JP2013083184A - Fuel injection system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに関する。 The present invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine.
燃料を気筒内へ直接噴射する内燃機関の燃料噴射システムにおいて、燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプにより吸い上げられた燃料を気筒内へ噴射可能な圧力まで昇圧させる高圧燃料ポンプと、を備えることが知られている。 In a fuel injection system for an internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder, a low-pressure fuel pump that sucks up fuel from a fuel tank, and a high-pressure fuel pump that boosts the fuel sucked up by the low-pressure fuel pump to a pressure that can be injected into the cylinder; It is known to comprise.
そして、特許文献1には、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプ、高圧デリバリパイプ、低圧デリバリパイプの順に直列に接続し、高圧デリバリパイプの下流側で燃圧を調整する技術が記載されている。この技術によれば、低圧デリバリパイプから吸気通路噴射用インジェクタへ燃料が供給され、高圧デリバリパイプから筒内噴射用インジェクタへ燃料が供給される。 Patent Document 1 describes a technique in which a low-pressure fuel pump, a high-pressure fuel pump, a high-pressure delivery pipe, and a low-pressure delivery pipe are connected in series in this order and the fuel pressure is adjusted downstream of the high-pressure delivery pipe. According to this technique, fuel is supplied from the low-pressure delivery pipe to the intake passage injector, and fuel is supplied from the high-pressure delivery pipe to the in-cylinder injector.
しかし、特許文献1に記載の構成では、吸気通路内に燃料を噴射するときの圧力が固定されているため、利用できる運転状態が限られる。例えば、燃料の圧力が高圧で固定されていると、吸気通路内へ高圧で燃料が噴射されるため、少量の燃料を噴射させることが困難となる虞がある。逆に、燃料の圧力が低圧で固定されていると、吸気通路へ低圧で燃料が噴射されるため、燃料の微粒化の促進などが困難となる虞がある。 However, in the configuration described in Patent Document 1, since the pressure when fuel is injected into the intake passage is fixed, the available operating states are limited. For example, if the fuel pressure is fixed at a high pressure, the fuel is injected into the intake passage at a high pressure, which may make it difficult to inject a small amount of fuel. Conversely, if the fuel pressure is fixed at a low pressure, the fuel is injected into the intake passage at a low pressure, which may make it difficult to promote atomization of the fuel.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射システムにおいて、吸気通路内に噴射する燃料の圧力を変化させることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to change the pressure of fuel injected into an intake passage in a fuel injection system of an internal combustion engine including a low pressure fuel pump and a high pressure fuel pump. There is.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の燃料噴射システムは、
燃料タンク内の燃料を吐出する低圧燃料ポンプと、
前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料を昇圧して吐出する高圧燃料ポンプと、
前記高圧燃料ポンプよりも下流側に設けられ該高圧燃料ポンプから吐出される燃料を噴射する高圧燃料噴射弁と、
前記高圧燃料噴射弁よりも下流側で燃料の圧力を設定圧力まで低下させる減圧装置と、
前記減圧装置よりも下流側に設けられ前記高圧燃料噴射弁よりも低圧で燃料を噴射する低圧燃料噴射弁と、
前記高圧燃料ポンプを迂回して、前記低圧燃料ポンプと前記低圧燃料噴射弁とを連通する連通路と、
前記連通路に設けられ、前記低圧燃料ポンプ側から、前記低圧燃料噴射弁側へのみ燃料を通過させる逆止弁と、
前記低圧燃料ポンプよりも下流側で且つ前記高圧燃料ポンプよりも上流側の燃料通路と前記低圧燃料ポンプよりも上流側とを接続するリターン通路と、
前記リターン通路に設けられ、前記低圧燃料ポンプよりも下流側で且つ前記高圧燃料ポンプよりも上流側の燃料の圧力が、前記設定圧力よりも高い所定圧力以上のときに開いて燃料を流通させ、該所定圧力未満のときに閉じて燃料の流通を遮断する安全弁と、
を備える。
In order to achieve the above object, a fuel injection system for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
A low-pressure fuel pump that discharges fuel in the fuel tank;
A high-pressure fuel pump for boosting and discharging the fuel discharged from the low-pressure fuel pump;
A high-pressure fuel injection valve that is provided downstream of the high-pressure fuel pump and injects fuel discharged from the high-pressure fuel pump;
A pressure reducing device for reducing the pressure of the fuel to a set pressure downstream of the high pressure fuel injection valve;
A low pressure fuel injection valve that is provided downstream of the pressure reducing device and injects fuel at a lower pressure than the high pressure fuel injection valve;
A communication path that bypasses the high-pressure fuel pump and communicates the low-pressure fuel pump and the low-pressure fuel injection valve;
A check valve that is provided in the communication path and allows fuel to pass only from the low-pressure fuel pump side to the low-pressure fuel injection valve side;
A return passage connecting the fuel passage downstream from the low-pressure fuel pump and upstream from the high-pressure fuel pump and the upstream from the low-pressure fuel pump;
Provided in the return passage, and is opened when the pressure of the fuel on the downstream side of the low-pressure fuel pump and the upstream side of the high-pressure fuel pump is equal to or higher than a predetermined pressure higher than the set pressure; A safety valve that closes and shuts off the flow of fuel when less than the predetermined pressure;
Is provided.
