JP2017145819A - 燃料圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大を抑制しつつ高圧通路内の燃圧を低下させることができる燃料圧力制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】制御部は、高圧通路内の減圧要求があった場合に、減圧要求がない場合よりも低圧ポンプの回転数を増大させて制御通路内の燃圧を上昇させることにより、押圧部材によりリリーフ逆止弁を開弁させる。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料圧力制御装置に関する。

筒内噴射弁を有した内燃機関の燃料圧力制御装置においては、低圧ポンプにより加圧された燃料が更に高圧ポンプにより加圧され、高圧通路を介して筒内噴射弁に供給される。このような内燃機関において、例えば燃料噴射が一時的に停止される燃料カットが実行される場合がある。燃料カット中では、高圧通路内の燃料は消費されずに滞留することにより加熱され、高圧通路内の燃圧が上昇する場合がある。この場合、燃料カットからの復帰時には燃圧が目標燃圧値よりも高くなっており、燃料噴射の再開後の筒内噴射弁の燃料噴射量を、適切に制御できない可能性がある。

このため、例えば特許文献１では、高圧通路から燃料タンクまで延びたリリーフ通路とこのリリーフ通路に電磁駆動式の開閉弁を設けて、燃料カット時に開閉弁を開弁させることにより、高圧通路内の燃料を燃料タンクに戻して高圧通路内の燃圧を低下させる技術が提案されている。

特開２０１０−７１１３２号公報

しかしながら特許文献１の技術では、高圧通路内の燃圧を低下させるために電磁駆動式の開閉弁を新たに設ける必要があり、製造コストが増大する可能性がある。

そこで本発明は、製造コストの増大を抑制しつつ高圧通路内の燃圧を低下させることができる燃料圧力制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、燃料を貯留した燃料タンクと、前記燃料タンクから燃料を吸引する低圧ポンプと、前記低圧ポンプから燃料が吐出される低圧通路と、前記低圧通路から供給された燃料を加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから燃料が吐出される高圧通路と、前記高圧通路から燃料が供給され、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、前記低圧ポンプから吐出された燃料の圧力により駆動する開弁機構と、前記低圧ポンプの回転数を制御する制御部と、を備え、前記高圧ポンプは、シリンダと、前記内燃機関の駆動に連動して前記シリンダ内を往復するプランジャと、前記プランジャの往復により容積が増減する加圧室と、前記低圧通路及び加圧室を連通した吸入通路と、前記吸入通路及び加圧室の連通状態を切り替える吸入弁と、前記加圧室及び高圧通路を連通した吐出通路と、前記吐出通路に設けられ、前記加圧室側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制する吐出逆止弁と、前記吐出逆止弁よりも前記加圧室側及び高圧通路側で前記吐出通路に連通したリリーフ通路と、前記リリーフ通路に設けられ、前記高圧通路側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制するリリーフ逆止弁と、を含み、前記リリーフ逆止弁は、弁体と、孔が形成され前記弁体よりも前記高圧通路側に位置する弁座部と、前記孔を閉鎖するように前記弁体を前記弁座部に付勢する付勢部と、を含み、前記開弁機構は、前記低圧通路から分岐して前記低圧ポンプから燃料が吐出される制御通路と、前記制御通路内から前記リリーフ通路内にまで延びており、前記制御通路内の燃圧を受けて前記弁座部の前記孔を介して前記弁座部から離れるように前記弁体を前記付勢部の付勢力に抗して押圧することにより、前記リリーフ逆止弁を開弁させる押圧部材と、を含み、前記制御部は、前記高圧通路内の減圧要求があった場合に、前記減圧要求がない場合よりも前記低圧ポンプの回転数を増大させて前記制御通路内の燃圧を上昇させることにより、前記押圧部材により前記リリーフ逆止弁を開弁させる、燃料圧力制御装置によって達成できる。

低圧ポンプの回転数を増大させて制御通路内の燃圧を上昇させることにより、この燃圧を受けて押圧部材がリリーフ逆止弁の弁体を押圧して開弁させる。これにより、高圧通路内の燃圧を低下させることができる。また、低圧ポンプからの燃圧を利用してリリーフ逆止弁を開弁させることができるので、高圧通路内の燃圧を低下させるために電磁駆動式の開閉弁を設けた場合と比較して、製造コストの増大が抑制される。

上記構成において、前記低圧通路から燃料が供給され、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、前記制御部は、前記開弁機構による前記リリーフ逆止弁の開弁後に前記減圧要求がなくなった場合には、前記減圧要求があった場合よりも前記低圧ポンプの回転数を減少させ、かつ前記ポート噴射弁から燃料を噴射させることにより、前記押圧部材の前記弁体への押圧力を低下させて、前記付勢部の付勢力に従って前記リリーフ逆止弁を閉弁させる、構成であってもよい。

