JP2006283734A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ流入温度Ｔｆが上下に振動するのを抑えるとともに、フィルタ７に捕捉されたワックスを早期に溶融することができる燃料噴射装置１を提供することにある。
【解決手段】燃料噴射装置１の制御手段１２において、電磁三方弁１１に与えるバルブ駆動電流を、フィルタ流入温度Ｔｆに基づき還流量Ｑｒに対応する指令値として算出する。これにより、還流量Ｑｒは、バルブ駆動電流の算出値に応じて増減する可変量となるので、還流量Ｑｒは、従来のようにゼロまたは最大値のいずれか一方になるのではなく、フィルタ流入温度Ｔｆに応じた値に調節される。このため、フィルタ流入温度Ｔｆに応じて還流量Ｑｒを自在に調節できるので、フィルタ流入温度Ｔｆが上下に振動するのを抑えるとともに、速やかにフィルタ流入温度Ｔｆを上昇させてフィルタ７に捕捉されたワックスを早期に溶融することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕
従来から、燃料噴射装置では、エンジン停止中の燃料温度の低下に伴い析出するワックスが、次回のエンジン始動とともに、フィルタに捕捉され目詰まりを引き起こすのを防止するため、種々の対策が採られている。例えば、図５に示す従来の燃料噴射装置１００では、以下に述べる対策を採ることで、ワックスの溶融を促しフィルタ１０１の早期目詰まり解消を図っている。

すなわち、従来の燃料噴射装置１００は、燃料タンク１０２と燃料供給ポンプ１０３の吸入口とを連結する燃料吸入通路１０４に、燃料供給ポンプ１０３に吸入される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ１０１が配設されている。また、インジェクタ１０５やコモンレール１０６等から戻される燃料（リターン燃料）を燃料タンク１０２へ導く燃料戻し通路１０７が設けられ、この燃料戻し通路１０７から、リターン燃料をフィルタ１０１に導く燃料還流通路１０８が分岐して設けられ、フィルタ１０１よりも上流側の燃料吸入通路１０４に合流している。

そして、燃料戻し通路１０７における燃料還流通路１０８の分岐点に流路切替弁１０９が配設され、インジェクタ１０５側（流路切替弁１０９よりも上流側）の燃料戻し通路１０７（上流側戻し通路１１０とする）と燃料タンク１０２側（流路切替弁１０９よりも下流側）の燃料戻し通路１０７（下流側戻し通路１１１とする）とが連通する閉弁側、および、上流側戻し通路１１０と燃料還流通路１０８とが連通する開弁側を切り替えることで、フィルタ１０５に捕捉されたワックスの溶融が行われている。

すなわち、リターン燃料は、エンジンからの伝熱により温められて戻ってくるので、フィルタ１０１に流入する燃料の温度（フィルタ流入温度Ｔｆとする）が低い場合は、流路切替弁１０８を開弁し、温められたリターン燃料をフィルタ１０１に導くことでワックスの早期溶融を図っている。そして、フィルタ流入温度Ｔｆがワックスを充分に溶融できる程度にまで上昇すれば、流路切替弁１０８を閉弁し、リターン燃料をフィルタ１０１へ導くことを止め、燃料タンク１０２へ戻すようにしている（例えば、特許文献１参照）。

〔従来技術の不具合〕
このような従来の燃料噴射装置１００では、図６に示すように、フィルタ１０１に流入する燃料の流量（フィルタ流入流量）Ｑｆは、イグニッションオンと同時に上昇を開始し、やがてエンジンの運転状態に応じた所定値Ｑｆｃｏｎｓｔになる。また、燃料噴射装置１００では、流路切替弁１０９を開弁および閉弁するための閾値として、フィルタ流入温度Ｔｆに上限温度Ｔｃ１および下限温度Ｔｃ２が設定されている。そして、フィルタ流入温度Ｔｆが上限温度Ｔｃ１を上回れば、流路切替弁１０９が閉弁され、燃料還流通路１０８からフィルタ１０１へ導かれる燃料の流量（還流量Ｑｒとする）はゼロになる。また、フィルタ流入温度Ｔｆが下限温度Ｔｃ２を下回れば、流路切替弁１０９が開弁されて還流量Ｑｒは最大値Ｑｒｍａｘになる（図６では、リターン燃料の温度（リターン温度）をＴｒ、燃料タンク１０２から吸入された燃料の温度（タンク吸入温度）をＴｔとして表示する。）。

