JP2010266426A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内を流れる流体の圧力を、温度に係わらず正確に検出可能にする。
【解決手段】流体の温度によって圧力脈動の伝達速度が変化するため、配管４中に流体流れ方向に離して２つの圧力センサ５、６を配置し、流体の圧力脈動が第１圧力センサ５の位置と第２圧力センサ６の位置との間を伝達するのに要した伝達時間を算出し、その伝達時間に基づいて流体の圧力の算出値を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の圧力を検出する圧力検出装置に関し、特に内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置に用いる圧力検出装置として好適である。

従来の内燃機関用燃料噴射装置は、燃料の圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサを備え、その圧力センサの出力信号に基づいて燃料の圧力を推定するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第０２／０８６３０２号パンフレット

しかしながら、圧力センサはセンサ温度により出力値が変化するので圧力検出の誤差が発生する。また、ものの作りこみおよび調整により温度による出力値の変化を少なくする場合は、コストが高くなってしまうという問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、配管内を流れる流体の圧力を、温度に係わらず正確に検出可能に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、配管（４）内を流れる流体の圧力に応じた電気信号を出力する第１圧力センサ（５）と、この第１圧力センサ（５）よりも流体流れ下流側に配置されて、流体の圧力に応じた電気信号を出力する第２圧力センサ（６）と、第１圧力センサ（５）の出力信号および第２圧力センサ（６）の出力信号のうちの少なくとも一方に基づいて流体の圧力を算出する圧力算出手段（１１０）と、第１圧力センサ（５）の出力信号および第２圧力センサ（６）の出力信号に基づいて、流体の圧力脈動が第１圧力センサ（５）の位置と第２圧力センサ（６）の位置との間を伝達するのに要した伝達時間を算出する伝達時間算出手段（１２０）と、この伝達時間算出手段（１２０）にて算出した伝達時間に基づいて、圧力算出手段（１１０）にて算出した流体の圧力の算出値を補正する補正手段（１３０）とを備えることを特徴とする。

これによると、流体の温度によって圧力脈動の伝達速度が変化するため、換言すると流体の温度と伝達時間は相関があるため、伝達時間に基づいて流体の圧力の算出値を補正することにより、流体の圧力を温度に係わらず正確に検出することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧力検出装置において、伝達時間算出手段（１２０）は、第１圧力センサ（５）の出力信号および第２圧力センサ（６）の出力信号の各々対応するピーク値に基づいて、伝達時間を算出することを特徴とする。

これによると、流体の圧力脈動が伝達する伝達時間の算出を精度良く、かつ、容易に行なうことができる。

請求項３に記載の発明では、高圧燃料を蓄える蓄圧器（１）と、この蓄圧器（１）から供給される燃料を内燃機関に噴射する噴射弁（２）と、蓄圧器（１）内の燃料を噴射弁（２）に導く燃料配管（４）とを備える燃料噴射装置に用いられる圧力検出装置であって、燃料配管（４）内を流れる燃料の圧力に応じた電気信号を出力する第１圧力センサ（５）と、この第１圧力センサ（５）よりも燃料流れ下流側に配置されて、燃料の圧力に応じた電気信号を出力する第２圧力センサ（６）と、第１圧力センサ（５）の出力信号および第２圧力センサ（６）の出力信号のうちの少なくとも一方に基づいて燃料の圧力を算出する圧力算出手段（１１０）と、第１圧力センサ（５）の出力信号および第２圧力センサ（６）の出力信号に基づいて、噴射弁に供給される燃料の圧力脈動が第２圧力センサ（６）の位置から第１圧力センサ（５）の位置に伝達されるまでの伝達時間を算出する伝達時間算出手段（１２０）と、この伝達時間算出手段（１２０）にて算出した伝達時間に基づいて、圧力算出手段（１１０）にて算出した燃料の圧力の算出値を補正する補正手段（１３０）とを備えることを特徴とする。

これによると、燃料の圧力を温度に係わらず正確に検出することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の燃料噴射装置用圧力検出装置において、伝達時間算出手段（１２０）は、第１圧力センサ（５）の出力信号および第２圧力センサ（６）の出力信号の各々対応するピーク値に基づいて、伝達時間を算出することを特徴とする。

これによると、噴射弁に供給される燃料の圧力脈動の伝達時間の算出を精度良く、かつ、容易に行なうことができる。

請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の燃料噴射装置用圧力検出装置において、噴射弁（２）および燃料配管（４）は複数設けられ、特定の1つの前記燃料配管（４）にのみ、第１圧力センサ（５）および第２圧力センサ（６）が設けられることを特徴とする。

