JP2008121544A - エンジンの蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】高圧に加圧され各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧，収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、蓄圧室の端部側に配置された高圧燃料出口部とコモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】高圧に加圧され各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧，収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、蓄圧室の端部側に配置された高圧燃料出口部とコモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置をそなえたディーゼルエンジン等に適用され、各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧，収容した高圧燃料を、該蓄圧室に長手方向一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置に関する。
ディーゼルエンジンにおいては、高圧噴射を実現するため、各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧、収容した高圧燃料を各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が、近年多く用いられるようになった。
かかる蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に燃料噴射弁の開閉に伴う燃料圧力の脈動が発生するが、コモンレールに繋がれた燃料噴射弁への燃料噴射管に接続される高圧燃料出口のピッチは一定であり燃料噴射の間隔もほぼ一定であるため、コモンレール内に定在波が残り、この定在波が次回の燃料噴射に悪影響を及ぼすことがある。
かかる燃料圧力の脈動を低減する手段の一つとして、特許文献１（特許第３１７８１０５号公報）及び特許文献２（特開平１１−１５９３７２号公報）の技術が提供されている。
かかる蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に燃料噴射弁の開閉に伴う燃料圧力の脈動が発生するが、コモンレールに繋がれた燃料噴射弁への燃料噴射管に接続される高圧燃料出口のピッチは一定であり燃料噴射の間隔もほぼ一定であるため、コモンレール内に定在波が残り、この定在波が次回の燃料噴射に悪影響を及ぼすことがある。
かかる燃料圧力の脈動を低減する手段の一つとして、特許文献１（特許第３１７８１０５号公報）及び特許文献２（特開平１１−１５９３７２号公報）の技術が提供されている。
特許文献１の技術においては、コモンレールの蓄圧室の長手方向中央部に、一定容積を有する脈動鎮圧室を設け、該脈動鎮圧室の奥部にコモンレール圧力センサを設置して、該脈動鎮圧室の容積によって蓄圧室内の燃料圧力脈動を低減するとともに、燃料圧力脈動が低減された部位にコモンレール圧力センサを配置して蓄圧室内の平均的な燃料圧力を検出可能としている。
また、特許文献２の技術においては、電子制御装置を用いて、燃料噴射量の設定値に基づき補正噴射圧を算出し、この補正噴射圧に基づき噴射時燃圧を求めるとともに、開弁時間に反映させて補正し、噴射系に燃料圧力の脈動が生じたとき、この燃料圧力の反射波が次の噴射シリンダの噴射と同期する現象が発生したとしても、前記燃料圧力の反射波が考慮されたうえで、開弁時間を制御することにより、エンジンの運転状態及び燃料圧力の脈動状態にとって最適の燃料量を確保するように構成している。
また、特許文献２の技術においては、電子制御装置を用いて、燃料噴射量の設定値に基づき補正噴射圧を算出し、この補正噴射圧に基づき噴射時燃圧を求めるとともに、開弁時間に反映させて補正し、噴射系に燃料圧力の脈動が生じたとき、この燃料圧力の反射波が次の噴射シリンダの噴射と同期する現象が発生したとしても、前記燃料圧力の反射波が考慮されたうえで、開弁時間を制御することにより、エンジンの運転状態及び燃料圧力の脈動状態にとって最適の燃料量を確保するように構成している。
コモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、燃料噴射の制御信号として利用する場合、圧力脈動状態にある蓄圧室内の燃料圧力を、脈動のピーク値や最低値を検出するのを避けて、平均的な燃料圧力を検出する必要がある。
然るに、前記特許文献１にて提供されている従来技術にあっては、コモンレールの蓄圧室の長手方向中央部に一定容積を有する脈動鎮圧室つまりデッドボリュームを設けて燃料圧力脈動を低減しているため、エンジンの始動時にこのデッドボリュームがコモンレール圧力上昇を緩慢にして始動性を阻害する可能性がある。
また、かかるデッドボリュームの奥部にコモンレール圧力センサを設置しているため、該コモンレール圧力センサは過渡的な応答性が低くなる。
然るに、前記特許文献１にて提供されている従来技術にあっては、コモンレールの蓄圧室の長手方向中央部に一定容積を有する脈動鎮圧室つまりデッドボリュームを設けて燃料圧力脈動を低減しているため、エンジンの始動時にこのデッドボリュームがコモンレール圧力上昇を緩慢にして始動性を阻害する可能性がある。
また、かかるデッドボリュームの奥部にコモンレール圧力センサを設置しているため、該コモンレール圧力センサは過渡的な応答性が低くなる。