このため、フィルタ流入温度Ｔｆは短い周期で上下に振動しながら推移する。この結果、エンジン始動時等において、タンク吸入温度Ｔｔとリターン温度Ｔｒとの温度差が大きい場合には振動幅が過大になる可能性がある。フィルタ流入温度Ｔｆの振動幅が過大になると、ワックスの溶融が進まないばかりでなく、高温側に振れたときには、高温の燃料が燃料供給ポンプ１０３やインジェクタ１０５に流入するので、これらの信頼性に悪影響を与える虞もある。
特開２００３−１７６７６１号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、フィルタ流入温度が上下に振動するのを抑えるとともに、フィルタに捕捉されたワックスを早期に溶融することができる燃料噴射装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、燃料タンクの燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプ、燃料供給ポンプから吐出された燃料をエンジンに噴射供給する噴射手段、燃料タンクと燃料供給ポンプの吸入口とを連結する燃料吸入通路に配設され、燃料供給ポンプに吸入される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ、フィルタに流入する燃料の温度を検出するフィルタ流入温度検出手段、フィルタよりも上流側の燃料吸入通路と、噴射手段から戻される燃料を燃料タンクへ導く燃料戻し通路とを連結し、噴射手段から戻される燃料をフィルタに導く燃料還流通路、燃料還流通路を通じてフィルタに導かれる燃料の流量を示す還流量を調節する還流量調節手段、フィルタ流入温度検出手段による検出値に基づき、還流量に対応する指令値を算出し還流量調節手段に与える制御手段を備える。

これにより、還流量は、制御手段で算出される指令値に応じて増減する可変量となる。さらに、指令値はフィルタ流入温度の検出値に基づき算出されるため、還流量は、従来のようにゼロまたは最大値のいずれか一方になるのではなく、フィルタ流入温度に応じた値に調節される。このため、フィルタ流入温度に応じて還流量を自在に調節できるので、フィルタ流入温度が上下に振動するのを抑えるとともに、速やかにフィルタ流入温度を上昇させてフィルタに捕捉されたワックスを早期に溶融することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射装置によれば、制御手段は、フィルタに流入する燃料の熱収支に基づき指令値を算出する。
これにより、実現可能なフィルタ流入温度を想定して指令値を算出することができるので、燃料噴射装置に過剰な負荷をかけることなく、フィルタ流入温度が上下に振動するのを抑えるとともに、フィルタに捕捉されたワックスを早期に溶融することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射装置によれば、制御手段は、フィルタに流入する燃料の目標温度と、フィルタ流入温度検出手段による検出値との偏差に応じて指令値を算出する。
これにより、フィルタに流入する燃料の目標温度（フィルタ流入目標温度）と、フィルタ流入温度との偏差に応じて還流量を調節することができるので、フィルタ流入温度が上下に振動するのを確実に抑えることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射装置によれば、制御手段は、噴射手段から戻される燃料の流量を示すリターン流量を調節することで、フィルタ流入温度検出手段による検出値を、フィルタに流入する燃料の目標温度に略一致させる。
これによれば、リターン流量を増量することで還流量を増量することができる。このため、フィルタ流入温度の上昇速度を上げることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射装置によれば、制御手段は、アイドル運転時にエンジン回転数を変更することでリターン流量を調節する。
これにより、エンジンの暖機を早めるために行われるアイドル回転数の上昇を利用して、リターン流量を増量することができる。

最良の形態１の燃料噴射装置は、燃料タンクの燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプ、燃料供給ポンプから吐出された燃料をエンジンに噴射供給する噴射手段、燃料タンクと燃料供給ポンプの吸入口とを連結する燃料吸入通路に配設され、燃料供給ポンプに吸入される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ、フィルタに流入する燃料の温度を検出するフィルタ流入温度検出手段、フィルタよりも上流側の燃料吸入通路と、噴射手段から戻される燃料を燃料タンクへ導く燃料戻し通路とを連結し、噴射手段から戻される燃料をフィルタに導く燃料還流通路、燃料還流通路を通じてフィルタに導かれる燃料の流量を示す還流量を調節する還流量調節手段、フィルタ流入温度検出手段による検出値に基づき、還流量に対応する指令値を算出し還流量調節手段に与える制御手段を備える。

また、制御手段は、フィルタに流入する燃料の熱収支に基づき、さらに、フィルタに流入する燃料の目標温度と、フィルタ流入温度検出手段による検出値との偏差に応じて、指令値を算出する。

最良の形態２の燃料噴射装置の制御手段は、噴射手段から戻される燃料の流量を示すリターン流量を調節することで、フィルタ流入温度検出手段による検出値を、フィルタに流入する燃料の目標温度に略一致させる。また、制御手段は、アイドル運転時にエンジン回転数を変更することでリターン流量を調節する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射装置１の構成を、図１を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、例えば、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール２を具備し、コモンレール２を介してディーゼルエンジン（図示せず：以下、エンジンと呼ぶ）に燃料を噴射供給するものである。