また、上記目的は、燃料を貯留した燃料タンクと、前記燃料タンクから燃料を吸引する低圧ポンプと、前記低圧ポンプから燃料が吐出される低圧通路と、前記低圧通路から供給された燃料を加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから燃料が吐出される高圧通路と、前記高圧通路から燃料が供給され、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、前記低圧ポンプから吐出された燃料の圧力により駆動する開弁機構と、制御部と、を備え、前記高圧ポンプは、シリンダと、前記内燃機関の駆動に連動して前記シリンダ内を往復するプランジャと、前記プランジャの往復により容積が増減する加圧室と、前記低圧通路及び加圧室を連通した吸入通路と、前記吸入通路及び加圧室の連通状態を切り替える吸入弁と、前記加圧室及び高圧通路を連通した吐出通路と、前記吐出通路に設けられ、前記加圧室側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制する吐出逆止弁と、前記吐出逆止弁よりも前記加圧室側及び高圧通路側で前記吐出通路に連通したリリーフ通路と、前記リリーフ通路に設けられ、前記高圧通路側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制するリリーフ逆止弁と、を含み、前記リリーフ逆止弁は、弁体と、孔が形成され前記弁体よりも前記高圧通路側に位置する弁座部と、前記孔を閉鎖するように前記弁体を前記弁座部に付勢する付勢部と、を含み、前記開弁機構は、前記低圧通路から分岐して前記低圧ポンプから燃料が吐出される制御通路と、前記制御通路内から前記リリーフ通路内にまで延びており、前記制御通路内の燃圧を受けて前記弁座部の前記孔を介して前記弁座部から離れるように前記弁体を前記付勢部の付勢力に抗して押圧することにより、前記リリーフ逆止弁を開弁させる押圧部材と、を含み、前記制御部は、前記高圧通路内の減圧要求があった場合に、前記吸入弁を開弁させることによって、前記プランジャの往復に伴う燃圧の脈動を前記押圧部材に作用させて、前記押圧部材により前記リリーフ逆止弁を開弁させる、燃料圧力制御装置によっても達成できる。

吸入弁を開弁させて燃圧の脈動を押圧部材に作用させてリリーフ逆止弁の弁体を押圧して開弁させる。これによっても、高圧通路内の燃圧を低下させることができる。また、燃圧の脈動を利用してリリーフ逆止弁を開弁させることができるので、高圧通路内の燃圧を低下させるために電磁駆動式の開閉弁を設けた場合と比較して、製造コストの増大が抑制される。

上記構成において、前記押圧部材は、前記制御通路内に配置され前記低圧ポンプからの燃圧を受けて前記制御通路内を移動するフランジ部と、前記フランジ部に連結され前記フランジ部よりも小さい径を有し前記制御通路内から前記リリーフ通路内に延びた棒体と、を備え、前記低圧ポンプ側から燃圧を受ける部分の前記フランジ部の表面積は、前記加圧室側から燃圧を受ける部分の前記弁体の表面積よりも大きい、構成であってもよい。

本発明によれば、製造コストの増大を抑制しつつ高圧通路内の燃圧を低下させることができる燃料圧力制御装置を提供できる。

図１は、本実施例の制御装置の概略構成図である。 図２は、リリーフ弁及び開弁機構周辺の拡大図である。 図３は、ＥＣＵが実行する減圧制御の一例を示したフローチャートである。 図４Ａは、通常制御時での弁体に作用する力Ｆ１〜Ｆ４を示した図であり、図４Ｂは、リリーフ弁の開弁時での弁体に作用する力を示した図である。 図５は、ＥＣＵが実行する変形例の減圧制御を示したフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施例の制御装置１の概略構成図である。制御装置１は、エンジン１０、燃料タンク２１、低圧ポンプ２２、低圧管２５、低圧デリバリパイプ２６、高圧管３５、高圧デリバリパイプ３６、燃圧センサ２８及び３８、高圧ポンプ４０、開弁機構８０、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）５等を備える。制御装置１は、燃料圧力制御装置の一例である。

エンジン１０は、各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁３７、及び各吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁２７を備えた火花点火式の４気筒エンジンである。また、エンジン１０は、複数のピストンに連動したクランク軸に連動し吸気弁又は排気弁を駆動するカム軸１５を備えている。

燃料タンク２１には、燃料であるガソリンが貯留されている。低圧ポンプ２２は、燃料を加圧して低圧管２５内、及び低圧管２５から分岐した開弁機構８０の制御通路８１に吐出する。低圧管２５内に吐出された燃料は、低圧デリバリパイプ２６を介してポート噴射弁２７に供給され、また低圧管２５から分岐した分岐管２５ａを介して高圧ポンプ４０にも供給される。低圧管２５、分岐管２５ａ、及び低圧デリバリパイプ２６、及び制御通路８１は、低圧ポンプ２２から燃料が吐出される低圧通路の一例である。

高圧ポンプ４０は、分岐管２５ａから供給された燃料を加圧して、高圧管３５に吐出する。高圧ポンプ４０により加圧された燃料は、高圧管３５及び高圧デリバリパイプ３６を介して筒内噴射弁３７に供給される。高圧管３５及び高圧デリバリパイプ３６は、高圧ポンプ４０から燃料が吐出される高圧通路の一例である。

