JP2015178804A - Common rail and fuel injection device using the common rail - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主にコモンレールに係るものである。 The present invention mainly relates to a common rail.
従来から、インジェクタの燃料噴射に伴い、蓄圧室の圧力が脈動することを防ぐべく、分岐流路毎にオリフィスが設けられているコモンレールが周知である。
しかし、分岐流路間でオリフィスの加工精度に起因して流路断面積や形状に差が生じてしまい分岐流路毎に流量特性(蓄圧室の燃料圧と分岐流路を通過する燃料流量との相関)に差が生じていた。そして、この分岐流路毎の流量特性差が分岐流路毎の流量差となってしまい、各気筒の燃料噴射量に差が生じていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a common rail in which an orifice is provided for each branch flow path is known in order to prevent the pressure in an accumulator from pulsating with fuel injection from an injector.
However, there is a difference in the cross-sectional area and shape of the flow path due to the processing accuracy of the orifices between the branch flow paths. Difference). The flow rate characteristic difference for each branch flow path becomes a flow rate difference for each branch flow path, resulting in a difference in the fuel injection amount of each cylinder.
ここで、各気筒間の燃料噴射量に差を抑制するために分岐流路毎の流量特性に基づいて、制御装置によりインジェクタを駆動制御することが考えられる。しかし、この場合、個々の制御装置に個々のコモンレールにおける分岐流路毎の流量特性を予め記憶させておかなければならない。このため、個々のコモンレールにおける分岐流路毎の流量特性すべてを間違いなく個々の制御装置に記憶させる必要があり、作業者に相当の負担を強いていた。 Here, in order to suppress the difference in the fuel injection amount between the cylinders, it is conceivable that the injector is driven and controlled by the control device based on the flow rate characteristic of each branch flow path. However, in this case, the flow characteristics of each branch flow path in each common rail must be stored in advance in each control device. For this reason, it is necessary to definitely store all the flow characteristics for each branch flow path in each common rail in each control device, which imposes a considerable burden on the operator.
なお、記憶媒体を本体等に付設するものとして以下の構成が開示されている。
例えば、特許文献1において、各インジェクタの個体情報を記憶した記憶媒体を各インジェクタ等に付設した構成が開示されている。
また、特許文献2において、コモンレールの蓄圧室の燃料圧を検出する各レール圧センサの個体情報を記憶した記憶媒体を各センサ等に付設する構成が開示されている。
しかし、これらの構成では個々のコモンレールにおける分岐流路毎の流量特性は記憶されておらず上記作業の負担を軽減することはできない。
The following configuration is disclosed as a storage medium attached to a main body or the like.
For example,
However, in these configurations, the flow characteristics for each branch flow path in each common rail are not stored, and the burden of the above work cannot be reduced.
また、各気筒間の燃料噴射量に差を抑制するために、特許文献3において、各気筒の排気温度を測り各気筒間の燃料噴射量のバラツキを防止する構成が開示されているが、別途気筒毎に温度センサが必要となりコストアップを免れ得ないため、積極的に採用しづらい。
Further, in order to suppress the difference in the fuel injection amount between the cylinders,
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、個々の制御装置に個々のコモンレールにおける分岐流路毎の流量特性を記憶させる作業者の負担を軽減することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to reduce the burden on the operator who stores the flow rate characteristics of each branch flow path in each common rail in each control device. It is in.
本願発明によれば、コモンレールは、燃料を高圧で蓄圧する蓄圧室と、この蓄圧室から内燃機関の各気筒へと向かって分岐しており、オリフィスが設けられた分岐流路とを備えている。
そして、この分岐流路を介し高圧の燃料を各気筒に搭載されたインジェクタに分配供給している。
また、蓄圧室の燃料圧と分岐流路を通過する燃料流量との相関である流量特性を分岐流路毎に記憶した記憶媒体が付設されている。
According to the present invention, the common rail includes a pressure accumulating chamber for accumulating fuel at a high pressure, and a branch passage that branches from the accumulating chamber to each cylinder of the internal combustion engine and is provided with an orifice. .
