JP2004225631A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】蓄圧装置を備えて燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する燃料噴射装置のエンジン始動性を向上させる。
【解決手段】燃料ポンプと、この燃料ポンプを駆動制御するＥＣＵと、燃料噴射弁と、燃料ポンプから吐出された燃料を加圧状態で蓄えるアキュームレータと、加圧燃料を燃料噴射弁に分配する燃料デリバリパイプと、を備え、アキュームレータと燃料デリバリパイプとを連結する通路の途中に電磁弁を設け、ＥＣＵはエンジンの停止状態を判定し、電磁弁に通路を閉鎖する制御信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
本発明は自動車等のエンジンの燃料噴射装置に係わるものであり、特に、燃料を加圧して蓄える蓄圧機構の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からこの種の燃料噴射装置として、例えば、特開２０００−２０５０８２号公報（特許文献１）に記載されたものが存在する。この燃料噴射装置は、燃料ポンプから吐出される燃料を燃料配管、逆止弁を経由してフューエルレールの燃料通路内に供給し、この燃料を噴射弁から噴射し、フューエルレールに供給される燃料の一部をアキュームレータのピストン、圧力ばねにより加圧した状態で貯留室内に蓄え、燃料ポンプを停止したときには、貯留室内の燃料を燃料通路に供給することによって燃料通路内の圧力降下を小さく抑えるように構成され、コントロールユニットにより燃料ポンプを間欠的に駆動するだけでも、燃料通路内の圧力を維持することができる、という効果を達成することができる。
【０００３】
また、特開２０００−１３０２８３号公報（特許文献２）には、インジェクタと燃料蓄圧室を結ぶ燃料通路を選択的に連通、遮断する切換弁と、インジェクタの圧力制御弁と、切換弁を制御するコントローラと、を備え、コントローラが燃料噴射前に切換弁を閉弁し、圧力制御弁を開いて圧力室を低圧に保ち、燃料噴射開始時期に切換弁を開弁して燃料の噴射を行い、噴射終了時期に圧力制御弁を閉じて圧力室を高圧にして燃料噴射を終了させ、その後に切換弁を閉弁するように構成された燃料噴射装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００―２０５０８２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２０００−１３０２８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載の燃料噴射装置では、エンジン停止中でも、フューエルレール内はアキュームレータによって高燃圧状態に保持されている。この結果、燃料噴射弁からの油密洩れ量が多くなり、吸気系（吸気ポート）及びシリンダ内にベーパー（燃料）が漏洩し、エンジンの始動性が低下する問題がある。
【０００７】
さらに、このようにエンジン停止中でアキュームレータの燃圧が低下してしまうことにより、次のエンジン始動時、通常のエンジン始動燃料噴射とアキュームレータへの蓄圧が同時に達成されなければならないため、燃圧の上昇が鈍くなりエンジンの始動性が悪化する。
【０００８】
なお、特許文献２は、インジェクタと燃料蓄圧室を結ぶ燃料通路を選択的に連通、遮断する切換弁を備えた燃料噴射装置を開示しているが、エンジン停止時に切換弁が燃料通路を遮断することの配慮はない。
【０００９】
