JP2008057382A - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄圧した高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)備えた内燃機関の燃料噴射装置に関し、特に、燃料噴射弁温度の過上昇抑制に好適な内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine having a fuel injection valve (injector) that injects accumulated high-pressure fuel into each cylinder of the internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine suitable for suppressing an excessive increase in fuel injection valve temperature. The present invention relates to a fuel injection device.
排気ガス規制の強化やエンジン出力の向上に対応して蓄圧燃料の高圧化が図られているが、この高圧化に伴い、高圧蓄圧燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)の温度が過上昇する問題がある。この温度の過上昇を解消するためには、温度上昇時に燃料の噴射量を減少またはコモンレール圧を低下させて、燃料温度を下げ、インジェクタ温度を下げることが有効である一方、この方法では、内燃機関の出力の低下を伴い、蓄圧式燃料噴射システムを搭載した車両のドライバビリティ(運転性能)を低下させるものであることが知られている。 In response to stricter exhaust gas regulations and higher engine output, the pressure-accumulated fuel has been increased, but with this increase in pressure, the temperature of the fuel injection valve (injector) that injects the high-pressure accumulated fuel into each cylinder There is a problem of over rising. In order to eliminate this excessive increase in temperature, it is effective to reduce the fuel temperature by lowering the fuel injection amount or lowering the common rail pressure when the temperature rises. It is known that the drivability (driving performance) of a vehicle equipped with a pressure-accumulation fuel injection system is reduced with a decrease in engine output.
このため、従来から前記車両のドライバビリティの低下を抑制しつつインジェクタ温度の過上昇を抑制して蓄圧燃料の高圧化を図る燃料噴射装置が提案されている(特許文献1、2参照)。 For this reason, conventionally, there has been proposed a fuel injection device that suppresses an excessive increase in injector temperature and suppresses a decrease in drivability of the vehicle to increase the pressure of the accumulated fuel (see Patent Documents 1 and 2).
特許文献1では、インジェクタ温度と所定値との差、センサにより検出したコモンレール圧および特性図に基づいて、電流補正係数を算出し、また、コモンレール圧の低圧時の下げ方と比べて高圧時は電流補正係数を通常時より大きく下げるように設定するようにして、インジェクタ温度が所定値を越えている場合には、インジェクタのソレノイドコイルへの駆動電流値を運転条件に応じて下げることにより、ソレノイドコイルの発熱量を抑制するようにしている。 In Patent Document 1, a current correction coefficient is calculated based on a difference between an injector temperature and a predetermined value, a common rail pressure detected by a sensor, and a characteristic diagram. When the current correction coefficient is set to be much lower than normal, and the injector temperature exceeds a predetermined value, the drive current value to the solenoid coil of the injector is reduced according to the operating conditions, so that the solenoid The amount of heat generated by the coil is suppressed.
特許文献2では、インジェクタで噴射されずに余剰となってリークして燃料タンクに還流するリーク燃料の温度上昇率をエンジンの運転条件に応じて算出し、この温度上昇率に基づいて、蓄圧燃料の温度上昇の抑制のための運転制限(ガードレール圧低下や噴射量低下による出力低下運転)を開始する条件を変化させるようにしている。
しかしながら、上記特許文献1では、燃料温度が一定の所定値を超えると噴射圧力の制限およびインジェクタの発熱量の抑制が開始されるので、噴射圧力や噴射量などの条件によって変化する燃料温度の上昇率によっては燃料温度が許容値を超える恐れがある。また、噴射圧力制限を開始する所定値を過度に低く設定するとエンジンの運転状態に応じた目標噴射圧力を発生させることができない領域が拡大して、その分出力の低下を生じることになる。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, when the fuel temperature exceeds a certain predetermined value, the injection pressure restriction and the suppression of the heat generation amount of the injector are started. Depending on the rate, the fuel temperature may exceed the allowable value. Further, if the predetermined value for starting the injection pressure restriction is set too low, a region where the target injection pressure corresponding to the operating state of the engine cannot be generated is expanded, and the output is reduced accordingly.
また、特許文献2では、エンジンの運転条件に応じて燃料温度の上昇率を推定して運転制限の開始温度を設定するものであるため、運転制限される領域を縮小可能である。しかしながら、リークされて燃料タンクに戻され、燃料タンクに存在する残存燃料との熱交換後に、燃料タンクから再び蓄圧燃料として供給される際の燃料温度は、燃料タンクの残存燃料(熱容量)の大小に応じて変化することから、燃料タンクの残存燃料が比較的多い場合等においては、前記推定した燃料温度の上昇率より低い上昇率で燃料温度が上昇されるにも係らず、運転制限されてしまうといういうことが予想される。
Further, in
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、運転制限領域をより縮小可能な内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can further reduce the operation restriction region.
