JP2009002262A - Fuel supply device of internal combustion engine - Google Patents
Fuel supply device of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009002262A JP2009002262A JP2007164831A JP2007164831A JP2009002262A JP 2009002262 A JP2009002262 A JP 2009002262A JP 2007164831 A JP2007164831 A JP 2007164831A JP 2007164831 A JP2007164831 A JP 2007164831A JP 2009002262 A JP2009002262 A JP 2009002262A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- pressure
- fuel supply
- pump
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、自動車用エンジン等に代表される内燃機関に備えられた燃料供給装置に係る。特に、本発明は、燃料供給経路内での燃圧脈動を抑制するために設けられたパルセーションダンパの性能維持を図るための対策に関する。 The present invention relates to a fuel supply device provided in an internal combustion engine represented by an automobile engine or the like. In particular, the present invention relates to a measure for maintaining the performance of a pulsation damper provided to suppress fuel pressure pulsation in a fuel supply path.
従来より、例えば筒内直噴型の自動車用エンジンのようにインジェクタへ供給する燃料に高い圧力が要求されるエンジンにあっては、燃料タンクから送られてきた燃料を高圧燃料ポンプで加圧してインジェクタに向けて供給するようになっている(例えば下記の特許文献1を参照)。 Conventionally, for example, in an in-cylinder direct-injection type automobile engine, the fuel supplied to the injector requires a high pressure, and the fuel sent from the fuel tank is pressurized with a high-pressure fuel pump. It supplies to an injector (for example, refer the following patent document 1).
具体的に、この種のエンジンにおける燃料供給装置の構成としては、下記の特許文献2にも開示されているように、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプ、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプを備えている。そして、この高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を、複数のインジェクタが接続されたデリバリパイプに貯留するようになっている。これにより、インジェクタの開弁動作に伴って、デリバリパイプに貯留されている高圧燃料が、その開弁されたインジェクタから燃焼室に向けて噴射されることになる。 Specifically, as disclosed in Patent Document 2 below, the configuration of the fuel supply device in this type of engine includes a feed pump that feeds fuel from a fuel tank, and fuel that is fed by this feed pump. A high-pressure fuel pump is provided. The fuel pressurized by the high-pressure fuel pump is stored in a delivery pipe to which a plurality of injectors are connected. As a result, the high-pressure fuel stored in the delivery pipe is injected from the opened injector toward the combustion chamber as the injector opens.
また、上記高圧燃料ポンプは、シリンダ内にプランジャが挿入されており、このプランジャがリフタを介して駆動カムからの押圧力を受けてシリンダ内で往復移動し、加圧室に吸入した燃料を加圧するようになっている。また、この種の高圧燃料ポンプにおける燃料吐出量の調整機構としてはスピル弁が備えられている。このスピル弁が、フィードポンプからの燃料供給路となる低圧燃料配管と高圧燃料ポンプの加圧室との間の連通状態と非連通状態とを切り換えることにより燃料吐出量を調整するようになっている。 In the high-pressure fuel pump, a plunger is inserted in the cylinder. The plunger receives a pressing force from the drive cam via the lifter and reciprocates in the cylinder, and adds the fuel sucked into the pressurizing chamber. It comes to press. Further, a spill valve is provided as a fuel discharge amount adjusting mechanism in this type of high-pressure fuel pump. This spill valve adjusts the fuel discharge amount by switching between a communication state and a non-communication state between the low pressure fuel pipe serving as a fuel supply path from the feed pump and the pressurizing chamber of the high pressure fuel pump. Yes.
このため、上記加圧室の容積が収縮する方向へプランジャが移動する際にスピル弁が開弁状態となっている場合には、この加圧室に一旦吸入された燃料の一部がフィードポンプ側に向けて戻される状況となり、このような状況でプランジャが往復移動すると、上記低圧燃料配管内部において、高圧燃料ポンプに向かう燃料の流れに伴う圧力と、高圧燃料ポンプから戻される燃料の流れに伴う圧力とが交互に作用することになり、この低圧燃料配管内部に燃圧脈動が発生してしまう。特に、エンジンのアイドリング運転時などのような軽負荷運転状態にある場合には、スピル弁の開弁期間が長くなるため、上記高圧燃料ポンプからの燃料戻り量も多くなって上記燃圧脈動の発生は顕著になる。 For this reason, when the spill valve is opened when the plunger moves in the direction in which the volume of the pressurizing chamber contracts, a part of the fuel once sucked into the pressurizing chamber is fed into the feed pump. When the plunger moves back and forth in such a situation, the pressure associated with the flow of fuel toward the high pressure fuel pump and the flow of fuel returned from the high pressure fuel pump inside the low pressure fuel pipe The accompanying pressure acts alternately, and fuel pressure pulsation occurs inside the low-pressure fuel pipe. In particular, when the engine is in a light load operation state such as idling operation, the spill valve opening period becomes longer, so the amount of fuel return from the high pressure fuel pump increases and the occurrence of the fuel pressure pulsation occurs. Becomes prominent.
このため、下記の特許文献3に開示されているように、燃料配管にパルセーションダンパを取り付けて燃圧脈動を吸収するようにしている。このパルセーションダンパは、弾性支持されたプレート(ダイアフラム)が収容されており、このプレートが上記燃料圧力の変化に応じて移動し、パルセーションダンパ内部容積を変化させることで上記燃圧脈動を吸収するようになっている。
しかしながら、エンジンの運転状態等によっては、上記パルセーションダンパの燃圧脈動吸収性能が十分に発揮できなくなる場合があった。以下、具体的に説明する。 However, depending on the operating condition of the engine, the fuel pressure pulsation absorbing performance of the pulsation damper may not be fully exhibited. This will be specifically described below.
上述した如くパルセーションダンパは、弾性支持されたプレートがダイアフラムとして機能し、配管内部の燃料圧力の変化に応じてプレートが移動することで燃圧脈動を吸収するようになっている。このため、このプレートが許容リフト量の範囲内(プレートが他の部材に接触することのない範囲内)で移動する状況にある場合には、パルセーションダンパ内部容積の変化が可能であり燃圧脈動吸収性能が良好に発揮される。 As described above, in the pulsation damper, the elastically supported plate functions as a diaphragm, and absorbs fuel pressure pulsation by moving the plate in accordance with a change in fuel pressure inside the pipe. For this reason, when the plate moves within the allowable lift range (within a range in which the plate does not come into contact with other members), the internal volume of the pulsation damper can be changed and the fuel pressure pulsation is possible. Absorption performance is demonstrated well.
ところが、このプレートの移動量が上記許容リフト量の範囲を超えてしまい、プレートが他の部材(例えばパルセーションダンパと燃料配管とを接続しているコネクタ部分など)に当接してしまう状況になると(以下、この状況を「底付き」と呼ぶ)、上記パルセーションダンパ内部容積の変化による燃圧脈動吸収機能が阻害されることになり、燃圧脈動が吸収できなくなって配管内部に大きな燃圧脈動が発生してしまうことになる。 However, when the amount of movement of the plate exceeds the range of the allowable lift amount, the plate comes into contact with another member (for example, a connector portion connecting the pulsation damper and the fuel pipe). (Hereafter, this situation is referred to as “bottomed”), the fuel pressure pulsation absorbing function due to the change in the internal volume of the pulsation damper will be hindered. Will end up.
このような状況では、燃料配管が大きく振動し、その振動が、燃料配管を固定しているクランプを介して車体に伝達され、この車体を介して車室内に異音として伝達されてしまうことになり、車両の乗員に違和感を与えるといった不具合を招いてしまう。 In such a situation, the fuel pipe vibrates greatly, and the vibration is transmitted to the vehicle body via a clamp that fixes the fuel pipe, and is transmitted as abnormal noise to the vehicle interior via the vehicle body. As a result, the vehicle occupant may feel uncomfortable.
このように、パルセーションダンパに「底付き」が発生する原因は、上記燃料配管の配管長などによって決まる共振周波数(固有振動数)と、上記プランジャの往復移動の周波数に同期する燃圧脈動の周波数とが一致することによる共振の発生にある。 As described above, the cause of the occurrence of “bottom” in the pulsation damper is the resonance frequency (natural frequency) determined by the pipe length of the fuel pipe and the frequency of fuel pressure pulsation synchronized with the frequency of the reciprocating movement of the plunger. Is in the generation of resonance.
この共振が発生する状況について具体的に説明する。一般に、高圧燃料ポンプはエンジンのカムシャフトの回転力を受けて駆動するようになっている。このため、上記プランジャの往復移動の周波数はエンジン回転数に応じて変化する。 The situation where this resonance occurs will be specifically described. In general, the high-pressure fuel pump is driven by the rotational force of the camshaft of the engine. For this reason, the frequency of the reciprocating movement of the plunger changes according to the engine speed.
