JP2016061280A - Fuel injection system, compression ignition type internal combustion engine and fuel injection system control method - Google Patents

Fuel injection system, compression ignition type internal combustion engine and fuel injection system control method Download PDF

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高瀬 繁寿
Shigehisa Takase
繁寿 高瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection system, a compression ignition type internal combustion engine burning liquefied gas fuel and a fuel injection system control method capable of stably supplying the liquefied gas fuel while preventing vaporization thereof by reducing pressure pulsation in a high pressure pump which supplies the liquefied gas fuel sent from a low pressure pump after increasing pressure thereof.SOLUTION: A fuel injection system 1 has a high pressure pump 10 which discharges liquefied gas fuel F supplied from a low pressure pump 12. When determining that pressure pulsation is generated in a gallery 10a of the high pressure pump 10, the fuel injection system 1 performs control of supply pressure of the low pressure pump 12 in a manner that superimposes a stabilization control signal which has an opposite phase to the pressure pulsation and allows correction pressure for stabilizing the pressure pulsation to be generated on a reference control signal corresponding to average target supply pressure of the low pressure pump 12.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関において、低圧ポンプから供給された液化ガス燃料を高圧化して供給する高圧ポンプにおける圧力脈動を低減して、液化ガス燃料の気化を防止でき、安定して液化ガス燃料を供給できる燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法に関する。   In the compression ignition internal combustion engine using liquefied gas fuel as a fuel, the present invention reduces the pressure pulsation in the high pressure pump that supplies the liquefied gas fuel supplied from the low pressure pump at a high pressure, thereby preventing the vaporization of the liquefied gas fuel. The present invention relates to a fuel injection system capable of stably supplying liquefied gas fuel, a compression ignition internal combustion engine, and a control method for the fuel injection system.

一般に、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関においては、図1に示すように、各気筒内への燃料噴射は、燃料タンク11に貯留した液化ガス燃料Fを、液相の状態で低圧ポンプ(フィードポンプ)12により3MPa程度に昇圧して高圧ポンプ10に供給し、この高圧ポンプ10でさらに液化ガス燃料Fを加圧して60MPa〜80MPa程度に高圧化した後に、コモンレール14を経由して各気筒内の燃料噴射弁15に供給している。   In general, in a compression ignition type internal combustion engine using liquefied gas fuel as fuel, as shown in FIG. 1, fuel injection into each cylinder is performed by using liquefied gas fuel F stored in a fuel tank 11 in a liquid phase state. The pressure is increased to about 3 MPa by a low-pressure pump (feed pump) 12 and supplied to the high-pressure pump 10, and the liquefied gas fuel F is further pressurized to about 60 MPa to 80 MPa by the high-pressure pump 10, and then passed through the common rail 14. To the fuel injection valve 15 in each cylinder.

この高圧ポンプ10は、図3及び図4に示すように、その内部に、低圧ポンプ12から供給された液化ガス燃料Fを貯留するギャラリ10aと、このギャラリ10aと連絡通路10dで接続された高圧室10cと、連絡通路10dに設けた開閉弁10eと、高圧室10cに設けられて往復動するプランジャ10bとを有して構成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the high-pressure pump 10 has a gallery 10a for storing the liquefied gas fuel F supplied from the low-pressure pump 12, and a high-pressure pump connected to the gallery 10a through a communication passage 10d. The chamber 10c includes an opening / closing valve 10e provided in the communication passage 10d, and a plunger 10b provided in the high-pressure chamber 10c and reciprocating.

そして、開閉弁10eの開閉制御とプランジャ10bの往復動制御により、ギャラリ10aに貯留した液化ガス燃料Fを高圧室10cに吸引すると共に、この吸引した液化ガス燃料Fを加圧した後、この高圧化された液化ガス燃料Fをコモンレール14に吐出(圧送)している。このコモンレール14への液化ガス燃料Fの吐出量はコモンレール14内の時間tにおける圧力に応じ、開閉弁10eの閉時期で制御され、コモンレール14に吐出する必要のない液化ガス燃料Fは、高圧室10cから連絡通路10d経由でギャラリ10aに戻される。   The liquefied gas fuel F stored in the gallery 10a is sucked into the high-pressure chamber 10c by the opening / closing control of the on-off valve 10e and the reciprocating control of the plunger 10b, and the high pressure chamber 10c is pressurized. The liquefied liquefied gas fuel F is discharged (pressure-fed) to the common rail 14. The discharge amount of the liquefied gas fuel F to the common rail 14 is controlled by the closing timing of the on-off valve 10e according to the pressure at the time t in the common rail 14, and the liquefied gas fuel F that does not need to be discharged to the common rail 14 10c is returned to the gallery 10a via the communication passage 10d.

この液化ガス燃料Fは、ガス化すると高圧ポンプ10でコモンレール14への液化ガス燃料Fの供給に支障が出るため、常に、ギャラリ10aの内部の圧力Pg(t)が、温度Tに関係する液化ガス燃料Fの飽和蒸気圧Ps(T)を超えた値に維持する必要があり、低圧ポンプ12の供給圧(吐出圧)Po(t)を調整することで、ギャラリ10aの内部の圧力Pg(t)が飽和蒸気圧Ps(T)を超えた目標圧になるようにフィードバック制御している。この飽和蒸気圧Ps(T)は、ギャラリ10aの液化ガス燃料Fの温度Tによって決まるので、ギャラリ10aに設けられた温度センサ31によってこの温度Tを検出し、飽和蒸気圧Ps(T)を算出し、この飽和蒸気圧Ps(T)に余裕を持たせて目標圧を設定している。   When this liquefied gas fuel F is gasified, the high pressure pump 10 impedes the supply of the liquefied gas fuel F to the common rail 14, so that the pressure Pg (t) inside the gallery 10a is always liquefied in relation to the temperature T. It is necessary to maintain a value exceeding the saturated vapor pressure Ps (T) of the gas fuel F, and by adjusting the supply pressure (discharge pressure) Po (t) of the low-pressure pump 12, the pressure Pg ( Feedback control is performed so that t) becomes a target pressure exceeding the saturated vapor pressure Ps (T). Since this saturated vapor pressure Ps (T) is determined by the temperature T of the liquefied gas fuel F in the gallery 10a, this temperature T is detected by the temperature sensor 31 provided in the gallery 10a, and the saturated vapor pressure Ps (T) is calculated. The target pressure is set with a margin for the saturated vapor pressure Ps (T).

一方、高圧ポンプ10においては、ギャラリ10aから高圧室10cへの液化ガス燃料Fの吸込みと、高圧室10cからギャラリ10aへの液化ガス燃料Fの戻しにより、ギャラリ10aに貯留した液化ガス燃料Fの圧力Pg(t)が変化するので、高圧ポンプ10のポンプ回転数やプランジャ吐出数に同期した圧力脈動が生じる。この圧力脈動は、戻り量が多い場合に大きくなり、特に、高圧ポンプ10からコモンレール14への液化ガス燃料Fの吐出量がゼロ(ゼロ吐出)になると、液化ガス燃料Fの全量をギャラリ10a内に戻すことになるので、この圧力脈動は大きくなる。そして、この圧力脈動は大きくなると、ギャラリ10aの内部の平均圧力に対して、圧力脈動の振幅は±1MPa程度にもなる場合が生じる。   On the other hand, in the high pressure pump 10, the liquefied gas fuel F stored in the gallery 10a is sucked into the high pressure chamber 10c from the gallery 10a and returned from the high pressure chamber 10c to the gallery 10a. Since the pressure Pg (t) changes, a pressure pulsation synchronized with the pump rotation speed and plunger discharge speed of the high-pressure pump 10 occurs. This pressure pulsation increases when the return amount is large. In particular, when the discharge amount of the liquefied gas fuel F from the high-pressure pump 10 to the common rail 14 becomes zero (zero discharge), the entire amount of the liquefied gas fuel F is stored in the gallery 10a. This pressure pulsation becomes large. When this pressure pulsation becomes large, the amplitude of the pressure pulsation may be about ± 1 MPa with respect to the average pressure inside the gallery 10a.