燃圧センサ２８及び３８は、それぞれ低圧デリバリパイプ２６及び高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を検出する。ＥＣＵ５は、燃圧センサ２８及び３８の検出値を取得する。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＥＣＵ５は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサからの情報や予めＲＯＭに格納されている情報等に基づいて、後述する減圧制御を実行する。減圧制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される制御部により実行される。減圧制御は、ＥＣＵ５が低圧ポンプ２２の回転数を制御することにより行われる。詳しくは後述する。

また、ＥＣＵ５は、後述する減圧要求がない場合に、通常噴射量マップに基づいて、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の各燃料噴射量を制御する。通常噴射量マップは、具体的には、エンジン１０の運転領域に応じてポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７のそれぞれに要求される要求噴射量を規定したマップであり、予めＥＣＵ５のＲＯＭに記憶されている。例えば通常噴射量マップでは、低負荷領域ではポート噴射弁２７のみが噴射し、中負荷領域ではポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方が噴射し、高負荷領域では筒内噴射弁３７のみが噴射するように各要求噴射量を規定している。

次に、高圧ポンプ４０について説明する。高圧ポンプ４０には、シリンダ４１、プランジャ４２、加圧室４３、吸入通路４５、吐出通路４７、リリーフ通路４９、吸入弁５０、吐出弁６０、及びリリーフ弁７０が設けられている。

プランジャ４２は、エンジン１０の駆動に連動してシリンダ４１内を往復する。詳細には、プランジャ４２は、カム軸１５と共に回転するカムＣＰ側にバネにより付勢され、カムＣＰの回転によりシリンダ４１内を往復する。

加圧室４３は、シリンダ４１及びプランジャ４２により画定され、プランジャ４２の上昇により加圧室４３の容積は減少し、プランジャ４２の下降により加圧室４３の容積は増大する。

吸入通路４５は、低圧管２５から分岐した分岐管２５ａと加圧室４３とを連通している。吸入通路４５には、燃圧脈動を抑制するパルセーションダンパ４４が設けられている。吐出通路４７は、加圧室４３と高圧管３５とを連通している。リリーフ通路４９は、吐出弁６０よりも加圧室４３側の吐出通路４７と吐出弁６０よりも高圧管３５側の吐出通路４７とを連通している。即ち、リリーフ通路４９は、吐出弁６０をバイパスしている。

吸入弁５０は、加圧室４３の燃料導入口側に設けられ、吸入通路４５及び加圧室４３の連通状態を切り替える電磁駆動式の開閉弁である。吸入弁５０は、弁体５１と、弁体５１を駆動するコイル５５と、弁体５１を常に開方向に付勢するバネ５３とを有している。コイル５５の通電は、ＥＣＵ５により制御される。コイル５５が通電されると、弁体５１は、バネ５３の付勢力に抗して吸入通路４５と加圧室４３とを遮断する。コイル５５が非通電の状態では、弁体５１は、バネ５３の付勢力により開状態が維持される。

吐出弁６０は、吐出通路４７上に設けられ、加圧室４３側から高圧管３５側への燃料の流通は許容するが逆方向の流通は規制する吐出逆止弁の一例である。具体的には、吐出弁６０は、加圧室４３の燃圧が高圧管３５内の燃圧より所定の分だけ高くなったときに開弁する。

高圧ポンプ４０の吸入行程では、吸入弁５０が開きプランジャ４２が下降して、燃料が分岐管２５ａから吸入通路４５を介して加圧室４３に充填される。加圧行程では、吸入弁５０が閉じプランジャ４２の上昇に伴い加圧室４３の容積が減少し、加圧室４３内の燃料が昇圧される。吐出行程では、加圧室４３側から吐出弁６０に作用する燃圧の力が、高圧管３５側から吐出弁６０に作用する燃圧の力と吐出弁６０のばねの付勢力とにより大きくなったときに吐出弁６０が開き、昇圧された燃料が高圧管３５を介して高圧デリバリパイプ３６へ供給される。

リリーフ弁７０は、リリーフ通路４９上に設けられ、高圧管３５側から加圧室４３側への燃料の流通は許容するが逆方向の流通は規制するリリーフ逆止弁の一例である。リリーフ弁７０は、高圧デリバリパイプ３６や筒内噴射弁３７に異常が発生し得るほどに高圧デリバリパイプ３６内の燃圧が過度に上昇した場合に開弁することにより、これらに異常が発生することを抑制する。リリーフ弁７０については詳しくは後述する。

開弁機構８０は、低圧ポンプ２２から吐出された燃料の圧力により駆動してリリーフ弁７０を強制的に開弁させる機構であり、制御通路８１、差圧弁８３、及び押圧部材８５を含む。制御通路８１は低圧管２５から分岐している。制御通路８１の先端８２側は、高圧ポンプ４０のリリーフ通路４９の一部に向けて延びてこれに対向している。差圧弁８３は、制御通路８１上に設けられ、差圧弁８３を挟んで低圧ポンプ２２側及び先端８２側での差圧が所定値以上になると開弁する。押圧部材８５は、制御通路８１の差圧弁８３よりも先端８２側に設けられている。

