JP2010255544A

JP2010255544A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2010255544A
Application number: JP2009107360A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tanaka; 秀明田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11

Abstract

【課題】高圧異常時にコモンレール内の燃料圧力を抑制する。
【解決手段】高圧燃料を蓄えるコモンレール１１と、コモンレール１１に蓄えられた高圧燃料を噴射するインジェクタ１２と、コモンレール１１へ高圧燃料を圧送するサプライポンプ１３と、サプライポンプ１３へ低圧燃料を供給する電動フィードポンプ１４と、コモンレール１１内の高圧燃料の圧力であるレール圧力を所定圧力に制御する燃圧制御手段１９と、レール圧力が前記所定圧力に対して過大になる異常時に電動フィードポンプ１４の出力を正常時の出力未満に制限するポンプ出力制限手段Ｓ１００、Ｓ１１０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、サプライポンプに燃料を供給する電動フィードポンプを備える燃料噴射装置に関する。

従来、この種の燃料噴射装置が特許文献１に記載されている。この従来技術では、電動フィードポンプから供給された低圧燃料がサプライポンプにて加圧されてコモンレールへ圧送され、コモンレールに蓄圧された高圧燃料がインジェクタに供給されてインジェクタから車両走行用エンジン（内燃機関）の気筒内に噴射されるようになっている。

また、この従来技術では、電動フィードポンプからサプライポンプへ供給された燃料の量を燃料調量弁で調整することによってサプライポンプからコモンレールへの高圧燃料の圧送量が調整され、ひいてはコモンレール内の燃料圧力（以下、レール圧力という。）が目標レール圧力に調整されるようになっている。

特開２００７−２１１６５３号公報

しかしながら、上記従来技術では、燃料調量弁に固着や摺動不良の不具合が発生して燃料調量弁が開弁状態を維持してしまう状況（閉弁できない状況）の時には、サプライポンプからコモンレールへの高圧燃料の圧送量を調整できなくなって圧送量が過剰になってしまう。

このようにサプライポンプからコモンレールへの高圧燃料の圧送量が過剰になると、レール圧力が目標レール圧力に対して過大になるという異常が発生することとなって、燃料噴射装置の高圧側部品や内燃機関の破損を招いてしまう虞がある。

このような高圧側部品や内燃機関の破損を確実に防止する手段として、異常時に燃料噴射を停止させることが考えられるが、燃料噴射を停止させてしまうとエンジンが停止して車両の自走が不可能となってしまうので、車両を修理工場まで運ぼうとするとレッカー車による牽引等が必要となって著しく不便である。

なお、レール圧力が過大になる異常時としては、上述した燃料調量弁に不具合が発生した時以外にも、コモンレールの減圧弁に不具合が発生した時や、センサからの検出信号等の電気系にノイズが乗った時等が挙げられる。

本発明は上記点に鑑みて、異常時にコモンレール内の燃料圧力を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧燃料を蓄えるコモンレール（１１）と、
コモンレール（１１）に蓄えられた高圧燃料を噴射するインジェクタ（１２）と、
コモンレール（１１）へ高圧燃料を圧送するサプライポンプ（１３）と、
サプライポンプ（１３）へ低圧燃料を供給する電動フィードポンプ（１４）と、
コモンレール（１１）内の高圧燃料の圧力であるレール圧力を所定圧力に制御する燃圧制御手段（１９）と、
レール圧力が前記所定圧力に対して過大になる異常時に電動フィードポンプ（１４）の出力を正常時の出力未満に制限するポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）とを備えることを特徴とする。

これによると、異常時にポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）が電動フィードポンプ（１４）の出力を正常時の出力未満に制限するので、サプライポンプ（１３）へ供給される燃料の流量が抑制され、サプライポンプ（１３）からコモンレール（１１）へ圧送される高圧燃料の流量が抑制される。このため、異常時にコモンレール（１１）内の燃料圧力を抑制できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射装置において、
燃圧制御手段は、サプライポンプ（１３）に供給される燃料の流量を調整する燃料調量弁（１９）を有し、
異常時は、燃料調量弁（１９）が開弁状態を維持してしまう状況の時であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、レール圧力を検出する圧力センサ（２４）を備え、
ポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）は、圧力センサ（２４）の検出値に応じて電動フィードポンプ（１４）の出力を制限することを特徴とする。