Then, high-pressure fuel is distributed and supplied to the injectors mounted on each cylinder through this branch flow path.
In addition, a storage medium is provided that stores, for each branch flow path, a flow rate characteristic that is a correlation between the fuel pressure in the pressure accumulating chamber and the fuel flow rate that passes through the branch flow path.
これにより、記憶媒体を読み取ることで正確かつ簡便に個々の制御装置等に個々のコモンレールにおける分岐流路毎の流量特性を記憶させることができ、作業者の負担を軽減することができる。 As a result, by reading the storage medium, it is possible to accurately and simply store the flow characteristics for each branch flow path in each common rail in each control device and the like, thereby reducing the burden on the operator.
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described based on examples.
燃料噴射装置1は、図1に示すように、内燃機関2(例えば、ディーゼルエンジン)の各気筒に燃料噴射を行うものであり、コモンレール3、インジェクタ4、サプライポンプ5、ECU6(制御装置)、EDU7(駆動装置)等から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
コモンレール3は、インジェクタ4に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管8を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ5の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ4へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管9が接続されている。
The
コモンレール3から燃料タンク10へ燃料を戻すリリーフ配管11には、プレッシャリミッタ12が取り付けられている。このプレッシャリミッタ12は圧力安全弁であり、コモンレール3内のコモンレール圧が限界設定圧力超えた際に開弁してコモンレール3のコモンレール圧を限界設定圧力以下に抑える。
A
また、コモンレール3には、減圧弁13が設けられている。この減圧弁13は、ECU6からの開弁指示信号により開弁してリリーフ配管11を介してコモンレール圧を急速に低下させるものである。このように、コモンレール3に減圧弁13を搭載することによって、ECU6はコモンレール圧を内燃機関の運転状態に応じた圧力へと素早く低減制御できる。なお、図2に示すように減圧弁13を搭載しない機種のコモンレールもある。なお、図2はコモンレール3を説明するための図であり、図1の構成におけるコモンレール3と一致しない部分もある。
The
インジェクタ4は、内燃機関2の各気筒に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール3より分岐する複数のインジェクタ配管9の下流端に接続されて、コモンレール3に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁等を搭載している。
なお、インジェクタ4からリークした燃料も、リリーフ配管11を経て燃料タンク10に戻される。
The
The fuel leaking from the
サプライポンプ5は、コモンレール3へ高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプであり、燃料タンク10内の燃料をフィルタ15を介してサプライポンプ5へ吸引するフィードポンプ(例えば、トロコイドポンプ等)と、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮する高圧ポンプ(例えば、複数のプランジャポンプ等によって構成される)とを備えるものであり、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフト16によって駆動されるものである。
なお、このカムシャフト16は、内燃機関2によって回転駆動されている。
The
The
そして、サプライポンプ5は、高圧ポンプの加圧室内に燃料を導く燃料流路に、この燃料流路の開度具合を調整するためのSCV17(吸入調量弁)が搭載されている。このSCV17は、ECU6からのポンプ駆動信号によって制御されて、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール3へ圧送する燃料の吐出量を変更するバルブであり、コモンレール3へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。すなわち、ECU6はSCV17を制御することにより、コモンレール圧を内燃機関2の運転状態に応じた圧力に制御するものである。
In the
ECU6には、制御処理、演算処理等を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROM等の不揮発性メモリ、RAM等の揮発性メモリ等)、入力回路、出力回路、電源回路等を搭載した周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。
そして、ECU6に読み込まれたセンサ類の信号(内燃機関2の運転状態等に応じた信号)に基づいて各種の演算処理を行っている。
なお、ECU6には、内燃機関2の運転状態等を検出する手段として、コモンレール圧を検出するレール圧センサ18のほかに、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、内燃機関2の回転数を検出する回転数センサ、内燃機関2の冷却水温度を検出する水温センサ等のセンサ類が接続されている。
The
Various arithmetic processes are performed on the basis of the signals of the sensors read by the ECU 6 (signals according to the operating state of the internal combustion engine 2).