本発明は、既述の課題を解決するために、蓄圧装置を備えて燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する燃料噴射装置のエンジン始動性を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係わる燃料噴射装置は、燃料ポンプと、この燃料ポンプの駆動制御手段と、燃料噴射弁と、前記燃料ポンプから吐出された燃料を加圧状態で蓄える蓄圧装置と、加圧燃料を前記燃料噴射弁に分配する燃料分配装置と、を備えてなるエンジンの燃料噴射装置において、前記蓄圧装置と前記燃料分配装置とを連通又は遮断する遮断装置と、前記エンジンの停止状態を判定し、前記蓄圧装置と前記燃料通路とを遮断するための制御信号を前記遮断装置に出力する遮断制御手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、エンジン停止時に、蓄圧装置と燃料分配装置との連通が閉鎖されるように構成されているために、高燃圧を蓄圧装置内に留めることができ、それにより、燃料分配装置内の燃圧を通常燃圧まで低下させることができる。その結果、燃料噴射弁からの油密漏れ量を縮小して吸気系やシリンダ内にベーパーが発生しにくくない、エンジンの始動性を向上させる。
【００１２】
さらに、エンジン始動時までに、油密洩れが発生していたとしても、燃料分配装置の低下した燃圧を、遮断装置を開状態にすることにより燃料蓄圧装置内の高燃圧で迅速に上昇させることができるので、エンジン始動性を一層向上させることができる。
【００１３】
本発明をより具体的に説明すると、この具体的形態に係わる燃料噴射装置は、前記燃料圧の検出手段と、前記検出燃料圧に応じて前記燃料ポンプの間欠駆動を制御する燃料ポンプ駆動制御手段を備えている。また、前記遮断制御手段が前記エンジン停止状態判定時に、前記燃料ポンプ駆動制御手段は、非駆動状態にある燃料ポンプを一時駆動させる。
【００１４】
また、前記蓄圧装置と前記分配装置とを結ぶ加圧燃料の流路の途中に、当該流路の開閉を行う前記遮断装置を備えている。フューエルレール内の前記燃料分配装置と前記蓄圧装置との境界に前記流路が設けられてなる。エンジン始動時に前記燃料ポンプ駆動制御手段は前記燃料ポンプを駆動させ、前記遮断制御装置は、エンジン回転数が所定以上であることを判定し、前記遮断装置を開放して前記分配装置と前記蓄圧装置とを連通させる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係わる燃料噴射装置の実施形態について説明する。図１は、燃料噴射装置の概略構成を示している。符号１０は燃料タンク内の燃料を吐出して圧送する電動燃料ポンプであり、符号１２は、電動燃料ポンプから吐出された燃料を濾過して下流に流通させる燃料フィルタである。
【００１６】
符号１４は燃料を後述のフューエルレールへ導く燃料配管であり、符号１６は、燃圧を所定圧範囲に維持するための調圧器であり、燃圧が所定圧を超えた時には、余剰な燃料を燃料配管１４から燃料タンクに帰還させている。符号１８は、調圧器１６と後述のアキュームレータ（蓄圧装置）との間に設けられた逆止弁であり、燃料ポンプから吐出された燃料が逆流するのを規制する。
【００１７】
フューエルレール２０内には、アキュームレータ２２と燃料噴射弁へ加圧燃料を分配する燃料デリバリパイプ（燃料分配装置／燃料分配通路）２４とが設けられている。
【００１８】
アキュームレータ２２は、円筒状のピストン２６を備え、このピストンは中空円筒状のシリンダ３０内に摺動自在に収納されている。ピストン２６は、燃料ポンプからの燃料が供給される供給口３６側にコイルバネ（付勢手段）２８によって、図示左方向へ常時付勢されている。ピストン２６のシリンダ先端側には蓄圧室３２が形成されている。
【００１９】
シリンダ先端は、蓄圧室３２と燃料デリバリパイプ２４とを仕切る隔壁３８として形成され、この隔壁内には蓄圧室３２と燃料デリバリパイプ２４とを連通させて、前記コイルバネ２８の弾性特性によって創出された燃圧を蓄圧室３２から燃料デリバリパイプ２４に伝達させるための連通路４０が形成されている。隔壁３８はフューエルレールの半径の幅より小さい径によって形成されており、燃料デリバリパイプ２４は略Ｌ字状に構成され、当該パイプの凹領域にアキュームレータ２２が形成されている。
【００２０】