これによると、圧力センサの設置数を低減することができ、噴射弁に供給される燃料の圧力脈動の伝達時間の算出を容易に行なうことができる。

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係る圧力検出装置を適用した燃料噴射装置の要部の構成を示す図である。 図１の圧力センサの温度と出力との関係を示す特性図である。 図１のＥＣＵ３が行う圧力検出処理の内容を示すフローチャートである。 図１の２つの圧力センサ５、６の出力信号を示す図である。 圧力脈動の伝達速度と燃料の温度との関係を示す特性図である。

本実施形態の圧力検出装置は、車両に搭載される内燃機関の燃料噴射装置に用いられる。図１に示すように、燃料噴射装置は、高圧燃料が蓄えられる蓄圧器１を備え、この蓄圧器１には複数の噴射弁２が接続されている。噴射弁２は、制御装置（以下、ＥＣＵという）３に制御されて所定の時期に所定の期間開弁して、蓄圧器１から供給される高圧燃料を内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン、図示せず）の各気筒内に噴射する。ここでは、４気筒エンジンの１つに対応する噴射弁２のみを示し、他の気筒に対応する噴射弁については図示を省略している。

蓄圧器１と噴射弁２は燃料配管４によって接続されており、蓄圧器１内の燃料は燃料配管４を介して噴射弁２に導かれるようになっている。また、燃料配管４中には、燃料配管４内を流れる燃料の圧力に応じた電気信号を出力する２つの圧力センサ５、６が配置されている。２つの圧力センサ５、６は、燃料流れ方向に沿って所定の距離だけ離されて配置されている。以下、２つの圧力センサ５、６のうち燃料流れ上流側に位置するセンサを第１圧力センサ５といい、燃料流れ下流側に位置するセンサを第２圧力センサ６という。

ＥＣＵ３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る。ＥＣＵ３には、第１圧力センサ５および第２圧力センサ６からの信号が随時入力されるとともに、エンジン回転数、車両のアクセルペダルの踏み込み量に相当するアクセル開度等の種々の情報が随時入力される。そして、ＥＣＵ３は、エンジン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、各噴射弁２の開弁時期および開弁期間を制御する。

次に、上記ＥＣＵ３が行う圧力検出処理について説明する。本実施形態の２つの圧力センサ５、６は、図２に示すように、低温域では温度上昇に伴って出力電圧が急激に上昇し、中間温度域では温度上昇に伴って出力電圧が緩やかに上昇し、さらに高温域では温度上昇に伴って出力電圧が緩やかに減少するという、温度−出力特性を有するものである。

図３に示すフローは、ＥＣＵ３が行うエンジン制御処理中に割り込み処理される。まず、ステップ１００では、２つの圧力センサ５、６の出力信号を読み込む。

圧力算出手段としてのステップ１１０では、第２圧力センサ６の出力信号に基づいて燃料配管４内の燃料の圧力を算出する。具体的には、出力信号と燃料の圧力との関係を定義したマップがＥＣＵ３に記憶されており、そのマップにて燃料の圧力を求める。本実施形態のように、第２圧力センサ６の出力信号を用いる場合、噴射弁２に近い位置での燃料配管４内の燃料の圧力を検出することができる。なお、蓄圧器１に近い位置での燃料配管４内の燃料の圧力を検出したい場合は、第１圧力センサ５の出力信号に基づいて燃料配管４内の燃料の圧力を算出する。

伝達時間算出手段としてのステップ１２０では、第１圧力センサ５の出力信号および第２圧力センサ６の出力信号の各々対応するピーク値に基づいて、燃料噴射時に生じる圧力脈動が第２圧力センサ６の位置から第１圧力センサ５の位置に伝達されるまでの伝達時間ｔを算出する。

ここで、図４に示すように、噴射弁２からの圧力脈動が第２圧力センサ６の位置から第１圧力センサ５の位置に伝達されるまでに時間がかかるため、破線で示す第１圧力センサ５の出力信号と、実線で示す第２圧力センサ６の出力信号に、伝達時間ｔのずれが生じる。ステップ１２０では、この伝達時間ｔを算出する。

補正手段としてのステップ１３０では、ステップ１１０で算出した燃料圧力を伝達時間ｔに基づいて補正する。具体的には、図５に示すように、燃料の温度が高くなるほど圧力脈動の伝達速度は高くなるため、燃料の温度が高くなるほど伝達時間ｔは短くなる。そこで、伝達時間ｔと温度補正量との関係を定義したマップをＥＣＵ３に記憶させておき、そのマップにて伝達時間ｔに基づいて温度補正量を求める。そして、ステップ１１０で算出した燃料圧力を温度補正量分補正して、補正後の燃料圧力を算出する。

