JP2015059471A - Control device for common rail type fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コモンレール式燃料噴射システムの制御装置に関し、特に減圧弁が故障した際のフェールセーフ制御に関する。 The present invention relates to a control device for a common rail fuel injection system, and more particularly to fail-safe control when a pressure reducing valve fails.
一般的に、コモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンクからフィードポンプで汲み上げた燃料を高圧ポンプで加圧すると共に、加圧燃料をコモンレール内に畜圧するように構成されている。このようなコモンレール式燃料噴射システムにおいては、コモンレール内の圧力(以下、コモンレール圧という)を減圧するための減圧弁を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In general, a common rail fuel injection system is configured to pressurize fuel pumped up from a fuel tank by a feed pump with a high pressure pump and to pressurize the pressurized fuel into the common rail. In such a common rail type fuel injection system, one having a pressure reducing valve for reducing the pressure in the common rail (hereinafter referred to as common rail pressure) is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、コモンレール内の畜圧燃料がインジェクタの噴射孔から筒内に漏れ出す静的リーク量は極めて微量なため、減圧弁が故障等により機能しなくなると、コモンレール圧を減圧できなくなる可能性がある。 By the way, the amount of static leak in which livestock pressure fuel in the common rail leaks into the cylinder from the injection hole of the injector is very small. If the pressure reducing valve stops functioning due to a failure or the like, the common rail pressure may not be reduced. .
減圧弁が故障すると、インジェクタから筒内に多量の燃料が噴射されることで、燃焼音を過大にする虞がある。また、コモンレール圧の上昇により、コモンレールや配管等のジョイント部分から燃料がリークする等、燃料噴射システムの破損を招く可能性もある。さらに、故障した減圧弁の交換作業等を行う分解整備時に、コモンレール内の残圧によって燃料が吹き出す可能性があり、作業性の悪化を招く課題もある。 If the pressure reducing valve breaks down, a large amount of fuel is injected from the injector into the cylinder, which may cause excessive combustion noise. In addition, the increase in the common rail pressure may cause damage to the fuel injection system, such as fuel leaking from joint portions such as the common rail and piping. Furthermore, there is a problem that fuel may be blown out due to residual pressure in the common rail at the time of disassembly and maintenance in which replacement of the failed pressure reducing valve or the like is performed, and there is a problem in that workability is deteriorated.
本発明の目的は、減圧弁の故障時にコモンレール圧を効果的に減圧することができるコモンレール式燃料噴射システムの制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device for a common rail fuel injection system that can effectively reduce the common rail pressure when a pressure reducing valve fails.
上述の目的を達成するため、本発明のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置は、コモンレール内の畜圧燃料をインジェクタからエンジンの筒内に噴射すると共に、コモンレール圧を減圧する減圧弁を備えたコモンレール式燃料噴射システムの制御装置であって、前記減圧弁の故障を判定する故障判定手段と、前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定した場合に、前記インジェクタに燃料噴射を実行させる減圧制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a control device for a common rail fuel injection system according to the present invention includes a common rail provided with a pressure reducing valve that injects the stock pressure fuel in the common rail into the cylinder of the engine from the injector, and reduces the common rail pressure. And a pressure reduction control means for causing the injector to perform fuel injection when the failure determination means determines a failure of the pressure reducing valve. And.
また、前記減圧制御手段は、前記エンジンにトルクを生じさせない噴射タイミングで前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させることが好ましい。 The decompression control means preferably causes the injector to perform the fuel injection at an injection timing that does not cause torque in the engine.
また、コモンレール圧を検出可能な圧力検出手段をさらに備え、前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定し、且つ、前記圧力検出手段の検出値が前記コモンレールの破損を回避する所定の上限圧力よりも高い場合に、前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させることが好ましい。 In addition, pressure detecting means capable of detecting a common rail pressure is further provided, and the pressure reducing control means is configured such that the failure determining means determines a failure of the pressure reducing valve, and the detected value of the pressure detecting means avoids damage to the common rail. When the pressure is higher than a predetermined upper limit pressure, it is preferable to cause the injector to perform the fuel injection.
また、前記減圧制御手段は、前記圧力検出手段の検出値と前記上限圧力との差圧に基づいて、当該差圧が大きくなるほど前記燃料噴射の噴射量を多く設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the pressure reduction control means sets the fuel injection amount to be larger as the differential pressure increases based on the differential pressure between the detected value of the pressure detection means and the upper limit pressure.