一方、上記燃料配管の配管長は、その共振周波数(固有振動数)が、エンジンの定常運転時(アイドリング回転数以上の回転数での運転時)におけるプランジャの往復移動の周波数(燃圧脈動の周波数に相当)とは一致しないような設計が行われている。つまり、エンジンの定常運転時には上記共振が発生しないような設計がなされている。このため、この共振は、エンジンが定常運転でない状況、例えばエンジン停止に至る過程でエンジン回転数がアイドリング回転数以下にまで低下したタイミングで発生する可能性の高いものとなっていた。 On the other hand, the pipe length of the above fuel pipe is such that the resonance frequency (natural frequency) is the frequency of the reciprocating movement of the plunger during steady operation of the engine (operating at a speed higher than the idling speed) (frequency of fuel pressure pulsation). The design is not consistent with That is, the design is such that the resonance does not occur during steady operation of the engine. For this reason, this resonance has a high possibility of occurring at a timing when the engine speed is reduced to an idling speed or less in a situation where the engine is not in a steady operation, for example, in the process of stopping the engine.
上記パルセーションダンパの「底付き」を回避するためには、上記プレートの許容リフト量の拡大や、パルセーションダンパの内部容積の拡大を図ることが考えられる。ところが、これら手段では、パルセーションダンパ全体の大型化に繋がってしまい、その設置スペースが大きく必要なることから実用性に欠けるものである。 In order to avoid the “bottom” of the pulsation damper, it is conceivable to increase the allowable lift amount of the plate and the internal volume of the pulsation damper. However, these means lead to an increase in the size of the entire pulsation damper, and a large installation space is required, so that it is not practical.
また、燃料配管の配管長を変更することで、その配管長によって決まる共振周波数(固有振動数)を上記燃圧脈動の周波数帯から大きく乖離させて共振の発生を防止することも考えられる。しかし、これでは、燃料配管の設計変更や、配管取り回し形態の変更、クランプ位置の変更などといった大幅な設計変更を強いられることになってしまい、これも実用性に欠けるものである。 It is also conceivable to prevent the occurrence of resonance by changing the pipe length of the fuel pipe so that the resonance frequency (natural frequency) determined by the pipe length is greatly deviated from the frequency band of the fuel pressure pulsation. However, this requires forced design changes such as fuel pipe design changes, pipe routing changes, clamp position changes, etc., which are also impractical.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パルセーションダンパの大型化や燃料配管の大幅な設計変更等を必要とすることなしに、パルセーションダンパの「底付き」を回避し、パルセーションダンパの燃圧脈動吸収性能を安定して得ることができる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to increase the size of the pulsation damper and to change the design of the fuel pipe without requiring a large change in the design of the pulsation damper. An object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine that can avoid the “bottom” and stably obtain the fuel pressure pulsation absorption performance of the pulsation damper.
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、燃圧脈動の周波数が燃料配管の配管長などによって決まる共振周波数に一致するタイミングでは、その燃料配管内の平均燃料圧力を所定値以上に維持しておくようにする。これにより、パルセーションダンパのダイアフラムが他の部材に近接して「底付き」を招く状態を防止し、このダイアフラムが許容リフト量の範囲内で移動されるようにすることで燃圧脈動吸収機能を維持するようにしている。
-Solving principle-
The solution principle of the present invention taken in order to achieve the above object is that the average fuel pressure in the fuel pipe is set to a predetermined value at the timing when the frequency of the fuel pressure pulsation coincides with the resonance frequency determined by the pipe length of the fuel pipe. Keep it above. This prevents the diaphragm of the pulsation damper from approaching other members and causing a “bottom”, and allows the diaphragm to move within the allowable lift range, thereby preventing the fuel pressure pulsation absorption function. I try to keep it.
−解決手段−
具体的に、本発明は、フィードポンプと高圧燃料ポンプとが燃料供給配管によって接続されていると共に、この燃料供給配管内部での燃圧脈動を抑制するためのパルセーションダンパが備えられた内燃機関の燃料供給装置を前提とする。この内燃機関の燃料供給装置に対し、上記高圧燃料ポンプの作動周波数の変化に伴って変化する上記燃圧脈動の周波数が、上記燃料供給配管の共振周波数(固有振動数)に略一致する際、上記パルセーションダンパ内部に備えられたダイアフラムのリフト位置を予め設定された許容範囲内に抑えるように、上記燃料供給配管内部において変動する燃料圧力の平均値を上昇または維持するためのフィードポンプ制御を行う燃圧平均値設定手段を備えさせている。
-Solution-
Specifically, the present invention relates to an internal combustion engine in which a feed pump and a high-pressure fuel pump are connected by a fuel supply pipe, and a pulsation damper for suppressing fuel pressure pulsation inside the fuel supply pipe is provided. A fuel supply system is assumed. When the frequency of the fuel pressure pulsation, which changes with the change in the operating frequency of the high-pressure fuel pump, substantially matches the resonance frequency (natural frequency) of the fuel supply pipe with respect to the fuel supply device of the internal combustion engine, Feed pump control is performed to increase or maintain the average value of the fuel pressure that fluctuates inside the fuel supply pipe so as to keep the lift position of the diaphragm provided in the pulsation damper within a preset allowable range. Fuel pressure average value setting means is provided.
この特定事項により、内燃機関の駆動時には、フィードポンプによって燃料タンクから汲み上げられた燃料が燃料供給配管を介して高圧燃料ポンプに供給され、この高圧燃料ポンプによって所定圧力(内燃機関の各気筒内への燃料噴射圧力相当)まで昇圧されることになる。そして、高圧燃料ポンプの作動周波数の低下等により、この作動周波数が上記燃料供給配管の共振周波数(固有振動数)に略一致する状況になると、この燃料供給配管内部で生じている燃圧脈動の周波数も燃料供給配管の共振周波数に略一致する状況となる。このような状況では、燃料供給配管に共振が発生すると共にパルセーションダンパのダイアフラムに上記底付きが発生することが懸念される。本解決手段では、このようなダイアフラムの底付きが懸念されるタイミングになると、燃料供給配管内部において変動する燃料圧力の平均値を上昇または維持するためのフィードポンプ制御が行われ、パルセーションダンパ内部に備えられたダイアフラムのリフト位置を許容範囲内に抑えるようにする。つまり、上記燃料圧力の平均値が低下することによりダイアフラムのリフト位置が許容範囲を超えてしまって上記底付き(他の部材への接触)が発生するといったことを回避する。このため、ダイアフラムが許容リフト量の範囲内で移動され、パルセーションダンパの燃圧脈動吸収機能が維持されるため、上記燃料供給配管の共振も抑制されることになる。 Due to this specific matter, when the internal combustion engine is driven, the fuel pumped up from the fuel tank by the feed pump is supplied to the high pressure fuel pump through the fuel supply pipe, and the high pressure fuel pump supplies a predetermined pressure (into each cylinder of the internal combustion engine). The fuel injection pressure). When the operating frequency becomes substantially equal to the resonance frequency (natural frequency) of the fuel supply pipe due to a decrease in the operating frequency of the high-pressure fuel pump or the like, the frequency of fuel pressure pulsation occurring inside the fuel supply pipe Also, the situation substantially coincides with the resonance frequency of the fuel supply pipe. In such a situation, there is a concern that resonance occurs in the fuel supply pipe and that the bottom of the diaphragm of the pulsation damper occurs. In this solution, when the bottom of the diaphragm is concerned, feed pump control for increasing or maintaining the average value of the fuel pressure that fluctuates inside the fuel supply pipe is performed, and the pulsation damper internal The lift position of the diaphragm provided in is kept within an allowable range. That is, it is possible to avoid the occurrence of the bottoming (contact with other members) due to the lowering of the average value of the fuel pressure and the diaphragm lift position exceeding the allowable range. For this reason, since the diaphragm is moved within the range of the allowable lift amount and the fuel pressure pulsation absorbing function of the pulsation damper is maintained, resonance of the fuel supply pipe is also suppressed.
上記燃圧平均値設定手段によるフィードポンプ制御として具体的には以下の2つの手法がある。 Specifically, there are the following two methods as feed pump control by the fuel pressure average value setting means.
