JP2020067022A - Fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射システムに関する。 The present invention relates to a fuel injection system.
ディーゼルエンジンの燃料噴射システムでは、燃料として軽油が用いられる。軽油は低温環境下においてワックス化し、そのワックス化した燃料は、燃料供給経路に配置された燃料フィルタにより濾過される。その一方で、燃料フィルタに付着したワックスの堆積量が多くなると、燃料フィルタが目詰まりを起こすことが考えられる。燃料フィルタの目詰まりが生じた場合、エンジンに供給する燃料量が不足し、エンジンの出力低下を招くことが懸念される。こうした問題に対し、燃料フィルタに燃料ヒータを設け、燃料フィルタを通過する燃料を燃料ヒータによって加熱することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Diesel engine fuel injection systems use light oil as fuel. Light oil is waxed in a low temperature environment, and the waxed fuel is filtered by a fuel filter arranged in the fuel supply path. On the other hand, when the amount of wax deposited on the fuel filter increases, the fuel filter may be clogged. When the fuel filter is clogged, there is a concern that the amount of fuel supplied to the engine will be insufficient and the output of the engine will be reduced. To solve these problems, it has been proposed to provide a fuel heater on the fuel filter and heat the fuel passing through the fuel filter with the fuel heater (see, for example, Patent Document 1).
燃料フィルタにヒータを設けて燃料を加熱する場合、ワックス化した燃料を溶解するためのヒータの電力消費量が多くなったり、ヒータシステムを新たに設ける必要が生じたりすることが懸念される。 When a heater is provided in the fuel filter to heat the fuel, there is a concern that the heater consumes a large amount of power to dissolve the waxed fuel, or a new heater system needs to be provided.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料を加熱するヒータを設けなくても、燃料のワックス化に起因する燃料フィルタの目詰まりを抑制することができる燃料噴射システムを提供することを一つの目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a fuel injection system capable of suppressing clogging of a fuel filter due to wax formation of fuel without providing a heater for heating the fuel. That is one purpose.
上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。 In order to solve the above problems, the following means are adopted.
本発明は、燃料タンク(61)と高圧ポンプ(62)とを接続する低圧燃料通路(63)に配置され燃料を濾過する燃料フィルタ(66)と、前記高圧ポンプから供給される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧配管(11)と、前記蓄圧配管内の高圧燃料を内燃機関(70)の気筒内に直接噴射する燃料噴射弁(20)と、を備える燃料噴射システムであって、前記燃料噴射弁は、前記蓄圧配管からの前記高圧燃料が供給される制御室(36,46)と、前記制御室の内部の燃料圧力に応じて開弁位置及び閉弁位置に移動することにより噴射孔(34)を開閉するニードル弁(31)と、前記制御室内の燃料を前記燃料噴射弁の外部へ排出する燃料排出通路(58)と、前記制御室と前記燃料排出通路とを連通及び遮断することにより、前記ニードル弁を移動させずに前記制御室の内部の燃料圧力を調整可能な圧力調整弁(52)と、を備え、前記燃料排出通路と、前記低圧燃料通路のうち前記燃料タンクより下流側であって前記燃料フィルタの上流側の部分とを接続する戻し配管(65,65a)が設けられており、前記ニードル弁が前記閉弁位置にあるときに前記圧力調整弁により前記制御室と前記燃料排出通路とを連通することにより、前記ニードル弁を前記閉弁位置から移動させずに、前記制御室内の燃料を前記戻し配管を通じて前記燃料フィルタに供給する供給制御部を備える。 The present invention relates to a fuel filter (66) disposed in a low pressure fuel passage (63) connecting a fuel tank (61) and a high pressure pump (62), and a fuel supplied from the high pressure pump in a high pressure state. And a fuel injection valve (20) for directly injecting high-pressure fuel in the pressure accumulation pipe into a cylinder of an internal combustion engine (70). Is a control chamber (36, 46) to which the high pressure fuel is supplied from the pressure accumulating pipe, and an injection hole (34) by moving to a valve opening position and a valve closing position according to the fuel pressure inside the control chamber. ) Is opened and closed by a needle valve (31), a fuel discharge passage (58) for discharging the fuel in the control chamber to the outside of the fuel injection valve, and the control chamber and the fuel discharge passage are connected and cut off. , The need A pressure adjusting valve (52) capable of adjusting the fuel pressure inside the control chamber without moving the valve, the fuel discharging passage and the low pressure fuel passage being located downstream of the fuel tank. A return pipe (65, 65a) is provided that connects the upstream side portion of the fuel filter, and the pressure control valve controls the control chamber and the fuel discharge passage when the needle valve is in the closed position. A supply control unit that supplies the fuel in the control chamber to the fuel filter through the return pipe without moving the needle valve from the closed position by communicating with the fuel filter.
燃料噴射弁の制御室内に収容された燃料は、高圧ポンプにより高圧化され高温になっている。また、直噴式の燃料噴射弁は気筒に配置されており、燃料噴射弁の制御室内の燃料は、内燃機関の燃焼熱により高温化される。こうした点に着目し、燃料噴射弁の制御室内の燃料を燃料フィルタに供給することにより燃料フィルタを昇温させる構成とした。この構成によれば、燃料噴射弁から供給された高温の燃料によって燃料フィルタを加熱することができ、燃料フィルタに付着した燃料の析出物を溶解したり、燃料の析出物の発生を抑制したりすることができる。また、燃料フィルタを加熱するためのヒータを設けなくても、燃料のワックス化による燃料フィルタの目詰まりを抑制することができる。 The fuel contained in the control chamber of the fuel injection valve is pressurized by a high pressure pump and has a high temperature. Further, the direct injection type fuel injection valve is arranged in the cylinder, and the fuel in the control chamber of the fuel injection valve is heated to a high temperature by the combustion heat of the internal combustion engine. Focusing on these points, the fuel filter is configured to be heated by supplying the fuel in the control chamber of the fuel injection valve to the fuel filter. With this configuration, the fuel filter can be heated by the high-temperature fuel supplied from the fuel injection valve, and the fuel deposits adhering to the fuel filter can be dissolved or the generation of fuel deposits can be suppressed. can do. Further, even if a heater for heating the fuel filter is not provided, it is possible to suppress the clogging of the fuel filter due to the wax formation of the fuel.
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態の相互において、互いに同一又は均等である部分には図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following respective embodiments, the same or equivalent portions are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the portions having the same reference numeral is cited.