なお、この補正後の燃料圧力は、ＥＣＵ３が行うエンジン制御処理において、噴射量算出の際に補正用のパラメータとして用いられる。

以上述べたように、本実施形態によると、燃料の温度によって圧力脈動の伝達速度が変化するため、換言すると燃料の温度と伝達時間は相関があるため、伝達時間に基づいて燃料圧力の算出値を補正することにより、燃料圧力を温度に係わらず正確に検出することができる。

なお、複数の燃料配管４のうち、特定の1つの燃料配管４にのみ、第１圧力センサ５および第２圧力センサ６を設けてもよい。この場合、圧力センサの設置数を低減することができ、噴射弁２に供給される燃料の圧力脈動の伝達時間の算出を容易に行なうことができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、燃料噴射装置の噴射弁からの圧力脈動を検出する例を示したが、本発明の圧力検出装置は、燃料噴射装置の蓄圧器からの圧力脈動を検出することもできる。

また、上記実施形態では、圧力検出装置を内燃機関の燃料噴射装置に用いる例を示したが、本発明の圧力検出装置は、燃料噴射装置以外にも適用することができる。また、本発明の圧力検出装置は、燃料以外の流体の圧力検出にも適用することができる。

２ 噴射弁
３ 制御装置
４ 配管
５ 第１圧力センサ
６ 第２圧力センサ

Claims (5)

1. 配管（４）内を流れる流体の圧力に応じた電気信号を出力する第１圧力センサ（５）と、
   この第１圧力センサ（５）よりも流体流れ下流側に配置されて、前記流体の圧力に応じた電気信号を出力する第２圧力センサ（６）と、
   前記第１圧力センサ（５）の出力信号および前記第２圧力センサ（６）の出力信号のうちの少なくとも一方に基づいて前記流体の圧力を算出する圧力算出手段（１１０）と、
   前記第１圧力センサ（５）の出力信号および前記第２圧力センサ（６）の出力信号に基づいて、流体の圧力脈動が前記第１圧力センサ（５）の位置と前記第２圧力センサ（６）の位置との間を伝達するのに要した伝達時間を算出する伝達時間算出手段（１２０）と、
   この伝達時間算出手段（１２０）にて算出した伝達時間に基づいて、前記圧力算出手段（１１０）にて算出した前記流体の圧力の算出値を補正する補正手段（１３０）とを備えることを特徴とする圧力検出装置。
2. 請求項１に記載の圧力検出装置において、
   前記伝達時間算出手段（１２０）は、前記第１圧力センサ（５）の出力信号および前記第２圧力センサ（６）の出力信号の各々対応するピーク値に基づいて、前記伝達時間を算出することを特徴とする圧力検出装置。
3. 高圧燃料を蓄える蓄圧器（１）と、この蓄圧器（１）から供給される燃料を内燃機関に噴射する噴射弁（２）と、前記蓄圧器（１）内の燃料を前記噴射弁（２）に導く燃料配管（４）とを備える燃料噴射装置に用いられる圧力検出装置であって、
   前記燃料配管（４）内を流れる燃料の圧力に応じた電気信号を出力する第１圧力センサ（５）と、
   この第１圧力センサ（５）よりも燃料流れ下流側に配置されて、前記燃料の圧力に応じた電気信号を出力する第２圧力センサ（６）と、
   前記第１圧力センサ（５）の出力信号および前記第２圧力センサ（６）の出力信号のうちの少なくとも一方に基づいて前記燃料の圧力を算出する圧力算出手段（１１０）と、
   前記第１圧力センサ（５）の出力信号および前記第２圧力センサ（６）の出力信号に基づいて、前記噴射弁（２）に供給される燃料の圧力脈動が前記第２圧力センサ（６）の位置から前記第１圧力センサ（５）の位置に伝達されるまでの伝達時間を算出する伝達時間算出手段（１２０）と、
   この伝達時間算出手段（１２０）にて算出した伝達時間に基づいて、前記圧力算出手段（１１０）にて算出した前記燃料の圧力の算出値を補正する補正手段（１３０）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置用圧力検出装置。
4. 請求項３に記載の燃料噴射装置用圧力検出装置において、
   前記伝達時間算出手段（１２０）は、前記第１圧力センサ（５）の出力信号および前記第２圧力センサ（６）の出力信号の各々対応するピーク値に基づいて、前記伝達時間を算出することを特徴とする燃料噴射装置用圧力検出装置。
5. 請求項３または４に記載の燃料噴射装置用圧力検出装置において、
   前記噴射弁（２）および燃料配管（４）は複数設けられ、特定の1つの前記燃料配管（４）にのみ、前記第１圧力センサ（５）および第２圧力センサ（６）が設けられることを特徴とする燃料噴射装置用圧力検出装置。

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