これにより、異常時にコモンレール（１１）内の燃料圧力を効果的に抑制できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、ポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）は、レール圧力が前記所定圧力になるように電動フィードポンプ（１４）の出力を制限することを特徴とする。

これにより、異常時においてもインジェクタ（１２）からの燃料噴射を正常時と同様に行うことができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、ポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）は、レール圧力が前記所定圧力よりも低くなるように電動フィードポンプ（１４）の出力を制限することを特徴とする。

これにより、異常時におけるインジェクタ（１２）からの燃料噴射量を必要最低限にすることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態における燃料噴射装置の全体構成図である。図１のＥＣＵが実行する高圧異常時の処理の概要を示すフローチャートである。図２のフローチャートによる処理結果の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は一実施形態における燃料噴射装置１０の全体構成図である。

燃料噴射装置１０は、高圧燃料を蓄えるコモンレール１１と、コモンレール１１に蓄えられた高圧燃料を噴射するインジェクタ１２と、コモンレール１１へ高圧燃料を圧送するサプライポンプ１３と、サプライポンプ１３へ低圧燃料を供給する電動フィードポンプ１４とを備えている。

インジェクタ１２はコモンレール１１に接続され、制御装置（以下、ＥＣＵという）１５に制御されて所定の時期に所定の期間開弁して、コモンレール１１から供給される高圧燃料を図示しない内燃機関（例えばディーゼルエンジン）の各気筒内に噴射する。

図１では、内燃機関の複数個の気筒のうち１つの気筒に対応するインジェクタ１２のみを図示し、他の気筒に対応するインジェクタについては図示を省略している。

サプライポンプ１３は燃料を加圧して吐出する。サプライポンプ１３から吐出された高圧燃料は高圧通路１６を介してコモンレール１１に供給されて蓄圧される。電動フィードポンプ１４は、燃料タンク１７から燃料を吸入して、吸入した燃料をフィルタ１８を介してサプライポンプ１３へ供給する。

サプライポンプ１０には、電動フィードポンプ１４から供給される燃料の流量、換言すればサプライポンプ１０の燃料吸入量を調整する燃料調量弁（ＳＣＶ：ＳｕｃｔｉｏｎＣｏｎｔｏｒｏｌＶａｌｖｅ）１９が設けられている。燃料調量弁１５は、コモンレール１１内の高圧燃料の圧力（以下、レール圧力という。）を所定圧力に制御する燃圧制御手段としての役割を果たす。本例では、燃料調量弁１９は、通電される電流の値に応じて弁体の位置が連続的に変化して開口面積が調整される電磁弁で構成されている。

コモンレール１１には、レール圧力が異常高圧になると作動（開弁）するプレッシャリミッタ２０が設けられている。プレッシャリミッタ２０から逃がされた燃料は、戻し燃料通路２１を介して燃料タンク１７へ戻される。

図示を省略しているが、コモンレール１１には、レール圧力が規定圧以上になった場合に開弁してレール圧力を規定圧に減圧する減圧弁が設けられている。減圧弁から逃がされた燃料は図示しない戻し燃料通路を介して燃料タンク１７へ戻される。

また、インジェクタ１２からのリーク燃料は、戻し燃料通路２２を介して燃料タンク１７へ戻され、サプライポンプ１３からのリーク燃料は、戻し燃料通路２３を介して低圧部としての燃料タンク１７へ戻される。

ＥＣＵ１５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものであり、図示しないイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオン（ＯＮ）されると同時に作動を開始する。

ＥＣＵ１５には、レール圧力を検出する圧力センサ（以下、レール圧力センサという。）２４からの信号が入力されるとともに、図示しない各種センサからエンジン回転数、アクセル開度等の種々の情報が随時入力される。そして、ＥＣＵ１５は、内燃機関や車両の運転状態に応じた最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）を算出して、各インジェクタ１２の開弁時期および開弁期間を制御する。

