JP2005155421A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧燃料供給系に設けられる調圧弁の異物排出を効果的に行うことのできる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射装置は、燃焼室内に対して燃料を直接噴射供給する高圧燃料供給系１３を備えている。この高圧燃料供給系１３のデリバリパイプ２０には、同デリバリパイプ２０内の燃圧を調圧するためのリリーフ弁３４が設けられている。このリリーフ弁３４は、ＥＣＵ４０により任意に開閉駆動可能な弁で構成されている。このＥＣＵ４０は、リリーフ弁３４での異物の噛み込みを検知しときには、リリーフ弁３４を制御してこれを開弁させるとともに、そのリリーフ弁３４に作用する燃圧を上昇させるよう高圧ポンプ２１を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧ポンプにより燃料を加圧して燃料配管内に蓄圧し、同燃料配管の燃料を燃焼室内に対して直接噴射供給する高圧燃料供給系に設けられ、該高圧燃料供給系の燃料を低圧燃料通路側に排出して調圧する調圧弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置に関する。

従来、この種の燃料噴射装置は、燃料を蓄圧するデリバリパイプと、そのデリバリパイプに連なるインジェクタとを高圧燃料供給系に備え、そのインジェクタから燃焼室に対して燃料を直接噴射する。そして、このデリバリパイプは、リリーフ弁を有するリリーフ通路を介して低圧燃料通路と接続されており、そのデリバリパイプ内の燃圧が過度に高くなり所定圧を超えると、リリーフ弁が開弁して高圧燃料を低圧燃料通路側へ排出し、デリバリパイプにおける燃圧が適当な値に調圧されるようになっている。

ところで、上記リリーフ弁においては、その調圧時の開弁に伴い異物（例えば、燃料中に含まれる金属粉）が噛み込まれることがあり、それによりリリーフ弁が不完全な閉弁状態となることがある。そして、リリーフ弁がこのような不完全な閉弁状態にあると、デリバリパイプ内の燃料が低圧燃料通路側に漏れ出してしまい、デリバリパイプ内の燃圧の保持に影響を与えてしまう。

このため、リリーフ弁に異物が噛み込まれた場合にはその異物を排出する必要があり、その異物を排出する方法として例えば特許文献１のような方法が提案されている。この特許文献１の燃料噴射装置では、リリーフ弁として燃圧に応じて開弁するものが使用されている。そして、機関停止中にリリーフ弁における異物の噛み込みの有無を、例えばデリバリパイプ内における燃圧の変化に基づき検知しておき、機関自動停止条件が成立したときに異物の噛み込みが検知されている場合には異物の排出を行うようにしている。詳しくは、高圧燃料ポンプにおける燃料の圧送量を最大に設定し、同高圧燃料ポンプからデリバリパイプに燃料を圧送する。そして、デリバリパイプ内の燃圧を昇圧することでリリーフ弁をその燃圧により開弁させ、燃料と共に異物を低圧燃料通路側に排出するようにしている。
特開２００２−２５６９４３号公報

ところが、特許文献１も含め、燃圧に応じて開弁するリリーフ弁が採用された燃料噴射装置では、リリーフ弁における燃料排出に伴いデリバリパイプ内の燃圧が低下してしまうためリリーフ弁を大きく開弁することが困難である。すなわち、デリバリパイプ内の燃圧を昇圧することでリリーフ弁を開弁し、その開弁したリリーフ弁を介して燃料を排出することはできるものの、その燃料の排出に伴うデリバリパイプ内の燃圧低下によりリリーフ弁が短時間で閉弁してしまう。すなわち、僅かな開度差をもって調圧弁が開弁及び閉弁動作を繰り返す現象が生じてしまう。このため、リリーフ弁を全開にする等、リリーフ弁を十分に開弁することが困難であり、リリーフ弁における異物排出についてもこれを効果的に行うことができないという問題があった。

また、高圧燃料供給系には、リリーフ弁以外にも各種調圧弁が設けられることもあるが、これら他の調圧弁を採用した場合でも同様の問題が生じ得る。
本発明は、こうした実情に鑑みなされたものであり、高圧燃料供給系に設けられる調圧弁の異物排出を効果的に行うことのできる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、高圧ポンプにより燃料を加圧して燃料配管内に蓄圧し、同燃料配管の燃料を燃焼室内に対して直接噴射供給する高圧燃料供給系に設けられ、該高圧燃料供給系の燃料を低圧燃料通路側に排出して調圧する調圧弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、前記調圧弁を任意にその開閉が駆動制御可能な弁として構成するとともに、前記調圧弁における異物の噛み込みの有無を検知する噛み込み検知手段と、前記噛み込み検知手段により異物の噛み込みが検知され、かつ、前記高圧燃料供給系による燃料の噴射供給が休止されているときに、前記調圧弁を開弁駆動するとともに該調圧弁に作用する燃圧が上昇するよう前記高圧燃料供給系を制御する制御手段とを備えることをその要旨とする。