先ず、上記高圧燃料ポンプが内燃機関の回転駆動力を受け、内燃機関の回転数変動に伴って高圧燃料ポンプの作動周波数も変動するようになっているものに対し、内燃機関が駆動状態から停止状態に移行する際、その内燃機関回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する回転数」を下回るまでフィードポンプの駆動を継続させるようにしている。 First, the high-pressure fuel pump receives the rotational driving force of the internal combustion engine, and the operating frequency of the high-pressure fuel pump varies as the rotational speed of the internal combustion engine varies. When shifting to the state, the feed pump is continuously driven until the rotational speed of the internal combustion engine falls below "the rotational speed at which the frequency of the fuel pressure pulsation substantially matches the resonance frequency of the fuel supply pipe".
従来の一般的なフィードポンプ(電動ポンプ)の駆動制御としては、内燃機関が駆動状態から停止状態に移行する際、例えばイグニションOFF操作がなされるのと略同時にフィードポンプを停止していた。このため、燃料供給配管内部における燃料圧力の平均値が急降下し、ダイアフラムのリフト中心位置(往復移動の中心位置)が大きく変化してしまって、他の部材(例えば上記コネクタ部分等)に近接した位置でリフト(往復移動)することになる。このため、ダイアフラムがリフト許容範囲を超えてしまって上記底付きが発生するといった状況を招いていた。本解決手段は、この内燃機関が駆動状態から停止状態に移行する際の上記底付きを防止するための制御動作に係るものであって、内燃機関の回転数が所定回転数(例えばアイドリング回転数)から降下して停止に至るまでの間におけるダイアフラムの底付きを確実に防止することができ、内燃機関停止時に生じていた車室内での異音発生(燃料配管の振動に伴う異音の発生)等を回避することができる。 As a conventional drive control of a general feed pump (electric pump), for example, when the internal combustion engine shifts from a drive state to a stop state, the feed pump is stopped almost simultaneously with an ignition OFF operation, for example. For this reason, the average value of the fuel pressure inside the fuel supply pipe suddenly drops, the lift center position of the diaphragm (the center position of the reciprocating movement) has changed greatly, and it has come close to other members (for example, the connector portion etc.) It will lift (reciprocate) at the position. For this reason, a situation has occurred in which the diaphragm exceeds the allowable lift range and the bottom is generated. The present solving means relates to a control operation for preventing the bottoming out when the internal combustion engine shifts from the driving state to the stop state, and the rotational speed of the internal combustion engine is a predetermined rotational speed (for example, idling rotational speed). ) From the bottom of the vehicle to the stoppage, it is possible to reliably prevent the bottom of the diaphragm from being generated, and the generation of abnormal noise in the passenger compartment that occurred when the internal combustion engine was stopped (occurrence of abnormal noise due to vibration of the fuel piping) ) Etc. can be avoided.
また、他の手法として、上記と同様に上記高圧燃料ポンプが内燃機関の回転駆動力を受け、内燃機関の回転数変動に伴って高圧燃料ポンプの作動周波数も変動するようになっているものに対し、内燃機関の継続駆動時において、その内燃機関回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する回転数」まで低下したときに、フィードポンプの単位時間当たりの燃料吐出量を増大させるようにしている。 As another method, the high-pressure fuel pump receives the rotational driving force of the internal combustion engine in the same manner as described above, and the operating frequency of the high-pressure fuel pump varies as the rotational speed of the internal combustion engine varies. On the other hand, when the internal combustion engine is continuously driven, when the rotational speed of the internal combustion engine decreases to “the rotational speed at which the frequency of the fuel pressure pulsation substantially matches the resonance frequency of the fuel supply pipe”, The fuel discharge amount is increased.
より具体的には、電動ポンプで成るフィードポンプの端子間電圧を上昇させることによって、フィードポンプの単位時間当たりの燃料吐出量を増大させるようにしている。 More specifically, the amount of fuel discharged per unit time of the feed pump is increased by increasing the voltage across the terminals of the feed pump, which is an electric pump.
例えば、車両の走行中に急減速(急制動)する等して内燃機関の回転数が急降下する所謂アンダーシュートが発生する際に、この内燃機関回転数の降下に伴って高圧燃料ポンプの作動周波数も低下し、燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する状況となる場合がある。本解決手段は、このような内燃機関回転数のアンダーシュート発生時における上記底付きを防止するための制御動作に係るものであって、車両の急減速時におけるダイアフラムの底付きを確実に防止することができ、この急減速時に生じていた車室内での異音発生(燃料配管の振動に伴う異音の発生)等を回避することができる。 For example, when a so-called undershoot occurs in which the rotational speed of the internal combustion engine suddenly drops due to sudden deceleration (rapid braking) while the vehicle is running, the operating frequency of the high-pressure fuel pump is reduced with the decrease in the rotational speed of the internal combustion engine. In some cases, the frequency of the fuel pressure pulsation substantially matches the resonance frequency of the fuel supply pipe. The present solution relates to a control operation for preventing the bottoming at the time of occurrence of such an undershoot of the internal combustion engine speed, and reliably prevents the bottoming of the diaphragm at the time of sudden deceleration of the vehicle. Therefore, it is possible to avoid the generation of abnormal noise in the passenger compartment (occurrence of abnormal noise due to vibration of the fuel pipe) that has occurred during the sudden deceleration.
この場合に、フィードポンプが、高圧燃料ポンプの単位時間当たりの燃料吐出量に応じ、この高圧燃料ポンプへの燃料供給量を増量側とする第1燃料供給動作と減量側とする第2燃料供給動作との2段階で切り換え可能とされたものに対して、フィードポンプが第2燃料供給動作で駆動している際に、内燃機関回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する回転数」まで低下したときに、燃圧平均値設定手段が、フィードポンプを強制的に第1燃料供給動作に切り換える構成としている。 In this case, according to the fuel discharge amount per unit time of the high-pressure fuel pump, the feed pump performs the first fuel supply operation for increasing the fuel supply amount to the high-pressure fuel pump and the second fuel supply for decreasing the fuel supply amount. When the feed pump is driven by the second fuel supply operation with respect to the one that can be switched in two stages, the operation speed of the internal combustion engine is “the frequency of the fuel pressure pulsation is the resonance of the fuel supply piping. The fuel pressure average value setting means is configured to forcibly switch the feed pump to the first fuel supply operation when the rotational speed substantially decreases to the frequency.
先ず、高圧燃料ポンプの単位時間当たりの燃料吐出量が所定量よりも多い場合には高圧燃料ポンプからの燃料要求量も多いのでフィードポンプは増量側の第1燃料供給動作で駆動され、逆に、高圧燃料ポンプの単位時間当たりの燃料吐出量が所定量よりも少ない場合には高圧燃料ポンプからの燃料要求量も少ないのでフィードポンプは減量側の第2燃料供給動作で駆動されるといったフィードポンプの基本制御が行われている。この場合に、上記第2燃料供給動作でフィードポンプが駆動している際に、上記底付き発生の可能性のある状況になると、フィードポンプは強制的に第1燃料供給動作での駆動とされ、底付き発生を防止する制御に切り換えられることになる。これにより、ダイアフラムの底付きを確実に防止することができる。 First, when the fuel discharge amount per unit time of the high-pressure fuel pump is larger than a predetermined amount, the fuel request amount from the high-pressure fuel pump is also large, so the feed pump is driven by the first fuel supply operation on the increase side, and conversely When the fuel discharge amount per unit time of the high-pressure fuel pump is smaller than a predetermined amount, the feed pump is driven by the second fuel supply operation on the reduced amount side because the required fuel amount from the high-pressure fuel pump is small. Basic control is performed. In this case, when the feed pump is driven in the second fuel supply operation and the situation where the bottoming may occur is generated, the feed pump is forcibly driven in the first fuel supply operation. Thus, the control can be switched to prevent the occurrence of bottoming. Thereby, bottoming of a diaphragm can be prevented reliably.
本発明では、燃圧脈動の周波数が燃料配管の配管長などによって決まる共振周波数に一致するタイミングでは燃料供給経路内の平均圧力を高く維持するようにし、これにより、パルセーションダンパのダイアフラムが他の部材に近接して「底付き」を招く状態を防止している。このため、ダイアフラムが許容リフト量の範囲内で移動することによる燃圧脈動吸収機能を安定して得ることができる。 In the present invention, at the timing when the frequency of the fuel pressure pulsation coincides with the resonance frequency determined by the pipe length of the fuel pipe or the like, the average pressure in the fuel supply path is maintained high, whereby the diaphragm of the pulsation damper is made to another member. This prevents a situation where a “bottom” is caused in the vicinity. For this reason, the fuel pressure pulsation absorbing function due to the diaphragm moving within the allowable lift amount can be stably obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載された筒内直噴型多気筒(例えば4気筒)ガソリンエンジンにおける燃料供給システムに本発明を適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a fuel supply system in an in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, 4-cylinder) gasoline engine mounted on an automobile.
