JP2009174415A

JP2009174415A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2009174415A
Application number: JP2008013542A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ashizawa; 剛芦澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: JP5012533B2

Abstract

【課題】内燃機関の制御装置において、燃圧脈動の抑制とポンプフリクションの低減との両立を可能とする。
【解決手段】高圧燃料ポンプ４８と、昇圧した燃料を貯留するデリバリパイプ４６と、デリバリパイプ４６の燃料を噴射するインジェクタ４５とを設けると共に、デリバリパイプ４６の容積を変更する容積変更手段と、デリバリパイプ４６の燃料の圧力を検出する燃圧センサ８０とを設け、ＥＣＵ７１は、デリバリパイプ４６の燃料圧力が高くなるほど、容積変更手段によりデリバリパイプ４６の容積を小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧燃料を燃焼室に噴射する筒内噴射式内燃機関において、燃圧を調整可能な内燃機関の制御装置に関する。

乗用車やトラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、燃料を吸気ポートではなく、燃焼室（気筒）に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入され、この吸気行程時またはピストンが上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、燃料噴射弁が燃焼室に対して燃料を直接噴射する。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグが着火して爆発し、排気弁の開放時に、排気ガスが吸気ポートから排出される。

このような筒内噴射式内燃機関における燃料系では、燃料の微粒化を図るために燃料タンク内の燃料を電動式の低圧燃料ポンプで汲み上げて所定の低圧まで加圧し、その低圧燃料を高圧燃料ポンプによって加圧し、この高圧燃料をデリバリパイプに貯留し、デリバリパイプに装着された複数の燃料噴射弁により各燃焼室に噴射するようにしている。そして、このような高圧燃料ポンプは、クランクシャフトと連動するカムによってプランジャが往復移動することで、燃料を加圧している。この場合、プランジャの往復移動は、圧力室の容積を増大させる方向へ移動する吸入行程と、圧力室の容積を減少させる方向へ移動する圧送行程を有している。そして、圧力室に連通する燃料吸入通路に調量弁が設けられており、吸入行程にて、この調量弁を開放することで燃料吸入通路を通して圧力室に燃料が吸入され、圧送行程にて、調量弁を閉止することで圧力室の燃料が所定圧力まで加圧されてから吐出されることとなり、調量弁の開閉タイミングを制御することで、高圧燃料の吐出量を調整することができる。

上述した筒内噴射式内燃機関における燃料系では、クランクシャフトと連動するカムによってプランジャを往復移動させることから、このクランク角に応じたプランジャの位置を検出し、これに応じて調量弁の開閉タイミングを設定することで、適正な燃料の調量を可能としている。そのため、プランジャの往復運動に伴って燃料を押圧することから、燃料通路内で燃料の圧力脈動が生じ、この脈動が燃料通路内における燃料の圧力を変動させ、この燃料圧力の変動がデリバリパイプ及び燃料噴射弁に伝播する。内燃機関の制御装置は、その運転状態により燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射タイミングや噴射量を制御するが、このデリバリパイプ及び燃料噴射弁に燃料の圧力脈動が伝播すると、燃料噴射弁による燃料噴射量に誤差が生じ、燃焼室に噴射すべき所定の燃料噴射量を噴射することができず、空燃比が悪化するおそれがある。

そこで、デリバリパイプ内の圧力脈動を減衰するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された内燃機関の燃料供給装置では、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低圧燃料を、高圧ポンプによって加圧し、デリバリパイプ内に高圧燃料を供給可能とし、そのデリバリパイプ内にピストンを移動可能に設け、デリバリパイプの内部を高圧燃料が供給される燃料室と、低圧燃料が供給される背圧室との２室に区画し、ピストンの移動位置に応じてそれら２室の容積を可変とすることで、燃圧変動に応じてピストンが移動して容積を変化させ、ダンピング効果により燃圧脈動を減衰させている。