In addition to the
ECU6における具体的な演算の一例を示すと、ECU6は、内燃機関2の運転状態に応じてインジェクタ4の駆動制御を行うインジェクタ制御系、および内燃機関2の運転状態に応じてSCV17の駆動制御を行うレール圧制御系の制御を行う。
インジェクタ制御系は、燃料の噴射毎に、ROMに記憶されたプログラムと、RAMに読み込まれたセンサ類の信号とに基づいて、噴射形態、目標噴射量、噴射開始時期等を算出し、インジェクタ開弁信号等を発生する。
レール圧制御系は、ROMに記憶されたプログラムと、RAMに読み込まれたセンサ類の信号とに基づいて、目標レール圧を算出し、レール圧センサ18の値から算出されるレール圧を目標レール圧に一致させるためのSCV駆動信号等を発生する。
An example of a specific calculation in the
For each fuel injection, the injector control system calculates the injection mode, target injection amount, injection start timing, etc. based on the program stored in the ROM and the signals of the sensors read in the RAM, and the injector opening Generate valve signals and so on.
The rail pressure control system calculates the target rail pressure based on the program stored in the ROM and the sensor signals read into the RAM, and calculates the rail pressure calculated from the value of the
EDU7は、ECU6から与えられるインジェクタ開弁信号に基づいてインジェクタ4の電磁弁へ開弁駆動電流を与えるインジェクタ駆動回路を備える。
なお、図1では、SCV17へ駆動電流を与えるポンプ駆動回路をECU6内に配置する例を示すが、ポンプ駆動回路をEDU7内に配置する構成としてもよい。
また、EDU7とECU6とを同一のケース内に搭載する構成としてもよい。
The EDU 7 includes an injector drive circuit that applies a valve opening drive current to the electromagnetic valve of the
Although FIG. 1 shows an example in which the pump drive circuit that supplies the drive current to the
Moreover, it is good also as a structure which mounts EDU7 and ECU6 in the same case.
コモンレール3の構成を図2を用いて説明する。
なお、上述のように、図2はコモンレール3を説明するための図であり、図1の構成におけるコモンレール3と一致しない部分もある。
コモンレール3は、内部に高圧燃料を蓄える円筒状のレール本体20にプレッシャリミッタ12、レール圧センサ18等が取り付けられている。
The configuration of the
As described above, FIG. 2 is a diagram for explaining the
In the
レール本体20の内部には、燃料を高圧で蓄圧する蓄圧室21が形成されている。
さらに、コモンレール3は、蓄圧室21から内燃機関2の各気筒へと向かって分岐しており、オリフィス22が設けられた分岐流路23とを備え、この分岐流路23を介し高圧の燃料を各気筒に搭載されたインジェクタ4に分配供給する周知の構成である。
A
Further, the
ここで、個々のコモンレール3は、分岐流路23間でオリフィス22の加工精度に起因して流路断面積や形状に差が生じてしまい分岐流路23毎の流量特性(蓄圧室21の燃料圧と分岐流路23を通過する燃料流量との相関)に差が生じて、それぞれ図3に示すような固有の特性を持っている。
なお、図3には、使用圧力範囲内の所定の燃料圧P1における異なるコモンレール3の流量特性を示している。
Here, each of the
FIG. 3 shows the flow characteristics of different
そして、個々のコモンレール3には、図4(a)に示すように、分岐流路23毎の流量特性を記憶した記憶媒体30が付設されている。
ここで、記憶媒体30は、図4(b)に示すような2次元コードの一種のQRコード(QRコードは、株式会社デンソーウエーブの登録商標)や図4(c)に示すバーコード等である。
また、付設の具体的な態様としては、レール本体20に直接レーザー印字する方法や、記憶媒体30の印刷されたフィルムをレール本体20に貼り付ける方法等がある。
Each of the
Here, the
Further, specific examples of the attachment include a method of directly performing laser printing on the rail
そして、図4(d)に示すように、記憶媒体30はコードリーダ31により読み取られ、コントローラ32、書き込み装置33を用いて個々のコモンレール3に組み合わされる個々のECU6の記憶領域(ROM等)に分岐流路23毎の流量特性が記憶される。