本発明は、高圧ポンプより圧送された高圧燃料を蓄圧レール内に蓄圧し、内燃機関の各気筒毎に装備されたインジェクタに前記高圧燃料を分配供給し、前記インジェクタが通電されることによりインジェクタから各気筒の燃焼室へ高圧燃料を噴射させて供給する内燃機関の燃料噴射装置において、燃料温度を検出または推定する燃温測定手段と、燃料タンクの燃料残量を検出または推定する燃料残量測定手段と、前記燃温測定手段によって検出または推定された燃料温度が予め設定した所定値を超え且つ前記燃料残量測定手段によって検出または推定された燃料残量が予め設定した所定量から減少された際に、前記燃料残量が前記所定量より多い時と比べて前記蓄圧レールの蓄圧圧力を低下させるよう補正する蓄圧圧力補正手段と、を備えるようにした。 The present invention accumulates high-pressure fuel pumped from a high-pressure pump in an accumulator rail, distributes and supplies the high-pressure fuel to injectors installed in each cylinder of an internal combustion engine, and the injector is energized to supply power from the injector. Fuel temperature measuring means for detecting or estimating fuel temperature and fuel remaining amount measurement for detecting or estimating the remaining amount of fuel in a fuel tank in a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies high pressure fuel injected into the combustion chamber of each cylinder And the fuel temperature detected or estimated by the fuel temperature measuring means exceeds a preset predetermined value, and the fuel remaining amount detected or estimated by the fuel residual quantity measuring means is reduced from a preset predetermined amount. Pressure accumulation correction means for correcting the pressure accumulation pressure of the pressure accumulation rail to be lower than when the remaining amount of fuel is greater than the predetermined amount. Was Unishi.
したがって、本発明では、燃温測定手段によって検出または推定された燃料温度が予め設定した所定値を超え且つ前記燃料残量測定手段によって検出または推定された燃料残量が予め設定した所定量から減少された際に、前記燃料残量が前記所定量より多い時と比べて前記蓄圧レールの蓄圧圧力を低下させるよう補正するため、熱地や夏季等における燃温上昇時、出力低下を伴う運転制限状態の作動領域を縮小でき、その作動頻度を低減することができる。 Therefore, according to the present invention, the fuel temperature detected or estimated by the fuel temperature measuring unit exceeds a predetermined value set in advance, and the fuel remaining amount detected or estimated by the remaining fuel level measuring unit is decreased from the predetermined amount set in advance. In order to correct the pressure accumulation pressure of the pressure accumulation rail to be lower than when the remaining amount of fuel is greater than the predetermined amount, the operation restriction is accompanied by a decrease in output when the fuel temperature rises in a hot place or in summer. The operating area of the state can be reduced, and its operating frequency can be reduced.
以下、本発明の内燃機関の燃料噴射装置を各実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a fuel injection device for an internal combustion engine of the present invention will be described based on each embodiment.
(第1実施形態)
図1〜図4は、本発明を適用した内燃機関の燃料噴射装置の第1実施形態を示し、図1は内燃機関の燃料噴射装置のシステム構成図、図2は内燃機関の燃料噴射装置の制御フローチャート、図3は本実施形態における運転制限領域を示す説明図、図4は燃料タンクの燃料残量に対する燃料温度の上昇速度を示す説明図である。
(First embodiment)
1 to 4 show a first embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine to which the present invention is applied, FIG. 1 is a system configuration diagram of the fuel injection device for the internal combustion engine, and FIG. 2 is a diagram of the fuel injection device for the internal combustion engine. FIG. 3 is a control flowchart, FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation restriction region in this embodiment, and FIG.
図1において、内燃機関の燃料噴射装置はコモンレール式燃料噴射システムを構成し、ディーゼルエンジン等の内燃機関1(以下エンジンと言う)により回転駆動されるサプライポンプ2と、このサプライポンプ2より吐出された高圧燃料を蓄圧する蓄圧タンクを構成するコモンレール3と、このコモンレール3に蓄圧された高圧燃料をエンジン1の各気筒の燃焼室5内に噴射供給する複数個の電磁弁付きインジェクタ4(以下インジェクタと略す)と、サプライポンプ2および複数個のインジェクタ4を電子制御するエンジンコントローラ6(ECU)とを備えている。
In FIG. 1, a fuel injection device for an internal combustion engine constitutes a common rail fuel injection system, and is supplied from a
前記サプライポンプ2は、燃料タンク7に配置されたセンダーユニット8内の燃料ポンプ14から吐出された燃料を燃料フィルタ9およびフィード配管10を介して導入し、エンジン1のクランク軸の回転に伴って回転されて導入燃料を比較的低圧の燃料圧に加圧する低圧用フィードポンプと、同じくクランク軸の回転に伴って駆動されてフィードポンプよりの低圧燃料を加圧してコモンレール3に吐出する高圧用プランジャポンプとを備える。サプライポンプ2からのリーク燃料はリターン配管11に戻され、燃料クーラ12を経由させてセンダーユニット8から燃料タンク7へ戻される。なお、寒冷地仕様車においては、リターン配管11中に、サプライポンプ2で加圧されることにより一度暖められたリーク燃料を燃料供給系統のフィード配管10へ直接戻すフューエルリターンコントロールシステム13(FRCS)が配置されている。
The