また、前記減圧制御手段は、前記差圧に基づいて設定した噴射量が、筒内で気化される所定の上限噴射量よりも多い場合は、前記燃料噴射を前記エンジンの1サイクル毎に前記上限噴射量よりも少ない微小噴射量で複数回に分けて噴射することが好ましい。 Further, the pressure reduction control means, when the injection amount set based on the differential pressure is larger than a predetermined upper limit injection amount vaporized in the cylinder, the fuel injection is performed for each cycle of the engine. It is preferable that the injection is performed in a plurality of times with a small injection amount smaller than the injection amount.
また、前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が故障を判定した場合であっても、前記圧力検出手段の検出値が前記上限圧力を超えるまでは、前記燃料噴射を禁止することが好ましい。 Further, it is preferable that the pressure reduction control means prohibits the fuel injection until the detection value of the pressure detection means exceeds the upper limit pressure even when the failure determination means determines a failure.
本発明のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置によれば、減圧弁の故障時にコモンレール圧を効果的に減圧することができる。 According to the control device for the common rail fuel injection system of the present invention, the common rail pressure can be effectively reduced when the pressure reducing valve fails.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るコモンレール式燃料噴射システムの制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, based on an accompanying drawing, a control device of a common rail type fuel injection system concerning one embodiment of the present invention is explained. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1に示すように、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、燃料を貯留する燃料タンク11と、燃料タンク11から燃料を汲み上げるフィードポンプ12と、燃料を加圧する高圧ポンプ13と、高圧燃料を畜圧するコモンレール14と、コモンレール14に設けられた減圧弁15と、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の各気筒内#1〜4に燃料を噴射する複数のインジェクタ16と、電子制御ユニット(以下、ECUという)40とを備えて構成されている。なお、図1において、エンジン10は4気筒エンジンとして示されているが、単気筒や4気筒以外の多気筒エンジンであってもよい。
As shown in FIG. 1, the common rail fuel injection system of the present embodiment includes a
高圧ポンプ13は、フィードポンプ12で汲み上げた燃料を加圧すると共に、加圧した高圧燃料をコモンレール14に圧送する。より詳しくは、高圧ポンプ13は、エンジン10の動力で回転するポンプ駆動軸、ポンプ駆動軸の回転によりシリンダ内を往復運動するプランジャ及び、燃料の吐出量を調整する流量調整弁等を備えて構成されている。高圧ポンプ13の駆動や吐出量は、後述するコモンレール圧センサ20のセンサ値が所定の目標圧力となるように、ECU40によってフィードバック制御される。
The
コモンレール14は、高圧ポンプ13から供給される高圧燃料を畜圧すると共に、供給配管17を介して高圧燃料を各インジェクタ16に分配する。また、コモンレール14には、燃料の噴射圧に相当するコモンレール圧を検出可能なコモンレール圧センサ20が設けられている。コモンレール圧センサ20で検出されるコモンレール圧は、電気的に接続されたECU40に入力される。なお、コモンレール圧センサ20は、本発明の圧力検出手段の一例として好ましい。
The
減圧弁15は、コモンレール圧を減圧するもので、コモンレール14と排出配管18との間に介設されている。すなわち、減圧弁15が開弁すると、コモンレール14内に畜圧された高圧燃料が排出配管18を介して燃料タンク11に戻されるように構成されている。なお、減圧弁15の開弁は、コモンレール圧センサ20のセンサ値が所定の目標圧力よりも上昇した際に、ソレノイド等を含む電磁駆動部にECU40から電流が印加されることで実行される。