すなわち、ECU6は、予め記憶媒体30を読み取ることにより、分岐流路23毎の流量特性を記憶している。
Then, as shown in FIG. 4D, the
That is, the
そして、ECU6は、分岐流路23毎の流量特性に基づいてインジェクタ4を駆動制御する。
ここで、分岐流路23毎の流量特性に基づくインジェクタ4の駆動制御の具体例を図5〜図7を用いて説明する。
図5は制御の全体、図6は分岐流路23毎の流量特性差を吸収する制御処理の一例を示している。
Then, the
Here, a specific example of drive control of the
FIG. 5 shows the entire control, and FIG. 6 shows an example of a control process for absorbing the flow characteristic difference for each
図5に示すようにS100では、ECU6が、コモンレール3の分岐流路23毎の流量特性を記憶しているか否かを判定する。ECU6に流量特性が記憶されている場合には、S200へ移行し、S300の通常の噴射制御に移行する。
ECU6に流量特性が記憶されていない場合には、ECU6への記憶が実施されるまでS100の判定が繰り返される。
As shown in FIG. 5, in S <b> 100, the
When the flow rate characteristic is not stored in the
S200では、分岐流路23毎の流量特性差を吸収する制御が行われる。
S300では、S200の制御処理によりインジェクタ4毎に目標噴射量が設定され、この目標噴射量に基づいて通常の噴射制御が行われる。
In S <b> 200, control for absorbing the flow characteristic difference for each
In S300, a target injection amount is set for each
次に、分岐流路毎の流量特性差を吸収する制御を図6および図7を用いて説明する。
S211では、ECU6に記憶されている分岐流路23毎の流量特性を読み出す。
S212では、所定の燃料圧に対する分岐流路23毎の流量値が許容範囲内か否かを判定する。
本実施例では、例えば、図7に示すように所定の燃料圧P1に対する分岐流路23毎の流量値が許容範囲内にあるかどうか判定する。ここで、ある分岐流路23の流量値が許容範囲内にある場合は、S214に移行し、この分岐流路23に係るインジェクタ4の目標噴射量に補正は施されない。
しかし、ある分岐流路23の流量値が許容範囲外にある場合は、この分岐流路23に係るインジェクタ4の目標噴射量を補正する必要があると判断してS213へと移行する。
Next, control for absorbing the flow characteristic difference between the branch flow paths will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
In S211, the flow rate characteristic for each
In S212, it is determined whether or not the flow rate value for each
In this embodiment, for example, as shown in FIG. 7, it is determined whether or not the flow rate value for each
However, if the flow rate value of a certain
S213では、例えば、図7に示すように許容範囲内の所定値を設定し、この所定値との比率に応じてインジェクタ4の目標噴射量を増減させ、新たな目標噴射量とする。
具体的には、ある分岐流路23の所定値が流量値の1.1倍であったとすると、目標噴射量を1.1倍に設定し、新たな目標噴射量とする等である。
よって、図7においては、気筒No1では、目標噴射量を大きく、気筒No2では目標噴射量を小さく設定することとなる。
In S213, for example, a predetermined value within an allowable range is set as shown in FIG. 7, and the target injection amount of the
Specifically, if a predetermined value of a certain
Therefore, in FIG. 7, the target injection amount is set large in the
なお、目標噴射量の調整は噴射時間の伸縮により調整が可能である。
なお、許容範囲は、例えば製造規格の中央品やマスター品の燃料特性を中心値とし、上限値および下限値を設定して設けることができる。
The target injection amount can be adjusted by extending or shortening the injection time.
For example, the allowable range can be provided by setting the upper limit value and the lower limit value with the fuel characteristics of the center product or master product of the manufacturing standard as the center value.