上記構成によれば、任意にその開閉が駆動制御可能な弁で調圧弁が構成され、噛み込み検知手段により異物噛み込みが検知され、かつ、前記高圧燃料供給系による燃料の噴射が休止されているときに、制御手段によりその調圧弁が開弁駆動されるとともに、その調圧弁に作用する燃圧が上昇するように高圧燃料供給系が制御されるようにした。これにより、調圧弁については、昇圧してその燃圧により開弁される従来技術と異なり、直接的に制御して開弁させることが可能となり、ひいては調圧弁を全開させることも可能となる。そして、この調圧弁に作用する燃圧を上昇させて燃料を排出するが、燃料の排出による燃圧低下で調圧弁が開弁及び閉弁動作を繰り返すような現象が生じることもなく、調圧弁の開弁具合が好適に維持された状態で燃料の排出が行われる。従って、調圧弁に作用する燃圧がそのまま燃料の排出として反映され、それに伴う異物の排出を効果的に行うことができる。

なお、上記調圧弁としては、例えば請求項２に記載のような燃料配管内の燃圧を調節すべく該燃料配管に配設されるリリーフ弁が挙げられる。この場合、そのリリーフ弁を上述した任意にその開閉が駆動制御可能な弁（例えば、電磁弁）で構成することで、上記のごとく異物排出を効果的に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃焼室に空気を供給する吸気系に対して燃料を噴射供給するよう構成され、前記高圧燃料供給系と切り換えられて、もしくは組み合わされて燃料の供給を行う低圧燃料供給系を更に備え、前記制御手段は、前記噛み込み検知手段により噛み込みが検知され、かつ前記低圧燃料供給系のみによる燃料供給が実行されているときに、前記調圧弁を開弁駆動するとともに該調圧弁に作用する燃圧が上昇するよう前記高圧燃料供給系を制御することをその要旨とする。

従来の燃料噴射装置（例えば、上記特許文献１の燃料噴射装置）では、異物の噛み込みが検知された場合、機関停止直前や機関停止直後といった状況下においてのみリリーフ弁が開弁されて異物の排出が行われており、それ以外の時期に異物排出処理を実行することは、高圧燃料供給系の燃料噴射に影響を与えて内燃機関の燃焼上好ましくないため制限されていた。すなわち、異物排出の実行頻度が十分に確保されていないという実情があった。

ところで、近年、高圧燃料供給系に加えて低圧燃料供給系をも備えた、いわゆるダブルインジェクション式の燃料噴射装置が採用されており、このような燃料噴射装置の高圧燃料供給系にも同様に調圧弁が設けられている。そして、この種の燃料噴射装置では、両燃料供給系を切り換えて、若しくは組み合わせて燃料を供給する運転領域がある。すなわち、高圧燃料供給系が使用されず、低圧燃料供給系のみで燃料の供給が行われる運転領域が存在する。

そこで、請求項３に記載の発明によれば、このようなダブルインジェクション式の燃料噴射装置において、その高圧燃料供給系が備える調圧弁での異物の噛み込みが検知され、かつ、低圧燃料供給系のみによる燃料の噴射供給が行われている場合に、制御手段によって調圧弁が開弁駆動されるとともに、該調圧弁に作用する燃圧が上昇するよう前記高圧燃料供給系が制御される。すなわち、燃料の噴射が低圧燃料供給系のみで行われ、高圧燃料供給系が使用されていないというダブルインジェクション式の燃料噴射装置特有の条件が成立した場合に調圧弁が開弁されて燃料が排出される。このため、機関停止直前、或いは機関始動直後といった極めて特殊な状況下に限らず、低圧燃料供給系を使用した機関運転中にも、燃焼上何ら問題なく異物の排出を行うことが可能となり、異物排出処理の実行頻度を十分に確保することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記噛み込み検知手段は、前記高圧燃料供給系による燃料噴射が休止している際の前記燃料配管内の燃圧の変化に基づいて前記調圧弁における異物の噛み込みの有無を判断する。

高圧燃料供給系が休止している場合、調圧弁に異物が噛み込まれた状態では高圧燃料供給系から上記低圧燃料通路側への燃料の漏れが発生するため燃圧が大きく低下する。このため、その燃圧の変化に基づいて異物噛み込みの有無を判断することで、的確に異物の噛み込みを検知することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記高圧ポンプは、前記燃料配管に圧送される燃料を調量する調量弁を備えており、前記噛み込み検知手段は、その調量される圧送量に基づき異物噛み込みの有無を判断する。

調圧弁に異物が噛み込まれた場合、高圧ポンプでは、調量弁が制御されてその異物の噛み込みによる調圧弁からの燃料の漏れを補うだけの燃料を圧送することになる。すなわち、高圧ポンプの圧送量には、調圧弁の異物噛み込みによる燃料の漏れによる影響が反映される。このため、高圧ポンプの圧送量に基づき異物の噛み込みの有無を検出することで、的確に異物の噛み込みの有無を検知することができる。