また、ＥＣＵ１５は、電動フィードポンプ１４を一定の制御電圧で駆動して電動フィードポンプ１４の燃料吐出量を一定量に制御する。また、ＥＣＵ１５は、サプライポンプ１３の目標吐出量を算出して燃料調量弁１９に制御信号を出力し、サプライポンプ１３の吐出量を制御する。

因みに、サプライポンプ１３の目標吐出量は、噴射量、リーク予測量、およびレール圧力を目標圧力（以下、目標レール圧力という。）に追従させるための調整量の合計である。

上述のごとく、燃料噴射装置１０は、燃料調量弁１９をＥＣＵ１５によって開閉制御することでレール圧力を目標レール圧力に制御する。そのため、万一、燃料調量弁（ＳＣＶ）１９に固着や摺動不良の不具合が発生して燃料調量弁１９が開弁状態を維持してしまう状況（閉弁できない状況）になった場合には、レール圧力が目標レール圧力に対して過大になってしまう。

そこで、本実施形態では、レール圧力が目標レール圧力（所定圧力）に対して過大になる異常時（以下、高圧異常時という。）にＥＣＵ１５が図２のフローチャートに例示する処理を行うことによってレール圧力を抑制する。

この図２のフローチャートはＥＣＵ１５が実行する図示しないメインルーチンのサブルーチンとして実行される。図３は、図２のフローチャートによる処理結果の一例を示すタイムチャートである。

本例では、図２に示す高圧異常時の処理は、メインルーチンにおいて高圧異常時と判定されたときに実行される。本例では、レール圧力センサ２４で検出されたレール圧力（以下、実レール圧力という。）と目標レール圧力との圧力差が所定の閾値以上になった場合に高圧異常時と判定するようになっている。

図２に示す高圧異常時の処理は、まずステップＳ１００で電動フィードポンプ（以下、電動ポンプという。）１４の制御電圧の補正値ΔＶを算出し、次にステップＳ１１０にて電動ポンプ１４の制御電圧Ｖｐを正常時の電圧値Ｖｃ（一定値）から補正値ΔＶだけ差し引いた値にする（Ｖｐ＝Ｖｃ−ΔＶ）。

これにより、図３（ｃ）に示すように高圧異常時における電動ポンプ１４の出力が正常時の出力未満に制限されるので、図３（ｄ）に示すように高圧異常時における電動ポンプ１４の燃料吐出量が正常時の燃料吐出量未満に制限される。

このため、サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量が抑制され、サプライポンプ１３からコモンレール１１へ圧送される高圧燃料の流量が抑制されるので、図３（ｂ）に示すように高圧異常時にコモンレール１１内の燃料圧力が過大になることが抑制される。

本例では、ステップＳ１００にて補正値ΔＶを実レール圧力および目標レール圧力に基づいて算出することによって、図３（ｂ）に示すように高圧異常時における実レール圧力を目標レール圧力にフィードバック制御している。

なお、図３（ｂ）では説明の簡略化のため、目標レール圧力を一定に図示しているが、実際には目標レール圧力が一定とは限らない。

また、図３（ｂ）では説明の簡略化のため、高圧異常時における実レール圧力が目標レール圧力と同じになるように図示しているが、実際には高圧異常時における実レール圧力が目標レール圧力に対して若干ずれることがあり得る。その理由は、電動ポンプ１４の燃料吐出量が電動ポンプ１４の制御電圧Ｖｐに対して若干遅れて変化することがあり得るからである。

すなわち、図３（ｃ）、（ｄ）では説明の簡略化のため、電動ポンプ１４の制御電圧Ｖｐと電動ポンプ１４の燃料吐出量とが同じように変化するように図示しているが、実際には電動ポンプ１４の燃料吐出量が電動ポンプ１４の制御電圧Ｖｐに対して若干遅れて変化することがあり得る。

このため、図３（ｂ）では高圧異常時における実レール圧力が目標レール圧力と同じになるように図示しているが、実際には高圧異常時における実レール圧力が目標レール圧力に対して若干ずれることがあり得る。