(第1実施形態)
先ず、第1実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
−燃料供給システム−
図1は本実施形態における燃料供給システム100の構造を模式的に示す図である。この図1に示すように、燃料供給システム100は、燃料タンク101から燃料を送り出す電動ポンプで成るフィードポンプ102と、そのフィードポンプ102によって送り出された燃料を加圧して各気筒(4気筒)のインジェクタ(燃料噴射弁)4,4,…に向けて吐出する高圧燃料ポンプ1とを備えている。
-Fuel supply system-
FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a
上記高圧燃料ポンプ1の概略構成としては、シリンダ21、プランジャ23、加圧室22及び電磁スピル弁30を備えている。
As a schematic configuration of the high-
プランジャ23は、リテーナ26を介してコイルスプリング27により下向きの付勢力を受けている。また、エンジンの排気カムシャフト110に取り付けられた駆動カム111が回転し、そのカム山(カムノーズ)112,112からの押圧力を受けた際に、プランジャ23はコイルスプリング27の付勢力に抗して上方へ移動する。このため、駆動カム111の回転に伴って、プランジャ23はシリンダ21内を往復移動し、加圧室22の容積が拡大または縮小される。本実施形態では、排気カムシャフト110の回転軸回りに180°の角度間隔をもって2つのカム山(カムノーズ)112,112が駆動カム111に形成されている。
The
尚、本実施形態に係るエンジンは4気筒型であるため、エンジンの1サイクル中、つまりクランクシャフトが2回転する間に、気筒毎に設けられたインジェクタ4から各1回ずつ、合計4回の燃料噴射が行われることになる。また、このエンジンでは、クランクシャフトが2回転する度に排気カムシャフト110は1回転する。よって、インジェクタ4からの燃料噴射は4回ずつ、高圧燃料ポンプ1からの吐出動作は2回ずつ、エンジンの1サイクル毎に行われるようになっている。
Since the engine according to the present embodiment is a four-cylinder type, a total of four times, one each from the injector 4 provided for each cylinder during one cycle of the engine, that is, while the crankshaft rotates twice. Fuel injection will be performed. In this engine, the
上記加圧室22はプランジャ23及びシリンダ21によって区画されている。この加圧室22は、低圧燃料配管104を介してフィードポンプ102に連通しており、また、高圧燃料配管105を介してデリバリパイプ(蓄圧容器)106内に連通している。
The pressurizing
このデリバリパイプ106には、上記インジェクタ4,4,…が接続されていると共に、デリバリパイプ106内の燃料圧力(実燃圧)を検出する燃圧センサ161が配設されている。また、このデリバリパイプ106には、リリーフバルブ171を介してリターン配管172が接続されている。このリリーフバルブ171は、デリバリパイプ106内の燃料圧力が所定圧(例えば13MPa)を越えたときに開弁する。この開弁により、デリバリパイプ106に蓄えられた燃料の一部をリターン配管172を介して燃料タンク101に戻すようになっている。これにより、デリバリパイプ106内の燃料圧力の過上昇が防止される。
The
また、上記リターン配管172と高圧燃料ポンプ1とは、燃料排出配管108(図1では破線で示している)によって接続されており、プランジャ23とシリンダ21との間隙から漏出した燃料が、シールユニット5の上部の燃料収容室6に蓄積され、その後、この燃料収容室6に接続された上記燃料排出配管108からリターン配管172を経て燃料タンク101に戻されるようになっている。
The
尚、低圧燃料配管104には、フィルタ141及びプレッシャレギュレータ142が設けられている。このプレッシャレギュレータ142は、低圧燃料配管104内の燃料圧力が所定圧(例えば0.4MPa)を越えたときに低圧燃料配管104内の燃料を燃料タンク101に戻すことによって、この低圧燃料配管104内の燃料圧力を所定圧以下に維持している。また、低圧燃料配管104には、パルセーションダンパ(燃圧脈動低減手段)7が備えられており、このパルセーションダンパ7によって高圧燃料ポンプ1の作動時における低圧燃料配管104内の燃圧脈動が抑制されるようになっている(このパルセーションダンパ7の具体的な構成については後述する)。また、高圧燃料配管105には、高圧燃料ポンプ1から吐出された燃料が逆流することを阻止するための逆止弁151が設けられている。
Note that the low-
上記高圧燃料ポンプ1には、低圧燃料配管104と加圧室22との間を連通または遮断するための上記電磁スピル弁30が設けられている。この電磁スピル弁30は、電磁ソレノイド31を備えており、その電磁ソレノイド31への通電を制御することにより開閉動作する。電磁スピル弁30は、電磁ソレノイド31への通電が停止されているときにはコイルスプリング37の付勢力によって開弁する。以下、この電磁スピル弁30の開閉動作について図2を参照しながら説明する。
The high-
先ず、電磁ソレノイド31に対する通電が停止された状態のときには、電磁スピル弁30がコイルスプリング37の付勢力によって開弁し、低圧燃料配管104と加圧室22とが連通した状態になる。この状態において、加圧室22の容積が増大する方向にプランジャ23が移動するとき(吸入行程)には、フィードポンプ102から送り出された燃料が低圧燃料配管104を経て加圧室22内に吸入される。
First, when the energization of the
一方、加圧室22の容積が収縮する方向にプランジャ23が移動するとき(加圧行程)において、電磁ソレノイド31への通電により電磁スピル弁30がコイルスプリング37の付勢力に抗して閉弁すると、低圧燃料配管104と加圧室22との間が遮断され、加圧室22内の燃料圧力が所定値に達した時点でチェック弁40が開放して、高圧の燃料が高圧燃料配管105を通じてデリバリパイプ106に向けて吐出される。
On the other hand, when the
そして、高圧燃料ポンプ1における燃料吐出量の調整は、加圧行程での電磁スピル弁30の閉弁期間を制御することによって行われる。即ち、電磁スピル弁30の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、電磁スピル弁30の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少するようになる。このように、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ106内の燃料圧力が制御される。
The fuel discharge amount in the high-
ここで、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量(電磁スピル弁30の閉弁開始時期)を制御するための制御量であるポンプデューティDTについて説明する。 Here, the pump duty DT which is a control amount for controlling the fuel discharge amount of the high-pressure fuel pump 1 (the valve closing start timing of the electromagnetic spill valve 30) will be described.