ちなみに、上記圧送量に基づいて異物の噛み込みの有無を検知する具体的な態様としては、例えば、請求項６に記載のように、燃料配管の燃圧目標値に対応する目標圧送量と実圧送量との乖離度合に基づいてこれを検知することが挙げられる。すなわち、上記のごとく、実圧送量は、調圧弁の異物噛み込みによる燃料の漏れが反映された値であるため、その実圧送量と目標圧送量との乖離度合に基づいて異物噛み込みを検知することにより、その精度を高めることができるようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記高圧燃料供給系は、少なくとも前記内燃機関の低負荷運転時に燃料を噴射供給するよう制御されるものであって、前記噛み込み検知手段は、その低負荷運転時に異物噛み込みの有無を判断する。

高圧ポンプが燃料配管に圧送する燃料の量は、低負荷運転時に比べて高負荷運転時の方が多い。このため、調圧弁に異物が噛み込まれて燃料の漏れがある場合、その漏れ量の圧送量に占める割合は高負荷運転時に比べて低負荷運転時の方が大きくなる。従って、低負荷運転時の圧送量に基づいて異物噛み込みの有無を検知することで、より細かな燃料の漏れ、すなわち、より細かな異物の噛み込み状態まで判断可能となり、その検知の精度を向上させることができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施の形態では内燃機関として４気筒ガソリンエンジンに使用される燃料噴射装置について説明する。

図１に示すように、燃料噴射装置は、吸気系としての吸気ポート１０に燃料を噴射して混合気として燃焼室１２内に燃料を噴射供給する低圧燃料供給系１１と、直接燃焼室１２内に燃料を噴射供給する高圧燃料供給系１３とを備えている。低圧燃料供給系１１及び高圧燃料供給系１３は、燃料タンク１４から燃料ポンプ１５により圧送される燃料の通路となる低圧燃料通路１６を共用する構成となっている。

低圧燃料供給系１１は、低圧燃料通路１６に接続されたデリバリパイプ１７に連なる４つのインジェクタ１８から吸気ポート１０に対して燃料を噴射供給する。
高圧燃料供給系１３は、燃料ポンプ１５によって送り出される燃料を加圧して燃料配管としてのデリバリパイプ２０に燃料を圧送する高圧ポンプ２１を備えている。高圧ポンプ２１は、エキゾーストカムシャフト２２に取り付けられたカム２３の回転に基づいてシリンダ２４内で往復動するプランジャ２５と、シリンダ２４及びプランジャ２５によって区画される加圧室２６とを備えている。加圧室２６は、低圧燃料通路１６を介して燃料ポンプ１５に接続されている。また、燃料タンク１４内の低圧燃料通路の途中にはプレッシャレギュレータ２７及びフィルタ２８が設けられている。

一方、加圧室２６は逆止弁２９を備えた高圧燃料通路３０を介してデリバリパイプ２０に接続されており、このデリバリパイプ２０には４つのインジェクタ３１が設けられている。そして、デリバリパイプ２０内で蓄圧された高圧燃料は各インジェクタ３１から各燃焼室１２内へ直接噴射されるようになっている。さらに、デリバリパイプ２０には同パイプ内における高圧燃料の燃料圧力（以下、燃圧という）を検出するための燃圧センサ３２が設けられており、デリバリパイプ２０における燃圧が後述するＥＣＵ４０に対して入力される。

また、デリバリパイプ２０は、リリーフ通路３３を介して燃料タンク１４と接続されており、このリリーフ通路３３のデリバリパイプ２０側の端部には調圧弁としてのリリーフ弁３４が設けられている。リリーフ弁３４は、いわゆる電磁弁からなり、電磁ソレノイド３５への印加電圧が制御されることにより任意にその開閉動作が制御されるようになっている。そして、その開弁に伴いデリバリパイプ２０内の高圧燃料が燃料タンク１４へ排出され、デリバリパイプ２０内の燃圧は適当な燃圧で維持される。

高圧ポンプ２１には、低圧燃料通路１６と加圧室２６との間を連通・遮断する調量弁としての電磁スピル弁３６が設けられている。この電磁スピル弁３６は電磁ソレノイド３７を備え、ＥＣＵ４０によりその電磁ソレノイド３７への印加電圧が制御されることにより開閉動作する。すなわち、電磁ソレノイド３７に対する通電が停止されている場合には、電磁スピル弁３６がコイルスプリング３８の付勢力によって開き、低圧燃料通路１６と加圧室２６とを連通する。この状態で、加圧室２６の容積が大きくなる方向にプランジャ２５が移動するとき（吸入行程中）には、燃料ポンプ１５から送り出された燃料が低圧燃料通路１６から加圧室２６内に吸入される。