この圧力脈動が発生すると、ギャラリ10aの内部の平均圧力に応じて行われている低圧ポンプのフィードバック制御に影響が出て、この圧力脈動の位相による制御偏差が生じるという問題が生じる。そして、更に、圧力脈動の振幅が大きくなると、一時的に、図2のA(細線)で示すように、ギャラリ10aの内部の圧力Pg(t)が液化ガス燃料Fの飽和蒸気圧Ps(T)よりも低くなり、ガス化し、液中分離が生じ、高圧ポンプ10からコモンレール14への液体ガス燃料Fの吐出量に支障が生じるという問題が発生する。   When this pressure pulsation occurs, the feedback control of the low-pressure pump, which is performed according to the average pressure inside the gallery 10a, is affected, resulting in a problem that a control deviation occurs due to the phase of this pressure pulsation. When the pressure pulsation amplitude further increases, the pressure Pg (t) inside the gallery 10a temporarily changes to the saturated vapor pressure Ps (T) of the liquefied gas fuel F as indicated by A (thin line) in FIG. ), Gasification occurs, and liquid separation occurs, causing a problem that the discharge amount of the liquid gas fuel F from the high-pressure pump 10 to the common rail 14 is hindered.

この圧力脈動の対策の一つとして、液化ガス燃料がフィード配管を介して高圧ポンプの燃料ギャラリに供給される燃料噴射装置において、燃料ギャラリの流路面積よりも大きな流路面積の流路拡大配管を、フィード配管と燃料ギャラリとの間に配置することで、流路拡大配管を蓄圧室として機能させ、プランジャの吸入行程において燃料が燃料ギャラリに供給される際には、流路拡大配管からの燃料補充量がフィードポンプによるフィード量に付加されるので、燃料ギャラリ内の圧力低下幅が小さくなり、燃料ギャラリ内の圧力脈動が低減される燃料噴射装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a measure against this pressure pulsation, in a fuel injection device in which liquefied gas fuel is supplied to a fuel gallery of a high-pressure pump via a feed pipe, a flow path expansion pipe having a flow area larger than the flow area of the fuel gallery Is disposed between the feed pipe and the fuel gallery so that the flow path expansion pipe functions as an accumulator, and when fuel is supplied to the fuel gallery during the plunger intake stroke, Since the fuel replenishment amount is added to the feed amount by the feed pump, a fuel injection device has been proposed in which the pressure drop in the fuel gallery is reduced and the pressure pulsation in the fuel gallery is reduced (for example, Patent Document 1). reference).

しかしながら、この燃料噴射装置では、フィード配管と燃料ギャラリとの間に蓄圧室を設けて、燃料ギャラリ内の圧力変動を低減しているが、蓄圧室を設ける必要が生じるという問題がある。   However, in this fuel injection device, a pressure accumulation chamber is provided between the feed pipe and the fuel gallery to reduce pressure fluctuations in the fuel gallery, but there is a problem that it is necessary to provide a pressure accumulation chamber.

特開2014−077404号公報JP 2014-077404

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関において、低圧ポンプから供給された液化ガス燃料を高圧化して供給する高圧ポンプにおける圧力脈動を低減して、液化ガス燃料の気化を防止でき、安定して液化ガス燃料を供給できる燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び、燃料噴射システムの制御方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a high-pressure supply of liquefied gas fuel supplied from a low-pressure pump in a compression ignition internal combustion engine using liquefied gas fuel as a fuel. By providing a fuel injection system, a compression ignition internal combustion engine, and a control method for the fuel injection system that can reduce the pressure pulsation in the pump, prevent vaporization of the liquefied gas fuel, and stably supply the liquefied gas fuel. is there.

上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射システムは、低圧ポンプと、高圧ポンプを備え、該高圧ポンプが、液化ガス燃料を貯留するギャラリと、このギャラリと連絡通路で接続された高圧室と、前記連絡通路に設けた開閉弁と、前記高圧室に設けられて往復動するプランジャとを有して成り、前記低圧ポンプにより供給される液化ガス燃料を前記ギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を前記開閉弁の開閉制御と前記プランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出するように構成された燃料噴射システムにおいて、前記ギャラリに液化ガス燃料の圧力を検出する圧力センサと、液化ガス燃料の温度を検出する温度センサを設け、該燃料噴射システムを制御する制御装置が、前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せするように構成される。   In order to achieve the above object, a fuel injection system of the present invention comprises a low pressure pump and a high pressure pump, the high pressure pump storing a liquefied gas fuel, and a high pressure chamber connected to the gallery through a communication passage. And an on-off valve provided in the communication passage and a reciprocating plunger provided in the high-pressure chamber, and storing the liquefied gas fuel supplied by the low-pressure pump in the gallery. A fuel injection system configured to suck liquefied gas fuel into the high pressure chamber by opening / closing control of the on-off valve and reciprocating control of the plunger, pressurize the sucked liquefied gas fuel, and discharge the liquefied gas fuel from the high pressure chamber. The gallery is provided with a pressure sensor for detecting the pressure of the liquefied gas fuel and a temperature sensor for detecting the temperature of the liquefied gas fuel to control the fuel injection system. A reference control signal corresponding to an average target pressure of the supply pressure of the low-pressure pump in the control of the supply pressure of the low-pressure pump when the apparatus determines that pressure pulsation has occurred at the pressure detected by the pressure sensor. In addition, a smoothing control signal for generating a correction pressure having a phase opposite to that of the pressure pulsation and smoothing the pressure pulsation is added.

この構成によれば、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関等に用いる燃料噴射システムにおいて、高圧ポンプのギャラリで液化ガス燃料の圧力脈動が発生するときには、この圧力脈動を考慮して低圧ポンプの供給圧力を制御することで、ギャラリ内の圧力脈動の振幅を低減して、ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力が、その時の液化ガス燃料の温度に対応する液化ガス燃料の飽和蒸気圧以下になることを防止して、液化ガス燃料の気化を防止できるので、安定して液化ガス燃料を供給できる。また、低圧ポンプの供給圧の制御で生じる、ギャラリの圧力脈動に起因する制御偏差を抑制することができる。   According to this configuration, when a pressure pulsation of the liquefied gas fuel is generated in the high pressure pump gallery in a fuel injection system used for a compression ignition internal combustion engine using liquefied gas fuel as a fuel, By controlling the supply pressure of the pump, the pressure pulsation amplitude in the gallery is reduced, and the pressure of the liquefied gas fuel in the gallery is equal to or lower than the saturated vapor pressure of the liquefied gas fuel corresponding to the temperature of the liquefied gas fuel at that time. Therefore, the liquefied gas fuel can be supplied stably. In addition, it is possible to suppress the control deviation caused by the pressure pulsation of the gallery that occurs due to the control of the supply pressure of the low-pressure pump.

また、上記の燃料噴射システムにおいて、前記制御装置が、前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出するように構成されると、次のような効果を奏することができる。   In the fuel injection system, when the control device determines that pressure pulsation is generated at the pressure detected by the pressure sensor, the reference control signal is set in the control of the supply pressure of the low pressure pump. Based on the temperature detected by the temperature sensor, the amplitude value of the smoothing control signal is calculated in advance based on the engine speed and fuel injection amount of the compression ignition internal combustion engine equipped with the fuel injection system. When configured to calculate from the set database, the following effects can be obtained.

