JP2013217213A - リンプホームモード移行制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ポンプの吐出能力を極力必要最小とし、しかもリンプホームモードへの確実な移行を確保可能とする。
【解決手段】電子制御ユニット４は、レール圧制御が異常状態にあると判定され（Ｓ１０２）、かつ、レール圧制御を圧力安全弁１０の２次圧に基づく２次圧制御へ移行する必要があると判定（Ｓ１０４）された場合に、調量弁６を全開状態とすると共に、エア抜き用電磁ポンプ１２を駆動して燃料タンク９の燃料を供給ポンプ５へ供給せしめ、圧力安全弁１０を開弁せしめるよう構成されたものとなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コモンレール式燃料噴射制御装置を備えた車両等におけるいわゆるリンプホームモード（非常退避走行継続機能）への移行制御方法に係り、特に、リンプホームモードへの移行の確実性、安定性の向上等を図ったものに関する。

いわゆるコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧ポンプによって燃料を加圧して蓄圧器であるコモンレールへ圧送して蓄圧し、その蓄圧された高圧燃料をインジェクタへ供給することにより、インジェクタによる内燃機関への高圧燃料の噴射を可能として、燃費やエミッション特性等に優れるものとして良く知られているものであり、乗用車等の車両のみならず、近年は、パワーショベル等の建設機械のエンジン制御にも用いられている。

かかるコモンレール式燃料噴射制御装置を用いた車両等にあっては、何らかの原因によりレール圧制御に異常が生じた場合に、最寄りの修理工場等まで最小限の運転条件で退避走行を可能としたいわゆる非常退避走行継続機能（リンプホームモード）を備えるものがある。
かかるリンプホームモードは、具体的には、例えば、車両の動作制御のための電子制御ユニットにおいて、レール圧制御に異常有りと判定され、リンプモードへの移行が決定されると、コモンレール式燃料噴射制御装置の高圧ポンプが全圧送状態とされ、それに伴い、コモンレールに設けられた機械式の圧力安全弁が強制開弁され、圧力安全弁のいわゆる２次圧にレール圧を安定させて、リンプホーム走行を可能とする構成等が採られることで実現される（例えば、特許文献１等参照）。

ところで、上述のようにコモンレールの異常な圧力上昇を防ぐための圧力安全弁が設けられた構成にあっては、圧力安全弁の１次開弁圧は、誤動作を防止する観点から、通常使用されるレール圧より十分に高い値に設定されるのが一般的である。したがって、圧力安全弁を開弁状態とする場合に確実な開弁を確保するために、高圧ポンプは、その吐出能力が通常の使用圧に対してさらに大きな値を有するものを用いる必要がある。

特開２００３−１５５９４８号公報（第３−１０頁、図１−図８）

しかしながら、非常時の為だけに、通常の吐出能力を大きく超える大型の高圧ポンプを用いることは、装置の大型化を招くだけでなく、装置の高価格化を招くという問題がある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高圧ポンプの吐出能力を極力必要最小とすることができ、しかもリンプホームモードへの確実な移行を確保可能とした信頼性の高いリンプホームモード移行制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るリンプホームモード移行制御方法は、
燃料タンクの燃料が供給ポンプにより高圧ポンプへ供給され、前記高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に電磁式調量弁が、前記高圧ポンプの下流側に圧力安全弁が、それぞれ設けられ、電子制御ユニットによる前記電磁式調量弁の駆動制御により、前記コモンレールのレール圧を制御可能としてなると共に、前記燃料タンクと前記供給ポンプとの間には、前記燃料タンクと前記供給ポンプの間の配管内を前記燃料タンクの燃料で充填するエア抜き用電磁ポンプが設けられてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるリンプホームモード移行制御方法であって、
レール圧制御が異常状態となり、かつ、レール圧制御を前記圧力安全弁の２次圧に基づく２次圧制御へ移行する必要がある状態となった場合に、
前記電磁式調量弁を全開状態とすると共に、前記エア抜き用電磁ポンプを駆動して前記燃料タンクの燃料を前記供給ポンプへ供給せしめることにより、前記圧力安全弁を開弁せしめるよう構成されてなるものである。
また、本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
燃料タンクの燃料が供給ポンプにより高圧ポンプへ供給され、前記高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に電磁式調量弁が、前記高圧ポンプの下流側に圧力安全弁が、それぞれ設けられ、電子制御ユニットによる前記電磁式調量弁の駆動制御により、前記コモンレールのレール圧を制御可能としてなると共に、前記燃料タンクと前記供給ポンプとの間には、前記燃料タンクと前記供給ポンプの間の配管内を前記燃料タンクの燃料で充填するエア抜き用電磁ポンプが設けられてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、レール圧制御が異常状態にあると判定され、かつ、レール圧制御を前記圧力安全弁の２次圧に基づく２次圧制御へ移行する必要があると判定された場合に、
前記電磁式調量弁を全開状態とすると共に、前記エア抜き用電磁ポンプを駆動して前記燃料タンクの燃料を前記供給ポンプへ供給せしめ、前記圧力安全弁を開弁せしめるよう構成されてなるものである。