The
インジェクタ16は、エンジン10の各気筒#1〜4にそれぞれ対応して設けられており、コモンレール14から供給される高圧燃料を各気筒#1〜4内に直接噴射する。インジェクタ16の燃料噴射量や噴射タイミングは、エンジン10の運転状態に応じた所定の指示信号(パルス電流)がECU40から電磁ソレノイドに印加され、芯弁のリフトによりノズル先端の噴射孔が開閉されることで制御される。
The
ECU40は、エンジン10の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ECU40には、コモンレール圧センサ20、何れも図示しないエンジン回転センサやアクセル開度センサ等の各種センサ類が接続されている。
The ECU 40 performs various controls of the
また、ECU40は、減圧弁故障判定部41と、高圧ポンプ駆動制御部42と、減圧噴射制御部43とを一部の機能要素として有する。これらの各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるECU40に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
Further, the ECU 40 includes a pressure reducing valve
減圧弁故障判定部41は、本発明の故障判定手段の一例であって、駆動回路の断線やショート、弁体固着等により引き起こされる減圧弁15の故障を判定する。より詳しくは、ECU40から駆動回路に入力される電流量が目標電流量に達しない場合は、駆動回路の断線・ショート等が考えられる。また、駆動回路に電流を出力したにもかかわらず、コモンレール圧センサ20のセンサ値が低下しない場合は、減圧弁15の弁体固着等が考えられる。減圧弁故障判定部41は、このような状態を検出した場合に、減圧弁15を故障と判定する。なお、減圧弁15の故障を運転者に知らせるために、故障判定結果は図示しない運転室の表示装置等に表示される。
The pressure reducing valve
高圧ポンプ駆動制御部42は、コモンレール圧が所定の目標圧力となるように、コモンレール圧センサ20のセンサ値に基づいて高圧ポンプ13の駆動及び吐出量をフィードバック制御する。また、高圧ポンプ駆動制御部42は、減圧弁故障判定部41により減圧弁15が故障と判定された場合は、高圧ポンプ13の駆動を停止する。これにより、減圧弁15が故障した際のコモンレール圧の上昇が効果的に抑止される。
The high-pressure pump
減圧噴射制御部43は、本発明の減圧制御手段の一例であって、インジェクタ16から燃料を噴射してコモンレール圧を減圧させる減圧噴射を制御する。より詳しくは、ECU40には、予め実験等により求めた、コモンレール14の破損等を回避する上限圧力PMAXが記憶されている。さらに、ECU40には、予め実験等により求めた、燃料噴射量とコモンレール圧の減圧量との関係を示す減圧噴射量設定マップ(図2参照)が記憶されている。
The decompression
減圧噴射制御部43は、減圧弁故障判定部41により減圧弁15が故障と判定され、且つ、コモンレール圧センサ20のセンサ値PACTが上限圧力PMAXよりも高い場合に、減圧噴射制御を実行する。減圧噴射制御は、減圧噴射量設定マップからコモンレール圧センサ20のセンサ値PACTと上限圧力PMAXとの差圧に対応する噴射量を減圧噴射量QDEPとして読み取ると共に、この減圧噴射量QDEPに相当するパルス電流をインジェクタ16の電磁ソレノイドに印加することで実行される。
Vacuum
なお、減圧噴射によりエンジン10にトルクが生じると、車両の駆動系に運転者の予期しない駆動力を伝達させる虞がある。そのため、減圧噴射制御部43は、減圧噴射をエンジン10にトルクを生じさせない噴射タイミング(例えば、図3に符号Aで示す、膨張行程下死点よりも僅かに進角側から排気行程上死点までの期間)で実行するように構成されている。トルクを生じさせない噴射タイミングとしては、例えば、排気系に設けられたDPFの強制再生時に行うポスト噴射と略同一のタイミングが好適である。
Note that if torque is generated in the
また、トルクを生じさせない噴射タイミングであっても、減圧噴射を一回の噴射で多量に行うと、これら多量の燃料が各気筒#1〜4で気化されることなく排気系に流出して黒煙等を発生させる要因となる。そこで、減圧噴射制御部43は、噴射した燃料を気筒内で気化させる上限噴射量QMAXを予め設定しておき、減圧噴射量設定マップから読み取られた減圧噴射量QDEPが上限噴射量QMAXを超えた場合は、図4に示すように、エンジン10の1サイクル毎に上限噴射量QMAXよりも少ない微小噴射量で複数回(図示例では3回)に分けて噴射するように構成されている。なお、ここでエンジン10の1サイクルとは、吸気行程・圧縮行程・膨張行程・排気行程の各行程を含む1燃焼行程をいう。
Even if the injection timing does not generate torque, if a large amount of decompression injection is performed in one injection, a large amount of the fuel flows into the exhaust system without being vaporized in each
次に、図5に基づいて、本実施形態に係るフェールセーフ制御のフローを説明する。 Next, the flow of fail-safe control according to the present embodiment will be described based on FIG.