前記コモンレール3には、サプライポンプ2から吐出される高圧燃料が連続的に供給されて燃料噴射圧力に相当する高い圧力(コモンレール圧)に蓄圧され、このコモンレール圧が限界設定圧を超える場合には図示しないリリーフ弁からリターン配管11に戻され、コモンレール圧が限界設定圧よりも高くなることを防止している。前記コモンレール圧は、サプライポンプ2の上流に設けた図示しない吸入調整弁をエンジンコントローラ6により調整することにより調整され、コモンレール3の圧力は圧力センサ20により検出されてエンジンコントローラ6へフィードバックされる。
When the high pressure fuel discharged from the
エンジン1の各気筒毎に装備されたインジェクタ4は、コモンレール3より分岐する分岐管の下流に接続され、図示しないが、エンジン1の各気筒の燃焼室5内に高圧燃料を噴射して供給する噴射弁と、この噴射弁のニードルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータとしての電磁ソレノイドと、前記ニードルを閉弁方向に付勢するバルブスプリングとを備える。分岐管を経由して供給された高圧燃料は、電磁ソレノイドの駆動による噴射弁の開弁により燃焼室5に噴射される一方、電磁ソレノイドの作動に伴い一部の燃料は電磁ソレノイドの周辺部位を通過することにより電磁ソレノイドを冷却した後、前記リターン配管11に戻される。前記各インジェクタ4からの燃料の噴射は、電磁ソレノイドを駆動する図示しない駆動回路への、エンジンコントローラ6(ECU)から出力される電磁弁制御信号により電子制御される。
An injector 4 provided for each cylinder of the engine 1 is connected downstream of a branch pipe branched from the common rail 3 and is supplied with high pressure fuel injected into the combustion chamber 5 of each cylinder of the engine 1 (not shown). An injection valve, an electromagnetic solenoid as an electromagnetic actuator that drives the needle of the injection valve in the valve opening direction, and a valve spring that biases the needle in the valve closing direction are provided. The high-pressure fuel supplied via the branch pipe is injected into the combustion chamber 5 by opening the injection valve driven by the electromagnetic solenoid, and part of the fuel moves around the electromagnetic solenoid as the electromagnetic solenoid operates. The electromagnetic solenoid is cooled by passing, and then returned to the
前記エンジンコントローラ6(ECU)には、制御処理の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保存・記憶するROM、RAM等の記憶装置、入力回路、出力回路等よりなるマイクロコンピュータと、その電源回路、インジェクタ駆動回路等を含むよう構成している。そして、エンジンコントローラ6には車両運転情報としてのアクセル開度センサ21およびエンジン回転数センサ22よりのアクセル開度信号(ACCEL)およびエンジン回転数信号(Ne)、燃料タンク7のセンダーユニット8に設けた燃料残量センサ23(燃料残量測定手段)よりの燃料残量信号(FL)、フィード配管10に配置された燃温センサ24(燃温測定手段)よりの燃温信号(THFL)、コモンレール圧力センサ20よりのコモンレール圧信号(PC)、エンジン水温センサ25よりの冷却水温信号(TC)等が入力されるよう構成している。
The engine controller 6 (ECU) includes a CPU that performs control processing and arithmetic processing, a ROM that stores and stores various programs and data, a microcomputer such as a RAM, an input circuit, an output circuit, and a microcomputer. A power supply circuit, an injector drive circuit, and the like are included. The
また、前記エンジンコントローラ6(ECU)の記憶装置には、アクセル開度信号(エンジン負荷ACCEL)とエンジン回転速度(Ne)に応じたコモンレール3の目標燃料圧力マップ、アクセル開度信号(エンジン負荷ACCEL)とエンジン回転速度(Ne)とに応じた1気筒当たり要求燃料量のマップ、1気筒当たり要求燃料量と目標燃料圧力とに応じたインジェクタ4の開弁パルス幅のマップ、燃料残量(FL)と燃料温度(THFL)とをパラメータとした運転制限割合を各設定したマップが予め記憶されている。 Further, the storage device of the engine controller 6 (ECU) stores a target fuel pressure map of the common rail 3 according to the accelerator opening signal (engine load ACCEL) and the engine speed (Ne), an accelerator opening signal (engine load ACCEL). ) And the required fuel amount per cylinder according to the engine speed (Ne), the map of the valve opening pulse width of the injector 4 according to the required fuel amount per cylinder and the target fuel pressure, the remaining fuel amount (FL ) And the fuel temperature (THFL) are stored in advance as maps in which the operation restriction ratios are set as parameters.
そして、エンジンコントローラ6では、燃料圧力センサ20により検出されるコモンレール3の実際の燃料圧力(PC)が、そのときのエンジン1のアクセル開度信号(エンジン負荷ACCEL)と回転速度(Ne)に応じてマップに設定した目標燃料圧力と一致するように、図示しない吸入調整弁を介してサプライポンプ2における高圧プランジャポンプの吐出量を制御する。例えば、実際のコモンレール燃料圧力(PC)が目標燃料圧力より低いときには前記吸入調整弁により通路を閉塞するタイミングを早めて高圧プランジャポンプの吐出量を増やし実際のコモンレール燃料圧力(PC)を上昇させて目標燃料圧力に近づける。この逆に、実際のコモンレール燃料圧力(PC)が目標燃料圧力より高いときには吸入調整弁が通路を閉塞するタイミングを遅くして高圧プランジャポンプの吐出量を減らし実際のコモンレール燃料圧力(PC)を下降させて目標燃料圧力に近づける。前記コモンレール燃料圧力(PC)は、各気筒のインジェクタ4による所定のタイミングによる燃料噴射による各燃焼室5への燃料供給により、所定の燃料が消失することで、コモンレール3内の燃料圧力(PC)が低下するので、上記したコモンレール燃料圧力(PC)の制御(高圧プランジャポンプの吐出量制御)は常に実行される。
In the
また、アクセル開度信号(エンジン負荷ACCEL)と回転速度(Ne)が定まれば1気筒当たり要求燃料量が一義的に定まり、その1気筒当たり要求燃料量と目標燃料圧力が定まれば、インジェクタ4の開弁パルス幅が定まる。前記エンジンコントローラ6は、そのときのアクセル開度信号(エンジン負荷ACCEL)と回転速度(Ne)とから1気筒当たり要求燃料量のマップと目標燃料圧力のマップを検索して、1気筒当たり要求燃料量と目標燃料圧力を求め、これらからさらに燃料噴射パルス幅のマップを検索してインジェクタ4の開弁パルス幅を求め、所定の噴射タイミングとなったとき、この開弁パルス幅でインジェクタ4を開いて各気筒に燃料を供給する。