この構成によれば、基準制御信号を液化ガス燃料の飽和蒸気圧に関係する液化ガス燃料の温度に対応させて変化できるので、ギャラリ内の液化ガス燃料の平均的な圧力を容易に飽和蒸気圧より高い値に維持することができる。   According to this configuration, since the reference control signal can be changed in accordance with the temperature of the liquefied gas fuel related to the saturated vapor pressure of the liquefied gas fuel, the average pressure of the liquefied gas fuel in the gallery can be easily adjusted to the saturated vapor pressure. Higher values can be maintained.

また、ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力変動は、単位時間当たりの高圧ポンプから吐出する燃料量、つまり、気筒内に噴射する噴射量に関係し、エンジン回転数及び燃料噴射量(あるいは負荷)に強く関係しているので、平滑化用制御信号の振幅値を、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出することで、圧力脈動に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、液化ガス燃料の気化を防止しながら、より安定して液化ガス燃料を供給できるようになる。   Further, the pressure fluctuation of the liquefied gas fuel in the gallery is related to the amount of fuel discharged from the high-pressure pump per unit time, that is, the injection amount injected into the cylinder, and depends on the engine speed and the fuel injection amount (or load). Since the amplitude value of the smoothing control signal is calculated from a preset database based on the engine speed and fuel injection amount, finer smoothing of pressure pulsation is possible. Thus, the liquefied gas fuel can be supplied more stably while preventing the liquefied gas fuel from being vaporized.

あるいは、上記の燃料噴射システムにおいて、前記制御装置が、前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記基準制御信号の初期値を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成されると、次のような効果を奏することができる。   Alternatively, in the fuel injection system, when the control device determines that pressure pulsation is occurring at the pressure detected by the pressure sensor, the temperature detected by the temperature sensor is the initial value of the reference control signal. Thereafter, the reference control signal is feedback-controlled so that the average value of the pressure detected by the pressure sensor becomes the average target pressure, and the amplitude value of the smoothing control signal is calculated. An initial value is calculated from a preset database based on the engine speed and fuel injection amount of a compression ignition type internal combustion engine equipped with the fuel injection system, and thereafter, the smoothing control signal is When the feedback control is performed so that the amplitude of the pressure detected by the pressure sensor becomes zero, the following effects can be obtained.

この構成によれば、基準制御信号の初期値を液化ガス燃料の飽和蒸気圧に関係する液化ガス燃料の温度に対応させて変化でき、その後はフィードバック制御に移行するので、ギャラリ内の液化ガス燃料の平均的な圧力を、より迅速かつ確実に飽和蒸気圧より高い目標圧にしてこの値を維持することができる。   According to this configuration, the initial value of the reference control signal can be changed in accordance with the temperature of the liquefied gas fuel related to the saturated vapor pressure of the liquefied gas fuel, and thereafter, the control shifts to feedback control, so the liquefied gas fuel in the gallery This value can be maintained at a target pressure higher than the saturated vapor pressure more quickly and reliably.

また、平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出することで、圧力脈動に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、その後はフィードバック制御に移行するので、より迅速かつ確実に液化ガス燃料の気化を防止しながら、より安定して液化ガス燃料を供給できるようになる。   In addition, by calculating the initial value of the amplitude value of the smoothing control signal from a preset database based on the engine speed and the fuel injection amount, it is possible to perform finer smoothing on the pressure pulsation, After that, since the control shifts to feedback control, the liquefied gas fuel can be supplied more stably while preventing vaporization of the liquefied gas fuel more quickly and reliably.

なお、フィードバック制御で略一定になった基準制御信号と平滑化用制御信号の振幅値を学習機能により学習して、データベースを順次更新して行くことが好ましい。   In addition, it is preferable to learn the amplitude values of the reference control signal and the smoothing control signal, which have become substantially constant by feedback control, using a learning function, and sequentially update the database.

上記の目的を達成するための本発明の圧縮着火式内燃機関は、上記の燃料噴射システムを装備したことを特徴とする圧縮着火式内燃機関であり、上記の燃料噴射システムと同様の効果を奏することができる。   In order to achieve the above object, a compression ignition type internal combustion engine of the present invention is a compression ignition type internal combustion engine equipped with the above fuel injection system, and has the same effects as the above fuel injection system. be able to.

そして、上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射システムの制御方法は、供給された液化ガス燃料をギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を、前記ギャラリと高圧室を連結する連絡通路に設けた開閉弁の開閉制御と前記高圧室のプランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出する高圧ポンプを備えた燃料噴射システムの制御方法において、前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生していると判定したときに、前記高圧ポンプに液化ガス燃料を供給する低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せすることを特徴とする方法である。   And the control method of the fuel-injection system of this invention for achieving said objective stores the supplied liquefied gas fuel in a gallery, and connects this liquefied gas fuel which connects the said gallery and a high pressure chamber. Fuel provided with a high-pressure pump that sucks into the high-pressure chamber and pressurizes the sucked liquefied gas fuel and discharges it from the high-pressure chamber by opening / closing control of the on-off valve provided in the passage and reciprocating control of the plunger of the high-pressure chamber In the control method of the injection system, in the control of the supply pressure of the low pressure pump that supplies the liquefied gas fuel to the high pressure pump when it is determined that pressure pulsation has occurred inside the gallery, the supply pressure of the low pressure pump A smoothing control signal that generates a correction pressure that is in phase opposite to the pressure pulsation and smoothes the pressure pulsation as a reference control signal corresponding to the average target pressure of A method characterized by plus.

上記の燃料噴射システムの制御方法で、前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出する。   In the control method of the fuel injection system, when a pressure pulsation is generated in the gallery, the reference control signal is set to the temperature of the liquefied gas fuel in the gallery in the control of the supply pressure of the low pressure pump. And the amplitude value of the smoothing control signal is calculated from a preset database based on the engine speed and fuel injection amount of the compression ignition internal combustion engine equipped with the fuel injection system.

また、上記の燃料噴射システムの制御方法で、前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、前記基準制御信号の初期値を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御する。   Further, in the control method of the fuel injection system, when pressure pulsation occurs in the gallery, the initial value of the reference control signal is calculated based on the temperature of the liquefied gas fuel in the gallery, Thereafter, the reference control signal is feedback-controlled so that the average value of the pressure of the liquefied gas fuel in the gallery becomes the average target pressure, and the initial value of the amplitude value of the smoothing control signal is Based on the engine speed and fuel injection amount of a compression ignition type internal combustion engine equipped with the fuel injection system, it is calculated from a preset database, and thereafter the smoothing control signal is liquefied in the gallery. Feedback control is performed so that the amplitude of the pressure of the gas fuel becomes zero.

これらの方法によれば、上記の圧縮着火式内燃機関の燃料噴射システムと同様の作用効果を奏することができる。   According to these methods, the same operational effects as those of the fuel injection system of the compression ignition type internal combustion engine can be obtained.

本発明の燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法によれば、液化ガス燃料を燃料とする圧縮着火式内燃機関等に用いる燃料噴射システムにおいて、高圧ポンプのギャラリで液化ガス燃料の圧力脈動が発生するときには、この圧力脈動を考慮して低圧ポンプの供給圧力を制御することで、ギャラリ内の圧力脈動の振幅を低減して、ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力が、その時の液化ガス燃料の温度に対応する液化ガス燃料の飽和蒸気圧以下になることを防止して、液化ガス燃料の気化を防止できるので、安定して液化ガス燃料を供給できる。また、低圧ポンプの供給圧の制御で生じる、ギャラリの圧力脈動に起因する制御偏差を抑制することができる。   According to the fuel injection system, the compression ignition type internal combustion engine, and the control method of the fuel injection system of the present invention, in the fuel injection system used for the compression ignition type internal combustion engine using liquefied gas fuel as the fuel, the liquefaction is performed by the high pressure pump gallery. When pressure pulsation of gas fuel occurs, the pressure of the pulsating gas fuel in the gallery is reduced by controlling the supply pressure of the low pressure pump in consideration of the pressure pulsation, thereby reducing the pressure pulsation amplitude in the gallery. Since the vapor pressure of the liquefied gas fuel can be prevented by preventing the liquefied gas fuel from becoming below the saturated vapor pressure corresponding to the temperature of the liquefied gas fuel at that time, the liquefied gas fuel can be supplied stably. In addition, it is possible to suppress the control deviation caused by the pressure pulsation of the gallery that occurs due to the control of the supply pressure of the low-pressure pump.