燃料噴射装置１は、燃料タンク３の燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプ４、燃料供給ポンプ４から吐出された燃料をエンジンに噴射供給する噴射手段５、燃料タンク３と燃料供給ポンプ４の吸入口とを連結する燃料吸入通路６に配設され、燃料供給ポンプ４に吸入される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ７、フィルタ７に流入する燃料の温度（フィルタ流入温度）Ｔｆを検出するフィルタ流入温度検出手段８、フィルタ７よりも上流側の燃料吸入通路６と、噴射手段５から戻される燃料を燃料タンク３へ導く燃料戻し通路９とを連結し、噴射手段５から戻される燃料をフィルタ７に導く燃料還流通路１０、燃料還流通路１０を通じてフィルタ７に導かれる燃料の流量を示す還流量Ｑｒを調節する還流量調節手段１１、各種センサ等の検出手段による検出値に基づき、各種の指令値を算出し出力する制御手段１２を備える。

燃料供給ポンプ４は、コモンレール２の燃料がエンジンの状態に応じた目標圧力（目標レール圧）で蓄圧されるように、燃料タンク３の燃料を吸入して加圧し吐出するものである。この燃料供給ポンプ４は、燃料タンク３から汲み上げた燃料を目標レール圧に応じて調量する吸入調量弁（図示せず）を有する。

吸入調量弁には、吸入調量弁のソレノイドコイル（図示せず）に通電される電流の大きさを示すポンプ駆動電流が、指令値として与えられる。ポンプ駆動電流は、コモンレール２に蓄圧された燃料の実圧力（実レール圧）の目標レール圧に対する偏差等に基づき算出される。そして、吸入調量弁のソレノイドコイルに、ポンプ駆動電流に基づく通電が行われることで、吸入調量弁の弁開度が調節され目標レール圧に応じた調量が行われる。

噴射手段５は、燃料供給ポンプ４から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール２、コモンレール２と連通し、コモンレール２に蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタ１３等である。

コモンレール２は、燃料供給ポンプ４の吐出口と高圧配管１７を介して接続され、加圧された燃料の供給を受けて燃料を高圧状態で蓄圧するとともに、インジェクタ１３のインレットと高圧配管１８を介して接続され、実レール圧の燃料をインジェクタ１３に供給する。すなわち、コモンレール２は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料をインジェクタ１３に分配する分配容器として機能する。また、実レール圧は、コモンレール２の一端に装着されたレール圧センサ１９により検出され、実レール圧の検出値は制御手段１２に出力される。実レール圧の検出値は、ポンプ駆動電流の算出等に用いられる。

また、コモンレール２の他端には、開弁してコモンレール２から低圧配管２０に燃料を逃すことで実レール圧を減圧する減圧弁２１が装着されている。減圧弁２１には、制御手段１２から指令値として、減圧弁２１が開弁している期間、つまり減圧弁２１のソレノイドコイル（図示せず）に通電が行われる期間を示す開指令期間が与えられる。開指令期間は、実レール圧と目標レール圧との差に応じて算出される。そして、開指令期間に基づいて減圧弁２１の開弁が行われることで、コモンレール２から低圧配管２０に燃料が逃され、実レール圧が低下する。

インジェクタ１３は、高圧配管１８が接続されてコモンレール２と連通するとともに、気筒内に燃料を噴射する噴射ノズル２４、噴射ノズル２４を作動させる電磁弁２５等により構成されている。なお、インジェクタ１３は、気筒数と同数だけ備えられている（図１には１つだけ示す）。

噴射ノズル２４は、図２に示すように、噴孔３１を開閉するニードル状の弁体（以下、噴射弁体と呼ぶ）２７を有する。噴射弁体２７は、高圧配管１８およびボディ２８に設けられた高圧流路２９を介してコモンレール２から溜まり部３０に供給された燃料の圧力により、噴孔３１を開く方向（開孔側）に付勢されるとともに、噴射弁体２７の反噴孔側に配設されるスプリング３２、およびコマンドピストン３３から伝達される背圧により噴孔３１を閉じる方向（閉孔側）に付勢される。

ここで、背圧とは、背圧室３４に供給された燃料の圧力であり、背圧室３４は、噴射弁体２７の反噴孔側で、コマンドピストン３３により下方を閉鎖されて形成されている。背圧室３４は、高圧配管１８およびオリフィス３５を介してコモンレール２と連通しており、コモンレール２から燃料の供給を受けることで背圧が上昇する。なお、コモンレール２からの燃料の供給はオリフィス３５により制限を受ける。また、背圧室３４は、電磁弁２５の弁体３６により開放されることで、オリフィス３７を介して燃料が排出され背圧が低下する。なお、オリフィス３５、３７は、オリフィス３７からの燃料の排出量がオリフィス３５からの燃料の供給量よりも大きくなるように設けられている。