If the accelerator opening signal (engine load ACCEL) and the rotational speed (Ne) are determined, the required fuel amount per cylinder is uniquely determined. If the required fuel amount per cylinder and the target fuel pressure are determined, the injector The valve opening pulse width of 4 is determined. The
前記燃料残量と燃料温度とをパラメータとして運転制限割合を記憶させたマップは、図3に示すように、燃料タンク7の燃料残量(FL)が少なく且つ燃温センサ24よりの燃料温度(THFL)が予め設定した所定温度以上の領域および燃料残量が増加するにつれて所定温度を上昇させて設定した遷移領域を運転制限領域B(例えば80%)として設定し、前記運転制限領域Bに含まれない燃料残量が多い領域および燃料温度が予め設定した温度未満の領域を運転制限不要領域A(100%)と設定している。なお、燃料温度が予め設定した所定温度以上であり且つ前記運転制限領域Bに含まれない燃料残量が多い領域を、運転制限領域Bと運転制限不要領域Aとの中間段階である運転制限緩和領域C(例えば、90%)と設定してもよい。
As shown in FIG. 3, the map in which the remaining fuel amount and the fuel temperature are used as parameters to store the operation restriction ratio is low, and the fuel temperature (FL) in the
図4は、燃料タンク7の燃料残量に対する燃料温度の上昇速度を示したものである。燃料タンク7からエンジン1に供給された燃料はサプライポンプ2で昇圧されることにより、エンジン1およびインジェクタ4の電磁ソレノイドの熱により、夫々温度上昇され、インジェクタ4により燃焼室5内に順次噴射される。インジェクタ4より噴射されずにエンジン1から還流されるリターン燃料は、上記温度上昇した状態で燃料タンク7のセンダーユニット8内に戻される。
FIG. 4 shows the rate of increase of the fuel temperature with respect to the remaining amount of fuel in the
センターユニット内では、エンジン1から還流されたリターン燃料とセンダーユニット8外から流入した残量燃料とが、センダーユニット8内燃料と混合され、その温度が上昇される一方、センダーユニット8外の残量燃料と熱交換されることにより冷却される。したがって、燃料ポンプ14により吸込まれてエンジン1に供給される燃料の温度は、リターン燃料による入熱量と外部の残量燃料との熱交換による放熱量とのバランスにより上昇するか下降するかが決まる。
In the center unit, the return fuel recirculated from the engine 1 and the remaining fuel flowing in from the outside of the
前記燃料タンク7の燃料残量がタンク容量の半分以上あるFの領域においては、外部の残量燃料の液面レベルが高いためにセンダーユニット8はその液面下にあり、しかも、センダーユニット8外の残量燃料の容量が大きくその熱容量も大きいがため温度上昇が緩やかとなり、センダーユニット8内外間の熱交換が盛んに行われ、センダーユニット8内の燃料温度の上昇を抑制する。
In the region F where the remaining amount of fuel in the
前記燃料タンク7の燃料残量がタンク容量の半分以下に低下したFEの領域においては、センダーユニット8内外の残留燃料の液面レベルが略等しいかセンダーユニット8外の液面レベルが若干高い程度となり、センダーユニット8内外間の熱交換面積が低下すると共にセンダーユニット8外の残量燃料の容量が小さくなることに伴ってその熱容量も小さくなり、比較的に温度上昇しやすくなる。これがために、燃料残量レベルの低下につれて、センダーユニット8内外間の熱交換も徐々に減少され、センダーユニット8内の温度上昇も徐々に大きくなる。
In the FE region where the fuel remaining in the
前記燃料タンク7の燃料残量が残量警告灯により警告される状態まで低下するEの領域においては、センダーユニット8内外の残留燃料の液面レベルが略等しく低いか若しくはセンダーユニット8内の液面レベルが若干高い程度となり、センダーユニット8内外間の熱交換面積がより一層小さくなると共にセンダーユニット8外の残量燃料の容量も小さくなることに伴ってその熱容量もより小さくなり、温度上昇しやすくなる。これがために、燃料残量レベルの低下につれて、センダーユニット8内外間の熱交換も一層減少され、センダーユニット8内の温度上昇も大きくなる。
In the region E where the remaining amount of fuel in the
前記運転制限割合を記憶させたマップにおける運転制限領域Bは、前記燃料タンク7のセンダーユニット8内の残存燃料の温度上昇特性に基づいて燃料残量が1/3前後に低下された段階から燃料残量が少なくなるにつれて運転制限を開始する温度を徐々に低下させ、残量警告が発せられる直前の1/4程度以下に燃料残量が低下される場合には運転制限を開始する温度を従前と同様の温度とするようにしている。
The operation restriction region B in the map in which the operation restriction ratio is stored is the fuel from the stage where the remaining fuel amount is reduced to about 1/3 based on the temperature rise characteristic of the remaining fuel in the
前記エンジンコントローラ6は、燃温センサ24よりの燃料温度と燃料タンク7の燃料残量とを監視し、これらのセンサ信号が運転制限領域B(若しくは運転制限緩和領域C)に存在すると判断した際には、前記目標コモンレール燃料圧力を、運転制限割合を記憶させたマップから読み出した制限割合を乗算して低下させ、コモンレール圧に低下させるよう吸入調整弁を制御して目標コモンレール圧を調整する。このように、目標コモンレール圧が低下されると、その圧力低下に応じて、目標燃料噴射量を変化させる。なお、燃焼室5での燃焼状態が変化することを防止するために、燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅は変化させない。
When the
次に、エンジンコントローラ6により実行される目標レール圧および目標噴射量の演算制御について、図2を参照しながら説明する。図2は、エンジンコントローラ6で所定時間(例えば10ms)毎に繰返し実行される目標レール圧および目標噴射量の演算制御のフローチャートである。
Next, calculation control of the target rail pressure and the target injection amount executed by the
まず、ステップ1において、アクセル開度センサ21よりのアクセル開度信号(ACCEL)、エンジン回転数センサ22よりのエンジン回転速度信号(Ne)、燃温センサ24よりの燃料温度信号(THFL)、燃料残量センサ23よりの燃料残量信号(FL)が読み出され、ステップ2へ進む。
First, in step 1, the accelerator opening signal (ACCEL) from the accelerator opening sensor 21, the engine speed signal (Ne) from the engine speed sensor 22, the fuel temperature signal (THFL) from the
ステップ2では、アクセル開度信号(ACCEL)とエンジン回転速度(Ne)により一気筒当りの要求燃料量のマップを参照して目標燃料噴射量(Q)が算出されて、ステップ3へ進む。
In
ステップ3では、アクセル開度信号(ACCEL)とエンジン回転速度(Ne)によりコモンレール3の目標燃料圧力マップを参照して目標レール圧(P)が算出されて、ステップ4へ進む。 In step 3, the target rail pressure (P) is calculated by referring to the target fuel pressure map of the common rail 3 based on the accelerator opening signal (ACCEL) and the engine speed (Ne), and the process proceeds to step 4.
