CN100425816C - 蓄压式燃料喷射装置的吐出流量控制方法和蓄压式燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

一种蓄压式燃料喷射装置，其采用这样的结构：燃料箱(4)的燃料通过第1和第2流量调节阀(8a、8b)提供给作为高压泵的供给泵(6)，利用该供给泵(6)向共轨(2)压送高压燃料，储存在共轨(2)的高压燃料可以通过燃料喷射阀(1)喷射，特别的是，第1和第2流量调节阀(8a、8b)可以通过的燃料的量不同，而且可以根据需要利用电子控制部(5)仅使任一方处于动作状态，从而可以对应供给泵(6)的各种吐出量。

Description

蓄压式燃料喷射装置的吐出流量控制方法和蓄压式燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及一种所谓蓄压式燃料喷射装置，特别涉及提高吐出量的控制特性等的蓄压式燃料喷射装置。

背景技术

以往，作为这种装置，例如，如日本专利公报特开平8-284722号等公开的那样，把利用燃料泵从燃料箱抽取的燃料通过高压泵提供给连接有多个喷嘴的共轨，通过电子控制使喷嘴为打开状态，从而可以向柴油机的各个缸的燃料室供给高压燃料，这种结构已被公知。

在这种蓄压式燃料喷射装置中，作为控制其吐出量的对策，提供了在其入口侧调整提供给高压泵的柱塞室的燃料量的方法，具体来说，提出在高压泵的柱塞室和燃料泵之间，设置阀开度根据通电电流的大小而变化的比例控制阀或单纯的所谓通断阀等所谓流量调节阀等的各种结构(例如，参照上述日本专利公报特开平8-284722号等)。

可是，在这种燃料喷射装置中，为了实现大吐出量的装置，通常会增加高压泵的容量。

但是，高压泵容量的增大显然会导致流量调节阀的通过燃料量增加，因此需要增大流量调节阀的开口面积，从而导致流量调节阀的大型化。并且，这种流量调节阀的大型化使得确保装置内的设置空间更加困难，不仅导致装置结构上的困难，而且导致装置的高成本化、阻碍与吐出量无关的构成部件的通用化等问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可以对应所要求的各种吐出量的蓄压式燃料喷射装置的吐出流量控制方法及蓄压式燃料喷射装置。

本发明的其他目的是，提供一种可以均匀地控制多个流量调节用电磁阀的动作的蓄压式燃料喷射装置。

本发明的其他目的是，提供一种可以实现稳定的吐出量控制的高可靠性的蓄压式燃料喷射装置。

根据本发明的第1方面，提供一种蓄压式燃料喷射装置的吐出量控制方法，该蓄压式燃料喷射装置构成为，燃料箱的燃料通过流量调节阀提供给高压泵，利用所述高压泵向共轨压送高压燃料，储存在所述共轨中的高压燃料可以通过与所述共轨连接的燃料喷射阀喷射，所述蓄压式燃料喷射装置的吐出量控制方法构成为，把所述流量调节阀设置成多个并联连接的状态，通过该多个流量调节阀可以从所述燃料箱向所述高压泵供给燃料，并且，使所述多个流量调节阀中与所述高压泵的吐出量对应的个数的流量调节阀处于动作状态；其中，所述燃料通道构成为该燃料通道在所述流量调节阀的吐出侧暂时合流之后，对应于所述多个柱塞室进行分流，从而连接到各柱塞室。

在这种结构中，根据高压泵的吐出量，仅使设置的多个流量调节阀中必要数量的流量调节阀处于动作状态，而使其他流量调节阀处于非动作状态，所以即使把高压泵自身变更为吐出量不同的结构时，不改变蓄压式燃料喷射装置的其他构成部分即可对应，能够实现装置结构的通用化。

根据本发明的第2方面提供一种蓄压式燃料喷射装置，其构成为，燃料箱的燃料通过流量调节阀提供给高压泵，利用所述高压泵向共轨压送高压燃料，储存在所述共轨中的高压燃料可以通过与所述共轨连接的燃料喷射阀喷射，在所述蓄压式燃料喷射装置中，所述高压泵具有多个柱塞室，在连接该多个柱塞室和所述燃料箱的燃料通道中并联设置有多个流量调节阀，所述多个流量调节阀设置成可以分别独立控制这些流量调节阀的动作，使得多个流量调节阀分别可以通过的流量不同；所述多个流量调节阀使用电流驱动式比例电磁阀构成，通过控制其通电量可以控制打开状态。