また、加圧室２６の容積が収縮する方向にプランジャ２５が移動するとき（圧送行程中）には、電磁ソレノイド３７に対する通電により電磁スピル弁３６がコイルスプリング３８の付勢力に抗して閉弁される。その結果、低圧燃料通路１６と加圧室２６との間が遮断され、加圧室２６内の高圧燃料が逆止弁２９を開弁させることにより、該高圧燃料は高圧燃料通路３０を介してデリバリパイプ２０内へ圧送されるようになる。

なお、高圧ポンプ２１における燃料の圧送量の調節は、電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴ（正確には燃料圧送期間に対する閉弁期間ＤＴの比、すなわちデューティ比）を制御することにより行われる。すなわち、電磁スピル弁３６の閉弁開始時期を早めて閉弁期間ＤＴを長くすると、高圧燃料通路３０及びデリバリパイプ２０内の燃圧がより高められ、その結果、燃料の圧送量が増加する。反対に、電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴを短くすると燃料の圧送量が減少する。従って、電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴを制御して高圧ポンプ２１からの燃料の圧送量を調整することにより、デリバリパイプ２０内の燃圧が制御される。

次に、本実施の形態にかかる燃料噴射装置の電気的な構成について説明する。
図２に示すように、燃料噴射装置には、機関運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）４０が設けられており、このＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３及びバックアップＲＡＭ４４等を備えている。ＲＯＭ４２は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ４１はＲＯＭ４２に記憶された各種制御プログラムやマップ等に基づいて各種処理を実行する。なお、本実施の形態では、このＥＣＵ４０により噛み込み検知手段及び制御手段が構成されている。

また、ＲＡＭ４３はＣＰＵ４１での演算結果や各センサ等から入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ４４は機関の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する書き換え可能な不揮発性のメモリからなる。そして、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３及びバックアップＲＡＭ４４は、バスＢを介して互いに接続されるとともに、外部入力回路４５及び外部出力回路４６と接続されている。

外部入力回路４５には、クランクポジションセンサ４７、アクセル開度センサ４８、バッテリ４９及び燃圧センサ３２が接続されている。一方、外部出力回路４６には、インジェクタ１８、インジェクタ３１、電磁スピル弁３６及びリリーフ弁３４が接続されている。

クランクポジションセンサ４７は、図示しないクランクシャフトの単位時間当たりにおける回転速度に対応した検出信号を外部入力回路４５に出力する。アクセル開度センサ４８は、図示しないアクセルペダルに取り付けられ、当該アクセルペダルの踏み込み量に比例した出力電圧を外部入力回路４５に出力する。また、バッテリ４９からは、その電圧が前記外部入力回路４５に入力される。また、燃圧センサ３２からは、デリバリパイプ２０内の燃圧に応じた出力電圧が前記外部入力回路４５に出力されるようになっている。

ＣＰＵ４１は、低圧燃料供給系１１及び高圧燃料供給系１３を切り換えて、もしくは、組み合わせて燃料の噴射供給を行う。本実施の形態では、例えば低負荷運転時には高圧燃料供給系１３による燃料噴射が行われるようになっている（以下、この運転領域を運転領域Ｑ１という）。また、中負荷運転時では低圧燃料供給系１１が選択されて燃料の噴射が行われる（以下、この運転領域を運転領域Ｑ２という）。さらに、高負荷運転時では低圧燃料供給系１１とともに高圧燃料供給系１３が用いられる（以下、この運転領域を運転領域Ｑ３という）。ちなみに、この運転領域Ｑ３では、高圧燃料供給系１３から噴射された燃料が気化する際の吸熱作用を利用して燃焼室１２内の温度を低下させ、より多くの空気を燃焼室１２内に吸入することで出力の向上を図るようにしている。なお、運転領域の区分は上記Ｑ１〜Ｑ３に限らない。

次に、リリーフ弁３４の異物噛み込みの有無を検知する処理態様について図４に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１００においてＣＰＵ４１は、機関停止状態にあるか否かを判断する。なお、機関停止状態にあると判断するまでステップＳ１００を繰り返す。そして、機関が停止していると判断した場合にはステップＳ１０１に移行する。そして、ステップＳ１０１においてＣＰＵ４１は、その際のデリバリパイプ２０内の燃圧Ｐ１をバックアップＲＡＭ４４に記憶する。

次に、ステップＳ１０２においてＣＰＵ４１は、上記ステップＳ１００で機関停止状態にあると判断してからの経過時間Ｔｃが予め設定した所定時間Ｔｘ（例えば、１０秒間）以上になったか否かを判断する。なお、このステップＳ１０２の処理は所定時間Ｔｘが経過するまで繰り返し行われる。