本発明に係る実施の形態の燃料噴射システムの構成の一例を模式的に示す図である。It is a figure showing typically an example of composition of a fuel injection system of an embodiment concerning the present invention. 本発明に係る実施の形態の燃料噴射システムの制御方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control method of the fuel-injection system of embodiment which concerns on this invention. 図1の高圧ポンプの構成を模式的に示す図で、ギャラリから高圧室に燃料を吸引する状態を示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the high pressure pump of FIG. 1, and is a figure which shows the state which attracts | sucks fuel from a gallery to a high pressure chamber. 図1の高圧ポンプの構成を模式的に示す図で、高圧室の燃料を吐出する状態を示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the high pressure pump of FIG. 1, and is a figure which shows the state which discharges the fuel of a high pressure chamber.

以下、本発明に係る実施の形態の燃料噴射システム、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a fuel injection system, a compression ignition type internal combustion engine, and a control method for the fuel injection system according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明の実施の形態の燃料噴射システム1は、低圧ポンプ12と、高圧ポンプ10を備え、燃料タンク11に貯留した燃料Fを、低圧ポンプ(フィードポンプ)12により、3MPa程度に昇圧して燃料フィルタ13を経由して高圧ポンプ10に供給し、この燃料Fを、さらに高圧ポンプ10で加圧して60MPa〜80MPa程度に高圧化する。この高圧化した燃料Fをコモンレール14に蓄圧し、このコモンレール14から圧縮着火式内燃機関(図示しない)の各気筒内に設けた燃料噴射弁15に供給するシステムである。   As shown in FIG. 1, a fuel injection system 1 according to an embodiment of the present invention includes a low-pressure pump 12 and a high-pressure pump 10, and fuel F stored in a fuel tank 11 is fed by a low-pressure pump (feed pump) 12. The pressure is increased to about 3 MPa and supplied to the high-pressure pump 10 via the fuel filter 13, and the fuel F is further pressurized by the high-pressure pump 10 to increase the pressure to about 60 MPa to 80 MPa. This high pressure fuel F is accumulated in a common rail 14 and is supplied from the common rail 14 to a fuel injection valve 15 provided in each cylinder of a compression ignition type internal combustion engine (not shown).

この燃料Fとしては、DME燃料(DME:ジメチルエーテル)等の液化ガス燃料(以下、燃料F)が使用される。なお、図1では、便宜上、燃料噴射弁15を4個示しているが、実際は、エンジンの気筒毎に燃料噴射弁15が設けられるので、燃料噴射弁15の数はエンジンの気筒の数と同じになる。   As the fuel F, a liquefied gas fuel (hereinafter referred to as fuel F) such as DME fuel (DME: dimethyl ether) is used. In FIG. 1, four fuel injection valves 15 are shown for convenience. However, since the fuel injection valves 15 are actually provided for each cylinder of the engine, the number of fuel injection valves 15 is the same as the number of engine cylinders. become.

この燃料噴射システム1では、低圧ポンプ12により高圧ポンプ10に供給される燃料Fの過剰分を、リリーフ弁21を経由して燃料タンク11に戻し、コモンレール14内の圧力を一定以下の圧力にするために、コモンレール14内の燃料Fの一部を、減圧弁22や安全弁23を経由して燃料タンク11に戻している。また、各気筒内に噴射されずに各燃料噴射弁15内に残留した燃料Fも燃料タンク11に戻している。なお、図1では、高圧ポンプ10、コモンレール14または各燃料噴射弁15より燃料タンク11に燃料Fを戻すための戻し流路を点線で示している。   In this fuel injection system 1, excess fuel F supplied to the high-pressure pump 10 by the low-pressure pump 12 is returned to the fuel tank 11 via the relief valve 21, and the pressure in the common rail 14 is set to a predetermined pressure or less. Therefore, a part of the fuel F in the common rail 14 is returned to the fuel tank 11 via the pressure reducing valve 22 and the safety valve 23. Further, the fuel F remaining in each fuel injection valve 15 without being injected into each cylinder is also returned to the fuel tank 11. In FIG. 1, a return flow path for returning the fuel F from the high-pressure pump 10, the common rail 14, or each fuel injection valve 15 to the fuel tank 11 is indicated by a dotted line.

また、センサに関しては、高圧ポンプ10のギャラリ10a内の温度Tを検出する温度センサ31とギャラリ10a内の圧力Pを検出する第1圧力センサ32がギャラリ10aに設けられる。また、低圧ポンプ12から高圧ポンプ10に供給する圧力を検出する第2圧力センサ33と、コモンレール14内の圧力を検出する第3圧力センサ34が設けられる。   Regarding the sensor, a temperature sensor 31 that detects the temperature T in the gallery 10a of the high-pressure pump 10 and a first pressure sensor 32 that detects the pressure P in the gallery 10a are provided in the gallery 10a. A second pressure sensor 33 that detects the pressure supplied from the low pressure pump 12 to the high pressure pump 10 and a third pressure sensor 34 that detects the pressure in the common rail 14 are provided.

また、図1に示すように、燃料噴射システム1を制御する制御装置40が設けられる。この制御装置40は、温度センサ31、第1〜第3圧力センサ32〜34、アクセル開度センサ35、クランク角度センサ36、各気筒内の吸排気弁の動弁機構のカム角度センサ37等の各種センサ31〜37からの信号を受け、これらの信号を基に、高圧ポンプ10、低圧ポンプ12、コモンレール14または各燃料噴射弁15の制御を行う。この制御装置40は、通常は、エンジンに備えた各種センサ、または、エンジンを搭載した車両に備えた各種センサの信号に基づいて、エンジンの全般の制御や車両の全般の制御を行うエンジン・コントロール・ユニット(ECU)と呼ばれる制御装置に組み込まれて構成される。   Moreover, as shown in FIG. 1, the control apparatus 40 which controls the fuel-injection system 1 is provided. The control device 40 includes a temperature sensor 31, first to third pressure sensors 32 to 34, an accelerator opening sensor 35, a crank angle sensor 36, a cam angle sensor 37 of a valve mechanism of intake and exhaust valves in each cylinder, and the like. The signals from the various sensors 31 to 37 are received, and the high pressure pump 10, the low pressure pump 12, the common rail 14, or each fuel injection valve 15 is controlled based on these signals. The control device 40 is usually an engine control that performs overall control of the engine and overall control of the vehicle based on signals of various sensors provided in the engine or various sensors provided in a vehicle equipped with the engine. -Built in a control device called a unit (ECU).

次に、図1に示す高圧ポンプ10の詳細な構成について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3及び図4に示すように、この高圧ポンプ10は、燃料Fを貯留するギャラリ10aと、このギャラリ10aと連絡通路10dで接続された高圧室10cと、連絡通路10dに設けた電磁弁(開閉弁)10eと、高圧室10cに設けられて往復動するプランジャ10bとを有して構成される。   Next, the detailed configuration of the high-pressure pump 10 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As shown in FIGS. 3 and 4, the high-pressure pump 10 includes a gallery 10a for storing fuel F, a high-pressure chamber 10c connected to the gallery 10a through a communication passage 10d, and an electromagnetic valve ( On-off valve) 10e and a plunger 10b that is provided in the high-pressure chamber 10c and reciprocates.

