JP2014214634A - コモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料フラッシング作業の効率化、可能な限りの自動化を図る。【解決手段】切替弁１１が燃料受け１２側に切り替えられ、かつ、燃料タンク１からバイオマス燃料が抜き取られる共に、燃料タンク１へ軽油の給油が行われた状態にあって、電子制御ユニット１００によって、フラッシングモードスイッチ２２がＯＮと判定されると、流量制御弁８が閉弁状態とされると共に低圧電磁ポンプ３が駆動されて高圧ポンプ５まで軽油が満たされ（Ｓ１０２〜Ｓ１０６）、次いで、低圧電磁ポンプ３が駆動状態のままで、流量制御弁８が開弁状態とされて、コモンレール１及び燃料噴射弁１３まで軽油が満たされ（Ｓ１０８〜Ｓ１１２）、しかる後、軽油は燃料還流路３０ｃ、３０ｂを介して燃料受け１２に回収されるものとなっている。【選択図】図４

Description

本発明は、いわゆるバイオマス燃料を用いたコモンレール式燃料噴射制御装置における燃料フラッシングに係り、特に、作業の効率化等を図ったものに関する。

近年、環境問題に対する関心の高まり等に起因して生物体（バイオマス）を資源として作られた、いわゆるバイオマス燃料が徐々に車両装置等に用いられるようになってきていることは良く知られている通りである。
このようなバイオマス燃料は、酸化劣化し易いため、車両等に給油し、長期に亘って放置し、その後、運転を行う場合などには、エンジンの燃焼等に悪影響を及ぼすため、車両等の使用開始の際には、バイオマス燃料を一旦抜きとり、軽油を給油して、３０分程度運転状態としてエンジン内部等の洗浄を行う、いわゆ燃料フラッシングを実施するのが通常である。
このようなバイオマス燃料の酸化劣化に対する方策としては、例えば、バイオ燃料の濃度を検出し、検知された濃度が所定以上の場合に酸化劣化防止剤を投入する装置等も提案、実用化されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００９−４１４７６号公報（第６−１６頁、図１−図１２）

しかしながら、酸化劣化の程度等によっては、上述の従来技術のような酸化劣化防止剤の投入では不十分で、先に述べたような燃料フラッシング作業を是非とも必要とされることもある。ところが、かかる作業は、従来、作業者による手作業が基本であるため、作業者にとって時間的、肉体的な負担を強いるものであり、さらなる作業の効率化、簡略化が所望されている。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、燃料フラッシング作業の効率化、可能な限りの自動化を図ることのできる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エンジン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流量制御弁が設けられ、電子制御ユニットによる前記流量制御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よう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記燃料タンクから燃料を吸い上げて前記高圧ポンプへ送出可能に電磁ポンプを設けると共に、前記燃料タンクへの戻り燃料の通路に切替弁を設け、前記切替弁の切り替えにより、戻り燃料を前記燃料タンクと、前記燃料タンクと別個に設けた燃料受けのいずれか一方に択一的に流入可能とする一方、
前記電子制御ユニットは、燃料フラッシングの実行が指定された場合、前記流量制御弁を閉弁状態とする一方、前記電磁ポンプを予め定められた第１の所定時間の間動作せしめ、前記第１の所定時間が経過した際に、前記電磁ポンプの駆動を維持しつつ前記流量制御弁を開弁状態とすると共に、前記レール圧が予め定められた基準圧を超えたか否かを判定し、前記レール圧が予め定められた基準圧を超えたと判定された場合には前記電磁ポンプの駆動を停止する一方、前記レール圧が予め定められた基準圧を超えていないと判定された場合には、予め定められた第２の所定時間経過後に前記電磁ポンプの駆動を停止せしめる燃料フラッシング処理の実行可能に構成されてなり、
前記電子制御ユニットによる前記燃料フラッシング処理の実行に先立ち、前記切替弁が燃料受け側に切り替えられ、かつ、前記燃料タンクからバイオマス燃料が抜き取られると共に、前記燃料タンクへの軽油の給油が行われた状態にあって、前記電子制御ユニットによる前記燃料フラッシング処理を実行せしめることによって燃料フラッシング作業の自動化を可能としてなるものである。