在这种结构中，通过设置多个流量调节阀，可以仅使与高压泵的吐出量对应的必要数量的流量调节阀处于动作状态，即使把高压泵自身变更为吐出量不同的结构时，不改变蓄压式燃料喷射装置的其他构成部分即可对应，能够实现装置结构的通用化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的蓄压式燃料喷射装置的第1结构示例的结构图。

图2是说明本发明的实施方式的流量调节阀的动作的说明图，图2(A)是说明使两个流量调节阀同时动作时的状态的说明图，图2(B)是说明只控制一个流量调节阀时的状态的说明图。

图3是表示本发明的实施方式的蓄压式燃料喷射装置的第2结构示例的结构图。

图4是表示图3所示结构示例中的第1和第2流量调节阀的电磁线圈和通电驱动电路的连接状态的电路图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。

另外，以下说明的部件、配置等不能用来限定本发明，可以在本发明的宗旨范围内进行各种变更。

首先，参照图1说明本发明的实施方式的蓄压式燃料喷射装置(以下称为“本装置”)的结构。

本装置大致划分为：燃料喷射阀(喷射器)1，其与未图示的柴油机的各个缸对应设置，并用于向该缸喷射供给燃料；共轨2，其用于储存提供给该燃料喷射阀1的高压燃料；高压泵部3，其用于向该共轨2压送高压燃料；燃料箱4；电子控制部(在图1中表述为“ECU”)5。

高压泵部3的主要构成部件有：作为高压泵的供给泵6；燃料泵7，其使用与该供给泵6的凸轮轴6a同轴安装的所谓齿轮泵来构成；第1和第2流量调节阀8a、8b，其控制对供给泵6的燃料供给量；压力调节阀18。

供给泵6是公知的所谓柱塞式泵，此处对其概略结构进行说明。本发明的实施方式的供给泵6具有第1和第2缸9a、9b与第1和第2柱塞10a、10b，并形成有分别对应的第1和第2柱塞室11a、11b。第1和第2柱塞10a、10b分别与安装在凸轮轴6a上的第1和第2凸轮5a、5b抵接，其中，所述凸轮轴6a的未图示的端部与发动机的曲轴(未图示)连接，并且，该第1和第2柱塞10a、10b根据随着凸轮轴6a的旋转的凸轮运动，在第1和第2缸9a、9b内往复运动，通过该运动来提高第1和第2柱塞室11a、11b内的燃料压力。

燃料泵7使用所谓齿轮泵构成，其安装在凸轮轴6a上，该燃料泵7是为了以下目的而设置的：通过其旋转抽取燃料箱4的燃料，并通过流量调节阀8向供给泵6的所述第1和第2柱塞室11a、11b供给燃料。

在本发明的实施方式中，燃料泵7的吸入侧通过第1燃料通道13a与燃料箱4连接，燃料泵7的吐出侧通过第2燃料通道13b与燃料过滤器12的入口侧连接。并且燃料过滤器12的出口侧和第1及第2流量调节阀8a、8b的入口侧通过第3燃料通道13c连接。即，第3燃料通道13c的一个端部与燃料过滤器12的出口侧连接，而另一个端部则分支成两个，其中一个与第1流量调节阀8a的入口侧连接，另一个则与第2流量调节阀8b连接。因此，被燃料过滤器12去除了杂质等的燃料流入第1及第2流量调节阀8a、8b。

并且，在第3燃料通道13c中，在其一个端部的分支部位和燃料过滤器12之间的适当位置上，连接着第7燃料通道13g的一端，该第7燃料通道13g的另一端与后述的第6燃料通道13f连接，该第7燃料通道13g在通道中途设有压力调节阀18。并且，利用第6燃料通道13f和第7燃料通道13g构成燃料返回通道19。

压力调节阀18例如是这样的所谓机械阀，其若大于等于规定压力则处于开阀状态。在本发明的实施方式中，若第1及第2流量调节阀8a、8b的入口侧的压力大于等于规定压力，压力调节阀18则处于开阀状态，来自燃料泵7的燃料通过该压力调节阀18、第7燃料通道13g和第6燃料通道13f返回燃料箱4，由此可以使通过第1及第2流量调节阀8a、8b调节的吐出量的调节精度更加可靠。