電磁弁２５は、磁気吸引力を受けて背圧室３４を開放する方向（開室側）に変位する弁体３６、高電圧の印加および定電流の通電を受け、弁体３６を開室側に変位させるとともに開室側で保持する磁気吸引力を発生するソレノイドコイル３８、背圧室３４を閉鎖する方向（閉室側）に、弁体３６を付勢するスプリング３９等により構成されている。

電磁弁２５には、制御手段１２から指令値としての噴射開始時期および噴射期間が与えられる。これらの指令値は、エンジン回転数の検出値、アクセル開度の検出値および実レール圧の検出値等に基づきエンジンの状態に応じて算出される。そして、噴射開始時期および噴射期間の算出値に基づいて、制御手段１２は、高電圧をソレノイドコイル３８に印加するとともに所定の定電流をソレノイドコイル３８に通電させる。これにより、エンジンの状態に応じた時期に、エンジンの状態に応じた量の燃料が噴射される。

すなわち、ソレノイドコイル３８に高電圧が印加され、引き続き定電流の通電が行われると、弁体３６が開室側に変位して背圧室３４が開放され、この開放状態が続くので、背圧室３４からの燃料の排出量が背圧室３４への燃料の供給量よりも大きくなり背圧が低下する。これにより、噴射弁体２７に対し開孔側に作用する付勢力（溜まり部３０の燃料の圧力による付勢力）の方が、閉孔側に作用する付勢力（背圧による付勢力およびスプリング３２による付勢力）よりも強くなる。この結果、噴射弁体２７が開孔側に変位して噴孔３１が開放され噴射が行われる。

やがて、ソレノイドコイル３８への通電が停止すると、弁体３６が閉室側に変位して背圧室３４が閉鎖され、背圧室３４からの燃料の排出が停止するので、オリフィス３５からの燃料の供給により背圧が上昇する。これにより、噴射弁体２７に対し閉孔側に作用する付勢力の方が、開孔側に作用する付勢力よりも強くなる。この結果、噴射弁体２７が閉孔側に変位して噴孔３１が閉鎖され噴射が停止される。

また、電磁弁２５には、噴射に用いられなかった燃料を低圧配管である燃料戻し通路９にリークするためのリークポート４０が設けられている。ここで、インジェクタ１３からリークする燃料には、静的リークに起因する燃料と動的リークに起因する燃料とがある。

静的リークとは、インジェクタ１３の内部の摺動部を通して燃料がリークすることであり、例えば、溜まり部３０の燃料が、ボディ２８と噴射弁体２７との摺動部からリークしたり、背圧室３４の燃料が、ボディ２８とコマンドピストン３３との摺動部からリークしたりすることである。そして、溜まり部３０および背圧室３４からリークした燃料は、噴射弁体２７とコマンドピストン３３との間に形成されスプリング３２を収容するスプリング室４１に流入し、ボディ２８に設けられる低圧流路４２、電磁弁２５に設けられる低圧流路４３を経てリークポート４０から燃料戻し通路９にリークする。

動的リークとは、背圧を低下させるために背圧室３４から燃料を排出するときのように、制御手段１２から指令値を電磁弁２５に与えるなどの意図的な操作により、燃料がリークすることである。そして、背圧室３４からオリフィス３７を介して排出された燃料は、低圧流路４３で静的リークによる燃料と合流しリークポート４０から燃料戻し通路９にリークする。

インジェクタ１３から燃料戻し通路９へリークした燃料は、エンジンからの伝熱により温められている。そして、燃料戻し通路９へリークした燃料は、低圧配管２０を介してコモンレール２から逃された燃料を合わせて、燃料タンク３へ戻される燃料（リターン燃料）になる。このリターン燃料は、エンジンの始動直後等にワックスの早期溶融のためフィルタ７へ導かれる。

フィルタ７は、燃料に含まれるダスト等の固形物や水分を除去することで、燃料供給ポンプ４やインジェクタ１３等の摺動部における機械的な磨耗や発錆を防止するもので、周知の構造を有する。

フィルタ流入温度検出手段８は、フィルタ流入温度Ｔｆを検出する周知の温度センサである（以下、フィルタ流入温度検出手段８をフィルタ流入温度センサ８とする）。フィルタ流入温度センサ８は、フィルタ７の入側の燃料吸入通路６において、燃料還流通路１０との合流点４７よりも下流側、かつフィルタ７よりも上流側の燃料吸入通路６に装着されている。また、フィルタ流入温度センサ８による検出値（つまり、フィルタ流入温度Ｔｆ）は制御手段１２に出力され、ワックスの早期溶融のためリターン燃料をフィルタ７に導く制御を実行する際に用いられる。

燃料還流通路１０は、燃料戻し通路９から分岐し、フィルタ７よりも上流側の燃料吸入通路６に合流する。つまり、燃料還流通路１０は、フィルタ７よりも上流側の燃料吸入通路６と燃料戻し通路９とを連結し、ワックスの早期溶融のためリターン燃料をフィルタ７に導くための通路である。