低圧燃料噴射弁は、高圧燃料噴射弁よりも低い圧力で燃料を噴射する。低圧燃料噴射弁は、例えば吸気ポートまたは吸気マニホールド等の吸気通路内に燃料を噴射する。また、高圧燃料噴射弁は、例えば気筒内に燃料を噴射する。低圧燃料ポンプから吐出された燃料は、高圧燃料ポンプにより、高圧燃料噴射弁から噴射するのに適した圧力まで昇圧される。高圧燃料噴射弁から噴射されなかった燃料は、減圧装置により圧力が低下され、低圧燃料噴射弁に供給される。減圧装置では、燃料が、低圧燃料噴射弁から噴射するのに適した圧力まで降圧される。すなわち、低圧燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が、減圧装置により調整される。 The low pressure fuel injection valve injects fuel at a lower pressure than the high pressure fuel injection valve. The low-pressure fuel injection valve injects fuel into an intake passage such as an intake port or an intake manifold. The high pressure fuel injection valve injects fuel into, for example, a cylinder. The fuel discharged from the low pressure fuel pump is boosted to a pressure suitable for injection from the high pressure fuel injection valve by the high pressure fuel pump. The fuel that has not been injected from the high-pressure fuel injection valve is reduced in pressure by the decompression device and supplied to the low-pressure fuel injection valve. In the pressure reducing device, the pressure of the fuel is reduced to a pressure suitable for injection from the low pressure fuel injection valve. That is, the pressure of the fuel supplied to the low pressure fuel injection valve is adjusted by the pressure reducing device.
一方、低圧燃料ポンプからの燃料の吐出量を増加させると、低圧燃料ポンプよりも下流側で且つ高圧燃料ポンプよりも上流側の燃料の圧力(以下、フィード圧ともいう。)が上昇する。そして、フィード圧が、減圧装置における設定圧力よりも高くなると、逆止弁が開く。すなわち、フィード圧が設定圧力よりも高くなると、低圧燃料ポンプ側の圧力が、低圧燃料噴射弁側の圧力よりも高くなるため、低圧燃料ポンプから低圧燃料噴射弁へ、高圧燃料ポンプを介さずに燃料が供給される。すなわち、低圧燃料噴射弁へ燃料を供給する経路は、減圧装置を介して燃料を供給する経路と、連通路を介して燃料を供給する経路と、の2通りある。 On the other hand, when the amount of fuel discharged from the low-pressure fuel pump is increased, the pressure of the fuel downstream of the low-pressure fuel pump and upstream of the high-pressure fuel pump (hereinafter also referred to as feed pressure) increases. When the feed pressure becomes higher than the set pressure in the pressure reducing device, the check valve opens. That is, when the feed pressure becomes higher than the set pressure, the pressure on the low-pressure fuel pump side becomes higher than the pressure on the low-pressure fuel injection valve side, so that the low-pressure fuel pump does not go through the high-pressure fuel pump. Fuel is supplied. That is, there are two paths for supplying fuel to the low-pressure fuel injection valve: a path for supplying fuel via the pressure reducing device and a path for supplying fuel via the communication path.
そして、フィード圧を調整することにより、低圧燃料噴射弁へ燃料を供給する経路を切り替えることができる。この2つの経路により供給される燃料の圧力は、夫々異なる。すなわち、減圧装置における設定圧力よりも、連通路を介して供給される燃料の圧力のほうが高い。このため、フィード圧を調整することにより、低圧燃料噴射弁から噴射させる燃料の圧力を変化させることができる。 And the path | route which supplies fuel to a low pressure fuel injection valve can be switched by adjusting feed pressure. The pressure of the fuel supplied by these two paths is different. That is, the pressure of the fuel supplied through the communication passage is higher than the set pressure in the decompression device. For this reason, the pressure of the fuel injected from the low pressure fuel injection valve can be changed by adjusting the feed pressure.
ここで、安全弁は、設定圧力よりも高い所定圧力以上のときに開いて燃料を流通させる。このときには、フィード圧は所定圧力となる。すなわち、低圧燃料ポンプからの燃料の吐出量を増加させてフィード圧を所定圧力以上とすれば、低圧燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を該所定圧力で一定とすることができる。そして、低圧燃料ポンプから低圧燃料噴射弁へ直接燃料を供給することにより、比較的高い圧力の燃料を供給することが可能となるため、高温再始動時や燃料を微粒化する要求があったとしても、これに対応することができる。 Here, the safety valve opens to allow the fuel to flow when the pressure is higher than a predetermined pressure higher than the set pressure. At this time, the feed pressure becomes a predetermined pressure. That is, if the amount of fuel discharged from the low-pressure fuel pump is increased to make the feed pressure equal to or higher than the predetermined pressure, the pressure of the fuel supplied to the low-pressure fuel injection valve can be made constant at the predetermined pressure. And by supplying the fuel directly from the low pressure fuel pump to the low pressure fuel injection valve, it becomes possible to supply a relatively high pressure fuel. Can also cope with this.