第1及第2流量调节阀8a、8b使用电流驱动式比例电磁阀构成，通过控制其通电量可以控制打开状态，通常，通电量和打开状态大致成比例关系。在本发明的实施方式中，伴随通电量的增加，燃料的流通量增加。根据通过该第1及第2流量调节阀8a、8b提供给第1及第2柱塞室11a、11b的燃料的量，来确定压送给共轨2的高压燃料的量。因此，第1及第2流量调节阀8a、8b作为共轨2的压力控制用电磁阀发挥作用。

另一方面，在第1及第2流量调节阀8a、8b的出口侧设有共用燃料通道20。即，共用燃料通道20的两端分别分支成两个，一方的两个分支通道20a、20b分别与第1流量调节阀8a、第2流量调节阀8b的出口侧连接。另一方面，该共用燃料通道20的另一方的两个分支通道20c、20d中，一个分支通道20c通过第1吸入阀14a与第4燃料通道13d的一端连接，而另一个分支通道20d通过第2吸入阀14b与第5燃料通道13e的一端连接，第4和第5燃料通道13d、13e的另一端均与共轨2连接。

因此，在本发明的实施方式中，第1及第2流量调节阀8a、8b可以形成这样的结构，即，在燃料箱4和第1及第2柱塞室11a、11b之间并联连接。

并且，在第4燃料通道13d中，在所述第1吸入阀14a和共轨2之间的适当位置设置有第1吐出阀15a，在第5燃料通道13e中，在所述第2吸入阀14b和共轨2之间的适当位置设置有第2吐出阀15b。

另外，在第1吸入阀14a和第1吐出阀15a之间的第4燃料通道13d的适当部位，连接有与第1柱塞室11a连通的第1柱塞室连接燃料通道16a。并且，在第2吸入阀14b和第2吐出阀15b之间的第5燃料通道13e的适当部位，连接有与第2柱塞室11b连通的第2柱塞室连接燃料通道16b。

并且，第1及第2吸入阀14a、14b形成为止回阀结构，以使燃料不会从第1及第2柱塞室11a、11b侧流向第1及第2流量调节阀8a、8b侧，在第1及第2柱塞10a、10b位于吸入行程状态，并且第1及第2流量调节阀8a、8b被打开时，利用燃料泵7从燃料箱4抽取的燃料，通过第1及第2吸入阀14a、14b分别流入第1及第2柱塞室11a、11b。

并且，第1及第2吐出阀15a、15b形成为止回阀结构，以使燃料不会从共轨2侧流向分别与第1及第2吸入阀14a、14b连接的一侧，在第1及第2柱塞10a、10b位于压缩行程状态，并且第1及第2柱塞室11a、11b的燃料处于规定的高压状态时，高压燃料从第1及第2柱塞室11a、11b通过第1及第2吐出阀15a、15b流入共轨2。

另外，为了使共轨2的剩余燃料返回燃料箱4，在两者之间设置有第6燃料通道13f，并且设置减压阀17，在共轨2内的燃料压力大于等于规定压力时，使燃料通过减压阀17返回燃料箱4。

电子控制部5是例如以微电脑等为中心构成实现的，其构成为，除了用于检测共轨2的内部压力而设置的压力传感器18的检测信号之外、还被输入发动机的转数和油门开度信号等发动机控制所需要的各种信号(未图示)。并且，电子控制部5根据这些输入信号，通过通电驱动电路(在图1中表述为“DRV”)21进行第1及第2流量调节阀8a、8b的动作控制，即控制其通电电流，并且进行燃料喷射阀1的动作控制等，以使共轨2内的燃料压力达到目标共轨压力。

下面，说明这种结构的动作。

在电子控制部5中，根据发动机的转数和油门开度信号等各种信号，计算目标喷射燃料量和目标共轨压力，另外，通过对由压力传感器18检测的共轨2内的实际压力进行比较，计算第1及第2流量调节阀8a、8b的通电电流的大小。并且，控制DRV21以达到所计算的电流值，使第1及第2流量调节阀8a、8b处于规定的开阀状态。通过该第1及第2流量调节阀8a、8b的开阀，利用燃料泵7从燃料箱4抽取的燃料通过第1及第2流量调节阀8a、8b提供给第1及第2柱塞室11a、11b。