本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射システムに具体化している。この燃料噴射システムでは、電子制御ユニット(以下、「ECU」という。)を中枢として、エンジンの燃料噴射を制御している。図1に示すように、燃料噴射システム10は、燃料タンク61、高圧ポンプ62、コモンレール11、燃料噴射弁20及びECU90を備えている。
The present embodiment is embodied in a fuel injection system applied to a vehicle-mounted multi-cylinder diesel engine which is an internal combustion engine. In this fuel injection system, an electronic control unit (hereinafter, referred to as "ECU") is the center for controlling the fuel injection of the engine. As shown in FIG. 1, the
図1において、燃料タンク61には、燃料タンク61内の燃料(軽油)の温度を検出する燃温センサ71、及び燃料性状(密度や動粘度)を検出する燃料性状センサ72が取り付けられている。燃料タンク61は、低圧燃料配管63を介して高圧ポンプ62に接続されている。高圧ポンプ62は、エンジン70の出力軸(クランク軸)の回転に同期してプランジャが往復動することにより燃料の吸入及び吐出を繰り返し行う機械式ポンプである。本実施形態では、高圧ポンプ62は、エンジン70の1燃焼の燃料噴射に対して、高圧ポンプ62による燃料圧送を1回行う1噴射1圧送タイプである。燃料タンク61から高圧ポンプ62に導入された燃料は、高圧ポンプ62の駆動により高圧化され、その高圧燃料が高圧ポンプ62から吐出される。
In FIG. 1, the
低圧燃料配管63において、燃料タンク61の下流側であって高圧ポンプ62の上流側には、燃料を濾過する燃料フィルタ66が配置されている。この燃料フィルタ66により、燃料に含まれる異物が取り除かれる。高圧ポンプ62の下流側には、燃料配管64を介してコモンレール11が接続されている。コモンレール11の内部には、高圧ポンプ62から圧送された高圧燃料が高圧状態で保持される。なお、本システムにおいてコモンレール11には、コモンレール内の燃料圧力(レール圧)を低下させる減圧弁が設けられていない。
In the low-
コモンレール11には、高圧配管12を介して燃料噴射弁20が接続されている。燃料噴射弁20は、エンジン70の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴式であり、複数の気筒(本実施形態では4気筒)のそれぞれに取り付けられている。なお、図1には、1つの気筒の燃料噴射弁20のみを示し、残りの気筒については燃料噴射弁20の記載を省略している。
A
ECU90は、CPU、ROM、RAM、駆動回路、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータである。ECU90には、上述した燃温センサ71及び燃料性状センサ72の検出信号の他に、エンジン70の回転速度を検出するクランク角センサ、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ等の各種センサから検出信号が逐次入力される。ECU90は、エンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号を燃料噴射弁20に出力する。これにより、各気筒において、燃料噴射弁20からエンジン70の燃焼室への燃料噴射が制御される。また、ECU90は、都度のエンジン運転状態に基づいて、高圧ポンプ62の駆動を制御する。なお、ECU90が「噴射制御部」及び「駆動制御部」として機能する。
The ECU 90 is a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, drive circuit, input / output interface, and the like. In addition to the detection signals of the fuel temperature sensor 71 and the
次に、燃料噴射弁20の構成について詳細に説明する。燃料噴射弁20は、第1〜第4本体部21〜24を備え、これら第1〜第4本体部21〜24により噴射弁本体が構成されている。第1〜第4本体部21〜24は、燃料噴射弁20の軸方向にこの順に並べて配置されており、コモンレール11から第1本体部21に供給された燃料を、第4本体部24に設けられた噴射孔34から噴射する。なお、以下の説明では、燃料噴射弁20の軸方向を「上下方向」、燃料噴射弁20における第1本体部21側を「上方向」、第4本体部24側を「下方向」とする。
Next, the configuration of the
第1本体部21には、第1高圧通路13と、低圧室57とが設けられている。第1高圧通路13は、第1本体部21、第2本体部22及び第3本体部23に亘って形成されており、第1〜第3本体部21〜23を貫通している。第1高圧通路13は、第2本体部22側とは反対側の端部が高圧配管12に連通されている。これにより、コモンレール11からの高圧燃料が高圧配管12を介して第1高圧通路13に供給される。第1高圧通路13には、第1高圧通路13内の燃料の温度を検出する燃温センサ73が取り付けられている。燃温センサ73の検出信号はECU90に入力される。
The first
低圧室57は、第2本体部22を向いた面が上方向に凹むことにより、第1本体部21において第2本体部22との境界部に形成されている。低圧室57には、第1高圧通路13内の高圧燃料が第2本体部22、第3本体部23及び第4本体部24を経由し、これにより低圧化された燃料が収容されている。低圧室57は、低圧通路58を介してリターン配管65に接続されており、更に燃料タンク61に接続されている。これにより、燃料噴射弁20に供給される高圧燃料の一部は、低圧室57からリターン配管65を通じて燃料タンク61に戻される。低圧室57の内部には、燃料噴射弁20からの燃料の噴射状態を制御する開閉弁50が設けられている。なお、低圧通路が「燃料排出通路」に相当する。
The low-
第2本体部22には、第2高圧通路14と、中間室26と、第1通路25と、第2通路27とが設けられている。第2高圧通路14は、第1高圧通路13から分岐する分岐路であり、コモンレール11からの高圧燃料が供給される燃料通路である。第2高圧通路14には、昇圧オリフィス14aが設けられている。この昇圧オリフィス14aにより、第2高圧通路14を流れる燃料の流量が制限される。第2高圧通路14において、第1高圧通路13とは反対側の端部には環状室14bが形成されている。環状室14bは、第2本体部22において第3本体部23との境界部に環状に形成された燃料通路部である。環状室14bには、第1高圧通路13からの高圧燃料が第2高圧通路14を通じて導入される。
The second
中間室26は、円柱状に形成されたチャンバであり、第2本体部22と第3本体部23との境界部に形成されている。第1通路25は、第2本体部22の内部において燃料噴射弁20の軸方向(上下方向)に延びており、第2本体部22を貫通している。第1通路25は、その一方の端部が低圧室57に連通され、他方の端部が中間室26に連通されている。これにより、中間室26は、第1通路25を介して低圧室57に連通されている。
The
第2通路27は、第2本体部22の内部に形成されており、第1通路25と同じ方向(上下方向)に延びている。第2通路27は第2本体部22を貫通しており、その一方の端部が低圧室57に連通され、他方の端部が、第3本体部23の第1制御室46に連通されている。第2通路27には、第1本体部21に近い位置に減圧オリフィス27aが設けられている。減圧オリフィス27aによって、第2通路27を流れる燃料の流量が制限される。
The
第3本体部23には、第1制御室46と、接続通路47とが設けられている。第1制御室46は、第2本体部22を向いた面が下方向に凹むことにより噴射弁本体の内部に形成されたチャンバであり、環状室14bに連通されている。第1制御室46には、第1高圧通路13からの高圧燃料が第2高圧通路14を介して供給される。
The third
第1制御室46の内部には、燃料噴射弁20の軸方向(上下方向)に変位可能な従動弁41が配置されている。従動弁41は円柱状であり、その中央部において軸方向に貫通する第3通路42が形成されている。第3通路42は、第2本体部22側の開口部が中間室26に開放されており、第4本体部24側の開口部が第1制御室46の内部に開放されている。第3通路42には減圧オリフィス42aが設けられており、減圧オリフィス42aによって第3通路42を流れる燃料の流量が制限される。
A driven
従動弁41には、従動弁41を第2本体部22に向かう方向(上方向)へ付勢するスプリング45が取り付けられている。従動弁41は、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力により第2本体部22の下面に当接している。この当接状態では、従動弁41によって環状室14bと第1制御室46との連通は遮断される一方、中間室26は第3通路42を介して第1制御室46に連通された状態となる。この状態では、第1制御室46内の燃料は、第3通路42、中間室26及び第1通路25を介して低圧室57に流入可能である。
The driven
従動弁41が第2本体部22の下面に当接している状態において、第1制御室46の内部の燃料圧力が低下して、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力が、環状室14b及び中間室26の内部の燃料圧力による下方向の力を下回ると、従動弁41が第2本体部22の下面から離間する方向に変位する。これにより、中間室26が第3通路42を介さずに第1制御室46に連通されるとともに、環状室14bが第1制御室46に連通される。
In the state where the driven