尚、前記特許文献１にて提供されている従来技術は、電子制御装置を用いて、燃料噴射量の設定値に基づき補正噴射圧を算出し、この補正噴射圧に基づき、燃料圧力の反射波が考慮されたうえで開弁時間を制御するように構成されるにとどまっており、コモンレール圧力センサについては言及していない。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、高圧に加圧され各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧，収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、前記蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口部と前記コモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とする。
かかる発明において、次のように構成するのが好ましい。
（１）前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成する。
（２）前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成する。
（１）前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成する。
（２）前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成する。
本発明によれば、蓄圧室の端部に設けたコモンレール圧力センサと蓄圧室とを接続する圧力検出通路にオリフィスを設置したので、該オリフィスの絞り作用によって圧力検出通路における蓄圧室からの燃料圧力脈動を減衰せしめ、燃料圧力脈動が低減された平均的な燃料圧力をコモンレール圧力センサに伝達可能となる。
これにより、コモンレール圧力センサが燃料圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避できて平均的な燃料圧力を常時検出でき、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上した蓄圧式燃料噴射装置が得られる。
これにより、コモンレール圧力センサが燃料圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避できて平均的な燃料圧力を常時検出でき、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上した蓄圧式燃料噴射装置が得られる。
ここで、蓄圧室内における燃料圧力変動は、高圧燃料出口に接続される燃料噴射弁の数（つまりエンジンのシリンダ数）と同数の脈動が、高圧燃料出口間毎に該高圧燃料出口部をノード（節）として発生する。
然るに、前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成すれば、コモンレール圧力センサの圧力検出端面には、燃料圧力脈動のノード（節）の部分つまり燃料圧力変動のない部分の燃料圧力が作用することとなり、平均的な燃料圧力を検出できる。
また、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成すれば、燃料圧力脈動のノード（節）の位置の配置された前記オリフィスで燃料圧力脈動が減衰せしめられてさらに脈動が低減された燃料圧力が作用することとなり、平均的な燃料圧力の検出効果がさらに上昇する。
然るに、前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成すれば、コモンレール圧力センサの圧力検出端面には、燃料圧力脈動のノード（節）の部分つまり燃料圧力変動のない部分の燃料圧力が作用することとなり、平均的な燃料圧力を検出できる。
また、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成すれば、燃料圧力脈動のノード（節）の位置の配置された前記オリフィスで燃料圧力脈動が減衰せしめられてさらに脈動が低減された燃料圧力が作用することとなり、平均的な燃料圧力の検出効果がさらに上昇する。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図３は本発明が適用されるディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図で、
図３において、符号１で示されるコモンレールは、図１のように内部に蓄圧室１ａが長手方向に延設され、高圧燃料ポンプ２０で高圧に加圧され燃料吐出管３を通った高圧燃料を蓄圧，収容するものである。前記高圧燃料ポンプ２０の燃料吸入口には、燃料タンク１０内の燃料が燃料供給ポンプ７により、燃料供給管４に設けられた燃料フィルター６、リリーフ弁５を通して供給されている。２は該蓄圧室１ａ内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサである。
図３において、符号１で示されるコモンレールは、図１のように内部に蓄圧室１ａが長手方向に延設され、高圧燃料ポンプ２０で高圧に加圧され燃料吐出管３を通った高圧燃料を蓄圧，収容するものである。前記高圧燃料ポンプ２０の燃料吸入口には、燃料タンク１０内の燃料が燃料供給ポンプ７により、燃料供給管４に設けられた燃料フィルター６、リリーフ弁５を通して供給されている。２は該蓄圧室１ａ内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサである。