并且，由于第1及第2柱塞10a、10b的压缩作用，第1及第2柱塞室11a、11b内的燃料成为高压状态，在达到规定以上的压力时，通过第1及第2吐出阀15a、15b向共轨2供给根据第1及第2流量调节阀8a、8b的开阀状态所调节成的量的高压燃料。

然后，利用电子控制部5在合适的正时内驱动燃料喷射阀1，由此通过燃料喷射阀1向未图示的内燃机喷射高压燃料。

在这种蓄压式燃料喷射装置中，燃料泵7的吐出能力被设计成即使在起动时的低速状态下，也能够确保不低于高速时的充足的量，所以在发动机(未图示)的旋转速度升高的状态下，而且在类似减速时那样需要使高压泵部3的吐出量为零的情况下，来自燃料泵7的燃料几乎全部通过压力调节阀18和燃料返回通道19返回燃料箱4。

在上述动作中，同时使用了第1及第2流量调节阀8a、8b双方，但在需要的吐出量较小、不用通过第1及第2流量调节阀8a、8b双方来供给燃料的情况下，也可以仅使第1及第2流量调节阀8a、8b的任一方动作，而使另一方处于非动作状态。

图2是说明这种情况时的流量调节阀的动作概念的说明图。

首先，图2(A)是表示使两个流量调节阀同时动作的情况，通过将两个开口面积相加，可以获得与高压泵的最大吐出量相符的开口面积。另外，在图2(A)中，符号a所示的粗线的特性曲线表示两个流量调节阀同时动作时的开口面积特性，符号b所示虚线的特性曲线表示每一个流量调节阀的开口面积特性。并且，符号S1所示细线的位置表示最大吐出量时的必要开口面积。另外，利用符号θ1表示的特性曲线a的斜率表示相对电流变化的开口面积灵敏度。

可是，例如柴油机在空转状态下运行等情况下，所需要的高压泵的吐出量极少，所以若开口面积相对电流变化量的变化量较大，有时难以稳定控制共轨内的压力。

图2(B)表示为了解决这种问题，在要求吐出量较少时，关闭一个流量调节阀，利用剩余的流量调节阀进行控制时的示例。

即，在供给泵6的吐出量小于K时，关闭流量调节阀8b，仅利用流量调节阀8a控制流量，在供给泵6的吐出量大于K时，把流量调节阀8a固定成与吐出量K对应的电流值k(A)，利用流量调节阀8b补充吐出量大于K的部分，由此不用增大相对电流变化的流量变化，就能够确保与最大吐出量相符的开口面积。

另外，在图2(B)中，符号c所示粗线的特性曲线表示流量调节阀8a+8b的开口面积特性，此时，流量调节阀8a保持即将达到全开时的电流K，而流量调节阀8b处于关闭状态。并且，在图2(B)中，符号d所示虚线的特性曲线表示流量调节阀8b的开口面积特性。另外，符号S2所示细线的位置表示最大吐出量时的必要开口面积。并且，符号e所示虚线部位是对应吐出量K的部位。另外，利用符号θ2表示的特性曲线c的斜率表示相对电流变化的开口面积灵敏度。

并且，在上述结构示例中，以第1及第2流量调节阀8a、8b电特性、机械特性相同为前提，但也可以采用任一方的流量灵敏度不同(换言之，流体通过部分的面积不同)的结构。

通过形成这种结构，即使在要求吐出量灵敏度因吐出量而不同的情况下，也可以采用相同的结构进行灵活使用，例如在吐出量较大、要求吐出量灵敏度也较大的情况下，使第1及第2流量调节阀8a、8b两者均动作，而在供给泵6的吐出量较小、要求吐出量灵敏度较小的情况下，仅使第1及第2流量调节阀8a、8b中流量灵敏度较小的一方动作。

下面，参照图3和图4说明第2结构示例。另外，对和图1所示结构示例相同的结构示例赋予相同构成部件，并省略详细说明，以下以不同点为中心进行说明。

首先，概略说明该第2结构示例的特征，在所述第1结构示例中，结构为第1及第2流量调节阀8a、8b均通过共用燃料通道20与供给泵6的第1及第2柱塞室11a、11b连接，而在该第2结构示例中，结构为从燃料箱4通过分别设于独立的燃料通道中的第1及第2流量调节阀8a、8b向供给泵6的第1及第2柱塞室11a、11b供给燃料，而且，第1及第2流量调节阀8a、8b的电磁线圈23a、23b形成串联连接的结构。