還流量調節手段１１は、燃料戻し通路９から燃料還流通路１０が分岐する分岐点に装着されて還流量Ｑｒを調節するものであり、具体的には、燃料戻し通路９を燃料還流通路１０に対して開閉する電磁三方弁である（以下、還流量調節手段１１を電磁三方弁１１とする）。電磁三方弁１１は、ソレノイドコイル（図示せず）に通電される電流の大きさに応じて、還流側開度および戻し側開度を可変することができるものである。

ここで、還流側開度とは、噴射手段５側（電磁三方弁１１よりも上流側）の燃料戻し通路９（以下、上流側戻し通路４９とする）と燃料還流通路１０とが連通する程度を示す状態量である。また、戻し側開度とは、上流側戻し通路４９と燃料タンク３側（電磁三方弁１１よりも下流側）の燃料戻し通路９（以下、下流側戻し通路５０とする）とが連通する程度を示す状態量である。

そして、還流側開度と戻し側開度とは、互いに負の相関を有し、一方が増加すれば他方が減少する相関を有し、還流側開度と戻し側開度との和は、一定値（例えば、１００％）となるように設定されている。また、還流側開度が全閉（０％）のとき戻し側開度は全開（１００％）となり、戻し側開度が全閉（０％）のとき還流側開度は全開（１００％）となる。

この電磁三方弁１１には、制御手段１２から指令値として、ソレノイドコイルに通電される電流の大きさを示すバルブ駆動電流が与えられる。バルブ駆動電流は、制御手段１２にて算出される。そして、バルブ駆動電流に基づく通電が電磁三方弁１１のソレノイドコイルに行われることで、還流側開度および戻し側開度が調節され、還流量が調節される。

制御手段１２は、レール圧センサ１９、フィルタ流入温度センサ８等の各種センサから入力される検出値を用いて各種の指令値を算出するとともに、算出された指令値に基づいて指令信号を合成する電子制御装置（ＥＣＵ）５２、ＥＣＵ５２で合成され出力された指令信号の入力を受け各種のソレノイドコイルへ通電を行わせる各種の駆動回路等により構成されている。これにより、制御手段１２は、各種センサから入力される検出値に基づいて指令値を算出するとともに、算出された指令値に応じた通電を各ソレノイドコイルに行うことで、算出された指令値を電磁三方弁１１等の各機器に与える。

ＥＣＵ５２は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、入力回路、出力回路等により構成される周知構造のコンピュータとして構成されている。

このような構成により、ＥＣＵ５２は、レール圧センサ１９、フィルタ流入温度センサ８の他に、エンジン回転数を検出する回転数センサ５３、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５４、燃料タンク３から燃料吸入通路６に吸入される燃料の温度（以下、タンク吸入温度Ｔｔとする）を検出するタンク吸入温度センサ５５等の各種センサから検出値の入力を受ける。そして、ＥＣＵ５２は、これらの検出値を用いて、燃料供給ポンプ４に与えるポンプ駆動電流、減圧弁２１に与える開指令期間、インジェクタ１３に与える噴射開始時期および噴射期間等の指令値を算出する。

なお、上記のセンサの中で、タンク吸入温度センサ５５とは、合流点４７よりも上流側の燃料吸入通路６に装着され、タンク吸入温度Ｔｔを検出するものである。そして、タンク吸入温度センサ５５による検出値は、以下に説明するバルブ駆動電流の算出に用いられる。

ＥＣＵ５２は、電磁三方弁１１に与える指令値であるバルブ駆動電流の仮値（仮バルブ駆動電流）を、フィルタ７に流入する燃料の熱収支に基づき算出する。すなわち、フィルタ流入温度Ｔｆの目標値（フィルタ流入目標温度）をＴｆ＊、リターン燃料の温度（リターン温度）をＴｒ、フィルタ７に流入する燃料の流量（フィルタ流入流量）をＱｆとし、フィルタ流入温度Ｔｆがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に略一致していると仮定した場合に、合流点４７の上流側と下流側とで熱収支をとると、以下の数式１が得られる。

この数式１を還流量Ｑｒについて解くと、以下の数式２が得られる。

この数式２に基づき、ＥＣＵ５２は還流量Ｑｒの仮値を算出する。ここで、タンク吸入温度Ｔｔの値には、タンク吸入温度センサ５５による検出値が適用され、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊の値には、燃料のワックス化が生じる温度（曇り点）に所定の温度幅を加算することで設定される値が適用される。また、リターン温度Ｔｒおよびフィルタ流入流量Ｑｆの値は、エンジンの運転条件等に基づき算出される値が適用される。より具体的に、リターン温度Ｔｒの値は、目標レール圧およびインジェクタ１３による噴射量の目標値等に基づき算出される値が適用され、フィルタ流入流量Ｑｆの値は、エンジン回転数の目標値およびインジェクタ１３による噴射量の目標値等に基づき算出される値が適用される。