前記コモンレール１に蓄圧，収容された高圧燃料は、図１のように該コモンレール１の蓄圧室１ａに長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口２１から噴射管８を通して、各シリンダの燃料噴射弁９に供給され、該燃料噴射弁９から所定の噴射タイミングでエンジンのシリンダ内に噴射される。
前記各燃料噴射弁９からの戻り油は戻り油路９ａを通して前記燃料タンク１０に戻される。また前記蓄圧室１ａ内の最高圧力は、リリーフ弁１１（図１に詳細を示す）の設定圧力以下に保持され、該リリーフ弁１１を通して排出された燃料は配管３０を通って前記戻り油路９ａに合流する。
本発明は、以上のように構成された前記蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール１及びコモンレール圧力センサの配置構造の改良に関するものである。
前記各燃料噴射弁９からの戻り油は戻り油路９ａを通して前記燃料タンク１０に戻される。また前記蓄圧室１ａ内の最高圧力は、リリーフ弁１１（図１に詳細を示す）の設定圧力以下に保持され、該リリーフ弁１１を通して排出された燃料は配管３０を通って前記戻り油路９ａに合流する。
本発明は、以上のように構成された前記蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール１及びコモンレール圧力センサの配置構造の改良に関するものである。
図１は本発明の第１実施例を示し、（Ａ）はコモンレールの長手方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図１において、前記コモンレール１は、内部に蓄圧室１ａが長手方向に延設された内筒１ｃ、及び該内筒１ｃの外周に嵌合された外筒１ｂにより構成される。前記内筒１ｃと外筒１ｂとの嵌合面の端部側にはＯリング１８が嵌挿されて該嵌合面の流体シールを行なっている。
１２は前記各燃料噴射弁９への噴射管８に接続される出口コネクタで、シリンダ数（この例では６シリンダ）と同数、該コモンレール１の長手方向の等間隔Ｌにて、前記外筒１の外周に流体密にねじ込まれている。
２１は前記蓄圧室１ａと前記各出口コネクタ１２に形成された高圧燃料出口である。
図１において、前記コモンレール１は、内部に蓄圧室１ａが長手方向に延設された内筒１ｃ、及び該内筒１ｃの外周に嵌合された外筒１ｂにより構成される。前記内筒１ｃと外筒１ｂとの嵌合面の端部側にはＯリング１８が嵌挿されて該嵌合面の流体シールを行なっている。
１２は前記各燃料噴射弁９への噴射管８に接続される出口コネクタで、シリンダ数（この例では６シリンダ）と同数、該コモンレール１の長手方向の等間隔Ｌにて、前記外筒１の外周に流体密にねじ込まれている。
２１は前記蓄圧室１ａと前記各出口コネクタ１２に形成された高圧燃料出口である。
１３は入口コネクタ（この例では３個であるが１個でも複数個でもよい）で、前記外筒１ｂの端部寄りの外周に流体密にねじ込まれ、該入口コネクタ１３内に形成された高圧燃料入口２２は、前記高圧燃料ポンプ２０に前記燃料吐出管３を介して接続されている。
１１は前記内筒１ｃの端部に流体密にねじ込まれて前記蓄圧室１ａ内の圧力が高圧になった際、過大な圧力を防止するリリーフ弁である。１２ａは前記外筒１ｂの前記リリーフ弁１１側の外周にねじ込まれた戻り用コネクタで、前記リリーフ弁１１から戻されたリーク燃料が該戻り用コネクタ１２ａ内の燃料通路３０ａ及び前記配管９ｂを通って燃料タンク１０に戻されるようになっている。
１１は前記内筒１ｃの端部に流体密にねじ込まれて前記蓄圧室１ａ内の圧力が高圧になった際、過大な圧力を防止するリリーフ弁である。１２ａは前記外筒１ｂの前記リリーフ弁１１側の外周にねじ込まれた戻り用コネクタで、前記リリーフ弁１１から戻されたリーク燃料が該戻り用コネクタ１２ａ内の燃料通路３０ａ及び前記配管９ｂを通って燃料タンク１０に戻されるようになっている。
２は前記蓄圧室１ａ内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサで、該コモンレール圧力センサ２で検出された燃料圧力の検出値はケーブル２ａを介して図示しない燃料噴射制御系に伝送されるようになっている。
前記蓄圧室１ａと前記コモンレール圧力センサ２とを接続する圧力検出通路２３には、該圧力検出通路２３の通路面積を絞るオリフィス１００が設置されている。該オリフィス１００から前記コモンレール圧力センサ２の端面までの距離Ｌ１及び該オリフィス１００から蓄圧室１ａの端部側に配置された高圧燃料出口２１までの距離Ｌ０は、この実施例では蓄圧室１ａにおける燃料圧力脈動を考慮した適正値に設定される。
前記蓄圧室１ａと前記コモンレール圧力センサ２とを接続する圧力検出通路２３には、該圧力検出通路２３の通路面積を絞るオリフィス１００が設置されている。該オリフィス１００から前記コモンレール圧力センサ２の端面までの距離Ｌ１及び該オリフィス１００から蓄圧室１ａの端部側に配置された高圧燃料出口２１までの距離Ｌ０は、この実施例では蓄圧室１ａにおける燃料圧力脈動を考慮した適正値に設定される。
かかる第１実施例によれば、蓄圧室１ａの端部に設けたコモンレール圧力センサ２と該蓄圧室１ａとを接続する圧力検出通路２３にオリフィス１００を設置したので、該オリフィス１００の絞り作用によって圧力検出通路２３における蓄圧室１ａからの燃料圧力脈動を減衰せしめ、燃料圧力脈動が低減された平均的な燃料圧力をコモンレール圧力センサ２に伝達可能となる。
これにより、コモンレール圧力センサ２が燃料圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避できて平均的な燃料圧力を常時検出でき、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上した蓄圧式燃料噴射装置が得られる。
