧弁５を駆動時間Ｔ２の間開放させる。

これに対し、変形例にかかるＥＣＵ２０において、圧力変化量算出部２６は、所定時間Ｔ１毎に圧力センサ１０から取得した圧力に基づいて、所定時間Ｔ１における圧力の変化量ΔＰを算出する。また、比較部２２Ａは、算出された圧力の変化量ΔＰと所定値Ｐｂとを比較する。また、減圧弁制御部２４は、圧力の変化量ΔＰが所定値Ｐｂ未満である場合には、減圧弁制御信号を減圧弁５に出力して、減圧弁５を駆動時間Ｔ２だけ開放させる。これにより、コモンレール３内に空気の混入があった場合に、クランキング中にコモンレール３内から空気が排出される。そのため、クランキング時にインジェクター２への空気の流れ込みを防止することができる。

また、減圧弁制御部２４は、圧力の変化量に応じて減圧弁５の開度を上げさせる。これにより、コモンレール３内から空気が効率よく排出され、インジェクター２への空気の流れ込みを防止することができる。

また、上記変形例において、所定値Ｐｂは、エンジンの型式に応じて定められてもよい。クランキング時において所定時間Ｔ１当たりのコモンレール圧Ｐｃの変化量は、エンジンの型式に応じて設定されるため、圧力の変化量と比較される所定値Ｐｂは、エンジンの型式に応じて定められる。これにより、比較部２２Ａは、圧力の変化量と適正な所定値Ｐｂと比較し、減圧弁制御部２４は、比較した結果に基づいて、適正な減圧弁駆動信号を出力することができる。

また、上記変形例におけるクランキング時におけるエア抜き処理は、上記実施の形態におけるエア抜き処理に代えて行うことができ、また、上記実施の形態におけるエア抜き処理と組み合わせて行うことができる。組み合わせた場合に、圧力が所定値Ｐａ以上であり、または、圧力の変化量が所定値Ｐｂ以上である場合に、エア抜きを止めてもよく、圧力が所定値Ｐａ以上であり、かつ、圧力の変化量が所定値Ｐｂ以上である場合に、エア抜きを止めてもよい。これにより、精度良くエア混入の判定をすることができ、エンジンをより確実に始動させることができる。

また、上記変形例において、減圧弁制御部２４は、所定時間Ｔ１における圧力の変化量に基づいて、減圧弁５を制御するが、本発明はこれに限らず、所定時間Ｔ１間隔で取得される第１および第２の圧力の間の圧力差に基づいて、減圧弁５を制御してもよく、第１および第２の圧力の間の圧力差が生じるまでに要した所要時間に基づいて、減圧弁５を制御してしてもよい。

本開示のコモンレール式燃料噴射装置は、クランキング時にインジェクターへの空気の流れ込みを防止することが要求されるディーゼルエンジンとして有用である。

１内燃機関
２インジェクター
３コモンレール
４圧送ポンプ
５減圧弁
１０圧力センサ
１１燃料タンク
１２フィードポンプ
１３高圧ポンプ
１６クランキング速度検出センサ
２０ＥＣＵ
２２比較部
２２Ａ比較部
２４減圧弁制御部
２６圧力変化量算出部
１００コモンレール式燃料噴射装置

Claims

減圧弁を有し、高圧で燃料を貯留するコモンレールと、
前記コモンレール内の圧力を検知する検知部と、
クランキング時において、前記検知部から取得した前記圧力に基づいて、クランキング速度に応じて定められる所定時間ごとに空気が混入しているか否かを判定するとともに、空気が混入していると判定する場合には、前記減圧弁を前記所定時間より短い駆動時間の間開放させる制御部と、
を備える、コモンレール式燃料噴射装置。
前記駆動時間は、クランキング速度に応じて定められる、請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御部は、前記検知部から取得した前記圧力が第１の所定値未満である場合に、前記空気が混入していると判定する、請求項１または２のいずれか一項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御部は、前記検知部から取得した前記圧力に応じて前記減圧弁の開度を制御する、請求項３に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記第１の所定値は、エンジンの型式に応じて定められる、請求項３または４のいずれか一項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御部は、前記所定時間ごとに前記圧力を取得するとともに、前記所定時間における前記圧力の変化量が第２の所定値未満である場合に、前記空気が混入していると判定する、請求項１または２のいずれか一項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記第２の所定値は、エンジンの型式に応じて定められる、請求項６に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記制御部は、前記圧力の変化量に応じて前記減圧弁の開度を制御する、請求項６または７のいずれか一項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。