そして、ＥＣＵ５２は、還流量Ｑｒの仮値に基づき、電磁三方弁１１の還流側開度の仮目標値を算出し、還流側開度の仮目標値に応じて仮バルブ駆動電流を算出する。

さらに、ＥＣＵ５２は、仮バルブ駆動電流をフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊とフィルタ流入温度センサ８による検出値（つまり、フィルタ流入温度Ｔｆ）との偏差に応じて修正することで、バルブ駆動電流を算出する。この偏差は、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊とフィルタ流入温度Ｔｆとの差分として算出してもよく、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に対するフィルタ流入温度Ｔｆの比率として算出してもよい。そして、この偏差に応じて仮バルブ駆動電流を縮小したり、増大したりすることで修正し、電磁三方弁１１に与える最終的なバルブ駆動電流を算出する。

そして、ＥＣＵ５２は、最終的に算出されたバルブ駆動電流に基づき、電磁三方弁１１のソレノイドコイルへ通電を行わせる駆動回路（三方弁駆動回路）５６に出力すべき指令信号のデューティ比を求める。ここで、三方弁駆動回路５６には、周知のスイッチング素子が組み込まれている。そして、このスイッチング素子がデューティ比に応じてオンオフを繰り返すことで、所定の電源から電磁三方弁１１のソレノイドコイルへの通電量が、バルブ駆動電流に応じた大きさに調節される。

以上により、制御手段１２は、フィルタ流入温度Ｔｆに基づき、還流量Ｑｒに対応する指令値としてバルブ駆動電流を算出し、このバルブ駆動電流を電磁三方弁１１に与える。この結果、還流側開度および還流量Ｑｒがフィルタ流入温度Ｔｆに応じた大きさに調節されて、フィルタ７に捕捉されたワックスが溶融される。

〔実施例１の制御方法〕
実施例１の燃料噴射装置１による制御方法を、図３に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１で、タンク吸入温度Ｔｔがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊よりも低いか否かを判断する。この判断は、タンク吸入温度センサによる検出値と、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊の設定値とを比較することで実行される。フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊は、上記のように、燃料の曇り点に所定の温度幅を加算することで設定されている。

そして、ステップＳ１で、タンク吸入温度Ｔｔがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊よりも低いと判断すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。また、タンク吸入温度Ｔｔがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊よりも低くないと判断すれば（ＮＯ）、ステップＳ３に進み、還流量Ｑｒをゼロにする。つまり、電磁三方弁１１において還流側開度を０％にする。

次に、ステップＳ２で、フィルタ流入温度Ｔｆが所定の下限温度Ｔｃ２よりも高いか否かを判断する。この判断は、フィルタ流入温度センサ８による検出値と、下限温度Ｔｃ２の設定値とを比較することで実行される。下限温度Ｔｃ２は、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に対し所定の温度幅だけ差分を有する値として設定されている。なお、この温度幅は、フィルタ流入温度Ｔｆが、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊を超えて上下に振動するのを一定の範囲内に抑えることができるような大きさに設定されている。

そして、ステップＳ２で、フィルタ流入温度Ｔｆが下限温度Ｔｃ２よりも高いと判断すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。また、フィルタ流入温度Ｔｆが下限温度Ｔｃ２よりも高くないと判断すれば（ＮＯ）、ステップＳ５に進み、還流量Ｑｒを最大値にする。つまり、電磁三方弁１１において還流側開度を最大値にする。

ステップＳ４では、フィルタ流入温度Ｔｆに応じた還流量Ｑｒの制御を実行する。すなわち、数式２に基づいて還流量Ｑｒの仮値を算出するとともに、還流量Ｑｒの仮値に基づき、電磁三方弁１１の還流側開度の仮目標値を算出し、還流側開度の仮目標値に応じて仮バルブ駆動電流を算出する。さらに、仮バルブ駆動電流を、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊と、フィルタ流入温度Ｔｆとの偏差に応じて修正することで、バルブ駆動電流を算出する。そして、最終的に算出されたバルブ駆動電流に基づき、三方弁駆動回路５６に出力すべき指令信号のデューティ比を求める。

そして、三方弁駆動回路５６は、このデューティ比に応じた指令信号の入力を受けて、所定の電源から電磁三方弁１１のソレノイドコイルへ、バルブ駆動電流に応じた通電を行わせる。以上により、還流側開度が調節され、フィルタ流入温度Ｔｆに応じた還流量Ｑｒの制御が実行される。