ステップ4では、燃温信号(THFL)と燃料残量(FL)とより運転制限割合設定マップを参照して、現在の燃料残量と燃料温度で決定される領域がレール圧制限領域B(若しくは運転制限緩和領域C)であるか否かが判定され、レール圧制限領域B(若しくは運転制限緩和領域C)でない場合には、ステップ12へ進み、前記ステップ2およびステップ3で演算した目標燃料噴射量(Q)および目標レール圧(P)を最終目標燃料噴射量(QFIN)および最終目標レール圧(PFIN)として設定し、インジェクタ駆動回路および吸入調量弁に出力する。
In step 4, the region determined by the current fuel remaining amount and fuel temperature is referred to the rail pressure limiting region B (or the fuel temperature signal (THFL) and the fuel remaining amount (FL) with reference to the operation restriction ratio setting map. It is determined whether or not the operation restriction mitigation region C), and if it is not the rail pressure restriction region B (or operation restriction mitigation region C), the process proceeds to step 12, and the target fuel injection calculated in
ステップ4において、現在の燃料残量と燃料温度で決定される領域がレール圧制限領域B(若しくは運転制限緩和領域C)であると判定した場合にはステップ5〜ステップ11を実行して、レール圧制限領域B(若しくは運転制限緩和領域C)における目標燃料噴射量および目標レール圧を算出して、ステップ12において、これらのステップで演算した目標燃料噴射量および目標レール圧を最終目標燃料噴射量(QFIN)および最終目標レール圧(PFIN)として設定し、同様に出力する。
In Step 4, when it is determined that the region determined by the current remaining fuel amount and the fuel temperature is the rail pressure limiting region B (or the operation limitation mitigating region C), Step 5 to Step 11 are executed, The target fuel injection amount and the target rail pressure in the pressure restriction region B (or the operation restriction relaxation region C) are calculated, and in
即ち、ステップ5では、ステップ3で算出した目標レール圧(P)を基準としてステップ4で判定した運転制限割合を乗算して制限運転時におけるガードレール圧(PGD)を算出して、ステップ6へ進む。 That is, in step 5, the guard rail pressure (PGD) during the limited operation is calculated by multiplying the operation limit ratio determined in step 4 with the target rail pressure (P) calculated in step 3 as a reference, and the process proceeds to step 6 .
ステップ6では、ステップ3で算出した目標レール圧(P)とステップ5で算出したガードレール圧(PGD)とを比較して小さい(低い)側のレール圧を選択してステップ7へ進む。
In
ステップ7では、検出された燃料温度(THFL)の予め設定した所定温度に対する温度差に応じて、レール圧低下速度(PDWN)を算出する。即ち、レール圧低下速度(PDWN)は、前記温度差が大きい場合には大きく設定されて早急にレール圧が低下されるようにし、前記温度差が小さい場合には小さく設定されて徐々にレール圧が低下されるようにする。このように、レール圧低下速度(PDWN)を前記温度差に応じて設定することにより、急激な出力低下を抑制して車両に生ずる減速の違和感を緩和する。
In
ステップ8では、ステップ3で算出した目標レール圧(P)よりステップ7で算出したレール圧低下速度(PDWN)を減算した最終目標レール圧(PFIN)を算出し、ステップ9へ進む。このように、最終目標レール圧(PFIN)を低下させることにより、サプライポンプ2での昇圧量の減少およびインジェクタ4の電磁ソレノイドへの駆動電流量減少による発熱量の低下等により、インジェクタ4およびインジェクタ4内燃料の温度が低下される。
In
ステップ9では、ステップ8で算出した最終目標レール圧(PFIN)に基づいて、その時点における燃料噴射パルス幅を変化させずに供給できるガード燃料噴射量(QGD)を算出して、ステップ10へ進む。このガード燃料噴射量(QGD)は、最終目標レール圧(PFIN)がステップ3で算出した目標レール圧(P)よりステップ7で算出したレール圧低下速度(PDWN)分だけ低下されていることにより、ステップ2で算出した目標燃料噴射量(Q)より減少される。
In step 9, based on the final target rail pressure (PFIN) calculated in
ステップ10では、ステップ9で算出したガード燃料噴射量(QGD)とステップ2で算出した目標燃料噴射量(Q)とを比較して少ない側の燃料噴射量を選択してステップ11へ進む。ステップ11では、ステップ10で選択した燃料噴射量を最終燃料噴射量(QFIN)として算出してステップ12へ進む。
In
そして、ステップ12において、ステップ8およびステップ11で各算出した設定値を、運転制限領域における今回の処理での最終目標燃料噴射量(QFIN)および最終目標レール圧(PFIN)として設定し、インジェクタ駆動回路および吸入調量弁に出力する。
In
以上の処理ステップが所定時間毎に繰返されることにより、実レール圧PCをステップ5で算出したガードレール圧PGDまで徐々に低下させることができる。そして、燃料温度のみならず、燃料タンク7の燃料残量による燃料温度上昇速度を考慮した制限運転領域B(更にはC)でのみ、エンジン1を制限運転させることができ、レール圧を低下させ出力低下させて行うエンジン1の運転制限の実施領域を小さくすることができる。即ち、燃料残量が多く燃料温度の上昇速度が小さい場合と燃料残量が少なく燃料温度の上昇速度が大きい場合とで同じ運転制限割合で制御することによる運転制限領域を、燃料残量が多く燃料温度の上昇速度が低い領域では運転制限を行わないようにすることができる。このため、特に夏期や熱地での運転性を向上できる。
By repeating the above processing steps every predetermined time, the actual rail pressure PC can be gradually lowered to the guardrail pressure PGD calculated in step 5. Then, the engine 1 can be limitedly operated not only in the fuel temperature but also in the limited operation region B (and C) in consideration of the fuel temperature increase rate due to the fuel remaining amount in the