即，第1流量调节阀8a的出口侧与第1吸入阀14a通过第1调节阀出口侧燃料通道22a连接，而第2流量调节阀8b的出口侧与第2吸入阀14b通过第2调节阀出口侧燃料通道22b连接。

并且，第1及第2吸入阀14a、14b的出口侧的配管结构分别与所述第1结构示例(参照图1)的情况相同。

因此，通过第1流量调节阀8a的燃料，通过第1调节阀出口侧燃料通道22a、第1吸入阀14a和第1柱塞室连接燃料通道16a流入第1柱塞室11a。另一方面，通过第2流量调节阀8b的燃料，通过第2调节阀出口侧燃料通道22b、第2吸入阀14b和第2柱塞室连接燃料通道16b流入第2柱塞室11b。

并且，第1及第2流量调节阀8a、8b的电磁线圈23a、23b如图4所示串联连接，形成通过通电驱动电路21进行通电的结构。

下面，说明上述结构的动作。

该第2结构示例的基本动作与所述第1结构示例相同，因此以下主要以不同点为中心进行说明。

首先，第1及第2流量调节阀8a、8b通过通电驱动电路21由电子控制部5驱动而同时通电。这些第1及第2流量调节阀8a、8b的电磁线圈23a、23b串联连接，所以与以往不同，能够使两个电磁线圈23a、23b的通电电流确实相同，在第1及第2流量调节阀8a、8b电特性、机械特性等诸多特性相同这一前提下，两者处于相同控制状态。即，换言之，通过第1及第2流量调节阀8a、8b的燃料的量被控制成准确相同。

并且，通过第1流量调节阀8a的燃料，通过第1调节阀出口侧燃料通道22a、第1吸入阀14a和第1柱塞室连接燃料通道16a流入第1柱塞室11a，而通过第2流量调节阀8b的燃料，通过第2调节阀出口侧燃料通道22b、第2吸入阀14b和第2柱塞室连接燃料通道16b流入第2柱塞室11b。另外，该燃料在第1及第2柱塞室11a、11b被压缩，并作为高压燃料提供给共轨2，这一点和所述第1结构示例相同。

通过形成上述结构，即使产生电磁线圈制造上的电阻偏差或因运转时的温度差等形成的电阻不平衡，也能够准确产生相同的电流值，例如利用准确管理线圈匝数等方法，可以将两个电磁线圈的特性进一步控制为相等的状态。并且，还具有可以把驱动电路和电流检测电路精简为一个的优点。

在上述任一结构示例中，采用设置两个流量调节阀8a、8b的结构，但流量调节阀不必限于两个，当然也可以设置3个或3个以上。

如上所述，根据本发明，可以获得以下效果：由于设置多个流量调节阀，并根据需要选择性地使它们动作，所以即使高压泵的吐出量不同时，不必改变装置的构成部件即可对应，针对装置的规格变更具有高度的灵活性，能够提供可以实现稳定的控制的蓄压式燃料喷射装置。

并且，在把多个流量调节阀的电磁线圈串联连接的装置中，可以获得以下效果：与以往不同，由于能够使提供给各个流量调节阀的通电电流确实相同，所以能够对流量调节阀进行稳定的动作控制，从而能够提供控制特性稳定的高可靠性的蓄压式燃料喷射装置。

如上所述，本发明的蓄压式燃料喷射装置可以根据需要有选择地使多个流量调节阀动作，所以即使高压泵的吐出量不同时也能够对应，因此适用于规格有可能变更的装置。

Claims (1)

1.一种蓄压式燃料喷射装置，其构成为燃料箱的燃料通过流量调节阀提供给高压泵，利用所述高压泵向共轨压送高压燃料，储存在所述共轨中的高压燃料可以通过与所述共轨连接的燃料喷射阀喷射，其特征在于，

所述高压泵具有多个柱塞室，在连接该多个柱塞室和所述燃料箱的燃料通道中并联设置有多个流量调节阀，所述多个流量调节阀设置成可以分别独立控制这些流量调节阀的动作，使得多个流量调节阀分别可以通过的流量不同；所述多个流量调节阀使用电流驱动式比例电磁阀构成，通过控制其通电量可以控制打开状态；

所述燃料通道构成为该燃料通道在所述流量调节阀的吐出侧暂时合流之后，对应于所述多个柱塞室进行分流，从而连接到各柱塞室。

Images