第2通路27は、低圧室57と第1制御室46とを直接連通している。つまり、第1制御室46は、従動弁41の位置(リフト状態)に依らずに第2通路27を介して低圧室57に連通されている。また、第3本体部23には、第1制御室46から第4本体部24へ延びる接続通路47が形成されている。接続通路47にはオリフィス47aが設けられており、オリフィス47aによって接続通路47を流れる燃料の流量が制限される。
The
第4本体部24には、シリンダ35と、ニードル弁31と、高圧室33と、第2制御室36とが設けられている。シリンダ35の先端部には、外部に向かって燃料が噴射される噴射孔34が複数形成されている。ニードル弁31は、シリンダ35の内部において上下方向に往復動可能に収容されている。ニードル弁31の上面には、ニードル弁31を下方向へ付勢するスプリング32が取り付けられている。
The
高圧室33は、第1高圧通路13と噴射孔34とを連通する通路の途中に設けられている。この高圧室33の内部に、ニードル弁31の先端部が配置されている。第2制御室36は、シリンダ35の内部において噴射孔34とは反対側(ニードル弁31の上方)に設けられている。第2制御室36は、接続通路47を介して第1制御室46に連通されている。これにより、第1高圧通路13からの高圧燃料が、第1制御室46及び接続通路47を介して第2制御室36に供給される。第2制御室36の内部の燃料圧力と、ニードル弁31に取り付けられたスプリング32の付勢力とがニードル弁31に作用することにより、ニードル弁31が噴射孔34を塞ぐ方向(下方向)に変位し、燃料噴射弁20が閉弁状態となる。
The
また、高圧室33の内部の燃料圧力が、第2制御室36の内部の燃料圧力及びスプリング32の付勢力の合計の力よりも大きくなると、ニードル弁31が噴射孔34を開く方向(上方向)に変位し、燃料噴射弁20が開弁状態となる。燃料噴射弁20が開弁状態となることにより、高圧室33内の高圧燃料が噴射孔34から噴射される。
When the fuel pressure inside the
次に、開閉弁50の構成について説明する。低圧室57の内部には、開閉弁50として、第1開閉弁51と、第2開閉弁52とが設けられている。第1開閉弁51は、低圧室57と第1通路25との連通及び遮断を切り替える電磁弁である。第2開閉弁52は、低圧室57と第2通路27との連通及び遮断を切り替える電磁弁である。ECU90は、第1ソレノイド53と第2ソレノイド54とを互いに独立して通電駆動することにより、第1開閉弁51による第1通路25と低圧室57との連通及び遮断と、第2開閉弁52による第2通路27と低圧室57との連通及び遮断とを互いに独立して制御する。
Next, the structure of the on-off
具体的には、第1ソレノイド53への非通電時には、第1開閉弁51は、第1スプリング55の付勢力により第2本体部22に当接している。この当接状態では、第1開閉弁51により低圧室57と第1通路25との連通が遮断された状態(閉弁状態)となる。また、第1開閉弁51の閉弁状態において第1ソレノイド53に通電すると、第1スプリング55の付勢力に抗して第1開閉弁51が上方向に移動し、第2本体部22から離間する。この状態では、低圧室57と第1通路25とが連通された状態(開弁状態)となり、第1通路25から低圧室57への燃料の流入が許容される。
Specifically, when the
また、第2ソレノイド54への非通電時には、第2開閉弁52は、第2スプリング56の付勢力により第2本体部22に当接している。この当接状態では、第2開閉弁52により低圧室57と第2通路27との連通が遮断された状態(閉弁状態)となる。また、第2開閉弁52の閉弁状態において第2ソレノイド54に通電すると、第2スプリング56の付勢力に抗して第2開閉弁52が上方向に移動し、第2本体部22から離間する。この状態では、低圧室57と第2通路27とが連通された状態(開弁状態)となり、第2通路27から低圧室57への燃料の流入が許容される。
Further, when the
燃料噴射弁20においては、第1開閉弁51の開弁及び閉弁を切り替えることにより、ニードル弁31を開弁位置及び閉弁位置に移動させる。これにより、噴射孔34から燃料が噴射される噴射動作と、燃料の噴射が停止される噴射停止動作とが切り替えられる。また、第1開閉弁51の開閉制御に併せて、第2開閉弁52の開弁及び閉弁を切り替えることにより、ニードル弁31が開弁位置及び閉弁位置に移動するときの移動速度を制御する。すなわち、燃料噴射弁20では、第1開閉弁51及び第2開閉弁52の開閉が独立して制御されることにより、燃料の噴射率の傾き、より具体的には、噴射率の立ち上がり速度及び立ち下がり速度がそれぞれ制御される。
In the
図2に、燃料噴射弁20の噴射率パターンの一例を示している。いずれの噴射率パターンにおいても、燃料噴射弁20による燃料噴射の開始時には第1開閉弁51を開弁し、燃料噴射の終了時には第1開閉弁51を閉弁する。第2開閉弁52については、噴射率の立ち上がり速度、立ち下がり速度に応じて開弁及び閉弁を制御する。
FIG. 2 shows an example of the injection rate pattern of the
具体的には、燃料噴射の開始時における噴射率の立ち上がり速度を急峻にする高速開弁モードでは、第2開閉弁52を開弁し(図2(a)及び(c)参照)、噴射率の立ち上がり速度を緩慢にする低速開弁モードでは、第2開閉弁52を閉弁する(図2(b)及び(d)参照)。また、燃料噴射の終了時における噴射率の立ち下がり速度を急峻にする高速閉弁モードでは、第2開閉弁52を閉弁し(図2(a)及び(b)参照)、噴射率の立ち下がり速度を緩慢にする低速閉弁モードでは、第2開閉弁52を開弁する(図2(c)及び(d)参照)。また、噴射率の立ち上がり速度及び立ち下がり速度を途中で変更してもよい。燃料噴射弁20によれば、例えば図2(e)に示すように、高速閉弁モードから低速閉弁モードへ変更する噴射率パターンを実現することもできる。
Specifically, in the high-speed valve opening mode in which the rising speed of the injection rate at the start of fuel injection is made steep, the second opening / closing
第1開閉弁51及び第2開閉弁52の開閉状態と燃料噴射弁20の動作との関係について図3〜8を用いて説明する。噴射開始前は、第1ソレノイド53及び第2ソレノイド54を非通電とすることにより、図3に示すように、第1開閉弁51及び第2開閉弁52は共に閉じており、ニードル弁31によって高圧室33と噴射孔34との連通が遮断されている。
The relationship between the open / closed states of the first opening / closing
高速開弁モード且つ高速閉弁モードの噴射パターン(図2(a)参照)の場合について、図3〜6を用いて説明する。噴射開始前において、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が閉弁した状態では、第1高圧通路13からの高圧燃料が導入されることにより、第2〜第4本体部22〜24に形成された燃料貯留部(環状室14b、中間室26、第1制御室46、第2制御室36、高圧室33)及び燃料通路(第1通路25、第2通路27、第3通路42、接続通路47)は、第1高圧通路13内の燃料圧力と同等の高圧状態で保持されている(図3参照)。
The case of the injection pattern in the high speed valve opening mode and the high speed valve closing mode (see FIG. 2A) will be described with reference to FIGS. Before the start of injection, when the first on-off
第1開閉弁51及び第2開閉弁52が閉じられた状態において、第1ソレノイド53及び第2ソレノイド54への通電により第1開閉弁51及び第2開閉弁52を共に開弁すると、図4に示すように、第1制御室46が、第1通路25、第3通路42及び第2通路27を介して低圧室57に連通される。これにより、第1制御室46及び第2制御室36の内部の燃料が、第1通路25及び第3通路42を通過する経路と、第2通路27を通過する経路との2つの経路を介して低圧室57へ流入される。このため、第1制御室46及び第2制御室36の内部の燃料圧力が高速で低下し、ニードル弁31が高速で開弁方向(上方向)に変位する。これにより噴射孔34から燃料が噴射される。この場合、図2(a)に示すように噴射率が高速で立ち上がる。
When both the first opening / closing
なお、減圧オリフィス42aの前後には差圧が生じており、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計が、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力よりも高くなっている。このため、従動弁41は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52を共に開いた状態において、第2本体部22に当接している状態に維持されている(図4参照)。
A differential pressure is generated before and after the
噴射率が最大になった後、第1開閉弁51を閉弁すると、第1制御室46内の燃料が第3通路42を介して中間室26へ流入することにより、中間室26の内部の燃料圧力が上昇する(図5参照)。また、第2開閉弁52を閉弁することにより、低圧室57と第1制御室46との連通が遮断される。この場合、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力が、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計よりも大きくなることにより、従動弁41が下方向へ移動する(図6参照)。この従動弁41の下方向への移動により、第1高圧通路13の高圧燃料が第1制御室46に流入する。
When the first opening / closing