本発明によれば、人手による若干の作業を要する他は、従来は人手によって行われていた燃料フラッシング作業の大半が、電子制御ユニットによるソフトウェアの実行によって実現できるので、作業の効率化と共に、省力化を図ることができるという効果を奏するものである。
また、作業の自動化により、従来に比して、燃料フラッシングに用いられる燃料の無駄を最小限に抑えることができる。

本発明の実施の形態における燃料フラッシング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。 図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置において流量制御弁を全閉状態とした場合の燃料フラッシングにおける燃料の流れを示す構成図である。 図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置において流量制御弁を全開状態とした場合の燃料フラッシングにおける燃料の流れを示す構成図である。 図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置に用いられる電子制御ユニットにより実行される本発明の実施の形態における燃料フラッシング処理の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乃至図４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、本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成について、図１を参照しつつ説明する。
この図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置は、燃料を貯蔵する燃料タンク１と、燃料タンク１の燃料を高圧ポンプ装置５０へ供給する低圧フィードポンプ２と、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１０と、各種の動作制御等を実行する電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）１００とを主たる構成要素として構成されたものとなっており、その基本的な構成は、燃料フラッシングのために新たに設けられた後述する構成部分を除いて従来装置と同様である。

本発明の実施の形態においては、さらに、燃料タンク１と低圧フィードポンプ２との間において、電磁式の低圧電磁ポンプ３が低圧燃料通路１８ａに並列接続されて設けられている。
また、コモンレール１０からの戻し燃料（リターン燃料）を燃料タンク１へ導くために、コモンレール１０と燃料タンク１との間に配設された燃料還流路３０ｂにおいては、その途中に、切替弁１１が設けられると共に、燃料受け１２が設けられ、切替弁１１の切り替えにより、燃料タンク１と燃料受け１２のいずれか一方にリターン燃料を導くことができるようになっている。
なお、切替弁１１は、手動式、電磁式のいずれであっても良く、いずれかに限定される必要はないものである。

上述のそれぞれの構成要素は、電子制御ユニット１００を除いて、燃料通路で接続されており、図１においては、高圧ポンプ５とコモンレール１０との間を接続する高圧燃料通路３７と、コモンレール１０と燃料噴射弁１３との間を接続する高圧燃料通路３８を太線で表している。
また、図１においては、低圧燃料通路１８ａ〜１８ｃとリターン燃料が流通する燃料還流路３０ａ〜３０ｃを共に細線で表している。
なお、図１においては、図示を簡潔にして理解を容易とする等の観点から電子制御ユニット１００により駆動制御される流量制御弁８等との間の電気配線を省略してある。

上記構成において、低圧フィードポンプ２は、例えば、ギアポンプが用いられており、燃料タンク１に貯蔵された燃料を、低圧燃料通路１８ａ〜１８ｃを介して高圧ポンプ５の加圧室５ａへ供給するようになっている。
高圧ポンプ装置５０は、高圧ポンプ５と、流量制御弁８と、圧力調整弁１４などを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
高圧ポンプ５は、低圧フィードポンプ２によって圧送され、流量制御弁８及び燃料吸入弁６を介して加圧室５ａに導入された低圧燃料を、プランジャ７によって加圧し、燃料吐出弁９及び高圧燃料通路３７を介してコモンレール１０に圧送するようになっているものである。