このポンプデューティDTは、0〜100%という値の間で変化するものであって、電磁スピル弁30の閉弁期間に対応する排気カムシャフト110の駆動カム111のカム角度に関係した値である。
The pump duty DT varies between 0 and 100%, and is a value related to the cam angle of the
具体的には、駆動カム111のカム角度に関して、図2に示すように、電磁スピル弁30の最大閉弁期間に対応したカム角度(最大カム角度)をθ0とし、その最大閉弁期間の目標燃圧に対応するカム角度(目標カム角度)をθとすると、ポンプデューティDTは、最大カム角度θ0に対する目標カム角度θの割合(DT=θ/θ0)で表される。従って、ポンプデューティDTは、目標とする電磁スピル弁30の閉弁期間(閉弁開始時期)が最大閉弁期間に近づくほど100%に近い値となり、目標とする閉弁期間が「0」に近づくほど0%に近い値となる。
Specifically, as shown in FIG. 2, regarding the cam angle of the
そして、ポンプデューティDTが100%に近づくほど、ポンプデューティDTに基づいて調整される電磁スピル弁30の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁30の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量が増加して実燃圧が上昇するようになる。また、ポンプデューティDTが0%に近づくほど、ポンプデューティDTに基づいて調整される電磁スピル弁30の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁30の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量が減少して実燃圧が低下するようになる。尚、上記ポンプデューティDTの算出手順の詳細についてはここでは説明を省略する。
And as the pump duty DT approaches 100%, the valve closing start timing of the
次に、上記パルセーションダンパ7について説明する。図3は、上記パルセーションダンパ7を示す断面図である。また、図4は、パルセーションダンパ7が高圧燃料ポンプ1の吸入管部材11に取り付けられた状態を示す断面図である。
Next, the
これらの図に示すように、パルセーションダンパ7は、後述するユニオンパイプ13を吸入管部材11との間で挟持しながら高圧燃料ポンプ1に組み付けられていると共に、上記低圧燃料配管104の流路の一部を構成し、且つその内部において燃圧脈動を抑制する機能を備えている。
As shown in these drawings, the
具体的には、このパルセーションダンパ7は、ダイアフラム機構を有するダンパ部71と、燃料流路を形成する配管部72とを備えている。
Specifically, the
上記ダンパ部71は、屈曲形成された2枚の板材が組み合わされて成るケーシング73内に、ダイアフラム74が収容された構成となっている。このダイアフラム74は、外周縁が上記ケーシング73を構成する2枚の板材の間に挟持された状態で支持されたゴム製の弾性変形部74aと、この弾性変形部74aの中央部に一体的に取り付けられた金属製のプレート74bとを備えている。そして、このダイアフラム74とケーシング73の内壁面との間で背圧空間74cが形成されており、この背圧空間74cにはコイルスプリング75が圧縮状態で収容されている。これにより、ダイアフラム74はコイルスプリング75の付勢力により配管部72内の燃料流路A,B,Cに向かう方向の付勢力が付与されている。つまり、ダイアフラム74は、燃料流路B,C内の燃料圧力が高まった場合に、上記コイルスプリング75の付勢力に抗して変形(燃料流路B,Cから後退する方向へ変形)して燃料圧力を吸収し、これによって燃圧脈動を抑制する機能を発揮するようになっている。尚、上記コイルスプリング75が収容されている背圧空間74cは大気に連通している。
The
一方、配管部72は、二重管構造で成り、外側の流路Aからダイアフラム74が臨む空間Bを経て内側の流路Cに向けて燃料が流れる構成となっている。具体的には、上記ダンパ部71のケーシング73には燃料流路の一部を構成するための開口73aが形成されており、この開口73aの縁部には、比較的大径であって且つ軸心方向の長さ寸法が比較的短い外側管76が取り付けられている。この外側管76を上記開口73aの縁部に取り付ける手法としては溶接等が挙げられる。一方、この外側管76の内側には、この外側管76よりも小径であって且つ軸心方向の長さ寸法が外側管76よりも長い内側管77が配設されている。この内側管77の支持構造としては、上記外側管76の内面から延びる支持ピン等が利用される。また、内側管77の長手方向の両端部のうち、ダンパ部71側の端部は、ダイアフラム74との間に所定間隔を存しており、これによって上記二重管構造の外側流路Aと内側流路Cとを連通する連通路Bを形成している。また、内側管77における吸入管部材11側の端部には雄ネジ77aか形成されており、この雄ネジ77aを利用してパルセーションダンパ7が高圧燃料ポンプ1に組み付けられるようになっている。
On the other hand, the piping
上記ユニオンパイプ13は、上記フィードポンプ102の作動により燃料タンク101から汲み上げられた低圧燃料をパルセーションダンパ7に流入させるための配管部材である。
The
詳しくは、このユニオンパイプ13は、その外径寸法が上記パルセーションダンパ7の外側管76の外径寸法に略一致する管体で成り、その外周面の一部に、燃料タンク101から延びる低圧燃料配管104が接続される接続管13aが一体形成されている。つまり、このユニオンパイプ13は、パルセーションダンパ7と吸入管部材11との間で挟持された状態において、上記内側管77の外周面との間で燃料流路Dを形成している。
Specifically, the
また、このユニオンパイプ13における吸入管部材11に当接する側の端縁には内周側に向かって延びるフランジ13bが形成されている。このフランジ13bの内径寸法は上記内側管77の外径寸法に一致しており、このユニオンパイプ13がパルセーションダンパ7と吸入管部材11との間で挟持された状態では、このフランジ13bの内周面が内側管77の外周面に当接することで、パルセーションダンパ7とユニオンパイプ13との相互の位置決めがなされるようになっている。
Further, a
また、上記ユニオンパイプ13及びパルセーションダンパ7が高圧燃料ポンプ1に組み付けられた状態では、吸入管部材11とユニオンパイプ13との合わせ面部分、ユニオンパイプ13とパルセーションダンパ7との合わせ面部分にはそれぞれリング形状のガスケット14,15が介在されており、各合わせ面部分からの燃料漏れが防止されている。
When the
−パルセーションダンパ7の基本動作−
次に、上述の如く構成されたパルセーションダンパ7の基本動作について説明する。エンジンの駆動に伴って上記フィードポンプ102及び高圧燃料ポンプ1が駆動すると、燃料タンク101から汲み上げられた低圧燃料が、フィルタ141、プレッシャレギュレータ142及び低圧燃料配管104を経てユニオンパイプ13の内部空間Dに導入される(図4における矢印I参照)。つまり、このユニオンパイプ13とパルセーションダンパ7の内側管77との間で形成されている空間Dに燃料が流れ込む。
-Basic operation of pulsation damper 7-
Next, the basic operation of the
そして、上記加圧室22の容積が増大する方向にプランジャ23が移動するとき(吸入行程)には、燃料が、パルセーションダンパ7の外側管76と内側管77と間の空間(外側流路)A、ダイアフラム74が臨む空間(連通路)B、内側管77の内部空間(内側流路)Cを経て吸入管部材11より、加圧室22に向けて流入することになる(図4における矢印II参照)。
When the
一方、加圧室22の容積が収縮する方向にプランジャ23が移動するとき(加圧行程)において、電磁スピル弁30がコイルスプリング37の付勢力によって開弁状態とされているときには、加圧室22内の燃料は逆流し、吸入管部材11の内部を経て内側管77の内部空間Cに流入する(図4における矢印III参照)。この際、この内側管77の内部空間Cでは、上記高圧燃料ポンプ1の作動周波数と略同一の周波数で、燃料に脈動が生じやすい状況となるが、上記パルセーションダンパ7のダイアフラム74がコイルスプリング75の付勢力に抗して変形(内側管77の内部空間Cから後退する方向へ変形)し、空間Bを拡大させることで燃料圧力を吸収する。これにより燃圧脈動が抑制される。つまり、この燃料の逆流に伴う脈動は、上記内側管77の内部空間C及びダイアフラム74が臨む空間Bにおいて抑制されることになり、パルセーションダンパ7の外側管76と内側管77と間の空間Aに生じる脈動も大幅に抑制または解消される。言い換えると、このパルセーションダンパ7の外側管76と内側管77と間の空間Aでは、定常的に加圧室22側に向かう燃料の流れが生じており、上記脈動の影響は殆ど生じない。
On the other hand, when the
ところが、エンジン運転状態などによっては、上記パルセーションダンパ7の燃圧脈動吸収性能が十分に発揮できなくなる場合がある。つまり、上記ダイアフラム74のプレート74bの移動量が許容リフト量の範囲を超えてしまって、他の部材(例えば上記開口73aの開口縁部や内側管77の先端縁)に当接してしまう「底付き」が発生する状況になると、パルセーションダンパ7の燃圧脈動吸収機能が阻害されることになり、燃圧脈動が吸収できなくなって低圧燃料配管104に大きな燃圧脈動が発生してしまうことになる。このような状況では、低圧燃料配管104の振動が、この低圧燃料配管104を固定しているクランプを介して車体に伝達され、この車体を介して車室内に異音として伝達されてしまうことになる。
However, the fuel pressure pulsation absorbing performance of the
本実施形態では上記ダイアフラム74の「底付き」を回避するための制御動作を行うようになっている。具体的には、エンジンが駆動状態から停止状態に移行する際に、エンジン回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が低圧燃料配管104の共振周波数(固有振動数)に略一致する回転数」を下回るまでフィードポンプ102の駆動を継続させるようにしている(燃圧平均値設定手段による燃料圧力の平均値の維持動作)。
In the present embodiment, a control operation for avoiding “bottom” of the
−底付き発生防止動作−
以下、上記底付き発生防止のためのフィードポンプ102の駆動制御の手順について図5のフローチャートに沿って説明する。この図5に示すルーチンは、例えば、数msec毎に実行される。
-Preventing occurrence of bottoming-
Hereinafter, the drive control procedure of the
先ず、ステップST1において、運転者によってイグニションOFF操作がなされたか否かを判定する。例えば、エンジン運転状態において、イグニションキーのOFF操作(メカニカルキーの場合)やスタート/ストップボタンの押し込み操作(プッシュボタン式の場合)がなされた場合に、このステップST1でYes判定される。 First, in step ST1, it is determined whether or not an ignition OFF operation has been performed by the driver. For example, when an ignition key OFF operation (in the case of a mechanical key) or a start / stop button push-in operation (in the case of a push button type) is performed in an engine operating state, a Yes determination is made in this step ST1.
イグニションOFF操作がなされておらず、ステップST1においてNo判定された場合には、上記「底付き」が発生する状況にはないとして本ルーチンを終了する。 If the ignition OFF operation has not been performed and the determination in step ST1 is No, this routine is terminated assuming that the above “bottom” is not present.