〔実施例１の作用〕
実施例１の燃料噴射装置１による作用を、図４に示すタイムチャートを用いて説明する。図４に示すタイムチャートは、イグニッションオンにより燃料タンク３からコモンレール２やインジェクタ１３等への燃料の供給が開始された後のフィルタ流入温度Ｔｆ、タンク吸入温度Ｔｔ、リターン温度Ｔｒ、電磁三方弁１１の還流側開度、フィルタ流入流量Ｑｆおよび還流量Ｑｒの推移を示すものである。

まず、イグニッションオンとともに、燃料タンク３からコモンレール２やインジェクタ１３等への燃料の供給が開始される。これにより、フィルタ流入流量Ｑｆは、エンジンの運転状態に応じた所定値Ｑｆｃｏｎｓｔになる。また、イグニッションオン直後は、タンク吸入温度Ｔｔが低いので、還流側開度は全開（１００％）となり、還流量Ｑｒは最大値Ｑｒｍａｘになる。これにより、フィルタ流入温度Ｔｆが上昇を開始し、ワックスの溶融が始まる。

そして、時間ｔ１において、フィルタ流入温度Ｔｆが下限温度Ｔｃ２よりも高くなったら、還流量Ｑｒは、フィルタ流入温度Ｔｆに応じて制御されるようになる。この結果、フィルタ流入温度Ｔｆはフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に略一致して安定するとともに、還流側開度および還流量Ｑｒは、各々、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に応じた値Ｘ＊、Ｑｒ＊になる。これにより、ワックスが完全に溶融される。また、フィルタ７に還流されないリターン燃料は、燃料タンク３に戻されるので、タンク吸入温度Ｔｔも上昇する。

なお、フィルタ流入温度Ｔｆがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に略一致して安定している状態は、タンク吸入温度Ｔｔがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に略一致するまで続く。そして、タンク吸入温度Ｔｔがフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に略一致すると、還流側開度は全閉（０％）となり還流量Ｑｒはゼロになる。これにより、フィルタ流入温度Ｔｆに応じた還流量Ｑｒの制御が終了する。

〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射装置１は、燃料供給ポンプ４に吸入される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ７、フィルタ流入温度Ｔｆを検出するフィルタ流入温度センサ８、フィルタ７よりも上流側の燃料吸入通路６と、リターン燃料を燃料タンク３へ導く燃料戻し通路９とを連結し、リターン燃料をフィルタ７に導く燃料還流通路１０、還流量Ｑｒを調節する電磁三方弁１１、フィルタ流入温度Ｔｆに基づき、還流量Ｑｒに対応する指令値としてバルブ駆動電流を算出し電磁三方弁１１のソレノイドコイルに与える制御手段１２を備える。

これにより、還流量Ｑｒは、制御手段１２で算出されるバルブ駆動電流に応じて増減する可変量となる。さらに、バルブ駆動電流はフィルタ流入温度センサ８の検出値に基づき算出されるため、還流量Ｑｒは、従来のようにゼロまたは最大値Ｑｒｍａｘのいずれか一方になるのではなく、フィルタ流入温度Ｔｆに応じた値に調節される。このため、フィルタ流入温度Ｔｆに応じて還流量Ｑｒを自在に調節できるので、フィルタ流入温度Ｔｆが上下に振動するのを抑えるとともに、速やかにフィルタ流入温度Ｔｆを上昇させてフィルタ７に捕捉されたワックスを早期に溶融することができる。

また、ＥＣＵ５２は、フィルタ７に流入する燃料について合流点４７の上流側と下流側とで熱収支をとり、この熱収支に基づき仮バルブ駆動電流を算出するとともに、仮バルブ駆動電流を修正することで最終的にバルブ駆動電流を算出する。
これにより、実現可能なフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊を設定してバルブ駆動電流を算出することができるので、燃料噴射装置１に過剰な負荷をかけることなく、フィルタ流入温度Ｔｆが上下に振動するのを抑えるとともに、フィルタ７に捕捉されたワックスを早期に溶融することができる。

また、ＥＣＵ５２は、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊と、フィルタ流入温度センサ８による検出値との偏差に応じて仮バルブ駆動電流を修正することで、最終的にバルブ駆動電流を算出する。
これにより、フィルタ流入温度Ｔｆのフィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に対する偏差に応じて還流量Ｑｒが調節されるので、確実にフィルタ流入温度Ｔｆが上下に振動するのを抑えることができる。

実施例２の燃料噴射装置１では、制御手段１２がリターン燃料の流量を示すリターン流量を調節することで、フィルタ流入温度Ｔｆを上昇させ、フィルタ流入目標温度Ｔｆ＊に略一致させる。すなわち、電磁三方弁１１の還流側開度を全開とし還流量Ｑｒを最大値Ｑｒｍａｘとすることで、フィルタ流入温度Ｔｆの上昇を促すとともに、さらに還流側開度を全開のままでリターン流量を増量して最大値Ｑｒｍａｘ自体を大きくすることで、フィルタ流入温度Ｔｆの上昇を加速することができる。