このとき、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉弁しているため、第1制御室46の内部の燃料圧力は高速で上昇する。第1制御室46から接続通路47を介して第2制御室36へ燃料が流入し、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁31が下降し始めて閉弁動作に移行する(図6参照)。この場合、図2(a)に示すように、噴射率が高速で立ち下がる。その後、ニードル弁31によって噴射孔34が塞がれることにより、燃料噴射弁20による燃料噴射が停止される。
At this time, since both the first opening / closing
次に、低速開弁モード且つ高速閉弁モードの噴射パターン(図2(b)参照)の場合について説明する。噴射開始前において、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が閉じられた状態(図3参照)において、図7に示すように、第2開閉弁52を閉じた状態で維持し、第1開閉弁51を開くと、第1制御室46の内部の燃料が第3通路42及び第1通路25を介して中間室26に流入する。このとき、減圧オリフィス42aの前後には差圧が生じており、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計が、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力よりも高くなっている。このため、従動弁41は、第2本体部22に当接している状態に維持される。
Next, the case of the injection pattern in the low speed valve opening mode and the high speed valve closing mode (see FIG. 2B) will be described. Before the start of injection, in the state where the first opening / closing
第2開閉弁52が閉じられた状態では、第2通路27を介した燃料の流通が許容されていないため、第1制御室46の内部の燃料圧力は低速で低下し、ニードル弁31は低速で開弁方向に変位する。この場合、図2(b)に示すように、噴射率が低速で立ち上がる。つまり、第1開閉弁51が開き、かつ第2開閉弁52が閉じた状態における噴射率の上昇速度(傾き)は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に開いた状態における噴射率の上昇速度(傾き)よりも小さくなる。噴射率が最大となった後は、図2(a)に示す高速立下げ時の動作と同様である。
In the state where the second opening / closing
次に、高速開弁モード且つ低速閉弁モードの噴射パターン(図2(c)参照)の場合について説明する。まず、高速立上げ時の動作は、図2(a)に示す高速立上げ時の動作と同様である。噴射率が最大になった後、図8に示すように、第2開閉弁52を開いた状態で維持し、第1開閉弁51を閉じると、第1制御室46内の燃料が第3通路42を介して中間室26へ流入し、中間室26の内部の燃料圧力が上昇する。また、第2開閉弁52は開いた状態であるため、第1制御室46の内部の燃料は、第2通路27を介して低圧室57に流入する。中間室26の内部の燃料圧力が上昇し、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力が、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計よりも大きくなると、従動弁41が下方向へ移動する(図9参照)。この従動弁41の下方向への移動により、第1高圧通路13の高圧燃料が第1制御室46に流入する。
Next, the case of the injection pattern in the high speed valve opening mode and the low speed valve closing mode (see FIG. 2C) will be described. First, the operation at high speed startup is similar to the operation at high speed startup shown in FIG. After the injection rate reaches the maximum, as shown in FIG. 8, when the second opening / closing
このとき、第2開閉弁52は開いた状態で維持されているため、第1制御室46の内部の燃料圧力は低速で上昇する。第1制御室46から接続通路47を介して第2制御室36に燃料が流入し、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁31が下降し始めて閉弁動作に移行する(図9参照)。この場合、図2(c)に示すように、噴射率が低速で立ち下がる。つまり、第1開閉弁51が閉じ、かつ第2開閉弁52が開いた状態における噴射率の低下速度(傾き)は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉じた状態における噴射率の低下速度(傾き)よりも小さくなる。その後、ニードル弁31によって噴射孔34が塞がれることにより、噴射孔34から燃料が噴射されなくなる。
At this time, since the second opening / closing
図10は、第2開閉弁52により、燃料噴射弁20から燃料を噴射させずにコモンレール11内の燃料圧力を減圧させる減圧動作を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a pressure reducing operation for reducing the fuel pressure in the
上述したように、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉じた状態では、第2制御室36、第1制御室46及び中間室26の内部の燃料圧力は第1高圧通路13の内部の燃料圧力と同等であり、従動弁41は第2本体部22に当接している(図3参照)。減圧動作では、この状態から第2開閉弁52を開く。これにより、図10に示すように、第1制御室46内の燃料が第2通路27を介して低圧室57へ排出され、第1制御室46の内部の圧力低下に伴い従動弁41が下方向へ移動する。
As described above, when both the first opening / closing
ここで、燃料噴射弁20では、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態において、昇圧オリフィス14aを介した燃料の流量が、減圧オリフィス27aを介した燃料の流量よりも大きく設定されている。このため、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態では、第1制御室46の内部から第2通路27を通じて排出される燃料の量よりも、第2高圧通路14から第1制御室46へ流入する燃料の量が多くなる。したがって、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態では、ニードル弁31により高圧室33と噴射孔34とが遮断された状態、つまり噴射孔34から燃料が噴射されない状態が維持される。
Here, in the
また、コモンレール11から第1高圧通路13及び第2高圧通路14を介して第1制御室46へ燃料が流入し、その流入した燃料が第1制御室46から低圧室57へ排出され、燃料噴射システムの上流側(低圧側)へ戻されることにより、コモンレール11の内部の燃料圧力が低下する。すなわち、燃料噴射弁20から燃料を噴射させない状態で、コモンレール11内の燃料圧力が減圧される。このため、燃料噴射弁20は、コモンレール11内の燃料圧力を減圧する減圧弁としての機能を有する。
Further, fuel flows from the
なお、燃料噴射弁20においては、第1開閉弁51により第1通路25と低圧室57とが連通された場合に、従動弁41により環状室14bと第1制御室46との連通が遮断されるように、減圧オリフィス42aの流路面積、中間室26の第3本体部23(第1制御室46)側の開口面積、環状室14bの第3本体部23(第1制御室46)側の開口面積、及びスプリング45による付勢力が設定されている。すなわち、第1開閉弁51により第1通路25と低圧室57とが連通された場合に、従動弁41により第1制御室46と中間室26とを第3通路42を介して連通した状態となることが、減圧オリフィス42aによる燃料の流量の制限、中間室26への従動弁41の露出面積、第1高圧通路13への従動弁41の露出面積、及びスプリング45による付勢力の設定により実現されている。
In the
ところで、エンジン70の冷間始動時等の低温環境下において、燃料(軽油)の温度が曇り点よりも低くなると燃料がワックス化し、燃料中に固体が析出又は分離する。ワックス化した燃料は、燃料フィルタ66を通過する際に燃料フィルタ66に捕捉され、燃料フィルタ66に付着する。燃料フィルタ66においてワックス化燃料の堆積量が多くなると、燃料フィルタ66が目詰まりを起こすおそれがある。この場合、エンジン70に十分な量の燃料を供給できず、エンジン70の出力の低下を招くことが懸念される。
By the way, in a low temperature environment such as when the
こうした不都合に対し本システムでは、燃料タンク61から高圧ポンプ62及びコモンレール11を経由して燃料噴射弁20の内部に流入された燃料は高温化されていることに着目し、この高温燃料を燃料フィルタ66の上流側に供給することにより燃料フィルタ66を加熱することとした。
In view of such inconvenience, in the present system, attention is paid to the fact that the temperature of the fuel that has flowed from the