一方、イグニションOFF操作がなされてステップST1においてYes判定された場合には、ステップST2に移り、フィードポンプ102の駆動状態を維持(継続駆動)した状態でステップST3に移る。つまり、フィードポンプ102への電力供給を継続した状態にする。これにより、低圧燃料配管104の内部圧力の平均値は低下することなく、依然として所定の規定圧力である例えば0.4MPa程度の圧力が維持されることになる。
On the other hand, if the ignition OFF operation has been performed and a Yes determination is made in step ST1, the process proceeds to step ST2, and the process proceeds to step ST3 while maintaining the drive state of the feed pump 102 (continuous drive). That is, the power supply to the
ステップST3では、エンジン回転数Neが所定の共振発生回転数よりも50rpm低い回転数(例えば350rpm)まで低下したか否かを判定する。ここでいう共振発生回転数とは、上記低圧燃料配管104内部での燃圧脈動の周波数が、この低圧燃料配管104の共振周波数(固有振動数)に略一致する状態となるエンジン回転数である。つまり、このステップST3では、イグニションOFF操作に伴って低下するエンジン回転数として、燃圧脈動の周波数が低圧燃料配管104の共振周波数に略一致する状態となる回転数を通過し、その後、更にある程度まで(本実施形態では50rpm)回転数が低下するまでフィードポンプ102の駆動状態を維持する。このステップST3において共振周波数から更に減算する回転数(上記50rpm)は、これに限定されるものではなく、実験的または経験的に設定される。つまり、この減算する回転数の値が小さすぎる場合には底付き発生防止の効果を得るための信頼性が十分でなくなり、逆に、この減算する回転数の値が大きすぎる場合にはフィードポンプ102の駆動時間が必要以上に長くなって消費電力の増大に繋がってしまうので、これらを考慮して適正値に設定されることになる。
In step ST3, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne has decreased to a rotational speed (for example, 350 rpm) lower by 50 rpm than a predetermined resonance generating rotational speed. The resonance generation speed here is an engine speed at which the frequency of the fuel pressure pulsation inside the low-
エンジン回転数が、共振発生回転数よりも50rpm低い回転数まで低下し、ステップST3でYes判定されると、ステップST4に移って、フィードポンプ102を停止する。つまり、フィードポンプ102への電力供給を停止する。これにより、エンジン停止と略同タイミングでフィードポンプ102も停止されることになる。
If the engine speed decreases to a speed that is 50 rpm lower than the resonance generation speed, and a Yes determination is made in step ST3, the process proceeds to step ST4 and the
以上のように、本実施形態では、イグニションOFF操作がなされた場合であっても、エンジン回転数が共振発生回転数をある程度下回るまではフィードポンプ102の駆動状態を維持するようにしている。このため、低圧燃料配管104の内部圧力の平均値は比較的高く維持され(例えば0.4MPa程度に維持され)、この燃料圧力によって上記ダンパ部71のコイルスプリング75は、ある程度圧縮された状態が継続される。従って、ダイアフラム74のプレート74bが、上記内側管77の先端縁に近接した位置を振幅中心として往復動するといった状況を回避でき、上記「底付き」の発生を防止できる。
As described above, in the present embodiment, even when the ignition OFF operation is performed, the drive state of the
従来のフィードポンプ制御によりダイアフラム74に底付きが発生していた場合と、本実施形態の如く低圧燃料配管104内の平均圧力を維持するようにフィードポンプ102を制御する場合とを図6〜図8を用いて比較する。
A case where the bottom of the
図6は、エンジン回転数の変化に伴う低圧燃料配管104内の脈動振幅の変化を示している。この図6に一点鎖線で示すように、従来のフィードポンプ制御では、イグニションがOFF操作されてエンジン回転数が低下していくに伴って(図6の矢印参照)低圧燃料配管104内の脈動振幅が上昇していき、底付き発生脈動振幅に達してしまってダイアフラム74の底付きが発生していた。
FIG. 6 shows a change in the pulsation amplitude in the low-
これに対し、本実施形態の如く低圧燃料配管104内の平均圧力を維持するようにフィードポンプ102を制御した場合には、図中実線で示すように、イグニションOFF操作に伴ってエンジン回転数が低下していったとしても、低圧燃料配管104内の脈動振幅の上昇量は抑制され、底付き発生脈動振幅に達してしまうことはない。つまり、プレート74bの移動量は許容リフト量の範囲内に抑えられることになり、パルセーションダンパ7による燃圧脈動吸収機能は安定して得られている。
On the other hand, when the
尚、この図6に示すものでは、図中のタイミングαからタイミングβの間においてもフィードポンプ102の駆動を継続させている。従来では、この期間では既にフィードポンプを停止させていた。また、タイミングγでは低圧燃料配管104内の脈動振幅が最も大きい状態となっているが、本実施形態のものでは底付き発生脈動振幅に対して十分な余裕代をもっており、上記底付きが確実に回避されている。
In the case shown in FIG. 6, the drive of the
また、図7は、上記ダイアフラム74のプレート74bのリフト位置を、本実施形態のもの(図7a)と従来例のもの(図7b)とを比較して示す図である。図7bでは、フィードポンプの停止に伴うフィード圧(低圧燃料配管の内圧)の降下により低圧燃料配管内の平均圧力(フィード平均圧)が低くなっており(図中の上側が低圧側)、間欠的にダイアフラムの底付きが発生している。
FIG. 7 is a view showing the lift position of the plate 74b of the
これに対し、本実施形態のもの(図7a)では、フィードポンプ102の駆動が継続されることに伴うフィード圧の維持により低圧燃料配管104内の平均圧力(フィード平均圧)が比較的高く維持されており(図7bのものよりも図中下側(高圧側)に維持されており、)ダイアフラム74の底付きは発生していない。
On the other hand, in this embodiment (FIG. 7a), the average pressure (feed average pressure) in the low-
更に、図8は、パルセーションダンパ7の直下流側の燃料圧力を、本実施形態のもの(図8a)と従来例のもの(図8b)とを比較して示す図である。図8bでは、ダイアフラムに底付きが発生したことで、低圧燃料配管の一部が遮断された状態となり、パルセーションダンパの下流側の燃料圧力が一時的に急激に降下している。このような状況では低圧燃料配管内部での圧力変動幅(図中のY)が極端に大きくなり、この低圧燃料配管の振動を助長する状況となる。
Further, FIG. 8 is a diagram showing the fuel pressure immediately downstream of the
これに対し、本実施形態のもの(図8a)では、ダイアフラム74に底付きが発生しないため、低圧燃料配管104が遮断されることがなく、パルセーションダンパ7の下流側の燃料圧力が所定の範囲内(図中のX)で安定的に推移している。このため、低圧燃料配管104の振動が増大することもない。
On the other hand, in the present embodiment (FIG. 8a), the bottom of the
尚、本実施形態では、エンジンが駆動状態から停止状態に移行する際のフィードポンプ102の駆動制御として、エンジン駆動時と同様の吐出圧力が得られるようにフィードポンプ102の駆動を継続させていた。これに限らず、上記ダイアフラム74の底付きを回避できる範囲であれば、エンジン駆動時における吐出圧力よりも低い吐出圧力となるようにしながらフィードポンプ102の駆動を継続させるようにしてもよい。
In this embodiment, as the drive control of the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態は、ダイアフラム74の「底付き」を回避するための制御動作が上記第1実施形態のものと異なっており、燃料供給システムの構成やパルセーションダンパ7の基本動作などは、第1実施形態と同様である。従って、ここではダイアフラム74の「底付き」を回避するための制御動作についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, the control operation for avoiding the “bottom” of the
上述した第1実施形態は、エンジンの停止時において上記「底付き」を防止するための制御動作であった。第2実施形態は、車両の走行中に急減速する等してエンジン回転数が急降下する所謂アンダーシュート発生時に上記「底付き」を防止するための制御動作である。 The first embodiment described above is a control operation for preventing the “bottom” when the engine is stopped. The second embodiment is a control operation for preventing the above “bottom” when a so-called undershoot occurs in which the engine speed rapidly drops while the vehicle is running.