この連通路４０には電磁弁からなる遮断弁（遮断装置）４４が設けられており、この遮断弁は後述のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からの制御信号を受けて、連通路４０を開放或いは閉鎖するよう機能する。遮断弁４４が連通路４０を閉鎖することにより、蓄圧室３２内に燃圧を保持させて、燃料デリバリパイプに高燃圧が印加されず、エンジン停止時に吸気系に極力ベーパーが発生しないようにしている。なお、遮断弁による連通路の開放度を０−１００％の範囲で適宜調整することを妨げるものではない。
【００２１】
さらに、前記フューエルレールには、その燃料デリバリパイプ２４に連通する、エンジンの各気筒毎の燃料噴射弁３４が接続されている。
【００２２】
図２は、燃料噴射装置の制御システムを示す構成図であり、ＥＣＵには、エンジン回転数を演算するためのクランク角センサ、シフトポジションセンサ、吸入空気量センサ、前記燃料分配路の燃圧を検出する圧力センサから各検出信号が入力される。
【００２３】
ＥＣＵはこの検出信号を受け、予めメモリに記憶されている制御プログラムにしたがって所定の演算処理を行い、演算結果として、燃料噴射弁３４に噴射制御信号Ｓ１を出力し、前記燃料ポンプ１０にポンプ駆動制御信号Ｓ２を出力し、前記遮断弁４４に弁駆動制御信号Ｓ３を出力する。
なお、ＥＣＵは、マイクロコンピュータから構成され、演算ユニットとメモリとを備え、演算ユニットはメモリに記憶された制御プログラムに従って、噴射制御と、燃料ポンプ制御と、遮断弁制御とをそれぞれ実行し、前記制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送出する。演算結果はメモリの所定記憶領域に記憶される。
噴射制御機能は、ＥＣＵがクランク角センサからの検出信号に基づいてエンジン回転数を演算し、これと吸入空気量センサからの検出信号に基づいて最適空燃比を演算し、各燃料噴射弁３４に所定の周期で燃料噴射弁駆動信号Ｓ１を出力する、ことによって実行される。
【００２４】
燃料ポンプ制御は、ＥＣＵが圧力センサからの燃料の圧力値を得、この圧力値が所定の範囲内にあるか否かを判定することによって行われる。ＥＣＵは、電動燃料ポンプ１０を駆動させて、アキュームレータ２２のコイルバネ２８に抗して燃圧を増加させ、蓄圧室３２の燃圧が上限値以上になるまで電動燃料ポンプに駆動信号を出力する。次いで、燃圧値が上限値を超えるとＥＣＵは、燃料ポンプ１０を停止させ、その後、燃圧値が最低値以下になった際、ポンプを再駆動させる。なお、このように燃料ポンプを間欠駆動させることによって、燃料ポンプの常時駆動に比べてエネルギー消費を少なくすることができる。
【００２５】
さらに、図３に示すように、遮断弁制御（ＥＣＵ）は、燃圧検出値と、エンジン回転数を演算し、エンジンの停止、及びエンジンの始動状態を判定するエンジン運転状態判定手段の判定結果とから、遮断弁制御信号Ｓ３を演算・出力する遮断弁制御信号演算・出力手段によって達成される。
【００２６】
図４に示すように、ＥＣＵのメモリの所定領域内には、弁制御フラグが定義され、ＥＣＵの演算装置はこの制御フラグを所定間隔毎にチェックし、制御フラグの設定値に応じて遮断弁４４に駆動信号（弁開放又は弁閉鎖）Ｓ３を出力する。
【００２７】
図５は、制御フラグの演算ルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵは、このルーチンを、例えば、キーの位置がオンの時にスタートさせ、エンジン停止後キー位置がＡＣＣの位置になるまで所定タイミングで繰返し実行する。ＥＣＵは以後のルーチンを実行することにより既述の弁制御フラグを演算して、図４のフラグ記憶領域に制御フラグを更新記憶する。
【００２８】
Ｓ５００では、エンジン回転数（Ｒ）が所定値（Ｔ１）以上であるか否かが判定される。このステップは、エンジンが停止状態か否かを判定するものであり、この観点からＴ１は比較的低いエンジン回転数（例えば、１００ｒｐｍ）に設定される。Ｓ５００が肯定判定されると、ＥＣＵはエンジン回転数がＴ１未満になるまでエンジン回転を監視する（Ｓ５０２）。
【００２９】