因みに、図３（ｂ）の細破線はプレッシャリミッタ２０の設定圧力であり、実レール圧力Ｐａがプレッシャリミッタ２０の設定圧力を超えるとプレッシャリミッタ２０が開いて実レール圧力Ｐａがプレッシャリミッタ２０の設定圧力以下まで低下することとなる。

以上の説明からわかるように、ステップＳ１００、Ｓ１１０は、高圧異常時に電動フィードポンプ１６の出力を正常時の出力未満に制限するポンプ出力制限手段としての役割を果たしている。このため、高圧異常時にコモンレール１１内の燃料圧力を抑制できる。

その結果、高圧異常時に車両を自走させて修理工場等に運ぶことが可能となり、レッカー車による牽引等が不要となるので非常に便宜である。

しかも、ステップＳ１００、Ｓ１１０は、レール圧力センサ２４の検出値に応じて電動フィードポンプ１６の出力を制限するので、高圧異常時にレール圧力を効果的に抑制できる。

さらに、ステップＳ１００、Ｓ１１０は、高圧異常時におけるレール圧力が目標レール圧力になるように電動フィードポンプ１６の出力を制限するので、高圧異常時においてもインジェクタ１２からの燃料噴射を正常時と同様に行うことができ、ひいては車両の走行を正常時と同様に行うことができる。

（他の実施形態）
なお、上記一実施形態では、高圧異常時におけるレール圧力が目標レール圧力になるように電動フィードポンプ１６の出力を制限しているが、高圧異常時におけるレール圧力が目標レール圧力よりも低くなるように電動フィードポンプ１６の出力を制限してもよい。この場合には、高圧異常時におけるインジェクタ１２からの燃料噴射量を車両の自走に必要な最低限の量にすることができる。

また、上記一実施形態では、高圧異常の発生原因の例として燃料調量弁１９が固着・摺動不良となって開弁状態を維持してしまうことを挙げたが、高圧異常の発生原因の他の例としては、コモンレール１１の減圧弁が固着・摺動不良となって閉弁状態を維持してしまう（開弁できなくなってしまう）ことや、各種センサ等からの電気信号にノイズが乗ってしまうこと等が挙げられる。

また、上記一実施形態では、レール圧力を目標レール圧力に制御する燃圧制御手段を、サプライポンプ１０に供給される燃料の流量を調整する燃料調量弁１５で構成しているが、これに限定されるものではなく、例えばサプライポンプ１３からの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁（ＰＣＶ：ＰｕｍｐＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）で燃圧制御手段を構成してもよい。

１１コモンレール
１２インジェクタ
１３サプライポンプ
１４電動フィードポンプ
１９燃料調量弁（燃圧制御手段）

Claims

高圧燃料を蓄えるコモンレール（１１）と、
前記コモンレール（１１）に蓄えられた前記高圧燃料を噴射するインジェクタ（１２）と、
前記コモンレール（１１）へ前記高圧燃料を圧送するサプライポンプ（１３）と、
前記サプライポンプ（１３）へ低圧燃料を供給する電動フィードポンプ（１４）と、
前記コモンレール（１１）内の前記高圧燃料の圧力であるレール圧力を所定圧力に制御する燃圧制御手段（１９）と、
前記レール圧力が前記所定圧力に対して過大になる異常時に前記電動フィードポンプ（１４）の出力を正常時の出力未満に制限するポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
前記燃圧制御手段は、前記サプライポンプ（１３）に供給される燃料の流量を調整する燃料調量弁（１９）を有し、
前記異常時は、前記燃料調量弁（１９）が開弁状態を維持してしまう状況の時であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記レール圧力を検出する圧力センサ（２４）を備え、
前記ポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）は、前記圧力センサ（２４）の検出値に応じて前記電動フィードポンプ（１４）の出力を制限することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
前記ポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）は、前記レール圧力が前記所定圧力になるように前記電動フィードポンプ（１４）の出力を制限することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
前記ポンプ出力制限手段（Ｓ１００、Ｓ１１０）は、前記レール圧力が前記所定圧力よりも低くなるように前記電動フィードポンプ（１４）の出力を制限することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。