具体的には、エンジン回転数のアンダーシュート発生時に、フィードポンプ102への電力供給量を増大させることで、このフィードポンプ102の回転数を増大させて低圧燃料配管104の内部圧力の平均値を上昇させるようにしている(燃圧平均値設定手段による燃料圧力の平均値の上昇動作)。
Specifically, when an undershoot occurs in the engine speed, the amount of power supplied to the
本実施形態におけるフィードポンプ102の制御動作について説明する前に、このフィードポンプ102の通常の制御動作について説明する。
Before describing the control operation of the
図9は、フィードポンプ102の駆動を制御するための電気回路の概略構成を示す図である。この図9に示すように、フィードポンプ102の駆動回路は、バッテリ(蓄電池)BATからの電力を複数のリレー接点81,82,83を介してフィードポンプ102に供給する構成となっている。具体的には、複数のフューズF1,F2を介して互いに直列接続された第1〜第3のリレー接点81,82,83を有しており、これらリレー接点81,82,83が、図示しないエンジンECUによってそれぞれ独立してON/OFFされるようになっている。また、第3リレー接点83に対しては、抵抗84が並列接続されている。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of an electric circuit for controlling the drive of the
このため、第1〜第3のリレー接点81,82,83の全てがONされると、バッテリ電圧(例えば12V)がそのままフィードポンプ102に印加されることになる。一方、第1及び第2のリレー接点81,82がONされ、第3のリレー接点83がOFFされると、上記抵抗84によりバッテリ電圧が電圧降下された状態(例えば10V)でフィードポンプ102に印加されることになる。つまり、前者の状態では、フィードポンプ102が比較的高速度で回転されて燃料吐出量は増量側(ポンプHigh作動:第1燃料供給動作)となるのに対し、後者の状態では、フィードポンプ102が比較的低速度で回転されて燃料吐出量は減量側(ポンプLow作動:第2燃料供給動作)となるようになっている。
For this reason, when all of the first to
このポンプHigh作動とポンプLow作動との切り換えは、図10に示すマップに従って行われる。この図10の横軸は高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量、つまり、高圧燃料ポンプ1がフィードポンプ102に対する燃料要求量に相当する。一方、縦軸はバッテリ電圧である。この図10に示すように、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量が比較的多い状況ではフィードポンプ102に対する燃料要求量も多いとしてフィードポンプ102はポンプHigh作動状態となる。これに対し、高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量が比較的少ない状況ではフィードポンプ102に対する燃料要求量が少ないとしてフィードポンプ102はポンプLow作動状態となるようにしている。尚、この高圧燃料ポンプ1の燃料吐出量は、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じ、上述した電磁スピル弁30の開閉制御により設定される。
Switching between the pump high operation and the pump low operation is performed according to the map shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 10 corresponds to the fuel discharge amount of the high-
上記フィードポンプ102のポンプHigh作動とポンプLow作動とは、上記第3のリレー接点83のON/OFF切り換えに伴ってフィードポンプ102の端子間に印加される電圧の変化により設定される。図11は、このフィードポンプ102の端子間に印加される電圧値と、フィードポンプ102から吐出される燃料圧力との関係を示す図である。このように、フィードポンプ102の端子間電圧を高く設定するほど吐出燃料圧力も高くなる。尚、以上のようなフィードポンプ102の通常制御動作は、上述した第1実施形態おいても同様に行われている。
The pump high operation and the pump low operation of the
以上のようなフィードポンプ102の通常制御動作が行われる状況において、本実施形態の特徴とする制御動作である上記底付き発生防止のためのフィードポンプ102の駆動制御の手順について図12のフローチャートに沿って説明する。この図12に示すルーチンは、例えば、数msec毎に実行される。
In the situation where the normal control operation of the
先ず、ステップST11において、エンジン回転数の検知動作を行う。具体的には、エンジンのクランクシャフトに対向して配設されたクランク角センサからの出力に基づいてエンジン回転数を算出する。 First, in step ST11, an engine speed detection operation is performed. Specifically, the engine speed is calculated based on an output from a crank angle sensor disposed opposite to the engine crankshaft.
そして、この検知されているエンジン回転数にアンダーシュートが発生したか否かをステップST12で判定する。例えば、車両走行中の急制動により車速が急減速する等してエンジン回転数が急降下した場合に生じるアンダーシュートの有無を判定する。 Then, in step ST12, it is determined whether or not an undershoot has occurred in the detected engine speed. For example, it is determined whether or not there is an undershoot that occurs when the engine speed suddenly drops due to sudden deceleration of the vehicle due to sudden braking while the vehicle is running.
エンジン回転数にアンダーシュートが発生しておらず、ステップST12でNo判定された場合には、上記「底付き」が発生する状況にはないとして本ルーチンを終了する。 If no undershoot has occurred in the engine speed and the determination in step ST12 is No, this routine is terminated assuming that the “bottom” is not present.
一方、エンジン回転数にアンダーシュートが発生し、ステップST12でYes判定された場合には、ステップST13に移って、現在、フィードポンプ102は、ポンプLow作動状態にあるか否かを判定する。ポンプLow作動状態になく、つまり、ポンプHigh作動状態にある場合には、低圧燃料配管104内の平均圧力(フィード平均圧)は比較的高く維持されており、上記「底付き」が発生する状況にはないとして本ルーチンを終了する。
On the other hand, if an undershoot occurs in the engine speed and a Yes determination is made in step ST12, the process proceeds to step ST13, where it is determined whether the
これに対し、フィードポンプ102がポンプLow作動状態にあり、ステップST13でYes判定された場合には、ステップST14に移って、フィードポンプ102を強制的にポンプHigh作動状態に切り換える。つまり、上記第3のリレー接点83をOFFからONに切り換える。これにより、低圧燃料配管104の内部圧力の平均値を高めることができ、上記第1実施形態の場合と同様に、ダイアフラム74のプレート74bが、上記内側管77の先端縁に近接した位置を振幅中心として往復動するといった状況を回避できて、上記「底付き」の発生を防止できる状態となる。
On the other hand, when the
その後、ステップST15で、上記エンジンECUに予め備えられていたタイマのカウントを開始する。このタイマは例えば5secでタイムアップするものである。このタイマのタイムアップ時間はこれに限定されるものではなく、適宜設定される。 Thereafter, in step ST15, a timer provided in advance in the engine ECU is started. This timer is timed up in 5 seconds, for example. The time-up time of this timer is not limited to this, and is set as appropriate.
ステップST16でタイマがタイムアップするまで、フィードポンプ102の強制的なポンプHigh作動状態を維持する。つまり、エンジン回転数のアンダーシュートが解消されるのを待つことになる。そして、タイマがタイムアップしてステップST16でYes判定された場合には、ステップST17に移り、上述したフィードポンプ102の通常制御動作に復帰される。つまり、フィードポンプ102は、高圧燃料ポンプ1の燃料要求量に応じて、上記ポンプLow作動状態とポンプHigh作動状態とが切り換えられていく。
The forced pump high operation state of the
以上のように、本実施形態では、ポンプLow作動状態にある際にエンジン回転数のアンダーシュートが発生した場合には、低圧燃料配管104の内部圧力の平均値を高めることができるように、フィードポンプ102を強制的にポンプHigh作動状態に切り換えている。このため、燃料圧力によって上記ダンパ部71のコイルスプリング75は、ある程度圧縮された状態が継続される。従って、ダイアフラム74のプレート74bが、上記内側管77の先端縁に近接した位置を振幅中心として往復動するといった状況を回避でき、上記「底付き」の発生を防止できる。
As described above, in this embodiment, when undershoot of the engine speed occurs when the pump is in the Low operation state, the feed is performed so that the average value of the internal pressure of the low-
尚、本実施形態では、フィードポンプ102を強制的にポンプHigh作動状態としてから通常制御動作に復帰させるタイミングとして、上記タイマのタイムアップを待つものとしていた。これに限らず、エンジン回転数を継続的に検知し、そのアンダーシュートが解消されたタイミングで通常制御動作に復帰させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the timer waits for the timer to expire as a timing for forcibly returning the
−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型4気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、例えば筒内直噴型6気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数のガソリンエンジンにも適用可能である。また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関にも本発明は適用可能である。更には、本発明が適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。
-Other embodiments-
Each embodiment described above demonstrated the case where this invention was applied to the in-cylinder direct injection type | mold 4-cylinder gasoline engine mounted in the motor vehicle. The present invention is not limited to this, and can be applied to other arbitrary number of cylinders such as a
また、上記各実施形態における高圧燃料ポンプ1では、排気カムシャフト110に取り付けられた駆動カム111の回転によってプランジャ23が駆動される構成としたが、吸気カムシャフトに取り付けられた駆動カムの回転によってプランジャ23が駆動される構成としてもよい。
In the high-
更に、本発明は、2つのカムノーズ112,112を有する駆動カム111を備えたものに限らず、その他の個数のカムノーズを有する駆動カムを備えたものにも適用可能である。
Furthermore, the present invention is not limited to the one provided with the
また、上記各実施形態における高圧燃料ポンプ1はプランジャポンプであったが、その他の容積形ポンプ(例えば、ピストンポンプやベーンポンプ等)に対しても本発明は適用可能である。
In addition, the high-
加えて、上述した各実施形態では、二重管構造で成るパルセーションダンパ7に対して本発明を適用した場合について説明したが、パルセーションダンパの構成はこれに限るものではなく、種々の形態のパルセーションダンパに対して本発明は適用可能である。
In addition, in each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to the
1 高圧燃料ポンプ
7 パルセーションダンパ
74 ダイアフラム
102 フィードポンプ
104 低圧燃料配管(燃料供給配管)
1 High-
Claims (5)
上記高圧燃料ポンプの作動周波数の変化に伴って変化する上記燃圧脈動の周波数が、上記燃料供給配管の共振周波数に略一致する際、上記パルセーションダンパ内部に備えられたダイアフラムのリフト位置を予め設定された許容範囲内に抑えるように、上記燃料供給配管内部において変動する燃料圧力の平均値を上昇または維持するためのフィードポンプ制御を行う燃圧平均値設定手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine, in which the feed pump and the high-pressure fuel pump are connected by a fuel supply pipe, and the pulsation damper is provided to suppress fuel pressure pulsation inside the fuel supply pipe.