特開２００３−０２１０１９号公報

ところで、上述した筒内噴射式内燃機関における燃料系にて、高圧燃料ポンプからデリバリパイプに高圧燃料を供給する高圧燃料供給管には、チェック弁が装着されており、デリバリパイプから高圧燃料ポンプ側への燃料の逆流を防止している。また、デリバリパイプから燃料タンクに燃料を戻す燃料排出管には、リリーフ弁が装着されており、デリバリパイプ内の燃圧を所定圧力に維持している。ところが、このチェック弁やリリーフ弁は、機械式の弁構造であることから、若干の漏れが発生する。一方、筒内噴射式内燃機関の燃料系では、運転状態に応じて高圧燃料ポンプを駆動制御することで、燃圧を低燃圧から高燃圧まで調整して燃料噴射弁により燃焼室に噴射している。

デリバリパイプの容積を大きくすることは、燃圧脈動の減衰に対して効果はあるものの、燃料の圧力が高いときには、例えば、チェック弁によりデリバリパイプ側から高圧燃料ポンプ側への燃料の漏れ量が多くなり、高圧燃料ポンプは、圧送時に、漏れた分の燃料を加味して圧送しなければならず、仕事量が増加してフリクションが増大してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃圧脈動の抑制とポンプフリクションの低減との両立を可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料を昇圧する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより昇圧された燃料を貯留する燃料貯留室と、該燃料貯留室の燃料を噴射するインジェクタと、前記燃料貯留室の容積を変更する容積変更手段と、前記燃料貯留室の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、を備え、前記燃料貯留室の燃料圧力が高くなるほど前記燃料貯留室の容積を小さくする、ことを特徴とするものである。

本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃料貯留室は、第１貯留室と第２貯留室が連結通路により連結されて構成され、前記第１貯留室に前記インジェクタが設けられ、前記連結通路に前記容積変更手段としての切替弁が設けられ、前記第１貯留室の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、前記切替弁により前記連結通路を遮断することを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃料ポンプは、燃料を所定のフィード圧に加圧して圧送可能な低圧ポンプと、内燃機関の運転状態に応じて駆動し、調量弁が吸入口を開閉することで前記低圧ポンプにより加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧して前記燃料貯留室に圧送可能な高圧ポンプとを有し、前記インジェクタは、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射可能であることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料ポンプと、燃料を貯留する燃料貯留室と、燃料を噴射するインジェクタとを設けると共に、燃料貯留室の容積を変更する容積変更手段と、燃料貯留室の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段とを設け、燃料貯留室の燃料圧力が高くなるほど燃料貯留室の容積を小さくしている。従って、燃料圧力が低いときは、燃料貯留室の容積が大きくなることから、漏れ量に対する燃圧低下が小さくなり、圧力脈動を抑制することができ、また、燃料圧力が高いときは、燃料貯留室の容積を小さくなることから、漏れ量に対して圧力低下が大きくなる結果、漏れ量が減少し、燃料ポンプによる仕事量が減少してフリクションを低減することができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関の制御装置における燃料系を表す概略構成図、図３は、本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御を表すフローチャートである。

本実施例の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。

従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。

また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、吸気カムシャフト２３の軸端部にＶＶＴコントローラ２６が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ２７からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２６の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト２３の位相を変更し、吸気弁２１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２５は、吸気弁２１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。また、吸気ポート１９には、スロットル弁３３を迂回するバイパス通路３５が設けられ、このバイパス通路３５にアイドルスピードコントロールバルブ３６が設けられている。

排気ポート２０には、排気マニホールド３７を介して排気管３８が連結されており、この排気管３８には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３９及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０が装着されている。この三元触媒３９は、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０は、空燃比（排気空燃比）がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。

吸気管３１におけるサージタンク３０の下流側と、排気管３８における三元触媒３９の上流側との間には、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）４１が設けられており、このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ弁４２とＥＧＲクーラ４３が設けられている。また、このＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲ弁４２より吸気管３１側に、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ４４が設けられている。

シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ４５が装着されており、このインジェクタ４５は、吸気ポート１９側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４５はデリバリパイプ４６に連結され、このデリバリパイプ４６には、高圧燃料供給管４７を介して高圧燃料ポンプ４８が連結され、この高圧燃料ポンプ４８には、低圧燃料供給管４９を介して燃料タンク５０内の低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）５１が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ５１は、燃料タンク５０内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管４９に供給し、高圧燃料ポンプ４８は、低圧燃料供給管４９の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管４７を介してデリバリパイプ４６に供給することができ、インジェクタ４５は、デリバリパイプ４６内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ５２が装着されている。

また、燃料タンク５０内には、キャニスタ５３が設けられており、このキャニスタ５３はパージ通路５４を介して吸気管３１におけるサージタンク３０より上流側に接続されている。そして、このパージ通路５４にパージ弁５５が設けられている。このキャニスタ５３は、燃料タンク５０にて発生したベーパ（蒸発燃料）を含むパージガスを吸着するものであり、パージ弁５５を開放することで、吸着したパージガスをパージ通路５４を通して吸気管３１に排出することができる。

ここで、上述した内燃機関の燃料系について詳細に説明する。実施例１の内燃機関の燃料系において、図２に示すように、４つの気筒に対応して設けられた燃焼室１８に対して、インジェクタ４５及び点火プラグ５２が設けられている。この各インジェクタ４５は、基端部がデリバリパイプ４６に連結されており、デリバリパイプ４６内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。

デリバリパイプ４６は、第１貯留室１０１と第２貯留室１０２とが連結管１０３により連結されて構成されており、第１貯留室１０１に各インジェクタ４５が装着され、連結管１０３に切替弁１０４が設けられている。

燃料タンク５０は、第１室５０ａと第２室５０ｂとに分かれた鞍型をなし、各室５０ａ，５０ｂに所定量のガソリン燃料（以下、燃料）を貯留可能となっている。第１室５０ａには低圧フィードポンプ５１が装着されており、この低圧フィードポンプ５１は、低圧燃料供給管４９を介して高圧燃料ポンプ４８が連結され、この高圧燃料ポンプ４８は高圧燃料供給管４７を介してデリバリパイプ４６における第１貯留室１０１の一端部に連結されている。この高圧燃料ポンプ４８は吸気カムシャフト２３により駆動可能であり、低圧燃料供給管４９にはパルセーションダンパ５６が装着され、高圧燃料供給管４７にはチェック弁５７が装着されている。

また、第２室５０ｂにはジェットポンプ５８が設けられており、このジェットポンプ５８には、低圧燃料供給管４９から分岐してプレッシャレギュレータ５９を有する燃料返送管６０が連結されると共に、第１室５０ａに延出される燃料移送管６１が連結されている。更に、デリバリパイプ４６における第１貯留室１０１の他端部には、燃料排出管６２の基端部が連結され、この燃料排出管６２におけるデリバリパイプ４６の排出部にはリリーフ弁６３が装着されており、燃料排出管６２の先端部は燃料タンク５０における第２室５０ｂに連結されている。

従って、内燃機関が始動すると、低圧フィードポンプ５１が駆動して燃料タンク５０における第１室５０ａの燃料を昇圧し、低圧燃料を低圧燃料供給管４９を通して高圧燃料ポンプ４８に供給し、この高圧燃料ポンプ４８は低圧燃料を昇圧し、高圧燃料を高圧燃料供給管４７を通してデリバリパイプ４６（第１貯留室１０１）に供給することができ、インジェクタ４５は、第１貯留室１０１内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。なお、デリバリパイプ４６内の燃料圧力が所定圧力より大きくなると、リリーフ弁６３が開放して高圧燃料を燃料排出管６２を通して燃料タンク５０における第２室５０ｂに排出する。