本発明によれば、レール圧制御を圧力安全弁による２次圧制御に移行させる際に、エア抜き用電磁ポンプを強制的に駆動し供給ポンプを介しての高圧ポンプへの燃料の供給が行われ、高圧ポンプの吐出能力を補強することができるため、従来に比して吐出能力のより小さな高圧ポンプを用いてリンプホームモードへの移行を確実に確保可能となり、装置の小型化、装置の低価格化と共に、リンプホームモードの信頼性の向上に寄与することができるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態におけるリンプホームモード移行制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態におけるリンプホームモード移行制御処理手順を示すサブルーチンフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置について説明する。
このコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置５０と、この高圧ポンプ装置５０により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール１と、このコモンレール１から供給された高圧燃料をエンジン３の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁２−１〜２−ｎと、燃料噴射制御処理や後述するリンプホームモード移行制御処理などを実行する電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４を主たる構成要素として構成されたものとなっている。この構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
このようなコモンレール式燃料噴射制御装置は、自動車両に搭載される他、例えば、パワーシャベル等の建築用機械においても用いられているものがある。

高圧ポンプ装置５０は、供給ポンプ５と、調量弁６と、高圧ポンプ７と、エア抜き用電磁ポンプ１２とを主たる構成要素として構成されてなる公知・周知の構成を有してなるものである。
かかる構成において、燃料タンク９の燃料は、エア抜き用電磁ポンプ１２と並列に接続されたチェックバルブ１３を介して供給ポンプ５により汲み上げられ、調量弁６を介して高圧ポンプ７へ供給されるようになっている。調量弁６には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット４により制御されることで、高圧ポンプ７への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ７の吐出量が調整されるものとなっている。

エア抜き用電磁ポンプ１２は、コモンレール式燃料噴射制御装置の始動の際に、供給ポンプ５の始動に先立って電子制御ユニット４により駆動開始され、タンク９と供給ポンプ５の間に燃料を強制的に流入させることにより、エア抜き用電磁ポンプ１２と供給ポンプ５の間の配管１４の空気抜きを行い、供給ポンプ５による高圧ポンプ７への燃料の供給を容易とするものである。
なお、エア抜き用電磁ポンプ１２は、上述のようにエンジン始動時に毎回駆動されて配管１４の空気抜きを行う使用形態に限られる必要は無く、例えば、ガス欠やフィルタ交換後などの特定の場合にのみ、エンジン始動に先だって駆動されて配管１４の空気抜きを行うような使用形態であっても良い。

なお、供給ポンプ５の出力側と燃料タンク９との間には、戻し弁８が設けられており、供給ポンプ５の出力側の余剰燃料を燃料タンク９へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ５は、高圧ポンプ装置５０の上流側に高圧ポンプ装置５０と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク９内に設けるようにしても、いずれでも良いものである。
燃料噴射弁２−１〜２−ｎは、エンジン３の気筒毎に設けられており、それぞれコモンレール１から高圧燃料の供給を受け、電子制御ユニット４による噴射制御によって燃料噴射を行うようになっている。