これにより、コモンレール圧力センサ２が燃料圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避できて平均的な燃料圧力を常時検出でき、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上した蓄圧式燃料噴射装置が得られる。
図２は本発明の第２実施例を示し、（Ａ）はコモンレールの長手方向のコモンレール圧力センサ寄りの部分断面図、（Ｂ）は燃料圧力脈動の減衰作用の説明図である。
この第２実施例においては、前記第１実施例における前記オリフィス１００とコモンレール圧力センサ２の端面２ｂとの距離Ｌ１を前記高圧燃料出口２１間のピッチＬと同一に形成している。さらに、前記蓄圧室１ａの端部側に配置された前記高圧燃料出口２１の中心と前記オリフィス１００との距離Ｌ０を前記高圧燃料出口間のピッチＬと同一に形成している。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
この第２実施例においては、前記第１実施例における前記オリフィス１００とコモンレール圧力センサ２の端面２ｂとの距離Ｌ１を前記高圧燃料出口２１間のピッチＬと同一に形成している。さらに、前記蓄圧室１ａの端部側に配置された前記高圧燃料出口２１の中心と前記オリフィス１００との距離Ｌ０を前記高圧燃料出口間のピッチＬと同一に形成している。
その他の構成は図１に示す第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
かかる蓄圧式燃料噴射装置において、図２（Ｂ）のように、蓄圧室１ａ内における燃料圧力変動は、始めに生じた圧力脈動Ｐ１及び端面での反射波Ｐ２ともに、高圧燃料出口２１に接続される燃料噴射弁９の数（つまりエンジンのシリンダ数）と同数の脈動が、高圧燃料出口２１間毎に該高圧燃料出口部をノード（節）Ｎとして発生する。
然るに、かかる第２実施例においては、前記オリフィス１００とコモンレール圧力センサの端面２ｂとの距離Ｌ１を前記高圧燃料出口２１間のピッチＬと同一に形成したので、コモンレール圧力センサ２の圧力検出用の端面２ｂには、燃料圧力脈動のノード（節）Ｎの部分つまり燃料圧力変動のない部分の燃料圧力が作用することとなり、これにより平均的な燃料圧力を検出できる。
然るに、かかる第２実施例においては、前記オリフィス１００とコモンレール圧力センサの端面２ｂとの距離Ｌ１を前記高圧燃料出口２１間のピッチＬと同一に形成したので、コモンレール圧力センサ２の圧力検出用の端面２ｂには、燃料圧力脈動のノード（節）Ｎの部分つまり燃料圧力変動のない部分の燃料圧力が作用することとなり、これにより平均的な燃料圧力を検出できる。
また、前記蓄圧室１ａの端部側に配置された前記高圧燃料出口２１の中心と前記オリフィス１１との距離Ｌ１を前記高圧燃料出口２１間のピッチＬと同一に形成したので、燃料圧力脈動のノード（節Ｎ）の位置が配置された前記オリフィス１００で燃料圧力脈動が減衰せしめられて、さらに脈動が低減された燃料圧力が作用することとなり、これにより平均的な燃料圧力の検出効果がさらに上昇する。
本発明によれば、きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を提供できる。
１ コモンレール
１ａ 蓄圧室
２ コモンレール圧力センサ
３ 燃料吐出管
４ 燃料供給管
７ 燃料供給ポンプ
８ 噴射管
９ 燃料噴射弁
１１ リリーフ弁
１８ Ｏリング
２０ 高圧燃料ポンプ
２１ 高圧燃料出口
２３ 圧力検出通路
１００ オリフィス
１ａ 蓄圧室
２ コモンレール圧力センサ
３ 燃料吐出管
４ 燃料供給管
７ 燃料供給ポンプ
８ 噴射管
９ 燃料噴射弁
１１ リリーフ弁
１８ Ｏリング
２０ 高圧燃料ポンプ
２１ 高圧燃料出口
２３ 圧力検出通路
１００ オリフィス
Claims (3)
- 高圧に加圧され各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧，収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、前記蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口部と前記コモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とするエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。
- 前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。
- 前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成したことを特徴とする請求項２記載のエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。
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|---|---|
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| EP (1) | EP1921304B1 (ja) |
| JP (1) | JP4616817B2 (ja) |
Cited By (4)
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