次に、リリーフ弁７０及び開弁機構８０について詳細に説明する。図２は、リリーフ弁７０及び開弁機構８０周辺の拡大図である。リリーフ弁７０は、弁体７１、弁座部７３、及びバネ７５を含む。弁体７１は球状である。弁座部７３には、孔７３ａが形成され弁体７１よりも高圧管３５側に位置している。バネ７５は、孔７３ａを閉鎖するように弁体７１を弁座部７３に付勢する付勢部の一例である。尚、吐出弁６０もリリーフ弁７０と同様の構造である。

開弁機構８０の押圧部材８５は、フランジ部８６及び棒体８７を含む。フランジ部８６は、制御通路８１の先端８２側の内径と略同じ外径を有した略円板状であり、低圧ポンプ２２側からの燃圧に応じて制御通路８１内を移動可能である。また、フランジ部８６が配置された制御通路８１の先端８２側は、リリーフ通路４９内のリリーフ弁７０に向けて延びており、この方向は、弁体７１が弁座部７３から離間可能な方向である。このため、フランジ部８６は、弁体７１が弁座部７３から離間可能な方向に移動できる。

棒体８７は、先端８２側のフランジ部８６の面に固定され、フランジ部８６よりも径が小さい棒状である。棒体８７は、先端８２に形成された挿通孔８２ａ、及び高圧ポンプ４０の外壁に形成されリリーフ通路４９に連通した挿通孔４９ａを貫通して、制御通路８１内からリリーフ通路４９内にまで延びている。また、棒体８７の先端は、弁座部７３の孔７３ａを介して弁体７１の先端に接触している。

詳しくは後述するが、低圧ポンプ２２の回転数を増大させて燃料の吐出量を増大させることにより、制御通路８１内の燃圧が上昇して、フランジ部８６及び棒体８７はリリーフ弁７０側に移動する。このため、棒体８７は、孔７３ａを介して、バネ７５の付勢力に抗して弁座部７３から離れるように弁体７１を押圧できる。このように簡易な開弁機構８０により、リリーフ弁７０を強制的に開弁することができる。尚、挿通孔８２ａ及び４９ａには、棒体８７の移動に伴う制御通路８１及びリリーフ通路４９からの燃料の漏れを防止するシール部材が設けられている。

次に、減圧制御について説明する。減圧制御とは、ある条件成立下で減圧要求が発生した場合に、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させる制御である。具体的には、開弁機構８０によりリリーフ弁７０を強制的に開弁することにより減圧制御が実行される。

ここで、減圧要求は、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７からの燃料噴射が停止される燃料カット要求が発生した場合に発生する。このような燃料カットの実行中に、開弁機構８０によりリリーフ弁７０を開弁させることにより、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させることができる。これにより、燃料カットからの復帰時での高圧デリバリパイプ３６内の燃圧が目標燃圧値よりも増大しており、燃料カットからの復帰後での筒内噴射弁３７からの燃料噴射量が過多になることを抑制できる。

尚、燃料噴射を再開する復帰要求は、アクセルペダルが踏み込まれずにスロットル弁が閉状態でエンジン回転数が予め設定された燃料復帰回転数以下となった場合に発生する自然復帰要求と、アクセルペダルの踏み込みによって発生する強制復帰要求がある。

減圧要求は、例えば以下の場合に取り消される。上述したように、高負荷領域及び中負荷領域で筒内噴射弁３７から燃料が噴射され、ＥＣＵ５のＲＯＭには、予め筒内噴射弁３７から燃料が噴射される際での高圧デリバリパイプ３６内の目標燃圧の下限値が記憶されている。このため、燃料カット中に燃圧センサ３８の検出値が、上記の目標燃圧の下限値以下となった場合には、燃料カット中であっても減圧要求は取り消される。

また、燃圧センサ３８の検出値が上述した目標燃圧の下限値を超えている間に強制復帰要求が発生した場合には、以下のようにして減圧要求が取り消される。燃圧センサ３８の検出値が、強制復帰要求の発生時点でのアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標燃圧以下の場合には、減圧要求が取り消される。これに対して、燃圧センサ３８の検出値が、強制復帰要求の発生時点でのアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標燃圧を超えている場合には、強制復帰要求の発生後も燃圧センサ３８の検出値が目標燃圧に低下するまで減圧要求は取消されず、燃圧センサ３８の検出値が目標燃圧に至った場合に減圧要求は取消される。

次に、ＥＣＵ５が実行する減圧制御の一例について説明する。図３は、ＥＣＵ５が実行する減圧制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ５は、減圧制御を所定時間毎に繰り返し実行する。