そして、ステップＳ１０２において、経過時間Ｔｃが予め設定した所定時間Ｔｘ以上になったと判断すると、ステップＳ１０３においてＣＰＵ４１は、燃圧センサ３２からの出力電圧に基づいてその経過時間Ｔｃの時点におけるデリバリパイプ２０内の燃圧Ｐ２をバックアップＲＡＭ４４に記憶し、ステップＳ１０４に移行する。

ここで、機関停止後におけるデリバリパイプ２０内の燃圧変化を図３に示す。同図に示すように、機関停止後、リリーフ弁３４に異物の噛み込みがない場合には燃圧が機関熱の影響を受けて僅かに上昇する。これに対して、リリーフ弁３４に異物が噛み込まれている場合にはリリーフ弁３４から燃料タンク１４側に燃料が漏れ出すため、同図に示すように燃圧が徐々に低下して推移する。このため、燃圧Ｐ１と燃圧Ｐ２との差（＝Ｐ１−Ｐ２）を算出し、予め設定された所定の判定値Ｐａに比べてその値が大きいか小さいかにより異物噛み込みの有無を判断することが可能である。

このため、ステップＳ１０４においてＣＰＵ４１は、燃圧Ｐ１と燃圧Ｐ２との差が判定値Ｐａよりも大きいか否かを判断する。そして、燃圧Ｐ１と燃圧Ｐ２との差が判定値Ｐａよりも大きい場合にはステップＳ１０５に移行し、リリーフ弁３４に異物噛み込みが生じていると判断して噛み込みフラグをＯＮに設定する。そして、本処理を終了する。一方、燃圧Ｐ１と燃圧Ｐ２との差が判定値Ｐａ以下である場合にはステップＳ１０６に移行し、リリーフ弁３４に異物噛み込みが生じていないと判断し、噛み込みフラグをＯＦＦに設定して本処理を終了する。

次に、リリーフ弁３４に噛み込まれた異物を排出するための処理態様について図５を参照して説明する。
図５に示すように、ステップＳ２００においてＣＰＵ４１は、噛み込みフラグがＯＮであるか否かを判断する。そして、噛み込みフラグがＯＮである、すなわち、リリーフ弁３４に異物噛み込みが生じている場合にはステップＳ２０１に移行する。一方、噛み込みフラグがＯＦＦであり、異物の噛み込みが生じていない場合には処理を一旦終了する。

次に、ステップＳ２０１においてＣＰＵ４１は、機関運転領域を読み込む。詳しくは、ＣＰＵ４１は、外部入力回路４５を介してアクセル開度センサ４８により検出されるアクセルペダルの踏み込み量等の各種検出信号をＲＡＭ４３に読み込む。

ステップＳ２０２においてＣＰＵ４１は、読み込んだ運転領域が上記運転領域Ｑ２であるか否か、すなわち、低圧燃料供給系１１のみで燃料の噴射供給が行われ、高圧燃料供給系１３による燃料の噴射供給が休止しているか否かを判断し、運転領域がＱ２である場合にはステップＳ２０３に移行する。一方、運転領域が上記運転領域Ｑ２ではなくＱ１又はＱ３の場合には高圧燃料供給系１３が作動していると判断して処理を一旦終了する。

そして、ステップＳ２０３においてＣＰＵ４１は、リリーフ弁３４の電磁ソレノイド３５に電圧を印加してリリーフ弁３４を全開制御する。そして、ステップＳ２０４において、電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴを制御して電磁スピル弁３６を常に閉弁し（デューティ比１００％）、高圧ポンプ２１により加圧される燃料の全てをデリバリパイプ２０に圧送する。これにより、全開状態のリリーフ弁３４から燃料が排出され、それと共に異物も排出される。

そして、ＣＰＵ４１は、一定時間リリーフ弁３４を開弁して燃料を排出した後、そのリリーフ弁３４を閉弁する。そして、高圧燃料供給系１３による次回の燃料噴射に備えるため電磁スピル弁３６を制御してデリバリパイプ２０内の燃圧を調節して処理を終了する。

本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ＣＰＵ４１により任意にその開閉が駆動制御可能な弁（本実施の形態では電磁弁）でリリーフ弁３４を構成した。そして、ＣＰＵ４１は、リリーフ弁３４における異物の噛み込みを検知し、かつ高圧燃料供給系１３が休止しているときにリリーフ弁３４を開弁（本実施の形態では全開）させるとともに、高圧ポンプ２１における電磁スピル弁３６のデューティ比を１００％にして圧送する燃料の量を増大させるようにした。これにより、デリバリパイプ２０内の燃圧を昇圧させることでリリーフ弁３４を開弁させる従来技術と異なり、直接的にリリーフ弁３４を制御して開弁させることが可能となる。そして、燃料の排出によるデリバリパイプ２０内の燃圧低下でリリーフ弁３４が開弁及び閉弁動作を繰り返すようなこともなく、リリーフ弁３４の開弁具合を好適に維持した状態で燃料の排出がなされる。従って、リリーフ弁３４に作用する燃圧がそのまま燃料の排出として反映され、それに伴い異物の排出を効果的に行うことができる。