具体的には、燃料噴射システム10には、燃料噴射弁20の内部の高温燃料によってフィルタ昇温を行うべく、燃料噴射弁20の内部の燃料を低圧側に還流させる還流機構69が設けられている。還流機構69は、図1に示すように、分岐配管65aと、還流バルブ67とを備えている。分岐配管65aは、リターン配管65から分岐する燃料配管であり、リターン配管65との接続部とは反対側の端部が、燃料タンク61と燃料フィルタ66とを接続する低圧燃料配管63の途中に接続されている。
Specifically, the
還流バルブ67は、分岐配管65aに設けられている。還流バルブ67は、ECU90からの駆動信号に基づき開度が制御される電磁弁であり、その開度に応じて分岐配管65aの流路面積を変更する。還流バルブ67が閉弁されている状態では、分岐配管65aへの燃料の流入が遮断され、低圧室57の内部の燃料はリターン配管65を通って燃料タンク61に戻される。また、還流バルブ67が開弁されている状態では、分岐配管65aへの燃料の流入が許容され、低圧室57の内部の高温の燃料は分岐配管65aを通って低圧燃料配管63に導入される。
The
図11に、高温燃料の還流により燃料フィルタ66を昇温させる制御(フィルタ昇温制御)を実施する場合の燃料噴射弁20の動作及び燃料の流れを示す。図11中、矢印Aは、低圧側へ還流される高温燃料の流れを示している。図11に示すように、フィルタ昇温制御では、第1開閉弁51を閉弁することにより噴射孔34から燃料が噴射されない状態において、第2開閉弁52を開弁するとともに、還流バルブ67を開弁させる。これにより、第1制御室46の内部の高温燃料が第2通路27を通って低圧室57へ流れ込み、更にリターン配管65及び分岐配管65aを通って低圧燃料配管63に排出され、燃料フィルタ66に供給される。
FIG. 11 shows the operation of the
次に、フィルタ昇温制御の処理手順について、図12のフローチャートを用いて説明する。この処理は、フィルタ昇温制御による燃料フィルタ66への燃料の還流を停止している状況においてECU90のマイコンにより所定周期毎に実行される。
Next, the processing procedure of the filter temperature raising control will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is executed by the microcomputer of the
図12において、ステップS101では、燃料タンク61に貯留されている燃料の状態を取得する。ここでは、燃料の状態として、燃料性状センサ72により検出した燃料性状(燃料の密度及び動粘度)、及び燃温センサ71により検出した燃料温度(以下「フィルタ前温度Tb」という。)を取得する。
12, in step S101, the state of the fuel stored in the
続くステップS102では、燃料のワックス化条件が成立しているか否かを判定する。ここでは、フィルタ前温度Tbがワックス化判定値Tw以下であるか否かを判定する。ワックス化判定値Twについて本実施形態では、燃料性状に応じて燃料がワックス化する温度(すなわち曇り点CP)が異なることを考慮し、燃料性状センサ72により検出した燃料性状に応じてワックス化判定値Twを可変に設定する。具体的には、燃料性状センサ72により検出した燃料性状に基づいて曇り点CPを推定し、その推定した曇り点CPに応じてワックス化判定値Twを設定する。このとき、曇り点CPが高いほど、ワックス化判定値Twとしては大きい値が設定される。
In a succeeding step S102, it is determined whether or not the fuel waxing condition is satisfied. Here, it is determined whether or not the pre-filter temperature Tb is equal to or lower than the wax formation determination value Tw. Regarding waxing determination value Tw In the present embodiment, the waxing determination is made according to the fuel property detected by the
曇り点CPの推定に関し、本実施形態では、ECU90のROMには、燃料の動粘度と燃料の曇り点CPとの対応関係が予め記憶されており、その記憶されている対応関係と、燃料性状センサ72により検出した動粘度とを用いて燃料の曇り点CPを推定する。このとき、燃料の動粘度が高いほど、曇り点CPとしては高温側の値が設定される。なお、ワックス化判定値Twを曇り点CPに応じて可変にする構成に代えて、ワックス化判定値Twを予め定めた一定値にする構成としてもよい。また、曇り点CPに応じてワックス化判定値Twを可変にする代わりに、車両の使用地域に応じてワックス化判定値Twを可変にする構成としてもよい。
Regarding the estimation of the cloud point CP, in the present embodiment, the correspondence between the kinematic viscosity of the fuel and the cloud point CP of the fuel is previously stored in the ROM of the
フィルタ前温度Tbがワックス化判定値Twよりも高温であり、ワックス化条件が成立していなければステップS102で否定判定されて、そのまま本ルーチンを終了する。この場合、フィルタ昇温制御による燃料の還流は実施されない。一方、フィルタ前温度Tbがワックス化判定値Tw以下であり、ワックス化条件が成立している場合にはステップS103へ進み、燃温センサ73により検出した燃料温度(以下「高圧後温度Th」)を取得する。また、ステップS104では、エンジン回転速度及びエンジン負荷を取得するとともに、燃料噴射弁20の噴射条件(噴射時期及び噴射期間)を取得する。
The pre-filter temperature Tb is higher than the waxing determination value Tw, and if the waxing condition is not satisfied, a negative determination is made in step S102, and this routine is ended as it is. In this case, the fuel is not recirculated by the filter temperature raising control. On the other hand, when the pre-filter temperature Tb is equal to or lower than the waxing determination value Tw and the waxing condition is satisfied, the process proceeds to step S103, and the fuel temperature detected by the fuel temperature sensor 73 (hereinafter, “high-pressure post-temperature Th”). To get. In step S104, the engine rotation speed and the engine load are acquired, and the injection conditions (injection timing and injection period) of the
なお、本システムでは、第1高圧通路13に燃温センサ73が設けられているが、高圧ポンプ62より下流側の燃料温度を検出できればよい。したがって、例えばコモンレール11内の燃料温度を検出するセンサにより検出した温度を高圧後温度Thとしてもよい。
In the present system, the
続くステップS105では、昇温用流量Qu及びフィルタ昇温用の目標レール圧PtBを設定する。昇温用流量Quは、燃料噴射弁20の低圧室57から分岐配管65aを通って低圧燃料配管63に供給する燃料流量であり、燃料フィルタ66に堆積した析出物(ワックス)を溶解するとともに燃料ワックスが析出するのを抑制するために必要な燃料流量である。ここでは、フィルタ前温度Tb及び高圧後温度Thに基づいて昇温用流量Quを設定する。具体的には、フィルタ前温度Tbと燃料の曇り点CPとの差分が大きいほど、昇温用流量Qcとして大きい値を設定する。また、高圧後温度Thが高温であるほど、昇温用流量Quとして小さい値を設定する。
In the following step S105, the temperature raising flow rate Qu and the filter raising temperature target rail pressure PtB are set. The temperature raising flow rate Qu is a fuel flow rate that is supplied from the
なお、フィルタ前温度Tbと燃料の曇り点CPとの差分により昇温用流量Qcを設定する構成に代えて、フィルタ前温度Tbと、予め定めた判定値との差分により昇温用流量Qcを設定する構成としてもよい。 Note that instead of the configuration in which the temperature increase flow rate Qc is set by the difference between the pre-filter temperature Tb and the fuel cloud point CP, the temperature increase flow rate Qc is determined by the difference between the pre-filter temperature Tb and a predetermined determination value. It may be configured to be set.