そして、低圧ポンプ12により供給される燃料Fをギャラリ10aに貯留し、この貯留した燃料Fを電磁弁10eの開閉制御とプランジャ10bの往復動制御(プランジャ10bは、カム16の回転動作により駆動)により、高圧室10cに吸引し、この吸引した燃料Fを加圧して、高圧室10cから吐出する。この60MPa〜80MPa程度に高圧化されて吐出された燃料Fは、燃料噴射弁15に連結されたコモンレール14に供給される。なお、電磁弁10eは、例えば、励磁(ON)したときに閉弁し、消磁(OFF)したときに開弁する。   The fuel F supplied by the low-pressure pump 12 is stored in the gallery 10a, and the stored fuel F is controlled to open and close the solenoid valve 10e and to reciprocate the plunger 10b (the plunger 10b is driven by the rotating operation of the cam 16). As a result, the fuel is sucked into the high pressure chamber 10c, and the sucked fuel F is pressurized and discharged from the high pressure chamber 10c. The fuel F discharged at a high pressure of about 60 MPa to 80 MPa is supplied to the common rail 14 connected to the fuel injection valve 15. The electromagnetic valve 10e is closed when energized (ON), for example, and opened when demagnetized (OFF).

また、この高圧ポンプ10では、コモンレール14から高圧室10cに燃料Fが逆流するのを防止する逆止弁10fと、プランジャ10bとそれを収納するシリンダとの間の隙間に流出した燃料Fをリーク燃料Frとして、ギャラリ10a内に戻すリーク燃料回収流路10gが設けられ、更に、この流出した燃料Fが、高圧ポンプ10外のクランク室(図示しない)へ漏洩するのを防止するシール部材10hが設けられている。   The high-pressure pump 10 leaks the fuel F that has flowed into the gap between the check valve 10f that prevents the fuel F from flowing back from the common rail 14 to the high-pressure chamber 10c, and the plunger 10b and the cylinder that houses the check valve 10f. As the fuel Fr, there is provided a leak fuel recovery passage 10g that returns into the gallery 10a, and a seal member 10h that prevents the leaked fuel F from leaking into a crank chamber (not shown) outside the high-pressure pump 10 is provided. Is provided.

次に、高圧ポンプ10の動作について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3に示すように、カム16が回転して、プランジャ10bをシリンダ内部が拡大する方向(図2では下方)に移動するときに、電磁弁10eを開弁して、ギャラリ10aから燃料Fを連絡通路10d経由で高圧室10cに吸引する。   Next, the operation of the high-pressure pump 10 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, when the cam 16 rotates and moves the plunger 10b in the direction in which the inside of the cylinder expands (downward in FIG. 2), the electromagnetic valve 10e is opened and the fuel F is discharged from the gallery 10a. The high-pressure chamber 10c is sucked through the communication passage 10d.

次に、図4に示すように、更に、カム16が回転して、プランジャ10bをシリンダ内部が縮小する方向(図3では上方)に移動するときに、電磁弁10eを閉弁して、高圧室10c内の燃料Fをコモンレール14に吐出する。
なお、コモンレール14への燃料Fの吐出量は、開閉弁10eの閉時期をカム16のリフトに応じて制御する(プリストロークを調整する)、所謂、プリストローク制御により行われる。
Next, as shown in FIG. 4, when the cam 16 further rotates and moves the plunger 10b in the direction in which the inside of the cylinder contracts (upward in FIG. 3), the electromagnetic valve 10e is closed to increase the pressure. The fuel F in the chamber 10c is discharged to the common rail 14.
The discharge amount of the fuel F to the common rail 14 is performed by so-called prestroke control in which the closing timing of the on-off valve 10e is controlled according to the lift of the cam 16 (prestroke is adjusted).

つまり、本発明の実施の形態の燃料噴射システム1は、供給された燃料Fをギャラリ10aに貯留し、この貯留した燃料Fを、ギャラリ10aと高圧室10cを連結する連絡通路10dに設けた電磁弁10eの開閉時期制御と高圧室10cのプランジャ10bの往復動制御により、高圧室10cに吸引し、この吸引した燃料Fを加圧して高圧室10cから吐出する高圧ポンプ10を備えて構成される。   That is, in the fuel injection system 1 according to the embodiment of the present invention, the supplied fuel F is stored in the gallery 10a, and the stored fuel F is electromagnetically provided in the communication passage 10d that connects the gallery 10a and the high pressure chamber 10c. A high pressure pump 10 that sucks into the high pressure chamber 10c and pressurizes the sucked fuel F and discharges it from the high pressure chamber 10c by opening / closing timing control of the valve 10e and reciprocation control of the plunger 10b of the high pressure chamber 10c. .

そして、本発明においては、図2に示すように、制御装置40を、時間tにおける制御時の第1圧力センサ32で検出した圧力Pg(t)において圧力脈動ΔPg(t)が発生していると判定したときに、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の制御において、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の平均目標圧Pomtに対応する基準制御信号Soaに、圧力脈動ΔPg(t)と逆位相で、かつ、圧力脈動ΔPg(t)を平滑化させる補正圧Poc(t)を発生させる平滑化用制御信号Soc(t)を上乗せするように構成する。   In the present invention, as shown in FIG. 2, the pressure pulsation ΔPg (t) is generated at the pressure Pg (t) detected by the first pressure sensor 32 during the control of the control device 40 at time t. In the control of the supply pressure Po (t) of the low-pressure pump 12, the pressure pulsation ΔPg (t) is applied to the reference control signal Soa corresponding to the average target pressure Pomt of the supply pressure Po (t) of the low-pressure pump 12. And a smoothing control signal Soc (t) for generating a correction pressure Poc (t) for smoothing the pressure pulsation ΔPg (t).

つまり、ギャラリ10a内での圧力Pg(t)に圧力脈動ΔPg(t)が発生していると判定したときに、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)をギャラリ10a内の圧力脈動ΔPg(t)に同期させると共に、この圧力脈動ΔPg(t)の位相に対して逆位相となる補正圧Poc(t)を発生させて、圧力脈動ΔPg(t)が低減するように低圧ポンプ12を制御する。   That is, when it is determined that the pressure pulsation ΔPg (t) is generated in the pressure Pg (t) in the gallery 10a, the supply pressure Po (t) of the low-pressure pump 12 is changed to the pressure pulsation ΔPg (t in the gallery 10a. ) And a correction pressure Poc (t) having a phase opposite to that of the pressure pulsation ΔPg (t) is generated to control the low pressure pump 12 so that the pressure pulsation ΔPg (t) is reduced. .

言い換えれば、低圧ポンプ12への制御信号So(t)をSo(t)=Soa+Soc(t)として、低圧ポンプ12の供給圧がPo(t)=Pomt+Poc(t)となるように制御し、その結果として、ギャラリ10a内の圧力において、Pg(t)>Ps(T)、かつ、ΔPg(t)=小、となるように、低圧ポンプ12の供給圧(吐出圧)Po(t)を制御する。   In other words, the control signal So (t) to the low pressure pump 12 is set to So (t) = Soa + Soc (t), and the supply pressure of the low pressure pump 12 is controlled to be Po (t) = Pomt + Poc (t). As a result, the supply pressure (discharge pressure) Po (t) of the low-pressure pump 12 is controlled so that Pg (t)> Ps (T) and ΔPg (t) = small in the pressure in the gallery 10a. To do.