（２）ＣＰＵ４１は、上記異物噛み込み検知処理を実行してリリーフ弁３４における異物の噛み込みを検知するとともに、低圧燃料供給系１１のみで燃料の噴射供給が行われている場合にリリーフ弁３４を開弁駆動して燃料を排出するようにした。このため、機関停止直前、或いは機関始動直後といった極めて特殊な状況下に異物の排出が制限されることがなく、低圧燃料供給系１１を使用した機関運転中にも、燃焼上何ら問題なくリリーフ弁３４の異物排出を行うことが可能となる。従って、異物排出を実行する頻度を十分に確保することができる。

（３）機関停止中のデリバリパイプ２０内の燃圧の変化に基づいて異物の噛み込みの有無を判断するようにした。すなわち、リリーフ弁３４に異物が噛み込まれている場合には燃料の漏れが発生してデリバリパイプ２０内の燃圧が低下するため、これを利用して異物噛み込みの有無を判断するようにした。従って、的確に異物の噛み込みの有無を検知することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる燃料噴射装置の第２の実施の形態について図６を参照して説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態と異物噛み込みの検知態様が異なり、それ以外は第１の実施の形態と同様であるため、その部分については説明を省略する。

図６に示すように、まず、ステップＳ３００においてＣＰＵ４１は、現在の機関運転領域を読み込む。そして、ステップＳ３０１において、その読み込んだ運転領域が上記運転領域Ｑ１又はＱ３であるか否かを判断する。ここで、運転領域がＱ２、すなわち、低圧燃料供給系１１のみで燃料の噴射供給を行っている場合には処理を一旦終了する。一方、運転領域がＱ１又はＱ３である場合、すなわち、高圧燃料供給系１３を用いて燃料の供給を行っている場合にはステップＳ３０２に移行する。そして、ステップＳ３０２においてＣＰＵ４１は、現在の高圧ポンプ２１による燃料の実圧送量を現在の電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴとして読み込み、ＲＡＭ４３に記憶する。

次に、ステップＳ３０３においてＣＰＵ４１は、目標とする燃圧値（燃圧目標値）に対応して予め設定されている目標閉弁期間ＤＴｔをＲＯＭ４２から読み出し、その目標閉弁期間ＤＴｔとＲＡＭ４３に記憶されている上記閉弁期間ＤＴとを比較する。この比較は、閉弁期間ＤＴと目標閉弁期間ＤＴｔの乖離度合に基づいてなされ、閉弁期間ＤＴと目標閉弁期間ＤＴｔとの差（＝ＤＴ−ＤＴｔ）が所定の乖離判定値ＤＴｄを超えるか否かを判断することにより行う。すなわち、リリーフ弁３４で異物の噛み込みが生じている場合、デリバリパイプ２０で燃料の漏れが生じるため、予め設定されている目標閉弁期間ＤＴｔでは目標とする燃圧を得られない状態となる。これゆえ、実際の閉弁期間ＤＴにはその燃料の漏れ量が反映されることになり、より多くの燃料を圧送するよう目標閉弁期間ＤＴｔよりも閉弁期間ＤＴが長く設定される。従って、閉弁期間ＤＴと目標閉弁期間ＤＴｔとの差が乖離判定値ＤＴｄを超える場合には異物の噛み込み有りと判断することができる。

そして、ステップＳ３０３において、閉弁期間ＤＴと目標閉弁期間ＤＴｔとの差が乖離判定値ＤＴｄを超える場合には、リリーフ弁３４に異物噛み込みが生じていると判断してステップＳ３０４に移行し、噛み込みフラグをＯＮに設定して処理を終了する。一方、閉弁期間ＤＴと目標閉弁期間ＤＴｔとの差が乖離判定値ＤＴｄ以下である場合には噛み込みが生じていないと判断して、噛み込みフラグをＯＦＦに設定して処理を終了する。

なお、上記処理により異物噛み込みの有無を検知する場合、高負荷運転時よりも低負荷運転時、すなわち、本実施の形態では運転領域Ｑ３ではなく運転領域Ｑ１のときに判断することが好ましい。これは、高圧ポンプ２１によりデリバリパイプ２０に圧送される燃料の圧送量は、低負荷運転時の運転領域Ｑ１に比べて高負荷運転時の運転領域Ｑ３の方が多いため、リリーフ弁３４に異物が噛み込まれて燃料の漏れがある場合、その燃料の漏れ量が圧送量に占める割合が運転領域Ｑ３に比べて運転領域Ｑ１の方が大きく表れるからである。従って、運転領域Ｑ１での実圧送量、すなわち閉弁期間ＤＴに基づいて異物噛み込みの有無を検知することで、より細かな燃料の漏れ、すなわち、より細かな異物の噛み込み状態まで判断可能となり、その検知の精度を向上させることができる。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）または（２）に加えて以下のような効果を得ることができる。
（４）高圧燃料供給系１３により燃料の噴射供給が行われているとき（本実施の形態では、運転領域Ｑ１又はＱ３に相当）に、その高圧燃料供給系１３に備えられる高圧ポンプ２１の電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴに基づき上記態様により異物の噛み込みの有無を検知するようにした。このため、機関停止時といった極めて特殊な状況下に限らず、高圧燃料供給系１３が使用された機関運転中にも異物の噛み込みを検知することが可能となる。なお、本実施の形態の場合、機関運転中に異物の噛み込みを検知することができるため、その機関運転中に異物の噛み込みを検知した場合には運転領域がＱ２に移行したときに上記異物排出処理を速やかに行うことも可能となる。