まずＥＣＵ５は、上述した減圧要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。減圧要求がない通常制御時の場合、ＥＣＵ５は本制御を終了する。ここで、減圧要求がなく且つ高圧デリバリパイプ３６内の燃圧が上述したように過度に上昇していない場合には、弁体７１には図４Ａに示す力Ｆ１〜Ｆ４が作用し、（Ｆ１＋Ｆ４）＞（Ｆ２＋Ｆ３）の関係が成立してリリーフ弁７０は閉弁状態が維持される。図４Ａは、通常制御時での弁体７１に作用する力Ｆ１〜Ｆ４を示した図である。

ここで、弁体７１に作用する力Ｆ１〜Ｆ４について説明する。力Ｆ１及びＦ４は、弁体７１が弁座部７３に向う方向、即ちリリーフ弁７０が閉弁する方向の力である。力Ｆ２及びＦ３は、弁体７１が弁座部７３から離れる方向、即ちリリーフ弁７０が開弁する方向の力である。力Ｆ１は、弁体７１がバネ７５から受ける力である。力Ｆ２は、高圧管３５側のリリーフ通路４９内の燃圧から弁体７１が受ける力である。力Ｆ３は、押圧部材８５を介して制御通路８１内の燃圧から弁体７１が受ける力である。力Ｆ４は、リリーフ弁７０よりも加圧室４３側のリリーフ通路４９内の燃圧から弁体７１が受ける力である。

力Ｆ４は、高圧ポンプ４０の行程に応じて、最大値及び最小値間で増減を繰り返す。リリーフ弁７０よりも加圧室４３側のリリーフ通路４９内の燃料は、吸入行程では加圧室４３に吸引され、加圧行程及び吐出行程ではリリーフ弁７０側に吐出されるからである。

力Ｆ３は、低圧ポンプ２２の回転数が大きいほど増大し、また、押圧部材８５のフランジ部８６の低圧ポンプ２２側から燃圧を受ける表面積が大きいほど増大する。制御通路８１内に配置されたフランジ部８６の低圧ポンプ２２側は、差圧弁８３を介して低圧ポンプ２２から供給される燃圧を受けるからである。

ここで、低圧ポンプ２２の回転数は、ＥＣＵ５により目標回転数になるように制御されている。この目標回転数は、減圧要求がない通常制御時では、燃料が減圧沸騰しない程度の燃圧となる回転数である。例えばこの際の燃圧は３００ｋＰａ程度である。従って、減圧要求がない通常時では、制御通路８１内のフランジ部８６は３００ｋＰａ程度の燃圧を受ける。

このため、制御通路８１内の燃圧が減圧沸騰しない低圧であり、力Ｆ４が上述した最小値であり、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧が過度に上昇していない場合であっても、（Ｆ１＋Ｆ４）＞（Ｆ２＋Ｆ３）となるように、バネ７５による力Ｆ１や、力Ｆ３を規定するフランジ部８６の低圧ポンプ２２側の表面積が設定されている。このため、減圧要求がなく且つ高圧デリバリパイプ３６内の燃圧が過度に上昇していない場合には、リリーフ弁７０は閉弁状態が維持される。

一方、減圧要求がある場合、即ち、燃料カット要求がある場合には、ＥＣＵ５は、低圧ポンプ２２の回転数を、燃料カット要求がない通常制御時での目標回転数よりも高い減圧制御時での目標回転数になるように増大させて、リリーフ弁７０を強制的に開弁させる（ステップＳ３）。減圧制御時での目標回転数は、制御通路８１の先端８２側の燃圧が、差圧弁８３を介して例えば５００ｋＰａ程度になる回転数である。尚、通常制御時及び減圧制御時での各目標回転数は、予めＥＣＵ５のＲＯＭに記憶されている。

ここで、燃料カット要求があった場合には燃料噴射は実行されないため、高圧デリバリパイプ３６内に燃料を供給する必要はなく、ＥＣＵ５は吸入弁５０を開弁状態に維持する。このため、リリーフ弁７０よりも加圧室４３側でのリリーフ通路４９内の燃圧は、低圧管２５等を介して制御通路８１内の燃圧と同じになる。従って、この状態で低圧ポンプ２２の回転数が増大すると、リリーフ弁７０よりも加圧室４３側でのリリーフ通路４９内と制御通路８１内との双方の燃圧が増大する。

ここで、フランジ部８６及び弁体７１の大きさや形状は、制御通路８１内で低圧ポンプ２２側から燃圧を受ける部分のフランジ部８６の表面積が、加圧室４３側から燃圧を受ける部分の弁体７１の表面積よりも大きくなるように設定されている。具体的には、燃圧を受ける部分でのフランジ部８６の表面積は、フランジ部８６の半径がｒ_１の円板状の場合には、πｒ_１ ^２である。加圧室４３側から燃圧を受ける部分の弁体７１の表面積は、球状である弁体７１の全体の表面積の約2分の１であり、弁体７１の半径がｒ_２であるとすると、２πｒ_２ ^２である。従って、πｒ_１ ^２＞２πｒ_２ ^２、即ちｒ_１＞２^１／２×ｒ_２となるように、フランジ部８６及び弁体７１の径が設計されている。