また、低圧燃料噴射弁から低圧の燃料を噴射する要求がある場合には、低圧燃料ポンプからの燃料の吐出量を減少させて、フィード圧を設定圧力以下とすれば、逆止弁が閉じるため、低圧燃料噴射弁へは減圧装置を介して設定圧力の燃料が供給される。このときには、フィード圧を可及的に低くして、低圧燃料ポンプの消費電力を低減してもよい。このようにして、低圧燃料噴射弁から噴射させる燃料の圧力を変化させることができる。 In addition, when there is a request to inject low pressure fuel from the low pressure fuel injection valve, the check valve closes if the amount of fuel discharged from the low pressure fuel pump is reduced and the feed pressure is set below the set pressure. The fuel at the set pressure is supplied to the low pressure fuel injection valve via the pressure reducing device. At this time, the power consumption of the low-pressure fuel pump may be reduced by reducing the feed pressure as much as possible. In this way, the pressure of the fuel injected from the low pressure fuel injection valve can be changed.
また、本発明においては、前記低圧燃料ポンプは、電力の供給により作動し、
前記安全弁が開いているか否かを、前記低圧燃料ポンプへ通電するときの電圧または電流の少なくとも一方により判定する判定部を備えることができる。
In the present invention, the low-pressure fuel pump operates by supplying power,
A determination unit may be provided that determines whether or not the safety valve is open based on at least one of a voltage and a current when the low-pressure fuel pump is energized.
低圧燃料ポンプへ供給する燃料の圧力の切り替えは、低圧燃料ポンプの吐出量を調整す
ることにより行われるため、逆止弁や減圧装置を操作する必要はない。ここで、燃料の圧力が切り替わっているのか否かの判定を、燃料の圧力を検出して行うと、センサを設置する必要があるためにコストが上がる。そこで、低圧燃料ポンプへ供給される電圧または電流の少なくとも一方により、燃料の圧力が切り替わっているか否か判定する。ここで、低圧燃料ポンプへ通電したときの電圧及び電流は燃料の圧力と比例関係にある。したがって、低圧燃料ポンプを流れる電気の電圧または電流の少なくとも一方に基づいて、燃料の圧力を推定することができる。これにより、燃料の圧力が切り替わっているか否か判定することができる。例えば、電圧または電流が所定値以上のときに、逆止弁が開いていると判定することができる。この所定値は、フィード圧が逆止弁の開弁圧力となる電圧または電流の値とすることができる。
Since the pressure of the fuel supplied to the low-pressure fuel pump is switched by adjusting the discharge amount of the low-pressure fuel pump, it is not necessary to operate the check valve or the pressure reducing device. Here, if the determination of whether or not the fuel pressure is switched is performed by detecting the fuel pressure, it is necessary to install a sensor, which increases the cost. Therefore, it is determined whether or not the fuel pressure is switched based on at least one of the voltage and current supplied to the low-pressure fuel pump. Here, the voltage and current when the low-pressure fuel pump is energized are proportional to the fuel pressure. Therefore, the fuel pressure can be estimated based on at least one of the voltage or current of electricity flowing through the low-pressure fuel pump. Thereby, it can be determined whether or not the fuel pressure is switched. For example, when the voltage or current is greater than or equal to a predetermined value, it can be determined that the check valve is open. This predetermined value can be a voltage or current value at which the feed pressure becomes the valve opening pressure of the check valve.
また、本発明においては、前記高圧燃料ポンプよりも下流側で且つ前記減圧装置よりも上流側の燃料の圧力の変化速度の上限値を設定する上限値設定部を備えることができる。 In the present invention, an upper limit setting unit that sets an upper limit value of the change rate of the pressure of the fuel downstream of the high pressure fuel pump and upstream of the pressure reducing device may be provided.
すなわち、燃料の圧力の変化速度に上限ガードを設ける。ここで、高圧燃料ポンプからの燃料の吐出圧力の変化速度が高くなると、低圧燃料噴射弁における燃料の圧力の変化幅が大きくなるため、低圧燃料噴射弁からの燃料噴射量にばらつきが生じ、空燃比が変動する虞がある。これに対し、高圧燃料ポンプ側の燃料の圧力の変化速度を抑えることにより、低圧燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の変化幅を小さくすることができるので、空燃比の変動を抑制できる。 That is, an upper limit guard is provided for the change speed of the fuel pressure. Here, when the change rate of the discharge pressure of the fuel from the high-pressure fuel pump becomes high, the change range of the fuel pressure in the low-pressure fuel injection valve becomes large. There is a possibility that the fuel ratio fluctuates. In contrast, by suppressing the change speed of the fuel pressure on the high pressure fuel pump side, the change width of the pressure of the fuel supplied to the low pressure fuel injection valve can be reduced, so that the fluctuation of the air-fuel ratio can be suppressed.
また、本発明においては、前記上限値設定部は、前記低圧燃料噴射弁から燃料を噴射する要求のあるときに、前記燃料の圧力の変化速度の上限値を設定することができる。 In the present invention, the upper limit value setting unit can set an upper limit value of the change speed of the fuel pressure when there is a request to inject fuel from the low pressure fuel injection valve.
すなわち、低圧燃料噴射弁から燃料を噴射させないのであれば、低圧側の燃料の圧力が変動したとしても、空燃比の変動は発生しない。このような場合には、高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力の変化速度を高くすることにより、高圧燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を速やかに調整することができる。 That is, if the fuel is not injected from the low-pressure fuel injection valve, the air-fuel ratio does not fluctuate even if the pressure of the fuel on the low-pressure side fluctuates. In such a case, the pressure of the fuel injected from the high-pressure fuel injection valve can be quickly adjusted by increasing the change rate of the pressure of the fuel discharged from the high-pressure fuel pump.
