JP2010112269A - 燃料供給装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる燃料供給装置で気泡の混入不良の発生を抑止することが可能な燃料供給装置の制御装置を提供する。
【解決手段】 ＥＣＵ１は、エンジン５０に供給する燃料に気泡を混入させるミキサ７６と、ミキサ７６に流入する燃料を加圧する低圧ポンプである第２の燃料ポンプ７９とを備えた燃料供給装置７０につき、気泡の混入不良が発生した場合に、ミキサ７６に流入する燃料を増圧して加圧するように第２の燃料ポンプ７９を制御する増圧制御手段を備える。またＥＣＵ１は、気泡の混入不良の発生を検出する異常検出手段を備える。異常検出手段は具体的には、圧力センサ８０の出力に基づき圧力を検出するととともに、検出した圧力である圧力Ｐを所定値と比較することによって、気泡の混入不良の発生を検出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は燃料供給装置の制御装置に関し、特にエンジンに供給する燃料に気泡を混入させる燃料供給装置についての制御装置である燃料供給装置の制御装置に関する。

従来、エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる技術が知られている。気泡を混入させた燃料を噴射すると、噴射の際に生じる圧力低下で混入した気泡が急激に成長し、燃料の液膜を破壊する。このため燃料に気泡を混入させた場合、例えばこれによって噴射した燃料噴霧の微粒化を促進することができる。この点、エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１で提案されている。また燃料にいわゆるエアの噛み込みが発生した場合に対処する技術という点で、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献２で提案されている。また燃料を加圧する点で本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献３で提案されている。

特開昭６３−４５４５６号公報 特開２００６−２００４２３号公報 特開２００７−９２６８９号公報

ところで、燃料に気泡を混入させるにあたり、気泡は具体的にはマイクロバブルやナノバブルといった微小気泡で燃料に混入される。ところが、例えば混入させる気泡のもととなる気体の流量が過多となった場合には、気体を微小気泡で混入させることができなくなり、この結果、比較的径の大きな気泡が燃料中に生成されることがある。すなわち、燃料に気泡を混入させる場合、場合によってはいわゆるエアの噛み込みと同様な状態となる気泡の混入不良が発生してしまうことがあり、この結果、燃料ポンプの摺動不良およびこれに応じたエンジン運転状態の悪化や、摺動不良による燃料ポンプの破損等を招く虞があった。

そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる燃料供給装置で気泡の混入不良の発生を抑止することが可能な燃料供給装置の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の燃料供給装置の制御装置は、エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる気泡混入手段と、前記気泡混入手段に流入する燃料を加圧する加圧手段とを備えた燃料供給装置につき、気泡の混入不良が発生した場合に、前記気泡混入手段に流入する燃料を増圧して加圧するように前記加圧手段を制御する増圧制御手段を備えることを特徴とする。

また本発明は前記気泡の混入不良が、燃料に混入させるべき微小気泡よりも径の大きな気泡が燃料中に生成された状態である構成であってもよい。

本発明によれば、エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる燃料供給装置で気泡の混入不良の発生を抑止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１はＥＣＵ１で実現された本実施例に係る燃料供給装置の制御装置をエンジン５０や燃料供給装置７０など関連する他の構成とともに模式的に示す図である。吸気系１０は、エアフロメータ１１と、インタークーラ１２と、ディーゼルスロットル１３と、インテークマニホールド１４とを有して構成されている。エアフロメータ１１はエアフロセンサと大気温センサとを有して構成されており、吸入空気量を計測するとともに計測した吸入空気量に応じた信号を出力する。インタークーラ１２は過給機３０によって圧縮された吸気を冷却する。ディーゼルスロットル１３はＥＣＵ１の制御のもと、図示しないアクチュエータによって開閉駆動し、吸入空気量を調節する。インテークマニホールド１４はエンジン５０の各気筒に吸気を分配する。

排気系２０はエキゾーストマニホールド２１と触媒２２とを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は、各気筒からの排気を下流側で一つの排気通路に合流させる。触媒２２はＮＯｘ吸蔵還元型触媒であり、触媒２２ではＰＭを捕捉可能なフィルタにＮＯｘを吸蔵可能な触媒が担持されている。触媒２２は、流入する排気の酸素濃度が高いとき、すなわち排気の空燃比が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵する。一方、触媒２２は、流入する排気の酸素濃度が低下し、且つ還元剤が存在するときには吸蔵していたＮＯｘを放出しつつ、Ｎ_２に還元する。