目標レール圧PtBとしては、燃料フィルタ66への燃料の還流によってレール圧が低下することを見越して、フィルタ昇温制御を実施しない通常制御の場合の目標レール圧PtAよりも高圧側に設定する。ここでは、燃料噴射弁20の噴射量指令値Kiと、昇温用流量Qcとに基づいて、フィルタ昇温用の目標レール圧PtBを算出する。噴射量指令値Kiが多いほど、又は昇温用流量Qcが多いほど、目標レール圧PtBとしては高温側の値が設定される。
The target rail pressure PtB is set to a higher pressure side than the target rail pressure PtA in the case of the normal control in which the filter temperature raising control is not performed in anticipation of the rail pressure decreasing due to the return of fuel to the
ステップS106では、取得した噴射条件に基づいて、エンジン70の1燃焼サイクル内においてフィルタ昇温のために第2開閉弁52を開弁することが可能な期間(以下「昇温可能期間Tf」ともいう。)を設定する。燃料噴射弁20が行う燃料噴射に及ぼす影響を最小限にするために、本実施形態では、各気筒の燃料噴射弁20から燃料を噴射する期間(燃料噴射期間T♯n、ただしnは気筒番号)と重ならないように、つまりいずれの気筒の燃料噴射弁20も燃料を噴射していない期間に昇温可能期間Tfを設定する。
In step S106, based on the acquired injection condition, the period during which the second on-off
具体的には、ある気筒の燃料噴射期間T♯nが終了してから(ニードル弁31が閉弁位置となってから)、次の燃焼気筒の燃料噴射期間T♯nが開始される前までの期間、つまり各気筒の燃料噴射期間T♯nと燃料噴射期間T♯nとの間の期間に昇温可能期間Tfを設定する(図14参照)。昇温可能期間Tfの終了時期については、次の燃焼気筒の噴射開始タイミングよりも所定時間B1(例えば20〜30℃A)だけ前に設定する。これにより、フィルタ昇温のための燃料の還流によって低下したレール圧を次回の噴射開始までに目標圧にする期間を確保している。4気筒エンジンの場合、1燃焼サイクル(720℃A)内に合計4つの昇温可能期間Tfが設定される。
Specifically, from the end of the fuel injection period T # n of a certain cylinder (after the
所定時間B1について本実施形態では、クランク角センサによって検出される都度のエンジン回転速度に応じて可変に設定している。具体的には、エンジン回転速度が高いほど、所定時間B1を長く設定している。次回の燃焼気筒における燃料噴射開始までの時間が十分に確保されていない場合、第1制御室46内において従動弁41が第2本体部22から離間した状態、すなわち制御室46,36の内部の燃料圧力が十分に高圧でない状態で次回の燃料噴射を実施することとなる。この場合、噴射開始遅れや噴射量の不足が生じ、エンジン70の出力不足を招くことが懸念される。この点を考慮し、エンジン回転速度に応じた所定時間B1を設定し、これにより次回の噴射開始までにレール圧を十分に高くしている。
In this embodiment, the predetermined time B1 is variably set according to the engine rotation speed detected by the crank angle sensor. Specifically, the higher the engine speed is, the longer the predetermined time B1 is set. When the time until the start of fuel injection in the next combustion cylinder is not sufficiently secured, the driven
続くステップS107では、昇温可能期間Tfに第2開閉弁52を開弁する気筒数及び気筒番号を設定する。ワックス化燃料による燃料フィルタ66の目詰まりを抑制及び解消するために必要な燃料量はフィルタ前温度Tbに応じて異なる。具体的には、フィルタ前温度Tbが低いほど、燃料フィルタ66の目詰まりを抑制及び解消するためにより多くの燃料が必要になる。また、第2開閉弁52の開弁により燃料を還流させる気筒数が多いほど、燃料噴射弁20の内部の高温燃料を燃料フィルタ66により多く還流させることが可能になる。
In the following step S107, the number of cylinders and the cylinder number for opening the second opening / closing
これらの点を考慮し本実施形態では、昇温用流量Quに応じて、昇温可能期間Tfにおいて燃料を還流させる気筒数Nを設定することとしている。具体的には、昇温用流量Quが多いほど、燃料を還流させる気筒数を多く設定する。これにより、燃料フィルタ66の目詰まりの抑制及び解消を十分に図りつつ、燃料がさほど低温でなく昇温用流量Quが少ない場合に第2開閉弁52を不要に開弁することによる燃費悪化を抑制している。
In consideration of these points, in the present embodiment, the number N of cylinders in which the fuel is recirculated in the temperature increase possible period Tf is set according to the temperature increase flow rate Qu. Specifically, the larger the flow rate Qu for temperature increase, the larger the number of cylinders in which the fuel is recirculated is set. This sufficiently suppresses and eliminates clogging of the
また、昇温用流量Quが比較的少なく、一部の気筒について第2開閉弁52の開弁を実施する場合、エンジン70の燃焼を休止させる休止気筒が存在していれば、その休止気筒を、昇温可能期間Tfにおいて第2開閉弁52を開弁する気筒として優先して選択する。燃料の還流を休止気筒において優先して行うことにより、燃料噴射に与える影響をできるだけ少なくすることが可能である。
In addition, when the second opening / closing
図13は、昇温可能期間Tfにおいて燃料を還流させる気筒数N及び気筒番号を設定する処理の処理手順を示すフローチャートである。図13において、ステップS201では、昇温用流量Quに基づいて気筒数Nを設定する。続くステップS202では、気筒数Nが、エンジン70が備える気筒数Ntotal(本実施形態では4つ)よりも少ないか否かを判定する。気筒数NがNtotalと等しければステップS203へ進み、燃焼を実施する気筒(燃焼気筒)の中から、昇温可能期間Tfにおいて燃料を還流させるために第2開閉弁52を駆動させる駆動気筒を選択する。
FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure of processing for setting the number N of cylinders and the cylinder number in which the fuel is recirculated in the possible temperature rise period Tf. In FIG. 13, in step S201, the number of cylinders N is set based on the temperature increase flow rate Qu. In a succeeding step S202, it is determined whether or not the number of cylinders N is smaller than the number of cylinders Ntotal included in the engine 70 (four in the present embodiment). If the number of cylinders N is equal to Ntotal, the process proceeds to step S203, and a drive cylinder that drives the second opening / closing
一方、気筒数NがNtotal未満であれば、ステップS204へ進み、休止気筒があるか否かを判定する。休止気筒がなければステップS203へ進み、休止気筒があればステップS204へ進む。ステップS204では、駆動気筒として休止気筒を優先して選択する。なお、このとき、気筒数Nが休止気筒の数よりも多ければ、不足分は燃焼気筒で補う。そして本処理を終了する。 On the other hand, if the number N of cylinders is less than Ntotal, the process proceeds to step S204, and it is determined whether or not there are idle cylinders. If there are no deactivated cylinders, the process proceeds to step S203, and if there are deactivated cylinders, the process proceeds to step S204. In step S204, the deactivated cylinder is selected as the driving cylinder with priority. At this time, if the number N of cylinders is larger than the number of idle cylinders, the shortage is compensated by the combustion cylinders. Then, this process ends.
図12の説明に戻り、ステップS108では、昇温可能期間Tf内の少なくとも一部の期間に、燃料噴射弁20の内部の燃料を実際に還流させる期間として昇温実施期間Tcを設定する。ここでは、昇温用流量Qcに基づいて昇温実施期間Tcを設定する。具体的には、昇温用流量Quが多いほど、昇温実施期間Tcを長い時間に設定する。第2開閉弁52を開弁させる気筒数Nと併せて昇温実施期間Tcを可変に設定することにより、燃料フィルタ66側に還流させる燃料量を微調整することが可能である。
Returning to the description of FIG. 12, in step S108, the temperature raising execution period Tc is set as a period during which the fuel inside the