本発明の実施の形態における高圧ポンプ５は、燃料タンク１から低圧燃料通路１８ａ、１８ｂを介して高圧ポンプ５内へ送られる低圧燃料が、一旦、カム室１６内に流入せしめられ、そこからさらに低圧燃料通路１８ｃ及び流量制御弁８を介して加圧室５ａへ導入されるよう構成されたものとなっている。
カム室１６と加圧室５ａとを接続する低圧燃料通路１８ｃの途中に設けられた電磁式の流量制御弁８は、要求されるレール圧及び要求噴射量に応じて電子制御ユニット１００の駆動制御を受けて低圧燃料の流量を調節し、加圧室５ａへ送出できるようになっている。

一方、流量制御弁８の上流側には、圧力調整弁１４が低圧燃料流路１８ｃから分岐して接続されて、流量制御弁８と並列的に配設されており、圧力調整弁１４は、さらに、燃料タンク１に通じる燃料還流路３０ａに接続されたものとなっている。
かかる圧力調整弁１４は、その前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８ａ〜１８ｃやカム室１６内の圧力と、圧力調整弁１４よりも燃料タンク１側の燃料還流路３０ａ内の圧力との差が、所定値を超えた際に開弁状態となるオーバーフローバルブを用いたものとなっている。
このため、低圧フィードポンプ２によって低圧燃料が圧送されている状態においては、低圧燃料流路１８ａ〜１８ｃ及びカム室１６内の圧力が、燃料還流路３０ａ内の圧力に対して所定の差圧分だけ大きく維持されることとなる。

一方、コモンレール１０には、高圧燃料通路３８を介して複数の燃料噴射弁１３が接続されており、高圧ポンプ５から圧送され蓄積された高圧燃料が各燃料噴射弁１３へ供給されるようになっている。
なお、燃料噴射弁１３からの戻り燃料は、燃料還流路３０ｃ、３０ｂを介して燃料タンク１へ戻されるようになっている。
コモンレール１０には、レール圧センサ２１が取着されており、検出された実レール圧の信号は、電子制御ユニット１００へ入力され、実レール圧が目標レール圧となるよう行われる流量制御弁８の駆動制御に供されるものとなっている。

電子制御ユニット１００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１３を駆動するための駆動回路（図示せず）や、流量制御弁８や低圧電磁ポンプ３の通電を行うための通電回路（図示せず）、さらに、切替弁１１を駆動するための弁駆動回路（図示せず）等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１００には、先に述べたようにレール圧センサ２１の検出信号が入力される他、エンジン回転数やアクセル開度、外気温度や大気圧などの各種の検出信号が、図示されないエンジンの動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
また、本発明の実施の形態においては、フラッシングモードスイッチ２２が設けられており、そのオン・オフが電子制御ユニット１００によって検出され、後述する燃料フラッシング処理の実行に供されるようになっている。

なお、本発明の実施の形態におけるフラッシングモードスイッチ２２は、いわゆるディスクリート部品であるが、必ずしもディスクリート部品である必要はなく、いわゆるソフトウェアスイッチを用いても良い。すなわち、例えば、車両のインストルメント・パネルにタッチパネル式表示装置が設けられており、このタッチパネル式表示装置にタッチすることで種々の動作の切換等を選択、指示可能となっている場合等においては、電子制御ユニット１００によるソフトウェア処理によりタッチパネル式表示装置においてフラッシングモードのオン・オフを選択、指示できるようにしても好適である。

次に、電子制御ユニット１００により実行される本発明の実施の形態における燃料フラッシング処理の手順について、図４に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
この電子制御ユニット１００による燃料フラッシング処理の実行を開始するにあたっては、事前に、車両ユーザ等の作業者により、燃料タンク１及び燃料フィルタ１４内のバイオ燃料がドレーンから抜き取られて、燃料タンク１には軽油が供給されていることが前提である。
また、切替弁１１が手動式のものである場合には、燃料のリターンが燃料受け１２に導かれる側に手動により切り替えられていることが前提である。