より詳細には、燃料タンク11より供給された液体状態の燃料Fが気体状態に状態変化することを防止する必要があるため、ギャラリ10a内の圧力Pg(t)がギャラリ10a内の温度Tに対する燃料Fの飽和蒸気圧Ps(T)を超えた設定値Pa(T)になるように、時間tにおける制御時の低圧ポンプ12の目標供給圧Pot(t)を設定するが、圧力脈動ΔPg(t)の振幅が大きくなると、一時的に、ギャラリ10a内の圧力Pg(t)が飽和蒸気圧Ps(T)以下になり気化する可能性があるので、これを抑えるために、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の制御で、この圧力脈動ΔPg(t)の位相に対して逆位相となる成分である補正圧Poc(t)を加えて、圧力脈動ΔPg(t)を抑制する。   More specifically, since it is necessary to prevent the liquid fuel F supplied from the fuel tank 11 from changing to a gas state, the pressure Pg (t) in the gallery 10a is related to the temperature T in the gallery 10a. The target supply pressure Pot (t) of the low-pressure pump 12 during control at time t is set so that the set value Pa (T) exceeds the saturated vapor pressure Ps (T) of the fuel F, but the pressure pulsation ΔPg ( When the amplitude of t) increases, the pressure Pg (t) in the gallery 10a temporarily becomes lower than the saturated vapor pressure Ps (T) and may vaporize. By controlling the supply pressure Po (t), a correction pressure Poc (t), which is a component having an opposite phase to the phase of the pressure pulsation ΔPg (t), is added to suppress the pressure pulsation ΔPg (t).

なお、圧力脈動ΔPg(t)が発生しているか否かの判定は、例えば、ΔPg(t)の振幅が予め設定した振幅用閾値を超えたときや、ΔPg(t)の予め設定した期間における標準偏差が予め設定した標準偏差用閾値を超えたときに圧力脈動ΔPg(t)が発生しているとすることで容易に行うことができる。   Note that whether or not the pressure pulsation ΔPg (t) has occurred is determined, for example, when the amplitude of ΔPg (t) exceeds a preset amplitude threshold or during a preset period of ΔPg (t). This can be easily performed by assuming that the pressure pulsation ΔPg (t) is generated when the standard deviation exceeds a preset standard deviation threshold.

より具体的には、制御装置40を、図2のB(太線)で示すように、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の制御において、制御信号So(t)の基準となる基準制御信号Soaを温度センサ31で検出した温度Tに基づいて算出する。それと共に、平滑化用制御信号Soc(t)の振幅値ΔSocを、この燃料噴射システム1を装備した圧縮着火式内燃機関(図示しない)のエンジン回転数Ne及び燃料噴射量q(又は負荷Q)に基づいて、予め設定されたデータベースから算出するように構成する。例えば、ここで、fを周波数、θを位相をとして、So(t)=Soa+Soc(t)=Soa+ΔSoc×sin(2πft+θ)とする。   More specifically, as shown by B (thick line) in FIG. 2, the control device 40 controls the supply pressure Po (t) of the low-pressure pump 12 to be a reference control signal that serves as a reference for the control signal So (t). Soa is calculated based on the temperature T detected by the temperature sensor 31. At the same time, the amplitude value ΔSoc of the smoothing control signal Soc (t) is determined from the engine speed Ne and the fuel injection amount q (or load Q) of the compression ignition internal combustion engine (not shown) equipped with the fuel injection system 1. Based on the above, it is configured to calculate from a preset database. For example, where f is the frequency and θ is the phase, So (t) = Soa + Soc (t) = Soa + ΔSoc × sin (2πft + θ).

これにより、基準制御信号Soaを燃料Fの飽和蒸気圧Ps(T)に関係する燃料Fの温度Tに対応させて変化させるので、ギャラリ10a内の燃料Fの平均的な圧力である平均値Pgmを容易に飽和蒸気圧Psより高い値に維持することができる。   As a result, the reference control signal Soa is changed in correspondence with the temperature T of the fuel F related to the saturated vapor pressure Ps (T) of the fuel F, so that the average value Pgm that is the average pressure of the fuel F in the gallery 10a. Can be easily maintained at a value higher than the saturated vapor pressure Ps.

また、ギャラリ10a内の燃料Fの圧力脈動ΔPg(t)は、単位時間当たりの高圧ポンプ10から吐出する燃料量、つまり、気筒内に噴射する噴射量に関係し、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに強く関係しているので、平滑化用制御信号Soc(t)を、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに基づいて、予め設定されたデータベースから算出することで、圧力脈動ΔPg(t)に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、燃料Fの気化を防止しながら、より安定して燃料Fを供給することができるようになる。   The pressure pulsation ΔPg (t) of the fuel F in the gallery 10a is related to the amount of fuel discharged from the high-pressure pump 10 per unit time, that is, the injection amount injected into the cylinder, and the engine speed Ne and fuel injection. Since the smoothing control signal Soc (t) is calculated from a preset database based on the engine speed Ne and the fuel injection amount q, the pressure pulsation ΔPg (t ), The fuel F can be supplied more stably while preventing the fuel F from being vaporized.

あるいは、制御装置40を、第1圧力センサ32で検出した圧力Pg(t)において圧力脈動ΔPg(t)が発生していると判定したときに、図2のC(点線)で示すように、基準制御信号Soaの初期値Sotiを温度センサ31で検出した温度Tに基づいて算出し、それ以後は、基準制御信号Soaを、第1圧力センサ32で検出した圧力Pg(t)の平均値Pgmが平均目標圧となる設定値Pa(T)になるようにフィードバック制御すると共に、平滑化用制御信号Soc(t)の振幅値ΔSocの初期値ΔSociを、この燃料噴射システム1を装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、平滑化用制御信号Soc(t)を、第1圧力センサ32で検出した圧力Pg(t)の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成する。   Alternatively, when the control device 40 determines that the pressure pulsation ΔPg (t) is generated at the pressure Pg (t) detected by the first pressure sensor 32, as shown by C (dotted line) in FIG. The initial value Soti of the reference control signal Soa is calculated based on the temperature T detected by the temperature sensor 31, and thereafter, the reference control signal Soa is calculated as an average value Pgm of the pressure Pg (t) detected by the first pressure sensor 32. Is controlled so as to become the set value Pa (T) that becomes the average target pressure, and the initial value ΔSoc of the amplitude value ΔSoc of the smoothing control signal Soc (t) is used as the compression ignition equipped with the fuel injection system 1. Is calculated from a preset database based on the engine speed Ne and the fuel injection amount q of the internal combustion engine, and thereafter, the smoothing control signal Soc (t) is used as the first pressure sensor. The amplitude of 2 in detected pressure Pg (t) is configured to feedback control so as to zero.

これにより、目標値用制御信号Sotの内の平均に相当する基準制御信号Soaの初期値Soaiを燃料Fの飽和蒸気圧Ps(T)に関係する燃料Fの温度Tに対応させて変化させて、その後はフィードバック制御に移行するので、ギャラリ10a内の燃料Fの平均的な圧力Fgmを、より迅速かつ確実に飽和蒸気圧Ps(T)より高い設定値Pa(T)にして、平均的な圧力Fgmをこの設定値Fa(T)に維持することができる。   As a result, the initial value Soai of the reference control signal Soa corresponding to the average of the target value control signal Sot is changed in correspondence with the temperature T of the fuel F related to the saturated vapor pressure Ps (T) of the fuel F. Then, since the control shifts to feedback control, the average pressure Fgm of the fuel F in the gallery 10a is set to a set value Pa (T) higher than the saturated vapor pressure Ps (T) more quickly and surely. The pressure Fgm can be maintained at the set value Fa (T).

また、平滑化用制御信号Soc(T)の振幅値ΔSocの初期値ΔSociを、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、更に、フィードバック制御により、振幅値ΔSocを最適化していくことで、圧力脈動ΔPg(t)に対する、より極め細かい平滑化が可能となり、より迅速かつ確実に燃料Fの気化を防止しながら、より安定して燃料Fを供給できるようになる。   Further, the initial value ΔSoci of the amplitude value ΔSoc of the smoothing control signal Soc (T) is calculated from a preset database based on the engine speed Ne and the fuel injection amount q, and further, the amplitude is determined by feedback control. By optimizing the value ΔSoc, the pressure pulsation ΔPg (t) can be smoothed more finely, and the fuel F can be supplied more stably while preventing vaporization of the fuel F more quickly and reliably. It becomes like this.