また、本発明においては、前記高圧燃料ポンプよりも下流側で且つ前記減圧装置よりも上流側の燃料の圧力の変化速度が所定速度を超える場合には、前記低圧燃料噴射弁からの燃料の噴射を禁止する禁止部を備えることができる。 In the present invention, when the change speed of the fuel pressure downstream of the high-pressure fuel pump and upstream of the pressure reducing device exceeds a predetermined speed, fuel injection from the low-pressure fuel injection valve is performed. It is possible to provide a prohibition unit that prohibits
このように燃料の噴射を禁止することにより、低圧燃料噴射弁から噴射される燃料量の変動による空燃比の変動を防止することができる。なお、時間が経てば燃料の圧力は安定するので、燃料の圧力が安定する所定期間だけ燃料の噴射を禁止してもよい。所定速度は、前記上限値と同じ値とすることができる。 By prohibiting fuel injection in this way, fluctuations in the air-fuel ratio due to fluctuations in the amount of fuel injected from the low-pressure fuel injection valve can be prevented. Since the fuel pressure stabilizes over time, fuel injection may be prohibited for a predetermined period during which the fuel pressure stabilizes. The predetermined speed may be the same value as the upper limit value.
本発明によれば、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射システムにおいて、吸気通路内に噴射する燃料の圧力を変化させることができる。 According to the present invention, in a fuel injection system for an internal combustion engine including a low pressure fuel pump and a high pressure fuel pump, the pressure of fuel injected into the intake passage can be changed.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施例1>
図1は、内燃機関の燃料噴射システムの概略構成を示す図である。図1に示す燃料噴射制御システムは、直列4気筒の内燃機関に適用される燃料噴射制御システムであり、低圧燃料ポンプ1と、高圧燃料ポンプ2とを備えている。なお、内燃機関の気筒数は、4つに限られず、5つ以上であってもよく、或いは3つ以下であってもよい。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection system for an internal combustion engine. The fuel injection control system shown in FIG. 1 is a fuel injection control system applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine, and includes a low-pressure fuel pump 1 and a high-
低圧燃料ポンプ1は、燃料タンク3内に設けられている。低圧燃料ポンプ1は、燃料タンク3に貯留されている燃料を汲み上げるためのポンプであり、電力により駆動されるタービン式ポンプ(ウェスコ式ポンプ)である。低圧燃料ポンプ1には、低圧燃料通路4の一端が接続されており、該低圧燃料通路4の他端は高圧燃料ポンプ2に接続されている。そして、低圧燃料ポンプ1から吐出された燃料は、低圧燃料通路4によって高圧燃料ポンプ2の吸入口へ導かれる。
The low-pressure fuel pump 1 is provided in the
高圧燃料ポンプ2は、低圧燃料ポンプ1から吐出された燃料を昇圧するためのポンプであり、内燃機関の動力(例えば、カムシャフトの回転力)により駆動される往復式のポンプ(プランジャー式ポンプ)である。この高圧燃料ポンプ2からの燃料の吐出量(吐出圧力としてもよい。)は、後述するECU30により調整される。また、高圧燃料ポンプ2の吐出口には、高圧燃料通路5の一端が接続されている。高圧燃料通路5の他端は、高圧デリバリパイプ6に接続されている。
The high-
高圧デリバリパイプ6には、4つの高圧燃料噴射弁7が接続されており、高圧燃料ポンプ2から高圧デリバリパイプ6へ圧送された高圧の燃料が各高圧燃料噴射弁7へ分配される。高圧燃料噴射弁7は、内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する。
Four high-pressure
また、高圧デリバリパイプ6には、高圧燃料排出通路8の一端が接続されている。高圧燃料排出通路8の他端は、燃料の圧力を減少させる減圧装置9の入口側に接続されている。減圧装置9は、高圧燃料排出通路8側から減圧燃料通路10側へ燃料が流れるときに、該燃料の圧力が設定圧力となるように、燃料の圧力を低下させる。なお、本実施例では、設定圧力を変化させることはできないものとする。そして、減圧装置9の出口側には、減圧燃料通路10の一端が接続されている。なお、高圧燃料通路5内の燃料の圧力、高圧デリバリパイプ6内の燃料の圧力、高圧燃料排出通路8内の燃料の圧力、高圧燃料噴射弁7から噴射される燃料の圧力は、略同一になる。
In addition, one end of a high-pressure
また、減圧燃料通路10の他端は、低圧デリバリパイプ11に接続されている。低圧デリバリパイプ11には、4つの低圧燃料噴射弁12が接続されており、減圧装置9で減圧された燃料が各低圧燃料噴射弁12へ分配される。低圧燃料噴射弁12は、内燃機関の吸気通路(例えば、吸気ポート又はサージタンク、吸気マニホールド)内へ燃料を噴射する。
The other end of the
また、低圧燃料通路4の途中には、低圧リターン通路13の一端が接続されている。低圧リターン通路13の他端は、燃料タンク3に接続されている。なお、低圧燃料ポンプ1よりも上流側に燃料通路が備わる場合には、低圧リターン通路13の他端を、低圧燃料ポンプ1よりも上流側の燃料通路に接続させてもよい。低圧リターン通路13の途中には、低圧安全弁14が設けられている。低圧安全弁14は、低圧燃料通路4内の圧力(フィード圧)が所定圧力を超えたときに開弁する。これにより、低圧燃料通路4内の余剰の燃料が低圧リターン通路13を介して燃料タンク3へ戻される。