また、リターン流量の増量は、アイドル運転時のエンジン回転数（アイドル回転数）を上げることで、達成することができる。すなわち、アイドル回転数を上げるため単位時間当たりの噴射回数を増加すると、単位時間当たりの動的リーク量を増やすことができる。これにより、リターン流量を増量して、より早期にフィルタ流入温度Ｔｆを上昇させることができる。また、アイドル回転数の上昇は、エンジンの暖機を早めるためエンジン等が低温であるときに行われるよう設定されている。このため、特に制御方法等を改変することなく、リターン流量を増量して最大値Ｑｒｍａｘを大きくすることができる。

〔変形例〕
本実施例の噴射手段５は、フィルタ７へ導かれるリターン燃料の供給源としての機能を有することから、インジェクタ１３とコモンレール２の両方を噴射手段５とみなしたが、コモンレール２のみを噴射手段５と考えてもよく、インジェクタ１３のみを噴射手段５と考えてもよい。また、他にも、温められた燃料をフィルタ７に供給することができるものがあれば、これを噴射手段５としてもよい。例えば、燃料供給ポンプ４からも燃料がリークしており、この燃料も燃料戻し通路９にリークするので、燃料供給ポンプ４を噴射手段５とみなすこともできる。

本実施例の燃料噴射装置１の電磁三方弁１１では、ソレノイドコイルへの通電量をデューティ比に応じて可変することで還流側開度が調節されたが、リニアソレノイドを用いて還流側開度を調節することもできる。
本実施例の燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンに燃料を噴射供給するものであったが、ガソリンエンジンに燃料を噴射供給する装置にも適用することができる。

燃料噴射装置の構成図である（実施例１）。 インジェクタの構成図である（実施例１）。 燃料噴射装置による処理を示すフローチャートである（実施例１）。 （ａ）はフィルタ流入温度、タンク吸入温度、リターン温度の推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は還流側開度の推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）はフィルタ流入流量、還流量の推移を示すタイムチャートである（実施例１）。 燃料噴射装置の構成図である（従来例）。 （ａ）はフィルタ流入温度、タンク吸入温度、リターン温度の推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は流路切替弁の開閉状態の推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）はフィルタ流入流量、還流量の推移を示すタイムチャートである（従来例）。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
３ 燃料タンク
４ 燃料供給ポンプ
５ 噴射手段
６ 燃料吸入通路
７ フィルタ
８ フィルタ流入温度センサ（フィルタ流入温度検出手段）
９ 燃料戻し通路
１０ 燃料還流通路
１１ 電磁三方弁（還流量調節手段）
１２ 制御手段
Ｔｆ フィルタ流入温度（フィルタに流入する燃料の温度）
Ｑｒ 還流量
Ｔｆ＊ フィルタ流入目標温度（フィルタに流入する燃料の目標温度）

Claims (5)

1. 燃料タンクの燃料を吸入するとともに加圧して吐出する燃料供給ポンプ、
   この燃料供給ポンプから吐出された燃料をエンジンに噴射供給する噴射手段、
   前記燃料タンクと前記燃料供給ポンプの吸入口とを連結する燃料吸入通路に配設され、前記燃料供給ポンプに吸入される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ、
   このフィルタに流入する燃料の温度を検出するフィルタ流入温度検出手段、
   前記フィルタよりも上流側の燃料吸入通路と、前記噴射手段から戻される燃料を前記燃料タンクへ導く燃料戻し通路とを連結し、前記噴射手段から戻される燃料を前記フィルタに導く燃料還流通路、
   前記燃料還流通路を通じて前記フィルタに導かれる燃料の流量を示す還流量を調節する還流量調節手段、
   前記フィルタ流入温度検出手段による検出値に基づき、前記還流量に対応する指令値を算出し前記還流量調節手段に与える制御手段
   を備えた燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記制御手段は、前記フィルタに流入する燃料の熱収支に基づき前記指令値を算出することを特徴とする燃料噴射装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記制御手段は、前記フィルタに流入する燃料の目標温度と、前記フィルタ流入温度検出手段による検出値との偏差に応じて前記指令値を算出することを特徴とする燃料噴射装置。
4. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記制御手段は、前記噴射手段から戻される燃料の流量を示すリターン流量を調節することで、前記フィルタ流入温度検出手段による検出値を、前記フィルタに流入する燃料の目標温度に略一致させることを特徴とする燃料噴射装置。
5. 請求項４に記載の燃料噴射装置において、
   前記制御手段は、アイドル運転時にエンジン回転数を変更することで前記リターン流量を調節することを特徴とする燃料噴射装置。

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