なお、フィードバック制御で略一定になった基準制御信号Soaと平滑化用制御信号Socの振幅値ΔSocを学習機能により学習して、前回の圧力脈動ΔPg(t)が発生していると判定したときに使用した初期値Soai、ΔSociを、今回の制御の最終値のSoa、ΔSocに置き換えて、データベースを順次更新して行くことが好ましい。   When the learning function is used to learn the reference control signal Soa and the smoothing control signal Soc that have become substantially constant by feedback control, and it is determined that the previous pressure pulsation ΔPg (t) has occurred. It is preferable that the initial values Soai and ΔSoci used in the above are replaced with the final values Soa and ΔSoc of the current control to update the database sequentially.

そして、本発明の実施の形態の燃料噴射システムの制御方法では、ギャラリ10aの内部において圧力脈動ΔPg(t)が発生していると判定したときに、高圧ポンプ10に燃料Fを供給する低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の制御において、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の平均目標圧Pomtに対応する目標値用制御信号Sotを、基準制御信号Soaに、圧力脈動ΔPg(t)と逆位相で、かつ、圧力脈動ΔPg(t)を平滑化させる補正圧Poc(t)を発生させる平滑化用制御信号Soc(t)を上乗せする。   In the control method for the fuel injection system according to the embodiment of the present invention, the low pressure pump that supplies the fuel F to the high pressure pump 10 when it is determined that the pressure pulsation ΔPg (t) is generated inside the gallery 10a. In the control of the supply pressure Po (t) of 12, the target value control signal Sot corresponding to the average target pressure Pomt of the supply pressure Po (t) of the low pressure pump 12 is set to the reference control signal Soa and the pressure pulsation ΔPg (t). And a smoothing control signal Soc (t) for generating a correction pressure Poc (t) for smoothing the pressure pulsation ΔPg (t).

また、ギャラリ10aの内部において圧力脈動が発生しているときに、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の制御において、基準制御信号Soaをギャラリ10a内の燃料Fの温度Tに基づいて算出すると共に、平滑化用制御信号Soc(t)の振幅値ΔSocを、この燃料噴射システム1を装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに基づいて、予め設定されたデータベースから算出する。   Further, when pressure pulsation is generated in the gallery 10a, the reference control signal Soa is calculated based on the temperature T of the fuel F in the gallery 10a in the control of the supply pressure Po (t) of the low-pressure pump 12. At the same time, the amplitude value ΔSoc of the smoothing control signal Soc (t) is obtained from a preset database based on the engine speed Ne and the fuel injection amount q of the compression ignition internal combustion engine equipped with the fuel injection system 1. calculate.

あるいは、ギャラリ10aの内部において圧力脈動が発生しているときに、基準制御信号Soaの初期値Soaiをギャラリ10a内の燃料Fの温度Tに基づいて算出し、それ以後は、基準制御信号Soaを、ギャラリ10a内の燃料Fの圧力Pg(t)の平均値Pgmが平均目標圧Pomtになるようにフィードバック制御すると共に、平滑化用制御信号Socの振幅値ΔSocの初期値ΔSociを、この燃料噴射システム1を装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、平滑化用制御信号Socの振幅値ΔSocを、ギャラリ10a内の燃料Fの圧力Pg(t)の圧力脈動ΔPg(t)の振幅がゼロになるようにフィードバック制御する。   Alternatively, when pressure pulsation occurs in the gallery 10a, the initial value Soai of the reference control signal Soa is calculated based on the temperature T of the fuel F in the gallery 10a, and thereafter, the reference control signal Soa is calculated. The feedback control is performed such that the average value Pgm of the pressure Pg (t) of the fuel F in the gallery 10a becomes the average target pressure Pomt, and the initial value ΔSoc of the amplitude value ΔSoc of the smoothing control signal Soc is used as the fuel injection. Based on the engine speed Ne and the fuel injection amount q of the compression ignition type internal combustion engine equipped with the system 1, it is calculated from a preset database, and thereafter, the amplitude value ΔSoc of the smoothing control signal Soc is obtained as a gallery. Feedback control is performed so that the amplitude of the pressure pulsation ΔPg (t) of the pressure Pg (t) of the fuel F within 10a becomes zero.

そして、本発明の実施の形態の圧縮着火式内燃機関は、上記の燃料噴射システム1を装備して構成される。これにより、上記の燃料噴射システム1と同様の効果を奏することができる。   A compression ignition type internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is provided with the fuel injection system 1 described above. Thereby, there can exist an effect similar to said fuel-injection system 1. FIG.

上記の構成の燃料噴射システム1、圧縮着火式内燃機関、及び燃料噴射システムの制御方法によれば、液化ガス燃料を燃料Fとする圧縮着火式内燃機関等に用いる燃料噴射システム1において、高圧ポンプ10のギャラリ10aで燃料Fの圧力脈動が発生するときには、この圧力脈動を考慮して低圧ポンプ12の供給圧Po(t)を制御することで、ギャラリ10a内の圧力脈動ΔPg(t)の振幅を低減して、ギャラリ10a内の燃料Fの圧力Pg(t)が、その時の燃料Fの温度Tに対応する燃料Fの飽和蒸気圧Ps(T)以下になることを防止して、燃料Fの気化を防止できるので、安定して燃料Fを供給できる。また、低圧ポンプ12の供給圧Po(t)の制御で生じる、ギャラリ10aの圧力脈動ΔPg(t)に起因する制御偏差を抑制することができる。   According to the fuel injection system 1, the compression ignition internal combustion engine, and the control method for the fuel injection system configured as described above, in the fuel injection system 1 used for the compression ignition internal combustion engine using liquefied gas fuel as the fuel F, etc. When the pressure pulsation of the fuel F is generated in the tenth gallery 10a, the pressure pulsation ΔPg (t) in the gallery 10a is controlled by controlling the supply pressure Po (t) of the low-pressure pump 12 in consideration of the pressure pulsation. To prevent the pressure Pg (t) of the fuel F in the gallery 10a from becoming equal to or lower than the saturated vapor pressure Ps (T) of the fuel F corresponding to the temperature T of the fuel F at that time. Therefore, the fuel F can be supplied stably. Further, it is possible to suppress a control deviation caused by the pressure pulsation ΔPg (t) of the gallery 10a, which is caused by the control of the supply pressure Po (t) of the low pressure pump 12.

1 燃料噴射システム
10 高圧ポンプ
10a ギャラリ
10b プランジャ
10c 高圧室
10d 連絡通路
10e 電磁弁(開閉弁)
10f 逆止弁
10g リーク燃料回収流路
11 燃料タンク
12 低圧ポンプ(フィードポンプ)
14 コモンレール
15 燃料噴射弁
16 カム
31 温度センサ
32 第1圧力センサ
40 制御装置
F 燃料(液化ガス燃料)
Pa 設定値(飽和蒸気圧を超えた値)
Pg(t) ギャラリ内の圧力
Pgm ギャラリ内の平均値
Po(t) 低圧ポンプの供給圧
Poc(t) 補正圧
Pomt 平均目標圧
Pot(t) 目標供給圧
Ps(T) 飽和蒸気圧
So(t) 制御信号
Soa 基準制御信号
Soai 基準制御信号の初期値
Soc(t) 平滑化用制御信号
T ギャラリ内の温度
ΔPg(t) 圧力脈動
ΔSoc 平滑化用制御信号の振幅値
ΔSoci 平滑化用制御信号の振幅値の初期値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection system 10 High pressure pump 10a Gallery 10b Plunger 10c High pressure chamber 10d Connection passage 10e Electromagnetic valve (open / close valve)
10f Check valve 10g Leak fuel recovery flow path 11 Fuel tank 12 Low pressure pump (feed pump)
14 common rail 15 fuel injection valve 16 cam 31 temperature sensor 32 first pressure sensor 40 control device F fuel (liquefied gas fuel)
Pa set value (value exceeding saturated vapor pressure)
Pg (t) Pressure in the gallery Pgm Average value in the gallery Po (t) Low pressure pump supply pressure Poc (t) Correction pressure Pomt Average target pressure Pot (t) Target supply pressure Ps (T) Saturated steam pressure So (t ) Control signal Soa Reference control signal Soai Initial value Soc (t) of smoothing control signal T Temperature ΔPg (t) in smoothing pressure pulsation ΔSoc Amplitude value ΔSoci of smoothing control signal Initial amplitude value