本発明の実施の形態におけるコモンレール１には、余剰燃料をタンク９へ戻すリターン通路（図示せず）に、いわゆる機械式の圧力安全弁１０が設けられており、コモンレール１内のレール圧が、圧力安全弁１０において設定された所定圧（１次開弁圧）を越えると、圧力安全弁１０が開弁状態となり、コモンレール１の燃料を低圧側のリターン通路（図示せず）を介してタンク９へ排出することで、レール圧の不用意な上昇が制限されるようになっている。
かかる圧力安全弁１０は、レール圧が所定の１次開弁圧を超えると開弁状態となり、その後、圧力は急速に低下し、２次圧と称される比較的低圧状態に収束するものとなっている。

電子制御ユニット４は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、燃料噴射弁２−１〜２−ｎを通電駆動するための回路（図示せず）や、調量弁６やエア抜き用電磁ポンプ１２等を通電駆動するための回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット４には、コモンレール１の圧力を検出する圧力センサ１１の検出信号が入力される他、エンジン回転数、アクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジン３の燃料噴射制御などに供するために入力されるようになっている。

図２には、上述の電子制御ユニット４によって実行されるリンプホームモード移行制御処理の手順を示すサブルーチンフローチャートが示されており、以下、同図を参照しつつ本発明の実施の形態におけるリンプホームモード移行制御処理について説明する。
電子制御ユニット４による制御が開始されると、最初に、レール圧制御が異常との診断がなされているか否かが判定される（図２のステップＳ１０２参照）。
ここで、本発明の実施の形態における電子制御ユニット４は、車両動作に関する種々の従来同様の故障診断処理が実行されるものであることを前提としており、通常、その故障診断処理には、レール圧制御が正常か否か、異常か否かの判断処理も含まれている。そのため、ステップＳ１０２においては、かかる故障診断処理における診断結果を流用すれば良い。

しかして、ステップＳ１０２において、レール圧制御に何らかの異常が発生していると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０４の処理へ進む一方、レール圧制御は異常ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以降の一連の処理を実行する必要はないとして、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
ステップＳ１０４においては、ステップＳ１０２におけるレール圧制御が異常であるとの故障診断処理における判定結果に基づいて、レール圧制御が圧力安全弁１０の２次圧によるレール圧制御（２次圧制御）へ移行せしめられる状態か否かが判定される。

ここで、２次圧制御へ移行するか否かは、電子制御ユニット４において、このリンプホームモード移行制御処理とは別個に、従来同様行われる故障判断処理等の一環として行われる処理の中で判定されるものであるので、このステップＳ１０４においては、その判定結果を流用することとなる。なお、２次圧制御へ移行するか否かの判断基準は、種々設定可能であるが、例えば、実レール圧が目標レール圧よりも高い状態に場合、２次圧制御への移行が必要と判定する等が好適である。
また、圧力安全弁１０による２次圧制御は、従来から行われているもので、本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット４において、図２に示されたリンプホームモード移行制御処理とは別個に実行されるようになっていることを前提としている。

しかして、ステップＳ１０４において、レール圧制御が圧力安全弁１０の２次圧によるレール圧制御へ移行せしめる必要があると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０６の処理へ進む一方、レール圧制御は圧力安全弁１０の２次圧によるレール圧制御へ移行せしめる必要はないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以降の一連の処理を実行する必要はないとして、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
ステップＳ１０６においては、高圧ポンプ７が全圧送状態とされる。すなわち、調量弁６が全開状態とされ、高圧ポンプ７が全圧送状態とさる。