上述した高圧燃料ポンプ４８は、吸気カムシャフト２３に固定されたポンプカム２３ａにより駆動可能となっている。即ち、吸気カムシャフト２３が回転し、ポンプカム２３ａによりプランジャ６４が下降するとき、低圧燃料供給管４９の低圧燃料が吸入され、続いて、プランジャ６４が上昇するとき、要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイド６５により調量弁６６を上昇して低圧燃料供給管４９との吸入口を閉止すると、低圧燃料が昇圧されると共に、所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を吐出口からチェック弁５７を通して高圧燃料供給管４７に圧送することができる。この場合、プランジャ６４が上昇するとき、電磁ソレノイド６５により調量弁６６を上昇するタイミングを調整し、デリバリパイプ４６への吐出量を調整することができると共に、デリバリパイプ４６の燃料圧力を調整することができる。

車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７１が搭載されており、このＥＣＵ７１は、インジェクタ４５の燃料噴射時期、点火プラグ５２の点火時期、電子スロットル装置３４のスロットル開度などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて各種の制御を実行している。

即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ７２及び吸気温センサ７３が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ７１に出力している。電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ７４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ７５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ７１に出力している。クランクシャフト１６にはクランク角センサ７６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ７１に出力し、ＥＣＵ７１はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ７７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ７１に出力している。シリンダブロック１１にはノックセンサ７８が設けられており、検出したノッキング信号をＥＣＵ７１に出力している。車両には大気圧センサ７９が設けられており、検出した大気圧をＥＣＵ７１に出力している。また、各インジェクタ４５に連通するデリバリパイプ４６には、燃料圧力を検出する燃圧センサ８０が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ７１に出力している。

また、排気管３８における三元触媒３９より上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ８１が設けられ、三元触媒３９より下流側に、酸素（Ｏ_２）センサ８２が設けられている。このＡ／Ｆセンサ８１及びＯ_２センサ８２は、燃焼室１８から排気ポート２０及び排気マニホールド３７を通して排気管３８に排気された排気ガスの排気空燃比（酸素量）を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ７１に出力している。ＥＣＵ７１は、Ａ／Ｆセンサ８１及びＯ_２センサ８２が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を学習補正している。

従って、ＥＣＵ７１による燃料噴射制御では、エンジン回転数、負荷（吸入空気量等）率、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて要求燃料噴射圧（燃料圧力）が設定され、この要求燃料噴射圧と燃圧センサ８０が検出した燃料圧力が一致するように、高圧燃料ポンプ４８を駆動制御する。また、各種のセンサが検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定される。この場合、燃料性状に応じて目標空燃比が設定されており、この目標空燃比となるように燃料噴射量が設定される。そして、ＥＣＵ７１は、インジェクタ４５を駆動制御することで、所定の燃料噴射時期に所定利用の燃料を所定の圧力で燃焼室１８に噴射する。

また、ＥＣＵ７１による点火時期制御では、各種のセンサが検出したエンジン回転数、吸入空気量などのエンジン運転状態に応じた点火時期マップが設定されており、ＥＣＵ７１は、点火プラグ５２を駆動制御することで、所定の点火時期に点火することができる。このとき、ＥＣＵ７１は、ノックセンサ７８が検出したノッキング信号に基づいて点火時の進角補正または遅角補正を行う。

また、ＥＣＵ７１によるスロットル制御では、検出したアクセル開度及びエンジン運転状態に基づいて要求スロットル開度が設定され、この要求スロットル開度とスロットルポジションセンサ７４が検出したスロットル開度とが一致するように、電子スロットル装置３４を駆動制御する。