また、燃料タンク7の熱容量を考慮することにより燃料クーラ12等の冷却装置の冷却能力を低減させて、そのコスト低減を図ることができる。
Further, considering the heat capacity of the
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)高圧ポンプであるサプライポンプ2より圧送された高圧燃料を蓄圧レール3内に蓄圧し、内燃機関1の各気筒毎に装備されたインジェクタ4に前記高圧燃料を分配供給し、前記インジェクタ4が通電されることによりインジェクタ4から各気筒の燃焼室5へ高圧燃料を噴射させて供給する内燃機関1の燃料噴射装置において、燃料温度を検出または推定する燃温測定手段24と、燃料タンク7の燃料残量を検出または推定する燃料残量測定手段23と、前記燃温測定手段24によって検出または推定された燃料温度が予め設定した所定値を超え且つ前記燃料残量測定手段23によって検出または推定された燃料残量が予め設定した所定量から減少された際に、前記燃料残量が前記所定量より多い時と比べて前記蓄圧レール3の蓄圧圧力を低下させるよう補正する蓄圧圧力補正手段6と、を備えるようにした。このため、熱地や夏季等における燃温上昇時、出力低下を伴う運転制限状態の作動領域を縮小でき、その作動頻度を低減することができる。
(A) The high-pressure fuel pumped from the
(イ)蓄圧圧力を低下させるよう補正する領域Bは、予め設定した燃料残量より増加するにつれて、予め設定した燃料温度の所定値を上昇させて区分する遷移領域を含むことにより、燃料残量が比較的確保されたタンク容量の1/3〜1/2の燃料残量であっても燃料温度が前記区分された領域に該当するよう上昇された場合には確実に運転制限状態としてインジェクタ温度を低下させることができる。 (A) The region B to be corrected so as to reduce the accumulated pressure includes a transition region in which a predetermined value of the preset fuel temperature is increased and divided as it increases from the preset remaining fuel amount, thereby providing a remaining fuel amount. If the fuel temperature is raised so as to fall within the divided area even if the remaining fuel amount is 1/3 to 1/2 of the relatively secured tank capacity, the injector temperature is reliably set as the operation restricted state. Can be reduced.
(ウ)蓄圧圧力補正手段6は、前記燃料残量測定手段23によって検出または推定された燃料残量に応じて前記蓄圧圧力の低下補正量を減少させるようにすると、燃料残量が少なく燃料温度が上昇しやすい燃料温度上昇時に、確実に運転制限状態としてインジェクタ温度を低下させることができる。 (C) The accumulated pressure correction means 6 reduces the accumulated fuel pressure when the remaining fuel amount is detected or estimated by the remaining fuel amount measuring means 23, so that the remaining fuel amount is less. When the fuel temperature rises, which is likely to increase, the injector temperature can be reliably lowered as the operation restricted state.
(エ)蓄圧圧力補正手段6は、前記燃料温度測定手段24によって検出または推定された燃料温度に応じて前記蓄圧圧力の低下速度を増加させることにより、速やかに燃料温度を低下させ、インジェクタ温度を低下させることができる。 (D) Accumulated pressure correction means 6 quickly decreases the fuel temperature by increasing the rate of decrease of the accumulated pressure in accordance with the fuel temperature detected or estimated by the fuel temperature measuring means 24, and sets the injector temperature. Can be reduced.
(第2実施形態)
図5〜図7は、本発明を適用した内燃機関の燃料噴射装置の第2実施形態を示し、図5は燃料残量と燃料温度とをパラメータとして運転制限割合を記憶させたマップ、図6は燃料噴射装置の制御フローチャートの第1実施例、図7は内燃機関の燃料噴射装置の制御フローチャートの第2実施例である。本実施形態においては、運転制限割合を燃料残量と燃料温度とをパラメータとして設定した構成を第1実施形態に追加したものである。なお、第1実施形態と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
(Second Embodiment)
5 to 7 show a second embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine to which the present invention is applied, and FIG. 5 is a map in which an operation restriction ratio is stored with the remaining fuel amount and fuel temperature as parameters, FIG. FIG. 7 is a first embodiment of the control flowchart of the fuel injection device, and FIG. 7 is a second embodiment of the control flowchart of the fuel injection device of the internal combustion engine. In the present embodiment, a configuration in which the operation restriction ratio is set with the remaining fuel amount and the fuel temperature as parameters is added to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus and member as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted or simplified.