次いで、エア抜き用電磁ポンプ１２が作動制御されることとなる（図２のステッ
プＳ１０８参照）。
すなわち、先に述べたように、このコモンレール式燃料噴射制御装置は、その始動の際に、燃料配管１４のエア抜きのためエア抜き用電磁ポンプ１２が電子制御ユニット４により駆動されるようになっているが、これとは別に、ステップＳ１０８においては、エア抜き用電磁ポンプ１２が駆動開始されることとなる。
このように、エア抜き用電磁ポンプ１２を駆動するのは、本発明の実施の形態においては、高圧ポンプ７の吐出能力が、通常のレール圧制御の範囲に必要な大きさに設定されているため、高圧ポンプ７を全圧送状態としただけでは、圧力安全弁１０を、その１次開弁圧を超えた開弁状態とするに至らないため、エア抜き用電磁ポンプ１２による高圧ポンプ７への供給燃料を増し、不足する吐出能力を補って圧力安全弁１０を開弁状態とするためである。

次いで、圧力安全弁１０が開弁したか否かが判定される（図２のステップＳ１１０参照）。
ここで、圧力安全弁１０の開弁は、例えば、圧力センサ１１により検出される実際のレール圧の低下速度により判定するのが好適である。
すなわち、圧力安全弁１０が１次開弁圧で開弁状態となった際、レール圧は比較的高い１次開弁圧から急速に２次開弁圧へ向かって低下してゆくため、このレール圧の低下が生じているか否かを判定することで開弁の有無を判定することが可能である。

しかして、ステップＳ１１０において、圧力安全弁１０が開弁状態となったと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１１２の処理へ進む一方、圧力安全弁１０は開弁状態ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１０６の処理へ戻り、以降の処理が再度繰り返されることとなる。
ステップＳ１１２においては、レール圧制御が圧力安全弁１０による２次圧制御状態となったことに対応して、車両の制御状態はリンプホームモードへ移行せしめられることとなる。
なお、リンプホームモード自体は、従来と同様の処理であるので、ここでの詳細な説明は省略することとする。

吐出能力の比較的小さな高圧ポンプの使用が所望されるコモンレール式燃料噴射制御装置に適する。

１…コモンレール
２−１〜２−ｎ…燃料噴射弁
３…エンジン
４…電子制御ユニット
５…供給ポンプ
６…調量弁
７…高圧ポンプ
１０…圧力安全弁
１１…圧力センサ
１２…エア抜き用電磁ポンプ

Claims (2)

1. 燃料タンクの燃料が供給ポンプにより高圧ポンプへ供給され、前記高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に電磁式調量弁が、前記高圧ポンプの下流側に圧力安全弁が、それぞれ設けられ、電子制御ユニットによる前記電磁式調量弁の駆動制御により、前記コモンレールのレール圧を制御可能としてなると共に、前記燃料タンクと前記供給ポンプとの間には、前記燃料タンクと前記供給ポンプの間の配管内を前記燃料タンクの燃料で充填するエア抜き用電磁ポンプが設けられてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるリンプホームモード移行制御方法であって、
   レール圧制御が異常状態となり、かつ、レール圧制御を前記圧力安全弁の２次圧に基づく２次圧制御へ移行する必要がある状態となった場合に、
   前記電磁式調量弁を全開状態とすると共に、前記エア抜き用電磁ポンプを駆動して前記燃料タンクの燃料を前記供給ポンプへ供給せしめることにより、前記圧力安全弁を開弁せしめることを特徴とするリンプホームモード移行制御方法。
2. 燃料タンクの燃料が供給ポンプにより高圧ポンプへ供給され、前記高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に電磁式調量弁が、前記高圧ポンプの下流側に圧力安全弁が、それぞれ設けられ、電子制御ユニットによる前記電磁式調量弁の駆動制御により、前記コモンレールのレール圧を制御可能としてなると共に、前記燃料タンクと前記供給ポンプとの間には、前記燃料タンクと前記供給ポンプの間の配管内を前記燃料タンクの燃料で充填するエア抜き用電磁ポンプが設けられてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、レール圧制御が異常状態にあると判定され、かつ、レール圧制御を前記圧力安全弁の２次圧に基づく２次圧制御へ移行する必要があると判定された場合に、
   前記電磁式調量弁を全開状態とすると共に、前記エア抜き用電磁ポンプを駆動して前記燃料タンクの燃料を前記供給ポンプへ供給せしめ、前記圧力安全弁を開弁せしめるよう構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。

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