One end of the low
また、高圧燃料排出通路8の途中には、高圧リターン通路15の一端が接続されている。高圧リターン通路15の他端は、低圧燃料通路4の途中に接続されている。高圧リターン通路15の途中には、高圧安全弁16が設けられている。高圧安全弁16は、高圧燃料排出通路8側から低圧燃料通路4側へ向かう流れを許容し、逆方向の流れを遮断する。そして、高圧安全弁16は、高圧燃料排出通路8内の圧力(高圧燃料圧力)が所定値を超えたときに開弁する。これにより、高圧燃料排出通路8内の余剰の燃料が高圧リターン通路15を介して低圧燃料通路4へ戻される。
One end of a high
また、低圧燃料通路4の途中には、連通路17の一端が接続されている。連通路17の他端は、低圧デリバリパイプ11に接続されている。連通路17の途中には、逆止弁18が設けられている。逆止弁18は、低圧燃料通路4側から低圧デリバリパイプ11側へ向かう流れを許容し、逆方向の流れを遮断する。逆止弁18は、低圧燃料通路4内の燃料の圧力が、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力よりも高くなると開く。
In addition, one end of the communication path 17 is connected midway in the low-
また、低圧燃料通路4の途中には、リーク絞り通路19の一端が接続され、該リーク絞り通路19の他端は、逆止弁18よりも低圧デリバリパイプ11側の連通路17の途中に接続されている。リーク絞り通路19の途中には、燃料を極少量流通させる絞り20が設けられている。
In addition, one end of a
そして、本実施例では、上記した各機器を制御するためのECU30を備えている。ECU30は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAMなどを備えた電子制御装置である。ECU30は、圧力センサ31、アクセルポジションセンサ32、クランクポジションセンサ33などの各種センサと電気的に接続されている。
In this embodiment, the
圧力センサ31は、高圧デリバリパイプ6に取り付けられており、高圧デリバリパイプ6内の燃料圧力(高圧燃料ポンプの吐出圧力)に相関した電気信号を出力するセンサである。圧力センサ31によれば、高圧燃料噴射弁7から噴射される燃料の圧力を検出できる。アクセルポジションセンサ32は、アクセルペダルの操作量(アクセル開度)に相関した電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ32の出力信号により、内燃機関の負荷が検出される。クランクポジションセンサ33は、内燃機関の出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ33の出力信号により、内燃機関の回転数が検出される。
The
また、ECU30は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、低圧燃料ポンプ1や高圧燃料ポンプ2を制御する。例えば、ECU30は、圧力センサ31の検出値(実燃圧)が目標値に収束するように、高圧燃料ポンプ2からの燃料の吐出量を調整する。その際、ECU30は、高圧燃料ポンプ2の駆動デューティ(ソレノイドの通電時間と非通電時間との比)を変化させることで、実燃圧と目標値との差に基づく比例積分制御(PI制御)を行う。また、ECU30は、高圧燃料噴射弁7及び低圧燃料噴射弁12への通電時間を制御することにより、高圧燃料噴射弁7及び低圧燃料噴射弁12からの燃料噴射量を制御する。
The
ここで、本実施例では、減圧装置9の設定圧力は一定の値であり変更することはできない。すなわち、減圧装置9を通過する燃料を低圧燃料噴射弁12から噴射させる場合には、噴射させる燃料の圧力を変更することができない。ところで、内燃機関が高温状態で始動されるときや、燃料の微粒化の要求が高いときには、低圧燃料噴射弁12から比較的圧力の高い燃料を噴射すると効果的である。このような比較的高い圧力となるように、減圧装置9の設定圧力を決定すると、低圧燃料噴射弁12から比較的低い圧力の燃料を噴射させることが困難となる。そうすると、例えば、低圧燃料噴射弁12から噴射可能な燃料の
最小量(最小噴射量)が大きくなるので、低圧燃料噴射弁12を使用する機会が限られてしまう。
Here, in this embodiment, the set pressure of the decompression device 9 is a constant value and cannot be changed. That is, when the fuel passing through the pressure reducing device 9 is injected from the low pressure
これに対し本実施例では、連通路17及び逆止弁18を備えている。そして本実施例では、低圧安全弁14の開弁圧力(所定圧力)を、減圧装置9の設定圧力よりも高くしている。さらに、比較的低い圧力で低圧燃料噴射弁12から燃料を噴射させる要求があるときには、フィード圧が減圧装置9の設定圧力よりも低くなるように、低圧燃料ポンプ1を駆動する。このときには、低圧燃料通路4側よりも低圧デリバリパイプ11側の圧力のほうが高くなるため、逆止弁18により連通路17における燃料の流通が遮断される。そして、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力は、減圧装置9により調整された後の圧力となる。すなわち、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力は、減圧装置9の設定圧力と等しくなる。この場合、低圧燃料噴射弁12から噴射される燃料の圧力が比較的低い圧力に調整されるので、最小噴射量をより小さくすることが可能となる。
On the other hand, in this embodiment, a communication passage 17 and a
なお、比較的低い圧力で低圧燃料噴射弁12から燃料を噴射させる要求があるときには、低圧燃料噴射弁12から噴射させる燃料の圧力は減圧装置9の設定圧力となるため、フィード圧は必要最低限の値まで低下させてもよい。なお、フィード圧の必要最低限の値は、ベーパが発生しないフィード圧の下限値としてもよい。このようにすることで、低圧燃料ポンプ1の消費電力を可及的に低減することができるため、燃費を向上させることができる。
When there is a request to inject fuel from the low pressure