Ｓ５０２においてエンジン回転数がＴ１未満になると、Ｓ５０４に移行して燃圧（Ｐ）が判定され、燃圧が所定値（Ｔ２）未満の時には、燃料ポンプに一時駆動信号を出力（Ｓ５０６）するとともに、弁制御フラグ（Ｆ）に閉弁に対応する「０」をセット（Ｓ５０８）してリターンする。Ｓ５０４が肯定判定されるとＳ５０６の肯定を経ることなく、Ｓ５０８に移行して弁制御フラグに「０」をセットする。
【００３０】
前記Ｓ５００が否定判定されるとＳ５１０に移行してスターターモータがオンされたか否かが判定される。この判定が否定されるとリターンする。一方、この判定が肯定されると、エンジン回転数（Ｒ）が所定値（Ｔ３）以上か否かが判定される（Ｓ５１２）。エンジン回転数が所定値（Ｔ３）以上になるまでこの判定が繰返し実行され、この判定が肯定されると、フラグ（Ｆ）に遮断弁の開弁に対応する「１」をセット（Ｓ５１４）してリターンする。
【００３１】
今、自動車等の車両の内燃機関が稼動状態にあるとすると、図５のＳ５００が肯定判定され、Ｓ５０２において、ＥＣＵは、エンジンが停止するまでメモリの遮断弁の制御フラグ（Ｆ）の記憶値である「１」を参照して、遮断弁４４を開放状態に制御する。そして、乗員がエンジンを停止させると、ＥＣＵは、遮断弁制御フラグＦに「０」にリセットする（Ｓ５０４）。ＥＣＵは、この制御フラグ値「０」を参照して遮断弁を閉鎖する。なお、Ｓ５０４において、エンジン停止直後に燃圧（Ｐ）が既述の燃圧最小設定値（Ｔ２）より僅かに大きい値に過ぎない場合には燃料ポンプを強制的に一時駆動させて燃圧値を次のエンジン始動を良好にするために上昇させておく。
【００３２】
次に、エンジン停止状態からエンジンを始動させるためにスターターモータを駆動させた場合には、エンジンが非運転状態にあることからＳ５００が否定判定され、Ｓ５１２が肯定されるとＳ５１４に移行して、弁制御フラグ（Ｆ）に遮断弁を開放させる制御値「１」を設定する。ここで、Ｓ５１２においてエンジン回転数（Ｒ）が所定値Ｔ３以上になるまで弁制御フラグに「１」をセットすることなく「０」のまま維持しておくのは、次の理由による。
【００３３】
図６は、エンジン回転数と遮断弁の動作特性図である。スターターモータがオンされて、クランキング回転中は、遮断弁の制御フラグ「０」を維持しつつ燃料ポンプを駆動させて燃料料ポンプに依る燃圧を発生させて噴射装置に始動噴射を行う。エンジン初爆が発生し、エンジン回転数が所定値（Ｔ３）以上になった場合にＳ５１２〜Ｓ５１４により遮断弁の制御フラグに「１」をセットして遮断弁を開放する。アキュームレータへの蓄圧は、エンジン始動後であるために、エンジン始動時の燃圧の上昇が機敏に達成され、エンジン始動性がより一層向上される。
【００３４】
一方、エンジンの停止継続中は、Ｓ５００が否定判定され、Ｓ５１０も否定判定されるので、電磁弁制御フラグには閉弁状態に対応する「０」が継続記憶される。
【００３５】
図７は、第２の実施形態に係わる燃料噴射装置の主要構成図である。既述の実施形態と異なる点は、燃料デリバリパイプ２とアキュームレータ２２とが別体に構成され、電磁弁４４がアキュームレータ２２とアキュームレータから下流の燃料デリバリパイプ２４とを連結する配管７０４の途中に設けられている。なお、符号７００は、アキュームレータに燃料を供給するための供給口、７０２は、蓄圧室３２内の加圧燃料を送出するための送出口である。電磁弁に代えて、ロータリ弁など種々の流路制御手段／遮断手段を選択することができる。
【００３６】
本発明は既述の実施形態に限定されず、適宜変更可能である。例えば、図５に示すＳ５０４及びＳ５０６のステップを省略してＳ５０２が肯定判定されると、電磁弁制御フラグ（Ｆ）に閉弁制御状態を示す「０」を設定してもよい。
【００３７】
また、Ｓ５１０において、スタータがオンか否かが判定されているが、キーオンを判定するようにしてもよい。また、Ｓ５１２の処理を省略して、スタータオンやキーオンに同期して遮断弁を開放するようにしても良い。
【００３８】
また、さらに、図８に示すように、燃料デリバリパイプ２４の燃料供給口３６の全他端側にアキュームレータを一体に設けるように構成しても良い。このように構成することにより、燃料供給管１４の配設が簡素にでき、かつその信頼性を向上できるという効果がある。