続くステップS109では、設定した昇温実施期間Tcにおいて第1開閉弁51を閉弁し且つ第2開閉弁52を開弁するとともに、還流バルブ67を開弁する。これにより、燃料噴射弁20の内部の高温燃料を燃料フィルタ66に供給する。なお、本実施形態では、ワックス化条件が成立している期間では、還流バルブ67を開弁した状態のままにしておく。ただし、フィルタ昇温のために第2開閉弁52を開閉する都度、還流バルブ67を開閉してもよい。また、コモンレール11の実レール圧がフィルタ昇温用の目標レール圧PtBとなるように高圧ポンプ62の燃料圧送量の指令値を算出し、その算出した指令値に基づいて高圧ポンプ62の駆動を制御する。
In the following step S109, the first on-off
フィルタ昇温制御による燃料の還流を開始した後、ステップS110では、フィルタ前温度Tbを取得し、ステップS111において、その取得したフィルタ前温度Tbを用いて、ワックス化条件が解消したか否かを判定する。フィルタ前温度Tbがワックス化判定値Tw以下である場合にはステップS107へ戻り、ステップS107〜S111の処理を再度実行する。このとき、前回設定した気筒と同じ気筒の燃料噴射弁20を対象に燃料の還流を実施してもよいし、取得したフィルタ前温度Tbに基づいて、燃料の還流を実施する気筒数を前回に対し増加又は減少させて燃料の還流を実施してもよい。
After starting the recirculation of the fuel by the filter temperature raising control, the pre-filter temperature Tb is acquired in step S110, and it is determined in step S111 whether or not the waxing condition is canceled by using the acquired pre-filter temperature Tb. judge. When the pre-filter temperature Tb is equal to or lower than the waxing determination value Tw, the process returns to step S107, and the processes of steps S107 to S111 are executed again. At this time, the fuel may be recirculated to the
ステップS111でワックス化条件が解消したと判定されると、ステップS112へ進み、還流バルブ67を閉弁し、フィルタ昇温制御による燃料フィルタ66への燃料の還流を停止して本ルーチンを終了する。
When it is determined in step S111 that the waxing condition is eliminated, the process proceeds to step S112, the
図14は、フィルタ昇温制御の具体的態様を、フィルタ昇温制御を実施していない通常制御と比較して示すタイムチャートである。図14中、(a)はカムリフト量、(b)は高圧ポンプ62の駆動信号、(c)は高圧ポンプ62の燃料圧送量(ポンプ吐出量)、(d)は燃料噴射弁20の噴射率、(e)は燃料噴射弁20から燃料フィルタ66への燃料の還流量、(f)は実レール圧の推移をそれぞれ示している。また、図14の(b)、(c)、(e)及び(f)中の実線はフィルタ昇温制御の実施時であり、一点鎖線は通常制御の実施時を示している。
FIG. 14 is a time chart showing a specific mode of the filter temperature raising control in comparison with the normal control in which the filter temperature raising control is not executed. In FIG. 14, (a) is a cam lift amount, (b) is a drive signal for the
図14に示すように、フィルタ昇温制御による燃料の還流は、燃料噴射弁20による通常の燃料噴射に影響を与えない期間に実施する。具体的には、各気筒での燃料噴射と燃料噴射との間の期間内に昇温可能期間Tfを設定し、その設定した昇温可能期間Tf内に、昇温用流量Qcを満たすように昇温実施期間Tcを設定する。昇温可能期間Tfは、各気筒の噴射終了時期(つまり、ニードル弁31が閉弁位置にシフトしたタイミング)以降であって、次の燃焼気筒の噴射開始時期よりも時間B1だけ前のタイミング以前に設定される。
As shown in FIG. 14, the fuel recirculation by the filter temperature raising control is performed during a period in which the normal fuel injection by the
例えば、今回の燃焼気筒が第1気筒♯1である場合、第1気筒♯1の噴射終了時期DAから、次回の燃焼気筒(図14では第3気筒♯3)の噴射開始時期DBまでの期間のうち、噴射終了時期DAから、噴射開始時期DBより時間B1だけ前の期間を、第1気筒♯1の昇温可能期間Tfに設定する。この設定した昇温可能期間Tf内に昇温実施期間Tcを設定し、設定した昇温実施期間Tcにおいて、第1気筒♯1に取り付けられた燃料噴射弁20の第2開閉弁52を開弁することにより、第1気筒♯1の燃料噴射弁20から燃料を排出する。
For example, when the current combustion cylinder is the
通常制御時には、図14(f)に示すように、実レール圧が目標レール圧PtAに追従するように高圧ポンプ62の燃料圧送量が制御される。これに対し、フィルタ昇温制御の実施中は、燃料噴射弁20から燃料フィルタ66に燃料を還流するのに合わせて、フィルタ昇温用に高圧ポンプ62の燃料圧送量を増大し、レール圧を昇圧させる。このとき、燃料の還流量が多いほど、目標レール圧PtBは高圧側に設定される。なお、必要とする燃料の還流量が多く、レール圧のピークが所定圧(例えば耐圧許容値)を超える場合にはフィルタ昇温制御を中止する構成としてもよい。
At the time of normal control, as shown in FIG. 14F, the fuel pressure feed amount of the high-
次に、噴射率パターンに応じたフィルタ昇温制御の具体的態様について図15及び図16のタイムチャートを用いて説明する。図15は、低速開弁モード且つ高速閉弁モードの動作を示すタイムチャート(図2(b)参照)であり、図16は、低速開弁モード、且つ高速閉弁モードから低速閉弁モードへの切替時の動作を示すタイムチャート(図2(e)参照)である。図15及び図16では、全気筒のうち1つの気筒(例えば第1気筒♯1の燃料噴射弁)の動作を表している。なお、図15及び図16では、エンジン始動直後においてフィルタ前温度Tbがワックス化判定値Tw以下であり、燃焼気筒を対象にしてフィルタ昇温制御を実施する場合を想定している。 Next, a specific mode of the filter temperature raising control according to the injection rate pattern will be described with reference to the time charts of FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a time chart (see FIG. 2B) showing the operation in the low speed valve opening mode and the high speed valve closing mode, and FIG. 16 shows the low speed valve opening mode and the high speed valve closing mode to the low speed valve closing mode. 3 is a time chart (see FIG. 2E) showing the operation at the time of switching. 15 and 16 show the operation of one cylinder (for example, the fuel injection valve of the first cylinder # 1) of all the cylinders. 15 and 16, it is assumed that the pre-filter temperature Tb is equal to or lower than the waxing determination value Tw immediately after the engine is started and the filter temperature raising control is performed for the combustion cylinder.
図15において、時刻t11では、第1開閉弁51及び第2開閉弁52は共に閉じられており、従動弁41のリフト量は0、制御室(第1制御室46及び第2制御室36)及び中間室26の内部の燃料圧力が高圧P1、ニードル弁31のリフト量及び噴射率が0になっている。
In FIG. 15, at time t11, the first opening / closing
燃料噴射の開始指令に基づき、時刻t12で第1開閉弁51が開かれると、中間室26及び制御室46,36の内部の燃料圧力が低下する。その際、第3通路42には減圧オリフィス42aが設けられているため、中間室26の内部の燃料圧力は、制御室46,36の内部の燃料圧力よりも高速で低下する。また、時刻t13で、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力よりも低くなると、ニードル弁31が開弁方向に変位し始め、噴射孔34からの燃料の噴射が開始される。このとき、第1制御室46内の燃料は、第1通路25を介して低圧室57に排出される一方、第2開閉弁52は閉じられているため、第2通路27からは低圧室57に排出されない。そのため、第2制御室36の内部の燃料圧力は緩慢な速度で低下する。これにより、ニードル弁31は低速で開弁方向に変位し、噴射率は低速で立ち上がる。
When the first on-off
燃料噴射の終了指令に基づき、時刻t14で第1開閉弁51が閉じられると、第1高圧通路13からの高圧燃料の供給により中間室26の内部の燃料圧力が上昇する。また、時刻15で制御室46,36と中間室26との燃料圧力の差が小さくなると、従動弁41が第2本体部22に当接する位置(当接位置)から離間する方向に変位する。これにより、第1高圧通路13からの高圧燃料が第1制御室46に流入する。
When the first opening / closing
その後、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力以上になると、ニードル弁31が閉弁方向へ移動する(時刻t16)。このとき、第1開閉弁51及び第2開閉弁52は共に閉じられており、制御室46,36の内部の燃料圧力は高速で上昇する。このため、ニードル弁31は高速で閉弁方向に移動し、噴射率は高速で立ち下がる。その後、時刻t17でニードル弁31のリフト量が0になり、噴射孔34から燃料が噴射されなくなる。
After that, when the fuel pressure inside the