（５）電磁スピル弁３６の閉弁期間ＤＴに基づいて上記態様により異物の噛み込みの有無を検知するようにした。このため、リリーフ弁３４における異物の噛み込みの有無を的確に検知することができる。

（６）また、上述のように低負荷運転時（本実施の形態では運転領域Ｑ１に相当）に閉弁期間ＤＴに基づいて異物噛み込みの有無を検知することで、より細かな燃料の漏れ、すなわち、より細かな異物の噛み込み状態まで判断可能となり、その検知の精度を向上させることができる。

なお、上記各実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１の実施の形態では、図５に示すように、ステップＳ２０３でリリーフ弁を全開し、ステップＳ２０４でデューティ比１００％として異物を排出していたが、次のような態様で異物の排出を行ってもよい。例えば、異物噛み込みが検知された後、高圧ポンプ２１で燃料を圧送する。そして、その圧送によりデリバリパイプ２０内の燃圧が十分に高められるのを待ってからリリーフ弁３４を開弁するようにする。これにより、その開弁時にリリーフ弁３４から排出される燃料の流勢が高められ、より好適に異物を排出することができる。

・上記第１の実施の形態では、異物を排出するにあたって、リリーフ弁３４を全開制御するとともに、電磁スピル弁３６のデューティ比を一律１００％として燃料をデリバリパイプ２０に圧送していたが、そのデューティ比を変動させるようにしてもよい。これにより、リリーフ弁３４から排出される燃料の流勢に変動が与えられ、異物排出効果の向上を図ることができるとともに、デューティ比１００％とする場合に比べて高圧ポンプ２１の駆動による駆動損失を抑えることもできる。

・リリーフ弁３４を全開制御するのではなく、開けたり閉めたりを繰り返すよう制御してもよい。これによっても、リリーフ弁３４から排出される燃料の流勢に変動が与えられ、異物排出効果の向上を図ることができる。また、リリーフ弁３４は必ずしも全開制御する必要はなく、その開度は任意である。

・デリバリパイプ２０の燃圧低下量に応じて電磁スピル弁３６のデューティ比を可変設定するようにしてもよい。例えば、燃圧低下量が大きいほどデューティ比、すなわち閉弁期間ＤＴを長くするようにしてもよい。これにより、異物の噛み込み程度に応じて燃料の圧送量を調節することができ、異物排出の機能を確保しながら、高圧ポンプ２１の駆動による駆動損失を抑えることもできる。

・上記各実施の形態において、高圧燃料供給系１３の休止中にデリバリパイプ２０内の燃圧を一定に保持するために高圧ポンプ２１の圧送量をフィードバック制御する場合にあっては、その圧送量が所定量以上になったことをもって異物噛み込み有りと検知することもできる。

・上記第１の実施形態では機関停止時におけるデリバリパイプ２０内の燃圧を監視し、その燃圧の低下に応じて異物噛み込みの検知を行っていたが、機関停止時に限らず、単に高圧燃料供給系１３の休止中にこれを行うようにしてもよい。すなわち、機関運転中である上記運転領域Ｑ２の際にデリバリパイプ２０内の燃圧を監視し、その燃圧の低下に応じて異物噛み込みの検知を行ってもよい。これにより、例えば、運転領域Ｑ２にて異物の噛み込みを検知したときには、同じく運転領域Ｑ２において速やかに上記異物排出処理を行うこともできる。

・上記第１の実施の形態では、調圧弁としてのリリーフ弁３４を異物排出の対象としていたが、高圧燃料供給系１３を調圧するために設けられるリリーフ弁３４以外の調圧弁においても同様にして上記異物排出処理を行うことができる。

・上記第１の実施の形態では、高圧燃料供給系１３に加えて低圧燃料供給系１１をも備えた、いわゆるダブルインジェクション式の燃料噴射装置についてその具体例を示したが、単に高圧燃料供給系のみを備える燃料噴射装置において本発明を適用してもよい。この場合、異物噛み込みの判断は、上記第１の実施の形態と同じく機関停止時に行うが、その異物の排出は従来と同様に機関停止直前や始動直後といった状況下において行うこととなる。