The lift position of the diaphragm provided in the pulsation damper is set in advance when the frequency of the fuel pressure pulsation that changes with the change in the operating frequency of the high-pressure fuel pump substantially matches the resonance frequency of the fuel supply pipe. An internal combustion pressure characteristic value setting means for performing feed pump control for increasing or maintaining the average value of the fuel pressure that fluctuates inside the fuel supply pipe so as to keep it within the allowable range. Engine fuel supply.
上記高圧燃料ポンプは内燃機関の回転駆動力を受け、内燃機関の回転数変動に伴って高圧燃料ポンプの作動周波数も変動するようになっており、
上記燃圧平均値設定手段は、内燃機関が駆動状態から停止状態に移行する際、その内燃機関回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する回転数」を下回るまでフィードポンプの駆動を継続させる構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 In the internal combustion engine fuel supply device according to claim 1,
The high-pressure fuel pump receives the rotational driving force of the internal combustion engine, and the operating frequency of the high-pressure fuel pump varies as the rotational speed of the internal combustion engine varies.
In the fuel pressure average value setting means, when the internal combustion engine shifts from the drive state to the stop state, the internal combustion engine rotational speed is less than “the rotational speed at which the frequency of the fuel pressure pulsation substantially matches the resonance frequency of the fuel supply pipe”. A fuel supply device for an internal combustion engine, characterized in that the feed pump is continuously driven.
上記高圧燃料ポンプは内燃機関の回転駆動力を受け、内燃機関の回転数変動に伴って高圧燃料ポンプの作動周波数も変動するようになっており、
上記燃圧平均値設定手段は、内燃機関の継続駆動時において、その内燃機関回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する回転数」まで低下したときに、フィードポンプの単位時間当たりの燃料吐出量を増大させるように制御する構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 In the internal combustion engine fuel supply device according to claim 1,
The high-pressure fuel pump receives the rotational driving force of the internal combustion engine, and the operating frequency of the high-pressure fuel pump varies as the rotational speed of the internal combustion engine varies.
When the internal combustion engine is continuously driven, the fuel pressure average value setting means feeds when the internal combustion engine speed decreases to "the rotational speed at which the fuel pressure pulsation frequency substantially matches the resonance frequency of the fuel supply pipe". A fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the fuel supply amount is controlled so as to increase a fuel discharge amount per unit time of the pump.
上記フィードポンプは電動ポンプであって、
上記燃圧平均値設定手段は、フィードポンプの端子間電圧を上昇させることによって、フィードポンプの単位時間当たりの燃料吐出量を増大させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 In the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 3,
The feed pump is an electric pump,
The fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the fuel pressure average value setting means increases the amount of fuel discharged per unit time of the feed pump by increasing the voltage across the terminals of the feed pump.
上記フィードポンプは、高圧燃料ポンプの単位時間当たりの燃料吐出量に応じ、この高圧燃料ポンプへの燃料供給量を増量側とする第1燃料供給動作と減量側とする第2燃料供給動作との2段階で切り換え可能とされており、
上記燃圧平均値設定手段は、フィードポンプが上記第2燃料供給動作で駆動している際に、内燃機関回転数が、「上記燃圧脈動の周波数が燃料供給配管の共振周波数に略一致する回転数」まで低下したときに、フィードポンプを強制的に第1燃料供給動作に切り換えるよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 In the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 4,
The feed pump includes a first fuel supply operation for increasing the fuel supply amount to the high pressure fuel pump and a second fuel supply operation for decreasing the fuel supply amount according to the fuel discharge amount per unit time of the high pressure fuel pump. It can be switched in two stages,
When the feed pump is driven by the second fuel supply operation, the fuel pressure average value setting means indicates that the internal combustion engine rotational speed is “the rotational speed at which the frequency of the fuel pressure pulsation substantially matches the resonance frequency of the fuel supply piping. The fuel supply device for the internal combustion engine is configured to forcibly switch the feed pump to the first fuel supply operation when the pressure decreases to "."
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007164831A JP2009002262A (en) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | Fuel supply device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007164831A JP2009002262A (en) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | Fuel supply device of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009002262A true JP2009002262A (en) | 2009-01-08 |
Family
ID=40318911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007164831A Pending JP2009002262A (en) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | Fuel supply device of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009002262A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010095282A1 (en) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | ボッシュ株式会社 | System for controlling accumulator type fuel injection device |
JP2016003636A (en) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel supply device for internal combustion engine |
KR101806571B1 (en) | 2012-09-25 | 2017-12-07 | 현대자동차주식회사 | Control method for fuel supply system of direct injection engine |
KR20180067185A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 현대자동차주식회사 | Method f0r Improving Engine Start Performance using Hardware Wake-Up Period and Vehicle thereof |
US10041431B2 (en) | 2014-06-26 | 2018-08-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel supply apparatus for internal combustion engine |
-
2007
- 2007-06-22 JP JP2007164831A patent/JP2009002262A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010095282A1 (en) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | ボッシュ株式会社 | System for controlling accumulator type fuel injection device |
JP5202722B2 (en) * | 2009-02-20 | 2013-06-05 | ボッシュ株式会社 | Control device for accumulator fuel injector |
KR101806571B1 (en) | 2012-09-25 | 2017-12-07 | 현대자동차주식회사 | Control method for fuel supply system of direct injection engine |
JP2016003636A (en) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel supply device for internal combustion engine |
CN106460713A (en) * | 2014-06-19 | 2017-02-22 | 丰田自动车株式会社 | Fuel supply device for internal combustion engine |
CN106460713B (en) * | 2014-06-19 | 2019-06-28 | 丰田自动车株式会社 | Fuel supply system for internal combustion engine |
US10041431B2 (en) | 2014-06-26 | 2018-08-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel supply apparatus for internal combustion engine |
KR20180067185A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 현대자동차주식회사 | Method f0r Improving Engine Start Performance using Hardware Wake-Up Period and Vehicle thereof |
KR101886529B1 (en) | 2016-12-12 | 2018-09-06 | 현대자동차주식회사 | Method f0r Improving Engine Start Performance using Hardware Wake-Up Period and Vehicle thereof |
US10641194B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-05-05 | Hyundai Motor Company | Method of improving engine startability using hardware wake-up period control and vehicle using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2212544B1 (en) | High-pressure fuel supply apparatus for internal combustion engine | |
JP4353288B2 (en) | Fuel pump | |
JP2006207451A (en) | Fuel pump and delivery valve equipped in fuel pump | |
JP6633195B2 (en) | High pressure fuel supply pump | |
JP4045594B2 (en) | Accumulated fuel injection system | |
US20160090955A1 (en) | Fuel supply apparatus for internal combustion engine | |
JP4600399B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2009002262A (en) | Fuel supply device of internal combustion engine | |
JP2013167259A (en) | High pressure fuel supply pump | |
JP2013231362A (en) | Fuel pressure control device | |
JP2011231649A (en) | Pulsation damper | |
JP4775488B2 (en) | High pressure fuel supply device for internal combustion engine | |
EP3135899A1 (en) | High-pressure fuel pump | |
US11525427B2 (en) | High pressure fuel pump and fuel supply system | |
JP2009103008A (en) | Fuel pump | |
JP7316466B2 (en) | Fuel pump | |
US20220316470A1 (en) | Fuel Pump | |
JP4404056B2 (en) | Fuel injection device for internal combustion engine | |
JP2007332842A (en) | Fuel supply system and fuel filter equipped in fuel supply system | |
JP2010196687A (en) | High-pressure pump | |
JP2009257451A (en) | Structure of roller lifter | |
JP6596304B2 (en) | High pressure fuel supply pump | |
JP2006152852A (en) | Fuel line of internal combustion engine | |
JP7421646B2 (en) | Fuel pump | |
JP7470212B2 (en) | Fuel pump |