しかして、図示されないイグニッションスイッチがキーオンの状態とされることで、電子制御ユニット１００による燃料フラッシング処理が開始されることとなり、最初に、フラッシングモードスイッチ２２がＯＮ（オン）とされているか否かが判定される（図４のステップＳ１０２参照）。なお、ここで、”キーオン”の状態とは、車両装置の電気系統にのみ電源電圧が供給されて、エンジンは始動されていない状態である。

ステップＳ１０２において、フラッシングモードスイッチ２２がＯＮであ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、フラッシングモードスイッチ２２がＯＮではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、通常のキーオン状態であると判定されて（図４のステップＳ１１４参照）、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。

ステップＳ１０４においては、低圧電磁ポンプ３がオンとされると共に、流量制御弁８が閉弁状態とされる。なお、切替弁１１が電磁式のものである場合には、このステップＳ１０４において、切替弁１１を、燃料のリターンが燃料受け１２に導かれる側に切り替える為の駆動が実行されるものとする。なお、図４のステップＳ１０４において、「ＭＰＲＯＰ」は流量制御弁８を意味する。

かかる処理によって、低圧電磁ポンプ３により燃料タンク１の軽油が吸い上げられて送出され、低圧フィードポンプ２を介して高圧ポンプ５のカム室１６へ流入せしめられることとなる。さらに、カム室１６内に流入した軽油は、カム室１６から圧力調整弁１４へ向かい、圧力調整弁１４を介して燃料還流路３０ｂへ流れ、切替弁１１を介して燃料受け１２へ導かれることとなる（図２参照）。
なお、図２において、点線の矢印線は、このステップＳ１０４が実行された際の軽油の流れを示したものである。

上述の低圧電磁ポンプ３の駆動は、第１の所定時間Ｔ１に亘って行われ、ステップＳ１０６において、低圧電磁ポンプ３の駆動開始から第１の所定時間Ｔ１を経過したと判定されると（ＹＥＳの場合）、次述するステップＳ１０８の処理へ進むこととなる。
ここで、第１の所定時間Ｔ１は、低圧電磁ポンプ３の駆動により軽油が図２に示されたように高圧ポンプ５まで十分行き渡るに足りる時間である。具体的には、個々の車両の仕様等に好適な値を、試験結果やシュミレーション結果に基づいて設定するのが好適である。

ステップＳ１０８においては、流量制御弁８が開弁状態とされると共に、燃料噴射弁１３が通電状態とされることとなる。なお、かかる状態において、低圧電磁ポンプ３は、依然として駆動状態とされたままである。
なお、この場合の燃料噴射弁１３の通電は、噴射しない程度の通電状態であることが必要である。これは、燃料噴射弁１３内に十分軽油を充填させれば十分であり、その後、燃料還流路３０ｃ、３０ｂを介して燃料受け１２へ戻すためである。

かかる状態において、軽油の流れは、図３に点線の矢印線で示されたように、低圧電磁ポンプ３により燃料タンク１から吸い上げられて送出された軽油は、低圧フィードポンプ２、高圧ポンプ５のカム室１６までは、図２と同様の経路を辿ることとなる。そして、カム室１６から流出した軽油の一部は、流量制御弁８を介して高圧ポンプ５の加圧室５ａを経て、コモンレール１０へ流入し、高圧燃料通路３８を介して燃料噴射弁１３に流入する。燃料噴射弁１３に流入した軽油は、図示されない余剰燃料出口を介して燃料還流路３０ｃへ流出せしめられ、さらに、燃料還流路３０ｂ、切替弁１１を介して燃料受け１２に流入せしめられることとなる。