本実施形態における運転制限割合を設定したマップは、図5に示すように、燃料タンク7の燃料残量が少ない程、また、燃料温度が上昇する程、運転制限割合を増加させる(制限量を大きくする)よう、燃料残量と燃料温度とをパラメータとしてマップ化したことを特徴としている。内燃機関1の燃料噴射装置のシステム構成は基本的に第1実施形態と同じである。
As shown in FIG. 5, the map in which the operation restriction ratio is set in the present embodiment increases the operation restriction ratio as the remaining amount of fuel in the
また、エンジンコントローラ6で所定時間毎に実行される目標レール圧および目標噴射量の演算制御の第1実施例は、図6に示すフローチャートにより構成している。このフローチャートは、第1実施形態の図2に示すフローチャートとは、ステップ15の処理が相違し、その他の処理は、基本的に同じである。以下では、第1実施形態と相違する部位について説明する。
Further, the first embodiment of the calculation control of the target rail pressure and the target injection amount executed every predetermined time by the
即ち、ステップ15では、図5に示す運転制限割合を設定したマップを参照して、その時点の燃料残量FLと燃料温度THFLとに基づいて、運転制限割合を算出するようにしている。したがって、同じ燃料温度THFLであったとしても燃料残量FLが相違すれば、燃料残量FLが少ないほど運転制限割合が増加(制限量が大きい)され、燃料残量FLが多いほど運転制限割合が減少(制限量が少ない)される。また、逆に、同じ燃料残量FLであっても、燃料温度THFLが高いほど運転制限割合が増加(制限量が大きい)され、燃料温度THFLが低いほど運転制限割合が減少(制限量が少ない)される。 That is, in step 15, the operation restriction ratio is calculated based on the fuel remaining amount FL and the fuel temperature THFL at that time with reference to the map in which the operation restriction ratio shown in FIG. 5 is set. Therefore, even if the fuel temperature is the same, if the fuel remaining amount FL is different, the operation restriction ratio is increased (the restriction amount is larger) as the fuel remaining amount FL is smaller, and the operation restriction ratio is larger as the fuel remaining amount FL is larger. Is reduced (small amount of restriction). Conversely, even if the fuel remaining amount FL is the same, the operation restriction ratio increases (the restriction amount is large) as the fuel temperature THFL is high, and the operation restriction ratio decreases (the restriction amount is small) as the fuel temperature THFL is low. )
以上のように、燃料残量と燃料温度との両者をパラメータとして運転制限割合を変化させることにより、燃料残量が多く燃料温度の上昇速度が小さい場合と燃料残量が少なく燃料温度の上昇速度が大きい場合とで運転制限割合を木目細かく設定することができる。 As described above, by changing the operation restriction ratio using both the fuel remaining amount and the fuel temperature as parameters, the fuel remaining amount is large and the fuel temperature rising rate is small. The operation restriction ratio can be set finely when the value is large.
図6に示す制御フローチャートにおいて、ステップ7のレール圧低下速度PDWNは、第1実施形態と同様に、燃料温度THFLと運転制限を開始する燃料温度との温度差に応じて設定することができる。また、燃料温度THFLと運転制限を開始する燃料温度との温度差に応じ且つ燃料残量FLに応じて設定することもできる。これは、図5に示す運転制限割合のマップにおいて、その制限量に応じてレール圧低下速度PDWNを設定することであり、より一層木目細かい設定をすることができる。
In the control flowchart shown in FIG. 6, the rail pressure decrease rate PDWN in
図7に示す第2実施例の目標レール圧および目標噴射量の演算制御の制御フローチャートにおいては、第1実施例のフローチャートのステップ3に続けて、ステップ16およびステップ17を実行して、燃料温度THFLが予め設定された設定温度を超えている場合には燃料残量が警告点に達する以前において、燃料残量警告灯を早期に点灯させるようにしたものである。 In the control flowchart of the calculation control of the target rail pressure and the target injection amount of the second embodiment shown in FIG. 7, step 16 and step 17 are executed following step 3 of the flowchart of the first embodiment to determine the fuel temperature. When THFL exceeds a preset temperature, a fuel remaining amount warning lamp is turned on early before the remaining amount of fuel reaches the warning point.
即ち、ステップ16では、燃料温度THFLが予め設定された設定温度を超えていること、および、燃料残量FLが燃料残量警告するレベルに近づいているレベル(例えばタンク容量の1/5程度)以下となっていることを判定する。そして、これらの条件が満たされている場合にはステップ17へ進み、燃料残量警告灯を点灯させ、燃料タンク7への給油を促すようにしている。燃料タンク7に給油されると、温度上昇していない燃料が追加されることとなり、且つ、燃料残量FLが増加して燃料温度の上昇率が低下されることにより、燃料温度も低下され、運転制限状態が解除される。ステップ16での判定において、上記の条件が満たされていない場合には、ステップ17を経ることなく、次のステップであるステップ15へ進むようにしている。
That is, in step 16, the fuel temperature THFL exceeds the preset temperature, and the fuel remaining level FL is approaching the level for warning the remaining fuel level (for example, about 1/5 of the tank capacity). Determine that: When these conditions are satisfied, the routine proceeds to step 17 where the fuel remaining amount warning lamp is turned on to prompt fuel supply to the
本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)、(エ)に加えて以下に記載した効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the effects (a) and (d) in the first embodiment, the following effects can be achieved.