このため、制御通路８１内の燃圧とリリーフ通路４９内の加圧室４３側の燃圧とが同じ場合には、力Ｆ３は力Ｆ４よりも大きく、この燃圧が増大するほど力Ｆ３は力Ｆ４に対して相対的に増大する。ここで、上述のように低圧ポンプ２２の回転数が増大すると、力Ｆ３は力Ｆ４に対して増大して、（Ｆ１＋Ｆ４）＝（Ｆ２＋Ｆ３）となり、その後に（Ｆ１＋Ｆ４）＜（Ｆ２＋Ｆ３）となる。これにより、図４Ｂに示すように、リリーフ弁７０が開弁して弁体７１の両側の燃圧が同じとなり、Ｆ２＝Ｆ４＝０となる。図４Ｂは、リリーフ弁７０の開弁時での弁体７１に作用する力Ｆ１及びＦ３を示した図である。従って、Ｆ１＜Ｆ３となってリリーフ弁７０の開弁状態が維持され、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させることができる。

次に、ＥＣＵ５は、継続して減圧要求があるか否かを判定し（ステップＳ５）、減圧要求がある場合には、低圧ポンプ２２の回転数が上述した減圧制御時での目標回転数に維持されて、リリーフ弁７０が開弁状態に維持される（ステップＳ３）。

減圧要求がなくなると、ＥＣＵ５は、低圧ポンプ２２の燃料の回転数を通常制御時での目標回転数にまで低下させ、かつ所定期間ポート噴射弁２７によるポート噴射を実行することによりリリーフ弁７０を閉弁させる（ステップＳ７）。低圧ポンプ２２の回転数を低下しつつポート噴射により低圧デリバリパイプ２６内の燃料を消費することにより、低圧デリバリパイプ２６に連通した制御通路８１内の燃圧を早期に低下させることができる。これにより、力Ｆ３が早期に低下して、Ｆ１＞Ｆ３となり、リリーフ弁７０を早期に閉弁できる。リリーフ弁７０が閉じた後は、図４Ａに示したように、再び（Ｆ１＋Ｆ４）＞（Ｆ２＋Ｆ３）となり、リリーフ弁７０が閉じた状態が維持される。

上記のように、減圧要求がなくなってから所定期間は、エンジン１０の運転状態に関わらずに、ポート噴射が実行される。上記の所定期間とは、減圧要求がなくなってから低圧ポンプ２２の回転数を元の状態にまで低下させた場合に、燃圧センサ２８の検出値が３００ｋＰａに低下するまでの期間である。この期間での燃料噴射量は、復帰噴射量マップに基づいて制御される。復帰噴射量マップは、上述した通常噴射量マップとは異なるマップであり、例えば復帰噴射量マップでは、低負荷領域ではポート噴射弁２７のみが噴射し、中負荷領域及び高負荷領域ではポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方が噴射するように各要求噴射量を規定している。復帰噴射量マップは、予めＥＣＵ５のＲＯＭに記憶されている。この復帰噴射量マップは、減圧要求がなくなった後の燃料噴射量が過多にならないように各要求噴射量を規定している。

以上により、制御通路８１内の燃圧を早期に低下させてリリーフ弁７０を早期に閉弁できる。また、ＥＣＵ５は、燃圧センサ２８の検出値が元の３００ｋＰａ程度までに低下すると、リリーフ弁７０は閉弁したと判断して、この復帰噴射量マップに基づくポート噴射が終了し、上述した通常噴射量マップに基づいて燃料噴射量が制御される。

以上のように、開弁機構８０によりリリーフ弁７０を強制的に開弁することにより、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させることができる。また、開弁機構８０は、低圧ポンプ２２からの燃圧を利用してリリーフ弁７０を開弁できる簡易な機構であるため、例えば高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させるために電磁駆動式の開閉弁を新たに設けた場合と比較して、製造コストの増大を抑制できる。このため、制御装置１の製造コストの増大を抑制しつつ高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させることができる。

次に、ＥＣＵ５が実行する変形例の減圧制御について説明する。図５は、ＥＣＵ５が実行する変形例の減圧制御を示したフローチャートである。尚、上述した実施例の減圧制御と同一の処理については、その説明を省略する。ＥＣＵ５は、変形例に係る減圧制御を所定時間毎に繰り返し実行する。

減圧要求がある場合、ＥＣＵ５は、吸入弁５０を所定期間開弁状態に維持して、リリーフ弁７０を強制的に開弁させる（ステップＳ３ａ）。所定期間とは、少なくとも、吸入弁５０が開弁状態に維持されてから、プランジャ４２の往復によって発生する燃圧の脈動が、吸入通路４５、分岐管２５ａ、低圧管２５、制御通路８１を介して押圧部材８５のフランジ部８６にまで作用してリリーフ弁７０が開弁するまでの期間である。燃圧の脈動は、主にプランジャ４２の往復に起因し、この燃圧の脈動によって上述した力Ｆ３が増大して、押圧部材８５がリリーフ弁７０を開弁させる。これにより高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させることができる。