【００３９】
また、さらにエンジン停止状態の判定は、完全にエンジンが停止することの判定に限定されず、エンジンが停止される蓋然性が高い場合をエンジン停止状態と判定しても良い。例えば、シフトポジションが、パーキングの位置にあり、かつ、フットブレーキ・パーキングブレーキが作動されている場合をエンジン停止状態と判定しても良い。シフト位置はシフトポジション位置センサによって検出可能である。
【００４０】
エンジンの停止・運転状態は、既述のＳ５００によるエンジン回転数による判定に限定されず、エンジン電装系の動作状態を検出するようにしても良い。
【００４１】
また、本発明は、燃料噴射制御装置・システムでもあり、この燃料噴射制御装置・システムは、燃料ポンプ、燃料ポンプ駆動手段を、必須の構成とするものではない。またさらに、本発明は、既述の各制御手段をマイクロコンピュータに実行させるためのプログラム、プログラムが記憶された記憶媒体でもあり、さらにまた、このプログラムによって実行される燃料噴射方法、燃料噴射制御方法でもある。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、エンジンの停止状態を判定し、蓄圧装置と燃料通路とを遮断するための制御信号を遮断装置に出力するように構成されているために、蓄圧装置を備えて燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する燃料噴射装置のエンジン始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる燃料噴射装置の１実施形態に係わる概略構成図。を示している。
【図２】燃料噴射装置の制御システムを示す構成図。
【図３】遮断弁制御の機能ブロック図。
【図４】ＥＣＵのメモリの所定領域内に定義された遮断弁制御フラグの説明図。
【図５】遮断弁制御フラグの演算ルーチンを示すフローチャート。
【図６】エンジン回転数と遮断弁の動作特性図。
【図７】第２の実施形態に係わる燃料噴射装置の主要構成図。
【図８】アキュームレータの他の構成例を示す模式図。
【符号の説明】１０ 燃料ポンプ、２０ フューエルレール、２２ アキュームレータ、２４ 燃料デリバリパイプ（燃料分配装置／燃料分配路）、ＥＣＵ エンジンコントロールユニット

Claims (7)

1. 燃料ポンプと、この燃料ポンプの駆動制御手段と、燃料噴射弁と、前記燃料ポンプから吐出された燃料を加圧状態で蓄える蓄圧装置と、加圧燃料を前記燃料噴射弁に分配する燃料分配装置と、を備えてなるエンジンの燃料噴射装置において、
   前記蓄圧装置と前記燃料分配装置とを連通又は遮断する遮断装置と、前記エンジンの停止状態を判定し、前記蓄圧装置と前記燃料通路とを遮断するための制御信号を前記遮断装置に出力する遮断制御手段と、を備えてなる燃料噴射装置。
2. 前記燃料圧の検出手段を備え、前記燃料ポンプ駆動制御手段は、検出燃料圧に応じて前記燃料ポンプの間欠駆動を制御する間欠駆動制御手段を備える請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前記遮断制御手段が前記エンジン停止状態判定時に、前記燃料ポンプ駆動制御手段は、非駆動状態にある燃料ポンプを一時駆動させる請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
4. 前記蓄圧装置と前記分配装置とを結ぶ加圧燃料の流路の途中に、当該流路の開閉を行う前記遮断装置を備えてなる請求項１乃至３の何れか１項記載の燃料噴射装置。
5. フューエルレール内の前記燃料分配装置と前記蓄圧装置との境界に前記流路が設けられてなる請求項４記載の燃料噴射装置。
6. エンジン始動時に前記燃料ポンプ駆動制御手段は前記燃料ポンプを駆動させ、前記遮断制御装置は、前記遮断装置を開放して前記分配装置と前記蓄圧装置とを連通させる、請求項２記載の燃料噴射装置。
7. 前記遮断制御装置は、前記エンジン回転数が所定以上であることを判定して前記遮断装置を開放する、請求項６記載の燃料噴射装置。

Images