一方、内燃機関が高温状態で始動されるときや、燃料の微粒化の要求が高いときには、比較的高い圧力で低圧燃料噴射弁12から燃料を噴射させる要求がある。このような要求がある場合には、フィード圧が減圧装置9の設定圧力よりも高くなるように、低圧燃料ポンプ1を駆動する。このときには、低圧燃料通路4側の圧力よりも、低圧デリバリパイプ11側の圧力のほうが低いため、逆止弁18が開く。そして、連通路17を介して、低圧燃料通路4側から低圧デリバリパイプ11側へ燃料が流れる。このときの、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力はフィード圧と同じになり、該低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力は、低圧燃料ポンプ1の吐出量を操作することにより調整される。なお、低圧安全弁14が開くまでフィード圧を上昇させてもよい。そうすると、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力が、低圧安全弁14の開弁圧力である所定圧力となる。このようにして、低圧燃料噴射弁12から噴射される燃料の圧力が比較的高い圧力に調整されるので、燃料の微粒化等を促進させることができる。
On the other hand, when the internal combustion engine is started in a high temperature state or when there is a high demand for atomization of fuel, there is a request to inject fuel from the low pressure
このように、低圧燃料ポンプ1からの燃料の吐出量を操作することにより、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力を、減圧装置9の設定圧力またはフィード圧の一方に調整することができる。すなわち、低圧燃料噴射弁12から異なる圧力の燃料を噴射させることができる。なお、低圧燃料ポンプ1からの燃料の吐出量は、該低圧燃料ポンプ1の駆動デューティを操作することにより調整できる。また、低圧燃料ポンプ1に供給する電力を操作することにより、低圧燃料ポンプ1からの燃料の吐出量を調整してもよい。
Thus, by manipulating the amount of fuel discharged from the low-pressure fuel pump 1, the fuel pressure in the low-
フィード圧を減圧装置9の設定圧力よりも高くする場合の該フィード圧は、低圧燃料噴射弁12から噴射させる燃料の圧力の要求値に応じて設定してもよい。また、低圧燃料噴射弁12から比較的高い圧力の燃料を噴射させるときには、フィード圧を操作することにより、低圧燃料噴射弁12から噴射させる燃料の圧力を調整してもよい。また、低圧安全弁14が開弁し得るほどフィード圧が上昇するように低圧燃料ポンプ1の吐出量を増加させて、低圧燃料噴射弁12から比較的高い圧力の燃料を噴射させてもよい。この場合、低圧安全弁14の開弁圧力である所定圧力が、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力となる。このときには、低圧安全弁14を開弁させるように低圧燃料ポンプ1を駆動すれば、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力は一定となるので、低圧燃料ポンプ1の吐出量の
細かい制御が不要となる。
The feed pressure when the feed pressure is set higher than the set pressure of the decompression device 9 may be set according to the required value of the pressure of the fuel injected from the low pressure
低圧安全弁14が開く圧力を、減圧装置9の設定圧力よりも高くすることにより、逆止弁18が開く前に低圧安全弁14が開くことを抑制できる。低圧安全弁14が開く圧力は、減圧装置9の設定圧力よりも高くしつつ、装置の耐久性などを考慮して決定してもよい。
By making the pressure at which the low
なお、低圧デリバリパイプ11には、圧力センサが設けられていないため、実際の燃圧がどのような値になっているのか直接検出することができない。これに対し本実施例では、低圧燃料ポンプ1に通電するときの電圧または電流の少なくとも一方に基づいて、低圧デリバリパイプ11内の燃圧の状態を推定する。
Since the low
ここで、低圧燃料ポンプ1に電力を供給したときに低圧燃料ポンプ1に印加される電圧または電流は、フィード圧に比例する。特に電流値は、燃圧との相関が高い。そして、本実施例では、燃料の吐出能力が許容範囲の下限まで低下している状態の低圧燃料ポンプ1を用いて予め実験を行い、低圧安全弁14の開弁時の電圧及び電流を閾値として測定しておく。そうすると、実際の電圧または電流と、閾値と、を比較することにより、低圧安全弁14が開いているか否か判定することができる。すなわち、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力が比較的高くなっているか否か判定することができる。また、電圧または電流と、フィード圧との関係を予め実験等により求めて、ECU30に記憶させておいてもよい。そして、本実施例では低圧安全弁14が開いているか否かを判定するECU30が、本発明における判定部に相当する。
Here, the voltage or current applied to the low-pressure fuel pump 1 when power is supplied to the low-pressure fuel pump 1 is proportional to the feed pressure. In particular, the current value has a high correlation with the fuel pressure. In this embodiment, an experiment is performed in advance using the low-pressure fuel pump 1 in a state where the fuel discharge capacity is reduced to the lower limit of the allowable range, and the voltage and current when the low-
以上説明したように本実施例によれば、低圧燃料噴射弁12から比較的高い圧力の燃料と、比較的低い圧力の燃料と、を噴射させることができる。すなわち、吸気通路内に噴射する燃料の圧力を変化させることができる。これにより、低圧燃料噴射弁12を使用可能な運転状態を広げることができる。
As described above, according to the present embodiment, a relatively high pressure fuel and a relatively low pressure fuel can be injected from the low pressure
<実施例2>