過給機３０は可変容量型ターボチャージャであり、コンプレッサ部３１とタービン部３２とを有して構成されている。過給機３０は、図示しないコンプレッサホイールを収納するコンプレッサ部３１が吸気系１０に、図示しないタービンホイール３２を収納するタービン部３２が排気系２０に、夫々介在するようにして配設されている。コンプレッサホイールとタービンホイールとは回転軸で連結されており、タービンホイールが排気によって駆動されると、回転軸を介してコンプレッサホイールが駆動し吸気を圧縮する。

エンジン５０はディーゼルエンジンであり、エンジン５０にはクランク角センサや水温センサなどの各種のセンサ（図示省略）が配設されている。
エンジン５０は各気筒５１に直接燃料を噴射する燃料噴射弁７１を備えている。各燃料噴射弁７１は燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）７２と接続されている。コモンレール７２は燃料供給管７３を介して高圧ポンプである第１の燃料ポンプ７４に連通している。また、第１の燃料ポンプ７４は燃料供給管７３を介して燃料タンク７５に連通している。エンジン５０に供給する燃料は燃料タンク７５に貯留されており、燃料タンク７５に貯留された燃料は、第１の燃料ポンプ７４によって加圧された上で吐出される。第１の燃料ポンプ７４から吐出された燃料はコモンレール７２へと供給され、コモンレール７２で所定圧まで蓄圧された上で各燃料噴射弁７１へ分配される。そして、燃料噴射弁７１に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁７１が開弁し、これにより燃料噴射弁７１から気筒５１内へ燃料が噴射される。

ミキサ（気泡混入手段に相当）７６は、燃料に気泡を混入させるための構成であり、本実施例では具体的には第１の燃料ポンプ７４および燃料タンク７５間の燃料供給管７３に介在させるようにして設けられている。但しこれに限られず、ミキサ７６は、燃料タンク７５を含め、燃料タンク７５からエンジン５０までの間で、燃料に気泡を混入させるように適宜設けられてよい。また燃料に混入させる気泡のもととなるガスとしては、具体的には例えば空気を適用することができるがこれに限られず、適宜の気体を適用してよい。

図２はミキサ７６の構成を模式的に示す図である。ミキサ７６は本体部７６ａと、導出口７６ｂと、燃料供給路７６ｃと、ガス供給路７６ｄとを有して構成されている。本体部７６ａが形成する内部空間７６ｅは円錐状の空間として形成されており、燃料供給路７６ｃは内部空間７６ｅの円錐を形成する円の接線方向に開口している。ガス供給路７６ｄは円錐状の内部空間７６ｅの底面側中央に開口しており、内部空間７６ｅの頂部側中央には導出口７６ｂが開口している。ガス供給路７６ｄにはガス供給管７７に接続され、ガスが供給される。

燃料供給路７６ｃから燃料を供給すると、内部空間７６ｅで旋回流が発生する。これにより内部空間７６ｅの底部近傍に負圧が発生し、ガス供給路７６ｄからガスが流入する。流入してきたガスは内部空間７６ｅを燃料とともに旋回しながら頂部方向に進み、燃料に混入される。この際、流入してきたガスは頂部方向に進むにつれて縮径且つ伸長され、この結果、マイクロバブルまたはナノバブルといった微小気泡に形成される。微小気泡となったガスは燃料に混入された状態で導出口７６ｂから燃料供給管７３へと流出する。
ガス供給管７７はその一端が前述の通りミキサ７６のガス供給路７６ｄに接続されている。ガス供給管７７には流量調整弁７８が設けられており、ミキサ７６に供給するガスの量は流量調整弁７８によって調整される。

ミキサ７６に流入する燃料は低圧ポンプである第２の燃料ポンプ（加圧手段に相当）７９によって加圧される。第２の燃料ポンプ７９は本実施例では具体的には燃料供給管７３のうち、燃料タンク７５とミキサ７６との間の部分に介在させるようにして設けられている。また、燃料供給管７３のうち、ミキサ７６と第２の燃料ポンプ７９との間の部分には、燃料の圧力を検知する圧力センサ８０が設けられている。

ＥＣＵ１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１は主にエンジン５０を制御するように構成されており、本実施例では具体的には燃料噴射弁７１や第１の燃料ポンプ７４のほか、ディーゼルスロットル１３や流量調整弁７８や第２の燃料ポンプ７９などを制御するように構成されている。これら制御対象はＥＣＵ１に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１にはエアフロメータ１１や、クランク角センサや、水温センサや、圧力センサ８０などの各種のセンサが電気的に接続されている。ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ１では各種の制御手段や判定手段や検出手段や算出手段などが機能的に実現される。