また、ＥＣＵ７１は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

ところで、高圧燃料ポンプ４８からデリバリパイプ４６に高圧燃料を供給する高圧燃料供給管４７にはチェック弁５７が装着され、デリバリパイプ４６から燃料タンク５０に燃料を戻す燃料排出管６２にはリリーフ弁６３が装着されている。このチェック弁５７やリリーフ弁６３は、機械式の弁構造であることから、若干の漏れが発生する。そのため、デリバリパイプ４６内の燃料の圧力が高いときには、例えば、チェック弁５７によりデリバリパイプ４６側から高圧燃料ポンプ４８側への燃料の漏れ量が多くなり、高圧燃料ポンプ４８は、漏れた分の燃料を加味して圧送しなければならず、仕事量が増加してフリクションが増大してしまう。一方、デリバリパイプ４６内の燃料の圧力が低いときには、チェック弁５７によりデリバリパイプ４６側から高圧燃料ポンプ４８側への燃料の漏れ量は少なくなるものの、デリバリパイプ４６内での燃圧変動が大きくなり、圧力脈動が発生して燃料噴射量に誤差が生じてしまう。

そこで、本実施例の内燃機関の制御装置では、燃料を昇圧する高圧燃料ポンプ４８と、この高圧燃料ポンプ４８により昇圧された燃料を貯留する燃料貯留室としてのデリバリパイプ４６と、デリバリパイプ４６の燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）４５を設けると共に、デリバリパイプ４６の容積を変更する容積変更手段と、デリバリパイプ４６の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段としての燃圧センサ８０とを設け、ＥＣＵ７１は、燃圧センサ８０が検出したデリバリパイプ４６の燃料圧力が高くなるほど、容積変更手段によりデリバリパイプ４６の容積を小さくしている。

この場合、デリバリパイプ４６を、第１貯留室１０１と、第２貯留室１０２と、この各貯留室１０１，１０２を連結する連結通路としての連結管１０３により構成し、第１貯留室１０１に各インジェクタ４５を設けている。また、容積変更手段としての切替弁１０４を連結管１０３に設けている。そして、ＥＣＵ７１は、第１貯留室１０１の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、切替弁１０４により連結管１０３を遮断するようにしている。

ここで、本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御において、図３に示すように、ＥＣＵ７１は、ステップＳ１１にて、燃圧センサ８０が検出したデリバリパイプ４６の燃料圧力ＰＦを読み込み、ステップＳ１２にて、このデリバリパイプ４６の燃料圧力ＰＦが予め設定された所定燃圧より高いかどうかを判定する。ここで、ＥＣＵ７１は、デリバリパイプ４６の燃料圧力ＰＦが所定燃圧より高くないと判定したら、ステップＳ１４にて、切替弁１０４を開放する一方、デリバリパイプ４６の燃料圧力ＰＦが所定燃圧より高いと判定したら、ステップＳ１３にて、切替弁１０４を閉止する。

従って、図２に示すように、デリバリパイプ４６の燃料圧力ＰＦが低いとき、切替弁１０４が開放され、第１貯留室１０１と第２貯留室１０２とが連結管１０３により連結されることで、デリバリパイプ４６の容積（第１貯留室１０１＋第２貯留室１０２）が大きくなる。そのため、燃料圧力ＰＦが低いことから、チェック弁５７やリリーフ弁６３における燃料漏れ量が少なくなり、デリバリパイプ４６の容積が大きいことから、燃圧低下が小さくなり、圧力変動が減少して圧力脈動を適正に抑制することができる。一方、デリバリパイプ４６の燃料圧力ＰＦが高いとき、切替弁１０４が閉止され、第１貯留室１０１と第２貯留室１０２とが連結管１０３で遮断されることで、デリバリパイプ４６の容積（第１貯留室１０１）が小さくなる。そのため、デリバリパイプ４６の容積が小さいことから、漏れ量に対して圧力低下が大きくなる結果、燃料の漏れ量が少なくなり、高圧燃料ポンプ４８による仕事量が増大することはなく、フリクションが低減する。

このように本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、高圧燃料ポンプ４８と、昇圧した燃料を貯留するデリバリパイプ４６と、デリバリパイプ４６の燃料を噴射するインジェクタ４５とを設けると共に、デリバリパイプ４６の容積を変更する容積変更手段と、デリバリパイプ４６の燃料の圧力を検出する燃圧センサ８０とを設け、ＥＣＵ７１は、デリバリパイプ４６の燃料圧力が高くなるほど、容積変更手段によりデリバリパイプ４６の容積を小さくしている。