本実施例においては、高圧燃料ポンプ2の吐出圧力(以下、高圧燃圧という。)の変化速度(単位時間当たりの変化量)に上限値を設定する。すなわち、上限値でガードする(上限ガードを設ける)。なお、高圧燃圧は、高圧燃料通路5内の燃料の圧力、高圧デリバリパイプ6内の燃料の圧力、高圧燃料排出通路8内の燃料の圧力、または、高圧燃料噴射弁7から噴射される燃料の圧力としてもよい。その他の装置等は実施例1と同じため、説明を省略する。
<Example 2>
In this embodiment, an upper limit value is set for the change rate (change amount per unit time) of the discharge pressure of the high-pressure fuel pump 2 (hereinafter referred to as high-pressure fuel pressure). That is, it guards with an upper limit (provides an upper limit guard). The high pressure fuel pressure is the pressure of the fuel in the high
ここで、高圧燃圧は、運転状態により例えば4から12MPa程度に変化する。この高圧燃圧の変化は、圧力センサ31により検出され、高圧燃料噴射弁7の通電時間が補正される。このため、高圧燃圧が変化したとしても、高圧燃料噴射弁7から噴射される燃料量の変動は抑制される。
Here, the high-pressure fuel pressure varies, for example, from about 4 to 12 MPa depending on the operating state. This change in the high-pressure fuel pressure is detected by the
しかし、低圧燃料噴射弁12は、一般には、機械式のリリーフ弁で燃料の圧力が調整され、例えば300から400kPaの圧力とされる。この場合、圧力センサによる燃料噴射量の補正はない。ここで、減圧装置9により設定圧力まで減圧される構成では、高圧燃圧が変動したときに、減圧装置9では燃料の圧力の変動を取り除くことができないため、減圧燃料通路10内の燃料の圧力も変動することになる。このため、低圧燃料噴射弁12から噴射される燃料の圧力を調整する機構や、燃料噴射量を補正する手段を持たない場合には、空燃比が変動してしまい、機関性能が低下したり、排気中に有害物質が多く含まれたりする虞がある。
However, the fuel pressure of the low pressure
これに対して本実施例では、高圧燃圧の変化速度に上限ガードを設けているので、高圧燃圧の変化速度が上限ガード以下に抑えられる。なお、この上限ガードは、低圧デリバリパイプ11内の燃料の圧力(以下、ポート噴射用低圧燃圧ともいう。)の変動が許容範囲内となるような高圧燃圧の変化速度の上限値として予め実験等により求めておく。そして、高圧燃圧の変化速度は、例えば高圧燃料ポンプ2の駆動デューティを小さくしたり、目標となる高圧燃圧の変化速度を制限したりすることにより、低下させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, since the upper limit guard is provided for the change speed of the high-pressure fuel pressure, the change speed of the high-pressure fuel pressure can be suppressed below the upper limit guard. The upper limit guard is used as an upper limit value of the change speed of the high pressure fuel pressure so that the fluctuation of the fuel pressure in the low pressure delivery pipe 11 (hereinafter also referred to as port injection low pressure fuel pressure) is within an allowable range. It asks by. The change rate of the high-pressure fuel pressure can be lowered by, for example, reducing the drive duty of the high-
ここで、図2は、高圧燃圧の変化速度が上限ガードを超えているときの、高圧燃圧と、ポート噴射用低圧燃圧と、の推移を示したタイムチャートである。また、図3は、高圧燃圧の変化速度が上限ガード以下となっているときの、高圧燃圧と、ポート噴射用低圧燃圧と、の推移を示したタイムチャートである。図3に示したように、上限ガードを設けている場合には、高圧燃圧の上昇速度及び下降速度が、図2に示した場合と比較して、低くなっている。このため、ポート噴射用低圧燃圧の変動が、図2に示した場合よりも、図3に示した場合の方が小さくなっている。 Here, FIG. 2 is a time chart showing the transition of the high pressure fuel pressure and the low pressure fuel pressure for port injection when the change speed of the high pressure fuel pressure exceeds the upper limit guard. FIG. 3 is a time chart showing the transition of the high pressure fuel pressure and the low pressure fuel pressure for port injection when the rate of change of the high pressure fuel pressure is equal to or lower than the upper limit guard. As shown in FIG. 3, when the upper limit guard is provided, the increasing speed and decreasing speed of the high-pressure fuel pressure are lower than in the case shown in FIG. For this reason, the fluctuation of the low pressure fuel pressure for port injection is smaller in the case shown in FIG. 3 than in the case shown in FIG.