上述の状態は、コモンレール１０の圧力が燃料噴射弁１３を噴射状態とさせない程度の範囲で行われる。
すなわち、ステップＳ１１０において、レール圧が所定の基準圧ＰREFを上回ったか否かが判定され、所定の基準圧ＰREFを上回ったと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、コモンレール１０の圧力が燃料噴射弁１３を無噴射状態とするには高すぎるとして一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
ここで、基準圧ＰREFは、コモンレール式燃料噴射制御装置の仕様等に応じて適切な値が設定されるべきものであり、試験結果やシミュレーション結果に基づいて設定するのが好適である。
なお、切替弁１１が電磁式のものである場合は、一連の処理を終了する前に、切替弁１１を、燃料のリターンが燃料タンク１へ導かれる側に切り替える為の駆動が実行されるものとする。

一方、ステップＳ１１０において、レール圧が所定の基準圧ＰREFを未だ上回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、この時点から第２の所定時間Ｔ２が経過するまで、ステップＳ１０８の状態が継続され、第２の所定時間Ｔ２経過時に、コモンレール１０及び燃料噴射弁１３の軽油は十分軽油で満たされ、さらに燃料受け１２へ戻されたとして一連の処理が終了されて、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。

なお、切替弁１１が電磁式のものである場合は、一連の処理を終了する前に、燃料のリターンが燃料タンク１へ導かれる側に切り替えの為の駆動が実行されるものとする。
ここで、第２の所定時間Ｔ２は、低圧電磁ポンプ３の駆動により軽油が、図３に示されたようにコモンレール１０及び燃料噴射弁１３に十分行き渡るに足りる時間として定められるべきものである。具体的には、コモンレール式燃料噴射制御装置の仕様等に応じて適切な値が設定されるべきものであり、試験結果やシミュレーション結果に基づいて設定するのが好適である。

なお、切替弁１１が手動式のものである場合には、上述のように電子制御ユニット１００による燃料フラッシング処理が実行された後に、燃料のリターンが燃料タンク１へ導かれる側に、作業者が切り替えを行うものとする。
そして、燃料受け１２に蓄積されたリターン燃料は、バイオマス燃料と軽油との混合であるので廃棄し、それによって、一連の燃料フラッシング作業を終えることとなる。

効率的な燃料フラッシングの実行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。

３…低圧電磁ポンプ
５…高圧ポンプ
８…流量制御弁
１０…コモンレール
１１…切替弁
１２…燃料受け
１３…燃料噴射弁
１００…電子制御ユニット

Claims (1)

1. 燃料タンクの燃料が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エンジン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流量制御弁が設けられ、電子制御ユニットによる前記流量制御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よう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
   前記燃料タンクから燃料を吸い上げて前記高圧ポンプへ送出可能に電磁ポンプを設けると共に、前記燃料タンクへの戻り燃料の通路に切替弁を設け、前記切替弁の切り替えにより、戻り燃料を前記燃料タンクと、前記燃料タンクと別個に設けた燃料受けのいずれか一方に択一的に流入可能とする一方、
   前記電子制御ユニットは、燃料フラッシングの実行が指定された場合、前記流量制御弁を閉弁状態とする一方、前記電磁ポンプを予め定められた第１の所定時間の間動作せしめ、前記第１の所定時間が経過した際に、前記電磁ポンプの駆動を維持しつつ前記流量制御弁を開弁状態とすると共に、前記レール圧が予め定められた基準圧を超えたか否かを判定し、前記レール圧が予め定められた基準圧を超えたと判定された場合には前記電磁ポンプの駆動を停止する一方、前記レール圧が予め定められた基準圧を超えていないと判定された場合には、予め定められた第２の所定時間経過後に前記電磁ポンプの駆動を停止せしめる燃料フラッシング処理の実行可能に構成されてなり、
   前記電子制御ユニットによる前記燃料フラッシング処理の実行に先立ち、前記切替弁が燃料受け側に切り替えられ、かつ、前記燃料タンクからバイオマス燃料が抜き取られると共に、前記燃料タンクへの軽油の給油が行われた状態にあって、前記電子制御ユニットによる前記燃料フラッシング処理を実行せしめることによって燃料フラッシング作業の自動化を可能とした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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