ステップ(以下、ステップを単にSと記載する)100では、減圧弁故障判定部41によって、減圧弁15の故障判定が実行される。駆動回路の断線・ショートや、弁体固着等が確認された場合は減圧弁15を故障と判定して、本制御はS110に進む。一方、故障が確認されなかった場合、本制御はリターンされる。S110では、高圧ポンプ駆動制御部42によって、高圧ポンプ13の駆動が停止される。
In step (hereinafter, step is simply referred to as “S”) 100, the pressure reducing valve
S120では、減圧噴射制御部43によって、コモンレール圧センサ20のセンサ値PACTが上限圧力PMAXよりも高いか否かが確認される。センサ値PACTが上限圧力PMAXよりも高い場合(YES)、本制御はS130に進む一方、センサ値PACTが上限圧力PMAX以下の場合(NO)、本制御はS110に戻される。すなわち、減圧弁15が故障しても、コモンレール圧が上限圧力PMAXを超えるまでは、S130に進まない(減圧噴射制御を禁止する)ように構成されている。
In S120, by vacuum
S130では、減圧噴射量設定マップ(図2参照)からコモンレール圧センサ20のセンサ値PACTと上限圧力PMAXとの差圧に対応する噴射量を読み取る減圧噴射量QDEPの設定が実行される。
In S130, setting of the pressure reducing injection quantity Q DEP to read the injection amount corresponding to the differential pressure between the sensor value P ACT and the upper limit pressure P MAX of the common
S140では、S130で設定した減圧噴射量QDEPが上限噴射量QMAXを超えているか否かが確認される。減圧噴射量QDEPが上限噴射量QMAX以下の場合(NO)は、S150で減圧噴射がエンジン10にトルクを生じさせないタイミングで一回のみ実行される。一方、減圧噴射量QDEPが上限噴射量QMAXを超えている場合(YES)は、S160で減圧噴射がエンジン10の1サイクル毎に微小噴射量で複数回に分けて実行される。
In S140, vacuum injection amount Q DEP set in S130 whether exceeds the upper-limit injection amount Q MAX is confirmed. When the reduced pressure injection amount Q DEP is less than or equal to the upper limit injection amount Q MAX (NO), the reduced pressure injection is executed only once at a timing at which no torque is generated in the
S170では、コモンレール圧センサ20のセンサ値PACTが上限圧力PMAXまで低下したか否かが確認される。センサ値PACTが上限圧力PMAXまで低下している場合(YES)、本制御はリターンされる。一方、センサ値PACTが上限圧力PMAXまで低下していない場合(NO)、本制御は減圧噴射を継続させるためにS130に戻される。その後、S100〜170までの各制御ステップは、エンジン10の停止まで繰り返し実行される。
In S170, the sensor value P ACT common
次に、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射システムの制御装置による作用効果を説明する。 Next, functions and effects of the control device for the common rail fuel injection system according to the present embodiment will be described.
本実施形態では、駆動回路の断線等や弁体固着等により減圧弁15が故障すると、インジェクタ16から燃料を噴射してコモンレール圧を減圧させる減圧噴射が実行される。すなわち、減圧弁15が故障により機能しない状態に陥っても、減圧噴射を実行することで、コモンレール圧の上昇を確実に抑止するように構成されている。
In the present embodiment, when the
したがって、本実施形態によれば、コモンレール圧の上昇による燃料噴射システムの破損や、燃料の多量噴射による燃焼音過大を確実に防止することができる。さらに、減圧噴射によってコモンレール内の残圧が取り除かれることで、分解整備時の作業性を効果的に確保することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to reliably prevent damage to the fuel injection system due to an increase in common rail pressure and excessive combustion noise due to a large amount of fuel injection. Furthermore, the workability at the time of disassembly and maintenance can be effectively ensured by removing the residual pressure in the common rail by the reduced pressure injection.