この点、本実施例では以下に示す増圧制御手段と異常検出手段とがＥＣＵ１で機能的に実現される。
増圧制御手段はミキサ７６で気泡の混入不良が発生した場合に、ミキサ７６に流入する燃料を増圧して加圧するように第２の燃料ポンプ７９を制御する。
異常検出手段は気泡の混入不良の発生を検出する。この点、異常検出手段は具体的には、圧力センサ８０の出力に基づき圧力を検出するととともに、検出した圧力である圧力Ｐを所定値と比較することによって、気泡の混入不良の発生を検出する。さらに具体的には、異常検出手段は圧力Ｐが異常判定上限基準圧力Ｐ０以上である場合、または圧力Ｐが異常判定下限基準圧力Ｐ１以下である場合に、圧力異常が発生していると判定し、これにより気泡の混入不良の発生を検出する。

なお、異常検出手段はこのほか例えば、第１の燃料ポンプ７４の出力を検出するとともに、検出した出力を目標燃圧に応じて設定した所定の出力と比較し、検出した出力が所定の出力よりも低い場合に、気泡の混入不良が発生していると判定することで、混入不良の発生を検出することもできる。これは、気泡の混入不良が発生した場合には、第１の燃料ポンプ７４がガスの塊を吸い込み、この結果、第１の燃料ポンプ７４が空転状態となって、その出力が低下することによる。
本実施例では、燃料噴射弁７１と、コモンレール７２と、燃料供給管７３と、第１の燃料ポンプ７４と、燃料タンク７５と、ミキサ７６と、ガス供給管７７と、流量調整弁７８と、第２の燃料ポンプ７９とを有して燃料供給装置７０が実現されている。また本実施例では燃料供給装置７０とＥＣＵ１とでエンジンの燃料供給システム１００が実現されている。

次にＥＣＵ１の動作を図３に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１では、図３のフローチャートに示す処理がごく短い時間間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ１は圧力Ｐを検出する（ステップＳ１１）。続いてＥＣＵ１は圧力異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＥＣＵ１は、具体的には本ステップで圧力Ｐが異常判定上限基準圧力Ｐ０以上であるか否かと、圧力Ｐが異常判定下限基準圧力Ｐ１以下であるか否かを判定し、いずれかの判定で肯定判定であれば、圧力異常が発生していると判定する。これにより、比較的容易に気泡の混入不良の発生を検出することができる。続いてＥＣＵ１はミキサ７６に流入する燃料を増圧して加圧するように第２の燃料ポンプ７９を制御する（ステップＳ１３）。これにより、増圧した上で加圧した燃料がミキサ７６に供給されることから、ミキサ７６で生成される気泡を圧縮して、その径の拡大を防止することができ、以って気泡の混入不良の発生を抑止することができる。
このようにＥＣＵ１は、エンジン５０に供給する燃料に気泡を混入させる燃料供給装置７０で気泡の混入不良の発生を抑止することができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば本発明の燃料供給装置の制御装置はＥＣＵ１で実現することが合理的であるが、その他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。すなわち、本発明の燃料供給装置の制御装置は例えば分散制御的な態様で実現されてもよい。同様にＥＣＵ１で機能的に実現される増圧制御手段などの各手段も分散制御的な態様で実現されてよい。

ＥＣＵ１を関連する他の構成とともに模式的に示す図である。 ミキサ７６の構成を模式的に示す図である。 ＥＣＵ１の動作をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
５０ エンジン
７０ 燃料供給装置
７１ 燃料噴射弁
７２ コモンレール
７３ 燃料供給管
７４ 第１の燃料ポンプ
７５ 燃料タンク
７６ ミキサ
７７ ガス供給管
７８ 流量調整弁
７９ 第２の燃料ポンプ
８０ 圧力センサ
１００ エンジンの燃料供給システム

Claims (2)

1. エンジンに供給する燃料に気泡を混入させる気泡混入手段と、前記気泡混入手段に流入する燃料を加圧する加圧手段とを備えた燃料供給装置につき、気泡の混入不良が発生した場合に、前記気泡混入手段に流入する燃料を増圧して加圧するように前記加圧手段を制御する増圧制御手段を備えることを特徴とする燃料供給装置の制御装置。
2. 請求項１記載の燃料供給装置の制御装置であって、
   前記気泡の混入不良が、燃料に混入させるべき微小気泡よりも径の大きな気泡が燃料中に生成された状態であることを特徴とする燃料供給装置の制御装置。

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