このように、高圧燃圧の変化によりポート噴射用低圧燃圧の変動を抑制することができるため、空燃比の変動を抑制することができる。なお、本実施例においては高圧燃圧の変化速度の上限ガードを設定するECU30が、本発明における上限値設定部に相当する。
Thus, since the change of the low pressure fuel pressure for port injection can be suppressed by the change of the high pressure fuel pressure, the change of the air-fuel ratio can be suppressed. In this embodiment, the
なお、高圧燃圧の変化速度に上限ガードを設けるのは、低圧燃料噴射弁12から燃料を噴射する要求があるときに限ってもよい。これは、低圧燃料噴射弁12から燃料を噴射するときに限るとしてもよい。すなわち、低圧燃料噴射弁12から燃料を噴射しなければ、ポート噴射用低圧燃圧が変動していたとしても、問題はない。また、高圧燃圧の変化速度に上限ガードを設けなければ、高圧燃圧を速やかに変化させることができるため、高圧燃圧を目標値に速やかに合わせることができる。
Note that the upper limit guard may be provided for the change speed of the high pressure fuel pressure only when there is a request to inject fuel from the low pressure
また、高圧燃圧の変化速度に上限ガードを設ける代わりに、高圧燃圧の変化速度が所定速度を超える場合に、低圧燃料噴射弁12からの燃料噴射を禁止してもよい。ここでいう所定速度は、上限ガードと同じ値に設定することができる。このように、低圧燃料噴射弁12からの燃料噴射を禁止することにより、ポート噴射用低圧燃圧の変動が許容範囲を超えているときに燃料が噴射されることを抑制できるため、空燃比が変動することを抑制できる。なお、ポート噴射用低圧燃圧は、絞り20の効果により、時間が経てば安定する。したがって、ポート噴射用低圧燃圧が安定するまでの期間だけ、低圧燃料噴射弁12からの燃料噴射を禁止してもよい。この期間は、実験等により最適値を求めることができる。そして、低圧燃料噴射弁12からの燃料噴射を禁止している期間は、その分の燃料を、高圧燃料噴射弁7から噴射させることにより、燃料の不足分を補うことができる。なお、本実施例においては低圧燃料噴射弁12からの燃料の噴射を禁止するECU30が、本発明における禁止部に相当する。
Further, instead of providing an upper limit guard for the change speed of the high pressure fuel pressure, fuel injection from the low pressure
1 低圧燃料ポンプ
2 高圧燃料ポンプ
3 燃料タンク
4 低圧燃料通路
5 高圧燃料通路
6 高圧デリバリパイプ
7 高圧燃料噴射弁
8 高圧燃料排出通路
9 減圧装置
10 減圧燃料通路
11 低圧デリバリパイプ
12 低圧燃料噴射弁
13 低圧リターン通路
14 低圧安全弁
15 高圧リターン通路
16 高圧安全弁
17 連通路
18 逆止弁
19 リーク絞り通路
20 絞り
30 ECU
31 圧力センサ
32 アクセルポジションセンサ
33 クランクポジションセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low
31
Claims (5)
前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料を昇圧して吐出する高圧燃料ポンプと、
前記高圧燃料ポンプよりも下流側に設けられ該高圧燃料ポンプから吐出される燃料を噴射する高圧燃料噴射弁と、
前記高圧燃料噴射弁よりも下流側で燃料の圧力を設定圧力まで低下させる減圧装置と、
前記減圧装置よりも下流側に設けられ前記高圧燃料噴射弁よりも低圧で燃料を噴射する低圧燃料噴射弁と、
前記高圧燃料ポンプを迂回して、前記低圧燃料ポンプと前記低圧燃料噴射弁とを連通する連通路と、
前記連通路に設けられ、前記低圧燃料ポンプ側から、前記低圧燃料噴射弁側へのみ燃料を通過させる逆止弁と、
前記低圧燃料ポンプよりも下流側で且つ前記高圧燃料ポンプよりも上流側の燃料通路と前記低圧燃料ポンプよりも上流側とを接続するリターン通路と、
前記リターン通路に設けられ、前記低圧燃料ポンプよりも下流側で且つ前記高圧燃料ポンプよりも上流側の燃料の圧力が、前記設定圧力よりも高い所定圧力以上のときに開いて燃料を流通させ、該所定圧力未満のときに閉じて燃料の流通を遮断する安全弁と、
を備える内燃機関の燃料噴射システム。 A low-pressure fuel pump that discharges fuel in the fuel tank;
A high-pressure fuel pump for boosting and discharging the fuel discharged from the low-pressure fuel pump;
A high-pressure fuel injection valve that is provided downstream of the high-pressure fuel pump and injects fuel discharged from the high-pressure fuel pump;
A pressure reducing device for reducing the pressure of the fuel to a set pressure downstream of the high pressure fuel injection valve;
A low pressure fuel injection valve that is provided downstream of the pressure reducing device and injects fuel at a lower pressure than the high pressure fuel injection valve;
A communication path that bypasses the high-pressure fuel pump and communicates the low-pressure fuel pump and the low-pressure fuel injection valve;
A check valve that is provided in the communication path and allows fuel to pass only from the low-pressure fuel pump side to the low-pressure fuel injection valve side;
A return passage connecting the fuel passage downstream from the low-pressure fuel pump and upstream from the high-pressure fuel pump and the upstream from the low-pressure fuel pump;
Provided in the return passage, and is opened when the pressure of the fuel on the downstream side of the low-pressure fuel pump and the upstream side of the high-pressure fuel pump is equal to or higher than a predetermined pressure higher than the set pressure; A safety valve that closes and shuts off the flow of fuel when less than the predetermined pressure;
A fuel injection system for an internal combustion engine.
前記安全弁が開いているか否かを、前記低圧燃料ポンプへ通電するときの電圧または電流の少なくとも一方により判定する判定部を備える請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射システム。 The low-pressure fuel pump operates by supplying power,
2. The fuel injection system for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a determination unit that determines whether or not the safety valve is open based on at least one of a voltage and a current when the low-pressure fuel pump is energized.
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