次に、上記各実施の形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）高圧ポンプにより燃料を加圧して燃料配管内に蓄圧し、同燃料配管の燃料を燃焼室内に対して直接噴射供給する高圧燃料供給系と、前記燃焼室に空気を供給する吸気系に対して燃料を噴射供給する低圧燃料供給系と、前記高圧燃料供給系に設けられ同高圧燃料供給系の燃料を低圧燃料通路側に排出して調圧する調圧弁と、前記調圧弁での異物の噛み込みの有無を検知する噛み込み検知手段と、前記噛み込み検知手段が噛み込みを検知し、かつ前記高圧燃料供給系による燃料噴射が休止しているときに前記調圧弁が開弁するように前記高圧燃料供給系を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。

（２）高圧ポンプにより燃料を加圧して燃料配管内に蓄圧し、同燃料配管の燃料を燃焼室内に対して直接噴射供給する高圧燃料供給系と、前記燃焼室に空気を供給する吸気系に対して燃料を噴射供給する低圧燃料供給系と、前記高圧燃料供給系に設けられ同高圧燃料供給系の燃料を低圧燃料通路側に排出して調圧する調圧弁と、前記調圧弁での異物の噛み込みの有無を前記高圧燃料供給系による燃料噴射が休止しているときに検知する噛み込み検知手段と、前記噛み込み検知手段が噛み込みを検知したときに前記調圧弁が開弁するように前記高圧燃料供給系を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。

本発明にかかる燃料噴射装置の第１の実施の形態についてその概略構成を示す説明図。 同実施の形態の燃料噴射装置の電気的な構成を示すブロック図。 同実施の形態の燃料噴射装置が備えるデリバリパイプ内の燃圧変化を示すグラフ。 同実施の形態の燃料噴射装置における異物噛み込みの有無を検知する処理を示すフローチャート。 同実施の形態の燃料噴射装置の異物排出処理を示すフローチャート。 第２の実施の形態の燃料噴射装置における異物噛み込みの有無を検知する処理を示すフローチャート。

符号の説明

１０…吸気系としての吸気ポート、１１…低圧燃料供給系、１２…燃焼室、１３…高圧燃料供給系、１６…低圧燃料通路、２０…燃料配管としてのデリバリパイプ、２１…高圧ポンプ、３３…リリーフ通路、３４…調圧弁としてのリリーフ弁、３６…調量弁としての電磁スピル弁、４０…噛み込み検知手段及び制御手段としてのＥＣＵ。

Claims (7)

1. 高圧ポンプにより燃料を加圧して燃料配管内に蓄圧し、同燃料配管の燃料を燃焼室内に対して直接噴射供給する高圧燃料供給系に設けられ、該高圧燃料供給系の燃料を低圧燃料通路側に排出して調圧する調圧弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
   前記調圧弁を任意にその開閉が駆動制御可能な弁として構成するとともに、
   前記調圧弁における異物の噛み込みの有無を検知する噛み込み検知手段と、
   前記噛み込み検知手段により異物の噛み込みが検知され、かつ、前記高圧燃料供給系による燃料の噴射供給が休止されているときに、前記調圧弁を開弁駆動するとともに該調圧弁に作用する燃圧が上昇するよう前記高圧燃料供給系を制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記調圧弁は前記燃料配管内の燃圧を調節すべく該燃料配管に配設されたリリーフ弁である
   請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
   前記燃焼室に空気を供給する吸気系に対して燃料を噴射供給するよう構成され、前記高圧燃料供給系と切り換えられて、もしくは組み合わされて燃料の供給を行う低圧燃料供給系を更に備え、
   前記制御手段は、前記噛み込み検知手段により噛み込みが検知され、かつ前記低圧燃料供給系のみによる燃料供給が実行されているときに、前記調圧弁を開弁駆動するとともに該調圧弁に作用する燃圧が上昇するよう前記高圧燃料供給系を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
4. 前記噛み込み検知手段は、前記高圧燃料供給系による燃料の噴射供給が休止している際の前記燃料配管内の燃圧の変化に基づいて前記調圧弁における異物の噛み込みの有無を判断する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
5. 前記高圧ポンプは、前記燃料配管に圧送される燃料を調量する調量弁を備えており、前記噛み込み検知手段は、その調量される圧送量に基づき異物噛み込みの有無を判断する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
6. 前記噛み込み検知手段は、前記燃料配管の燃圧目標値に対応する目標圧送量と実圧送量との乖離度合に基づいて異物噛み込みの有無を判断する
   請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
7. 前記高圧燃料供給系は、少なくとも前記内燃機関の低負荷運転時に燃料を噴射供給するよう制御されるものであって、前記噛み込み検知手段は、その低負荷運転時に異物噛み込みの有無を判断する
   請求項５又は６に記載の内燃機関の燃料噴射装置。

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