〔実施例の効果〕
実施例のコモンレール3は、蓄圧室21の燃料圧と分岐流路23を通過する燃料流量との相関である流量特性を分岐流路23毎に記憶した記憶媒体30が付設されている。
そして、実施例の燃料噴射装置1において、ECU6は、予め記憶媒体30を読み取り、分岐流路23毎の流量特性を記憶し、分岐流路23毎の流量特性に基づいてインジェクタ4を駆動制御している。
[Effects of Examples]
The
In the
これにより、コモンレール3と記憶媒体30とを正確に対応付けることができる。
この結果、記憶媒体30を読み取ることで正確かつ簡便に個々のECU6等に個々のコモンレール3における分岐流路23毎の流量特性を記憶させることができ、作業者の負担を軽減することができる。
このため、内燃機関2の組み付け時に個々のコモンレール3と個々のECU6を容易に正しく組み合わせることができる。
Thereby, the
As a result, by reading the
For this reason, the individual
[変形例]
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例によれば、記憶媒体30は使用圧力範囲内の所定の燃料圧P1における分岐流路23毎の流量特性のみを記憶していたが、図8に示すように使用圧力範囲内の複数の所定の燃料圧(図示上では、P1、P2の2点)における分岐流路23毎の流量特性を記憶媒体30に記憶させてもよい。この場合、複数の燃料圧における流量特性が得られるため、例えば離散データ間を補完することにより燃料圧に対する連続データとすることができ、使用範囲内の燃料圧に対して、より分岐流路23間の流量のバラツキを抑制することができる。
[Modification]
Various modifications can be considered for the present invention without departing from the gist thereof.
For example, according to the embodiment, the
また、実施例によれば、所定値と流量値の比率によりインジェクタ4の目標噴射量を変更していたが、この態様にこだわるものではない。例えば、ある分岐流路23における所定値と流量値の差分に基づいてインジェクタ4の目標噴射量を変更してもよい。
Moreover, according to the Example, although the target injection amount of the
2 内燃機関 3 コモンレール 4 インジェクタ 21 蓄圧室
22 オリフィス 23 分岐流路 30 記憶媒体
2
22
Claims (2)
この蓄圧室(21)から内燃機関(2)の各気筒へと向かって分岐しており、オリフィス(22)が設けられた分岐流路(23)とを備え、
この分岐流路(23)を介し高圧の燃料を各気筒に搭載されたインジェクタ(4)に分配供給するコモンレール(3)において、
前記蓄圧室(21)の燃料圧と前記分岐流路(23)を通過する燃料流量との相関である流量特性を前記分岐流路(23)毎に記憶した記憶媒体(30)が付設されていることを特徴とするコモンレール(3)。 A pressure accumulation chamber (21) for accumulating fuel at high pressure;
A branch passage (23) branched from the pressure accumulating chamber (21) toward each cylinder of the internal combustion engine (2) and provided with an orifice (22);
In the common rail (3) for distributing and supplying high-pressure fuel to the injectors (4) mounted in each cylinder via the branch flow path (23),
A storage medium (30) storing a flow rate characteristic, which is a correlation between the fuel pressure in the pressure accumulating chamber (21) and the fuel flow rate passing through the branch channel (23), is attached to each branch channel (23). Common rail (3) characterized by
前記内燃機関(2)の運転状態に応じて前記インジェクタ(4)を駆動制御する制御装置(6)とを備え、
この制御装置(6)は、予め前記記憶媒体(30)を読み取り、前記分岐流路(23)毎の前記流量特性を記憶し、前記分岐流路(23)毎の前記流量特性に基づいて前記インジェクタ(4)を駆動制御することを特徴とする燃料噴射装置(1)。
A common rail (3) according to claim 1;
A control device (6) for driving and controlling the injector (4) according to the operating state of the internal combustion engine (2),
The control device (6) reads the storage medium (30) in advance, stores the flow characteristics for each branch flow path (23), and based on the flow characteristics for each branch flow path (23), A fuel injection device (1) characterized in that the injector (4) is driven and controlled.
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