次に、ＥＣＵ５は、燃圧センサ３８の検出値が目標値と一致するように吸入弁５０の開閉状態をフィードバック制御する（ステップＳ５ａ）。これにより、高圧デリバリパイプ３６内の燃圧を低下させて目標値に制御することができる。尚、上記のフィードバック制御は、減圧要求がない場合にも実施されている制御と同じであり、このフィードバック制御が実行されることにより、押圧部材８５のフランジ部８６に作用していた燃圧の脈動は減少して上記の力Ｆ３が低下し、力Ｆ１によってリリーフ弁７０が閉弁する。

以上のように、減圧制御の変形例では、上記実施例とは異なり、低圧ポンプ２２の回転数を増大せずにリリーフ弁７０を開弁させることができるため、低圧ポンプ２２の回転数の増大に伴う電力消費量の増大を抑制できる。

尚、ステップＳ３ａの「所定期間」は、例えば減圧要求があってから、燃圧センサ３８の検出値と目標値との差が所定値未満となるまでの期間であってもよい。また、予め実験などにより算出された期間であってもよいし、エンジン１０の回転数に応じて変化させてもよい。

また、減圧制御の変形例では、所定期間吸入弁５０を開弁状態に維持させるが、これに限定されない。例えば、プランジャ４２の下降中に吸入弁５０を閉じて加圧室４３内を減圧し、プランジャ４２の上昇開始時に吸入弁５０を開弁させて減圧された加圧室４３内に燃料を流入させつつ、プランジャ４２の上昇に伴って燃料を低圧管２５側に戻すようにしてもよい。このようにプランジャ４２の往復に連動させて吸入弁５０の開閉を適切に制御することにより、燃圧の脈動を意図的に押圧部材８５のフランジ部８６に作用させてリリーフ弁７０を開弁させることができる。尚、この場合、プランジャ４２の位置を検出するためのセンサを設けて、プランジャ４２の位置に応じて吸入弁５０の開閉を制御する必要がある。

尚、減圧制御の変形例では、燃圧の脈動を利用するが、脈動の大きさや周期は、プランジャ４２の往復の速さ、即ちエンジン１０の回転数によって変化する。このため、例えばエンジン１０の回転数が、燃圧の脈動が増大する領域に属する場合に限り変形例に係る減圧制御を行い、属さない場合には、上記実施例の減圧制御を行ってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

尚、上記実施例では、減圧要求が発生する場合の一例として、燃料カット要求がある場合を説明したが、これに限定されない。例えば、燃料カット要求ではなく、筒内噴射弁３７からの燃料噴射が実行される運転領域における高圧デリバリパイプ３６内の目標燃圧値が、燃圧センサ３８の検出値よりも小さく、この目標燃圧値と燃圧センサ３８の検出値との差が所定値を超えた場合に減圧要求が発生するとしてもよい。

尚、上記実施例では制御通路８１に差圧弁８３を設けたが、なくてもよい。

上記実施例では、燃料が減圧沸騰しない程度の燃圧値の一例として３００ｋＰａ程度として説明したが、この値に限定されない。また、低圧ポンプ２２の回転数を増大させてリリーフ弁７０を開弁させる際の制御通路８１内の燃圧は５００ｋＰａ程度と説明したが、これに限定されず、減圧沸騰しない程度の燃圧値よりも大きい値であればよい。

１ 制御装置（燃料圧力制御装置）
５ ＥＣＵ（制御部）
１０ エンジン（内燃機関）
１５ カム軸
２１ 燃料タンク
２２ 低圧ポンプ
２５ 低圧管（低圧通路）
２５ａ 分岐管（低圧通路）
２６ 低圧デリバリパイプ（低圧通路）
２７ ポート噴射弁
２８、３８ 燃圧センサ
３５ 高圧管（高圧通路）
３６ 高圧デリバリパイプ（高圧通路）
３７ 筒内噴射弁
４０ 高圧ポンプ
４１ シリンダ
４２ プランジャ
４３ 加圧室
４７ 吐出通路
４９ リリーフ通路
５０ 吸入弁
６０ 吐出弁
７０ リリーフ弁（リリーフ逆止弁）
７１ 弁体
７３ 弁座部
７３ａ 孔
７５ バネ
８０ 開弁機構
８１ 制御通路
８２ 先端
８２ａ 挿通孔
８５ 押圧部材
８６ フランジ部
８７ 棒体
ＣＰ カム

Claims (4)