Claims (7)

低圧ポンプと、高圧ポンプを備え、
該高圧ポンプが、液化ガス燃料を貯留するギャラリと、このギャラリと連絡通路で接続された高圧室と、前記連絡通路に設けた開閉弁と、前記高圧室に設けられて往復動するプランジャとを有して成り、前記低圧ポンプにより供給される液化ガス燃料を前記ギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を前記開閉弁の開閉制御と前記プランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出するように構成された燃料噴射システムにおいて、
前記ギャラリに液化ガス燃料の圧力を検出する圧力センサと、液化ガス燃料の温度を検出する温度センサを設け、
該燃料噴射システムを制御する制御装置が、
前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、
前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せするように構成されることを特徴とする燃料噴射システム。
It has a low-pressure pump and a high-pressure pump,
The high-pressure pump includes a gallery for storing liquefied gas fuel, a high-pressure chamber connected to the gallery through a communication passage, an on-off valve provided in the communication passage, and a plunger that is provided in the high-pressure chamber and reciprocates. The liquefied gas fuel supplied by the low-pressure pump is stored in the gallery, and the stored liquefied gas fuel is sucked into the high-pressure chamber by opening / closing control of the on-off valve and reciprocating control of the plunger. In the fuel injection system configured to pressurize and discharge the sucked liquefied gas fuel from the high pressure chamber,
A pressure sensor for detecting the pressure of the liquefied gas fuel in the gallery and a temperature sensor for detecting the temperature of the liquefied gas fuel;
A control device for controlling the fuel injection system;
When it is determined that pressure pulsation has occurred at the pressure detected by the pressure sensor,
In the control of the supply pressure of the low-pressure pump, a reference pressure signal corresponding to the average target pressure of the supply pressure of the low-pressure pump is generated with a correction pressure that is in phase opposite to the pressure pulsation and smoothes the pressure pulsation. A fuel injection system configured to add a control signal for smoothing.
前記制御装置が、
前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、
前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出するように構成される請求項1に記載の燃料噴射システム。
The control device is
When it is determined that pressure pulsation has occurred at the pressure detected by the pressure sensor,
In the control of the supply pressure of the low-pressure pump, the reference control signal is calculated based on the temperature detected by the temperature sensor, and the amplitude value of the smoothing control signal is calculated by a compression ignition type equipped with the fuel injection system. The fuel injection system according to claim 1, wherein the fuel injection system is configured to calculate from a preset database based on an engine speed and a fuel injection amount of the internal combustion engine.
前記制御装置が、
前記圧力センサで検出した圧力において圧力脈動が発生していると判定したときに、
前記基準制御信号の初期値を前記温度センサで検出した温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、
前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記圧力センサで検出した圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成される請求項1に記載の燃料噴射システム。
The control device is
When it is determined that pressure pulsation has occurred at the pressure detected by the pressure sensor,
The initial value of the reference control signal is calculated based on the temperature detected by the temperature sensor, and thereafter, the reference control signal is calculated so that the average value of the pressure detected by the pressure sensor becomes the average target pressure. With feedback control,
The initial value of the amplitude value of the smoothing control signal is calculated from a preset database based on the engine speed and fuel injection amount of a compression ignition internal combustion engine equipped with the fuel injection system, and thereafter The fuel injection system according to claim 1, wherein the smoothing control signal is feedback-controlled so that an amplitude of a pressure detected by the pressure sensor becomes zero.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料噴射システムを装備したことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。   A compression ignition type internal combustion engine equipped with the fuel injection system according to any one of claims 1 to 3. 供給された液化ガス燃料をギャラリに貯留し、この貯留した液化ガス燃料を、前記ギャラリと高圧室を連結する連絡通路に設けた開閉弁の開閉制御と前記高圧室のプランジャの往復動制御により、前記高圧室に吸引し、この吸引した液化ガス燃料を加圧して前記高圧室から吐出する高圧ポンプを備えた燃料噴射システムの制御方法において、
前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生していると判定したときに、
前記高圧ポンプに液化ガス燃料を供給する低圧ポンプの供給圧の制御において、前記低圧ポンプの供給圧の平均目標圧に対応する基準制御信号に、前記圧力脈動と逆位相で、かつ、前記圧力脈動を平滑化させる補正圧を発生させる平滑化用制御信号を上乗せすることを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
The supplied liquefied gas fuel is stored in a gallery, and the stored liquefied gas fuel is controlled by opening / closing control of an on-off valve provided in a communication passage connecting the gallery and the high pressure chamber and reciprocating control of a plunger of the high pressure chamber. In a control method of a fuel injection system including a high-pressure pump that sucks into the high-pressure chamber, pressurizes the sucked liquefied gas fuel, and discharges the liquefied gas fuel from the high-pressure chamber.
When it is determined that pressure pulsation has occurred inside the gallery,
In the control of the supply pressure of the low-pressure pump that supplies the liquefied gas fuel to the high-pressure pump, a reference control signal corresponding to the average target pressure of the supply pressure of the low-pressure pump has an opposite phase to the pressure pulsation and the pressure pulsation A control method for a fuel injection system, characterized by adding a smoothing control signal for generating a correction pressure for smoothing the fuel.
前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、
前記低圧ポンプの供給圧の制御において、前記基準制御信号を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出すると共に、前記平滑化用制御信号の振幅値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出する請求項5に記載の燃料噴射システムの制御方法。
When pressure pulsation occurs inside the gallery,
In controlling the supply pressure of the low-pressure pump, the reference control signal is calculated based on the temperature of the liquefied gas fuel in the gallery, and the amplitude value of the smoothing control signal is compressed by the fuel injection system. 6. The control method for a fuel injection system according to claim 5, wherein the control method is calculated from a preset database based on the engine speed and fuel injection amount of the ignition type internal combustion engine.
前記ギャラリの内部において圧力脈動が発生しているときに、
前記基準制御信号の初期値を前記ギャラリ内の液化ガス燃料の温度に基づいて算出し、それ以後は、前記基準制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の平均値が前記平均目標圧になるようにフィードバック制御すると共に、
前記平滑化用制御信号の振幅値の初期値を、当該燃料噴射システムを装備した圧縮着火式内燃機関のエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、予め設定されたデータベースから算出し、それ以後は、前記平滑化用制御信号を、前記ギャラリ内の液化ガス燃料の圧力の振幅がゼロになるようにフィードバック制御するように構成される請求項5に記載の燃料噴射システムの制御方法。
When pressure pulsation occurs inside the gallery,
An initial value of the reference control signal is calculated based on the temperature of the liquefied gas fuel in the gallery, and thereafter, the reference control signal is calculated as an average value of the pressure of the liquefied gas fuel in the gallery. And feedback control to become
The initial value of the amplitude value of the smoothing control signal is calculated from a preset database based on the engine speed and fuel injection amount of a compression ignition internal combustion engine equipped with the fuel injection system, and thereafter 6. The fuel injection system control method according to claim 5, wherein the smoothing control signal is feedback-controlled so that the amplitude of the pressure of the liquefied gas fuel in the gallery becomes zero.
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