従って、デリバリパイプ４６の燃料圧力が低いときは、デリバリパイプ４６の容積が大きくなることから、燃料の漏れ量に対する燃圧低下が小さくなり、圧力脈動を抑制することができ、また、デリバリパイプ４６の燃料圧力が高いときは、デリバリパイプ４６の燃料貯留室の容積が小さくなることから、漏れ量に対して圧力低下が大きくなる結果、燃料の漏れ量が減少し、高圧燃料ポンプ４８による仕事量が減少してフリクションを低減することができる。

また、本実施例の内燃機関の制御装置では、デリバリパイプ４６を、第１貯留室１０１と第２貯留室１０２を連結管１０３により連結して構成し、第１貯留室１０１にインジェクタ４５を設け、連結管１０３に容積変更手段としての切替弁１０４を設け、ＥＣＵ７１は、第１貯留室１０１の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、切替弁１０４により連結管１０３を遮断している。

従って、簡単な構成で、容易にデリバリパイプ４６の容積を変更することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、制御の迅速性を向上することができる。

なお、上述した実施例では、第１貯留室１０１と第２貯留室１０２を連結管１０３により連結してデリバリパイプ４６を構成し、連結管１０３に容積変更手段としての切替弁１０４を設けたが、この構成に限定されるものではない。即ち、デリバリパイプを３つ以上の貯留室により構成し、各貯留室を連結管により連結して切替弁を設け、ＥＣＵは、第１貯留室の燃料圧力に応じて、各切替弁を段階的に開閉制御してデリバリパイプの容積を複数段階で変更してもよい。更に、デリバリパイプ内に仕切板を移動自在に設け、ＥＣＵは、燃料圧力に応じて仕切板を移動し、その容積面積を連続して変更するようにしても良い。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料貯留室の燃料圧力に応じて容積を変更することで、燃圧脈動の抑制とポンプフリクションの低減との両立を可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。

本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。本実施例の内燃機関の制御装置における燃料系を表す概略構成図である。本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御を表すフローチャートである。

符号の説明

１８燃焼室
１９吸気ポート
２０排気ポート
２５吸気可変動弁機構
３０サージタンク
３１吸気管
３３スロットル弁
３４電子スロットル装置
３８排気管
４５インジェクタ（燃料噴射手段）
４６デリバリパイプ（燃料貯留室）
５２点火プラグ
７１電子制御ユニット、ＥＣＵ
７２エアフローセンサ
７４スロットルポジションセンサ
７５アクセルポジションセンサ
７６クランク角センサ
７７水温センサ
８０燃圧センサ（燃料圧力検出手段）
１０１第１貯留室
１０２第２貯留室
１０３連結管（連結通路）
１０４切替弁（容積変更手段）

Claims

燃料を昇圧する燃料ポンプと、
該燃料ポンプにより昇圧された燃料を貯留する燃料貯留室と、
該燃料貯留室の燃料を噴射するインジェクタと、
前記燃料貯留室の容積を変更する容積変更手段と、
前記燃料貯留室の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、を備え、
前記燃料貯留室の燃料圧力が高くなるほど前記燃料貯留室の容積を小さくする、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記燃料貯留室は、第１貯留室と第２貯留室が連結通路により連結されて構成され、
前記第１貯留室に前記インジェクタが設けられ、前記連結通路に前記容積変更手段としての切替弁が設けられ、
前記第１貯留室の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、前記切替弁により前記連結通路を遮断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記燃料ポンプは、
燃料を所定のフィード圧に加圧して圧送可能な低圧ポンプと、
内燃機関の運転状態に応じて駆動し、調量弁が吸入口を開閉することで前記低圧ポンプにより加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧して前記燃料貯留室に圧送可能な高圧ポンプと、を有し、
前記インジェクタは、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。