(オ)高圧ポンプであるサプライポンプ2より圧送された高圧燃料を蓄圧レール3内に蓄圧し、内燃機関1の各気筒毎に装備されたインジェクタ4に前記高圧燃料を分配供給し、前記インジェクタ4が通電されることによりインジェクタ4から各気筒の燃焼室5へ高圧燃料を噴射させて供給する内燃機関1の燃料噴射装置において、燃料温度を検出または推定する燃温測定手段24と、燃料タンク7の燃料残量を検出または推定する燃料残量測定手段23と、前記燃温測定手段24によって検出または推定された燃料温度が予め設定した所定値を超えた際に、前記燃料温度が前記所定値より低い時と比べて前記蓄圧レールの蓄圧圧力を低下させるよう補正するとともに、前記燃料残量測定手段23によって検出または推定された燃料残量に応じて前記蓄圧圧力の低下補正量を減少させる蓄圧圧力補正手段6と、を備えるようにした。このため、燃料残量が多く燃料温度が上昇しにくい場合には運転制限を弱めとし、燃料残量が少なく燃料温度が上昇しやすい場合には運転制限を強めとでき、熱地や夏季等における燃温上昇時、出力低下を伴う運転制限状態の作動領域を縮小でき、且つその作動頻度を低減することができる。
(E) The high-pressure fuel pumped from the
(カ)蓄圧圧力補正手段6は、前記燃料温度測定手段24によって検出または推定された燃料温度に応じて前記蓄圧圧力の低下補正量を増加させることにより、燃料温度の高温上昇に伴って運転制限を強くでき、燃料温度およびインジェクタ温度を確実に低下できる。 (F) The accumulated pressure correction means 6 increases the fuel pressure detected by the fuel temperature measuring means 24 and increases the decrease correction amount of the accumulated pressure, thereby limiting the operation as the fuel temperature rises. The fuel temperature and the injector temperature can be reliably lowered.
(キ)蓄圧圧力補正手段6は、前記燃料残量測定手段23によって検出または推定された燃料残量に応じて前記蓄圧圧力の低下速度を減少させることにより、燃料残量が少なく燃料温度が上昇しやすい場合に速やかに運転制限を実行させることができる。
(G) The accumulated
1 内燃機関、エンジン
2 高圧ポンプとしてのサプライポンプ
3 蓄圧レールとしてのコモンレール
4 インジェクタ
5 燃焼室
6 エンジンコントローラ
7 燃料タンク
8 センダーユニット
14 燃料ポンプ
20 圧力センサ
21 アクセル開度センサ
22 エンジン回転数センサ
23 燃料残量測定手段としての燃料残量センサ
24 燃料温度測定手段としての燃温センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine,
Claims (7)
燃料温度を検出または推定する燃温測定手段と、
燃料タンクの燃料残量を検出または推定する燃料残量測定手段と、
前記燃温測定手段によって検出または推定された燃料温度が予め設定した所定値を超え且つ前記燃料残量測定手段によって検出または推定された燃料残量が予め設定した所定量から減少された際に、前記燃料残量が前記所定量より多い時と比べて前記蓄圧レールの蓄圧圧力を低下させるよう補正する蓄圧圧力補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。 The high-pressure fuel pumped from the high-pressure pump is accumulated in the accumulator rail, the high-pressure fuel is distributed and supplied to the injectors installed in each cylinder of the internal combustion engine, and the injector is energized to burn each cylinder from the injector. In a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies high pressure fuel by injecting it into a chamber,
Fuel temperature measuring means for detecting or estimating the fuel temperature;
Fuel remaining amount measuring means for detecting or estimating the fuel remaining amount in the fuel tank;
When the fuel temperature detected or estimated by the fuel temperature measuring unit exceeds a predetermined value set in advance and the fuel remaining level detected or estimated by the fuel remaining amount measuring unit is reduced from a predetermined amount set in advance, A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: an accumulated pressure correction unit that corrects the accumulated pressure of the accumulation rail to be lower than when the remaining amount of fuel is greater than the predetermined amount.
燃料温度を検出または推定する燃温測定手段と、
燃料タンクの燃料残量を検出または推定する燃料残量測定手段と、
前記燃温測定手段によって検出または推定された燃料温度が予め設定した所定値を超えた際に、前記燃料温度が前記所定値より低い時と比べて前記蓄圧レールの蓄圧圧力を低下させるよう補正するとともに、前記燃料残量測定手段によって検出または推定された燃料残量に応じて前記蓄圧圧力の低下補正量を減少させる蓄圧圧力補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。 The high-pressure fuel pumped from the high-pressure pump is accumulated in the accumulator rail, the high-pressure fuel is distributed and supplied to the injectors installed in each cylinder of the internal combustion engine, and the injector is energized to burn each cylinder from the injector. In a fuel injection device for an internal combustion engine that supplies high pressure fuel by injecting it into a chamber,
Fuel temperature measuring means for detecting or estimating the fuel temperature;
Fuel remaining amount measuring means for detecting or estimating the fuel remaining amount in the fuel tank;
When the fuel temperature detected or estimated by the fuel temperature measuring means exceeds a predetermined value set in advance, correction is made so as to lower the pressure accumulated in the pressure accumulation rail compared to when the fuel temperature is lower than the predetermined value. And a pressure-accumulating pressure correcting means for reducing the pressure-accumulating pressure decrease correction amount in accordance with the fuel remaining amount detected or estimated by the fuel remaining-amount measuring means. .
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