また、本実施形態では、減圧弁15が故障と判定された場合であっても、コモンレール圧センサ20のセンサ値PACTが上限圧力PMAXを超えるまでは、減圧噴射を実行しないように構成されている。
Further, in the present embodiment, even when the
したがって、本実施形態によれば、コモンレール圧の不必要な減圧が抑止され、減圧弁15の故障後であっても車両をある程度走行させることが可能になる。
Therefore, according to the present embodiment, unnecessary reduction of the common rail pressure is suppressed, and the vehicle can travel to some extent even after the
また、本実施形態では、減圧噴射をエンジン10にトルクを生じさせない噴射タイミング(例えば、DPF強制再生時のポスト噴射と略同一のタイミング)で実行するように構成されている。 Further, in the present embodiment, the decompression injection is configured to be executed at an injection timing that does not cause torque in the engine 10 (for example, substantially the same timing as the post injection at the time of DPF forced regeneration).
したがって、本実施形態によれば、減圧噴射によるエンジン10のトルクの発生を効果的に抑止することが可能となり、車両の駆動系に運転者の予期しない駆動力が伝達されることを確実に防止することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to effectively suppress the generation of torque of the
また、本実施形態では、減圧噴射量QDEPが気筒内で気化される上限噴射量QMAXを超えた場合は、減圧噴射をエンジン10の1サイクル毎に上限噴射量QMAXよりも少ない微小噴射量で複数回(図示例では3回)に分けて噴射するように構成されている。
Further, in the present embodiment, when the reduced pressure injection amount Q DEP exceeds the upper limit injection amount Q MAX that is vaporized in the cylinder, the reduced pressure injection is a minute injection smaller than the upper limit injection amount Q MAX for each cycle of the
したがって、本実施形態によれば、減圧噴射により噴射された燃料を各気筒#1〜4内で確実に気化することが可能となり、黒煙等の発生を効果的に抑止することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the fuel injected by the reduced pressure injection can be surely vaporized in each of the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
例えば、エンジン10はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも適用することが可能である。
For example, the
11 燃料タンク
12 フィードポンプ
13 高圧ポンプ
14 コモンレール
15 減圧弁
16 インジェクタ
17 供給配管
18 排出配管
20 コモンレール圧センサ
40 ECU
41 減圧弁故障判定部
42 高圧ポンプ駆動制御部
43 減圧噴射制御部
DESCRIPTION OF
41 Pressure reducing valve
Claims (6)
前記減圧弁の故障を判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定した場合に、前記インジェクタに燃料噴射を実行させる減圧制御手段と、を備える
ことを特徴とするコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。 A control device for a common rail fuel injection system including a pressure reducing valve for reducing the common rail pressure while injecting the stock pressure fuel in the common rail into the cylinder of the engine from the injector,
Failure determination means for determining failure of the pressure reducing valve;
A control device for a common rail fuel injection system, comprising: a pressure reduction control unit that causes the injector to perform fuel injection when the failure determination unit determines a failure of the pressure reducing valve.
請求項1に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。 2. The control device for a common rail fuel injection system according to claim 1, wherein the pressure reduction control unit causes the injector to execute the fuel injection at an injection timing that does not generate torque in the engine.
前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定し、且つ、前記圧力検出手段の検出値が前記コモンレールの破損を回避する所定の上限圧力よりも高い場合に、前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させる
請求項1又は2に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。 It further comprises pressure detection means capable of detecting the common rail pressure,
The pressure reduction control means determines whether the failure determination means determines a failure of the pressure reducing valve, and the detected value of the pressure detection means is higher than a predetermined upper limit pressure that avoids damage to the common rail. The control device for a common rail fuel injection system according to claim 1 or 2, wherein fuel injection is executed.
請求項3に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。 4. The common rail fuel according to claim 3, wherein the depressurization control unit sets the fuel injection amount to be larger as the differential pressure increases based on a differential pressure between the detected value of the pressure detection unit and the upper limit pressure. Control device for injection system.
請求項4に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。 When the injection amount set based on the differential pressure is larger than a predetermined upper limit injection amount that is vaporized in a cylinder, the decompression control means performs the fuel injection for each cycle of the engine. The control device for a common rail fuel injection system according to claim 4, wherein the injection is performed in a plurality of times with a smaller minute injection amount.
請求項3から5の何れか一項に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。 The pressure reduction control means prohibits the fuel injection until the detection value of the pressure detection means exceeds the upper limit pressure even when the failure determination means determines a failure. The control apparatus for a common rail fuel injection system according to claim 1.
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CN114607544A (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 陕西理工大学 | Oil distribution rotary valve of high-pressure common rail engine and servo oil distribution method thereof |
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