1. 燃料を貯留した燃料タンクと、
   前記燃料タンクから燃料を吸引する低圧ポンプと、
   前記低圧ポンプから燃料が吐出される低圧通路と、
   前記低圧通路から供給された燃料を加圧する高圧ポンプと、
   前記高圧ポンプから燃料が吐出される高圧通路と、
   前記高圧通路から燃料が供給され、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
   前記低圧ポンプから吐出された燃料の圧力により駆動する開弁機構と、
   前記低圧ポンプの回転数を制御する制御部と、を備え、
   前記高圧ポンプは、
   シリンダと、
   前記内燃機関の駆動に連動して前記シリンダ内を往復するプランジャと、
   前記プランジャの往復により容積が増減する加圧室と、
   前記低圧通路及び加圧室を連通した吸入通路と、
   前記吸入通路及び加圧室の連通状態を切り替える吸入弁と、
   前記加圧室及び高圧通路を連通した吐出通路と、
   前記吐出通路に設けられ、前記加圧室側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制する吐出逆止弁と、
   前記吐出逆止弁よりも前記加圧室側及び高圧通路側で前記吐出通路に連通したリリーフ通路と、
   前記リリーフ通路に設けられ、前記高圧通路側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制するリリーフ逆止弁と、を含み、
   前記リリーフ逆止弁は、
   弁体と、
   孔が形成され前記弁体よりも前記高圧通路側に位置する弁座部と、
   前記孔を閉鎖するように前記弁体を前記弁座部に付勢する付勢部と、を含み、
   前記開弁機構は、
   前記低圧通路から分岐して前記低圧ポンプから燃料が吐出される制御通路と、
   前記制御通路内から前記リリーフ通路内にまで延びており、前記制御通路内の燃圧を受けて前記弁座部の前記孔を介して前記弁座部から離れるように前記弁体を前記付勢部の付勢力に抗して押圧することにより、前記リリーフ逆止弁を開弁させる押圧部材と、を含み、
   前記制御部は、前記高圧通路内の減圧要求があった場合に、前記減圧要求がない場合よりも前記低圧ポンプの回転数を増大させて前記制御通路内の燃圧を上昇させることにより、前記押圧部材により前記リリーフ逆止弁を開弁させる、燃料圧力制御装置。
2. 前記低圧通路から燃料が供給され、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁を備え、
   前記制御部は、前記開弁機構による前記リリーフ逆止弁の開弁後に前記減圧要求がなくなった場合には、前記減圧要求があった場合よりも前記低圧ポンプの回転数を減少させ、かつ前記ポート噴射弁から燃料を噴射させることにより、前記押圧部材の前記弁体への押圧力を低下させて、前記付勢部の付勢力に従って前記リリーフ逆止弁を閉弁させる、請求項１の燃料圧力制御装置。
3. 燃料を貯留した燃料タンクと、
   前記燃料タンクから燃料を吸引する低圧ポンプと、
   前記低圧ポンプから燃料が吐出される低圧通路と、
   前記低圧通路から供給された燃料を加圧する高圧ポンプと、
   前記高圧ポンプから燃料が吐出される高圧通路と、
   前記高圧通路から燃料が供給され、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
   前記低圧ポンプから吐出された燃料の圧力により駆動する開弁機構と、
   制御部と、を備え、
   前記高圧ポンプは、
   シリンダと、
   前記内燃機関の駆動に連動して前記シリンダ内を往復するプランジャと、
   前記プランジャの往復により容積が増減する加圧室と、
   前記低圧通路及び加圧室を連通した吸入通路と、
   前記吸入通路及び加圧室の連通状態を切り替える吸入弁と、
   前記加圧室及び高圧通路を連通した吐出通路と、
   前記吐出通路に設けられ、前記加圧室側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制する吐出逆止弁と、
   前記吐出逆止弁よりも前記加圧室側及び高圧通路側で前記吐出通路に連通したリリーフ通路と、
   前記リリーフ通路に設けられ、前記高圧通路側からの燃料の流通は許容するがその逆方向の流通は規制するリリーフ逆止弁と、を含み、
   前記リリーフ逆止弁は、
   弁体と、
   孔が形成され前記弁体よりも前記高圧通路側に位置する弁座部と、
   前記孔を閉鎖するように前記弁体を前記弁座部に付勢する付勢部と、を含み、
   前記開弁機構は、
   前記低圧通路から分岐して前記低圧ポンプから燃料が吐出される制御通路と、
   前記制御通路内から前記リリーフ通路内にまで延びており、前記制御通路内の燃圧を受けて前記弁座部の前記孔を介して前記弁座部から離れるように前記弁体を前記付勢部の付勢力に抗して押圧することにより、前記リリーフ逆止弁を開弁させる押圧部材と、を含み、
   前記制御部は、前記高圧通路内の減圧要求があった場合に、前記吸入弁を開弁させることによって、前記プランジャの往復に伴う燃圧の脈動を前記押圧部材に作用させて、前記押圧部材により前記リリーフ逆止弁を開弁させる、燃料圧力制御装置。
4. 前記押圧部材は、
   前記制御通路内に配置され前記低圧ポンプからの燃圧を受けて前記制御通路内を移動するフランジ部と、
   前記フランジ部に連結され前記フランジ部よりも小さい径を有し前記制御通路内から前記リリーフ通路内に延びた棒体と、を備え、
   前記低圧ポンプ側から燃圧を受ける部分の前記フランジ部の表面積は、前記加圧室側から燃圧を受ける部分の前記弁体の表面積よりも大きい、請求項１乃至３の何れかの燃料圧力制御装置。

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