現在、ワックス化条件が成立しており、ニードル弁31が閉弁位置に変位した時刻t17から所定時間B2が経過した後の時刻t18では、第1開閉弁51が閉じられたまま第2開閉弁52が開弁される。この場合、ニードル弁31を閉弁位置から移動させないまま(すなわち、ニードル弁31により噴射孔34が閉じられた状態のまま)、第1制御室46から第2通路27を介して低圧室57へ燃料が排出される。これにより、制御室46,36及び中間室26の内部の燃料圧力が、高圧P1よりも低圧であって、かつ中間圧P3よりも高圧の燃料圧力P2に低下する。このとき、従動弁41は第2本体部22から離れたままとなる。そして、時刻t18から昇温実施期間Tcが経過した時刻t19で第2開閉弁52が閉じられる。フィルタ昇温制御の実施対象の気筒では、燃料噴射弁20が図15に示す動作を行うことにより、燃料噴射弁20から燃料が噴射されるとともに、燃料噴射の終了後に燃料噴射弁20内の燃料がされる。
At the time t18 after a predetermined time B2 has elapsed from the time t17 when the
なお、高速閉弁モードの場合、制御室46,36の内部の燃料圧力が十分に高くなる前に第2開閉弁52を開けると、ニードル弁31の閉弁方向への移動速度が緩慢になり(つまり、低速閉弁モードに切り替わり)、噴射率が変化してしまう。このため、高圧閉弁モードでは、ニードル弁31の閉弁タイミング(時刻t17)から所定時間B2が経過した後に、フィルタ昇温のための第2開閉弁52の開弁を実施している。
In the high speed valve closing mode, if the second opening / closing
ワックス化条件が成立している期間では還流バルブ67が開弁されており、低圧室57から低圧通路58を通じて排出された高温燃料は、リターン配管65及び分岐配管65aを介して燃料フィルタ66に供給される。こうした高温燃料の供給により、燃料フィルタ66が昇温され、燃料の固形分の析出が抑制されるとともに、ワックス化した燃料が溶解される。
The
次に、低速開弁モード、且つ高速閉弁モードから低速閉弁モードへの切替時の動作について図14を用いて説明する。図16において、時刻t21では、第1開閉弁51及び第2開閉弁52は共に閉じられており、従動弁41のリフト量は0、制御室(第1制御室46及び第2制御室36)及び中間室26の内部の燃料圧力が高圧P1、ニードル弁31のリフト量及び噴射率が0になっている。燃料噴射の開始指令に基づき、時刻t22で第1開閉弁51が開かれると、第2制御室36の内部の燃料圧力が緩慢な速度で低下する。これにより、ニードル弁31は低速で開弁方向に変位し、噴射率は低速で立ち上がる。
Next, the operation at the time of switching from the low speed valve opening mode and the high speed valve closing mode to the low speed valve closing mode will be described with reference to FIG. In FIG. 16, at time t21, both the first opening / closing
その後、時刻t23で第1開閉弁51が閉じられると、第1高圧通路13からの高圧燃料の供給により中間室26の内部の燃料圧力が上昇する。制御室46,36と中間室26との燃料圧力の差が小さくなると、従動弁41が第2本体部22から離間する方向に変位する。これにより、第1高圧通路13からの高圧燃料が第1制御室46に流入する。その後、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力以上になると、ニードル弁31が閉弁方向へ移動する(時刻t24)。このとき、第1開閉弁51及び第2開閉弁52は共に閉じられており、制御室46,36の内部の燃料圧力は高速で上昇する。これにより、ニードル弁31は高速で閉弁方向に移動し、噴射率は高速で立ち下がる。
After that, when the first opening / closing
ニードル弁31が閉弁方向への移動を開始してから噴射孔34を閉弁するまでの途中である時刻t25において、第2開閉弁52が開かれる。これにより、第1制御室46の内部の燃料が、第2通路27を介して低圧室57に排出され、制御室46,36の内部の燃料圧力が所定圧力で維持される。このため、ニードル弁31の閉弁方向への移動速度が高速から低速に切り替わり、噴射率は低速で立ち下がる。その後、時刻t26でニードル弁31のリフト量が0になり、噴射孔34から燃料が噴射されなくなる。また、時刻t26から昇温実施期間Tcが経過した時刻t27で、第2開閉弁52が閉じられる。
The second opening / closing
図16ではワックス化条件が成立しており、燃料噴射の終了後にフィルタ昇温制御を実施するべく、ニードル弁31のリフト量が0になった時刻t26では第2開閉弁52を開いたままにしておく。これにより、噴射孔34から燃料を噴射させずに、第1制御室46から低圧室57へ燃料が排出され、制御室46,36及び中間室26の内部の燃料圧力が低下する。また、低圧室57内の高温燃料が低圧通路58から排出されて、リターン配管65及び分岐配管65aを通じて燃料フィルタ66の上流側に供給される。
In FIG. 16, the waxing condition is satisfied, and the second opening / closing
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。 According to this embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
燃料噴射弁20の内部の燃料を低圧燃料配管63に還流させる還流機構69を設け、燃料噴射弁20の第1制御室46内の高温燃料を、還流機構69により燃料フィルタ66の上流側に供給することにより、燃料フィルタ66を昇温させる構成とした。この構成によれば、燃料噴射弁20から供給された高温燃料によって燃料フィルタ66を加熱することができ、燃料フィルタ66に付着した燃料の析出物を溶解したり、燃料の析出物の発生を抑制したりすることができる。また、燃料フィルタ66を加熱するためのヒータを設けなくても、燃料の析出による燃料フィルタ66の目詰まりを抑制することができる。
A
燃料噴射弁20は、第1開閉弁51と第2開閉弁52とを備えることにより、噴射率を可変にすることができる。こうした構成を備える燃料噴射弁20は、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態にすることにより、ニードル弁31を閉弁位置に保持したまま(つまり、噴射孔34から燃料を噴射させずに)、制御室46,36の内部の燃料圧力を低下させることができ、コモンレール11内の燃料圧力を低下させる減圧弁としての機能を果たす。本実施形態では、こうした機能を利用し、制御室46,36内の高温の燃料を燃料フィルタ66の上流側に供給することにより、燃料フィルタ66の目詰まり防止のためのヒータや複雑な機構をわざわざ設けずに済むことから、システムコストの低減を図ることができる。
The
ワックス化条件が成立していることを条件に、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態にすることによって燃料フィルタ66を昇温させるフィルタ昇温制御を実施する構成とした。こうした構成によれば、燃料フィルタ66の昇温が必要な場合に限ってフィルタ昇温制御を実施することができる。これにより、燃料噴射弁20内の燃料を還流させることによる燃費悪化を極力抑制することができる。
On the condition that the waxing condition is satisfied, the filter temperature raising control is performed to raise the temperature of the
フィルタ前温度Tbに基づいて昇温用流量Quを設定し、その設定した昇温用流量Quに対応する燃料量が燃料フィルタ66に供給されるように第2開閉弁52を駆動する構成とした。フィルタ前温度Tbに応じて昇温用流量Quは異なることから、この構成によれば、燃料フィルタ66の目詰まりを抑制するために必要な量の燃料を供給することができる。
The temperature increasing flow rate Qu is set based on the pre-filter temperature Tb, and the second opening / closing
フィルタ昇温制御を実施する際には、昇温用流量Quに応じて第2開閉弁52を駆動する気筒数を可変に設定する構成とした。この構成によれば、第2開閉弁52を駆動する気筒数を変更するという簡便な方法によって、燃料フィルタ66に還流する燃料量を調整することができ、システムの複雑化を抑制することができる。
When the filter temperature raising control is performed, the number of cylinders that drive the second opening / closing
休止気筒がある場合には、休止気筒を優先して使用してフィルタ昇温制御を実施する構成とした。これにより、燃焼気筒を用いたフィルタ昇温制御をできるだけ実施しないようにすることができ、ひいては、トルク生成のための通常の燃料噴射に与える影響を極力少なくすることができる。 When there is a deactivated cylinder, the deactivated cylinder is preferentially used to perform the filter temperature raising control. As a result, the filter temperature raising control using the combustion cylinder can be suppressed as much as possible, and the influence on the normal fuel injection for torque generation can be minimized.
燃料噴射弁20の噴射量指令値と昇温用流量Quとに基づいて高圧ポンプ62の燃料圧送量を可変に制御する構成とした。昇温用流量Quに応じて高圧ポンプ62の燃料圧送量を増加させることから、通常の燃料噴射の際に実レール圧が目標レール圧よりも低くなることを抑制することができる。
The fuel injection amount of the high-
燃料噴射弁20から燃料フィルタ66への燃料の還流中は、レール圧が低下することにより指令噴射量に見合う燃料を燃料噴射弁20から噴射できないことが考えられる。この点、本実施形態では、エンジン70の1燃焼サイクル内のうち全ての燃料噴射弁20において燃料噴射が実施されていない期間に、第2開閉弁52を開弁して高温燃料を燃料フィルタ66に還流させる構成とした。この構成によれば、燃料噴射弁20による通常の燃料噴射に影響を与えないようにしつつ、燃料フィルタ66の目詰まりを十分に抑制することができる。
It is conceivable that during the recirculation of the fuel from the
今回の燃焼気筒の噴射終了後において次回の燃焼気筒の噴射開始時期よりも所定時間B1前に、フィルタ昇温のために開弁した第2開閉弁52を閉弁する構成とした。このため、フィルタ昇温のための燃料の還流によって低下したレール圧を次回の噴射開始までに目標レール圧に昇圧しておくことができる。
The second on-off
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施されてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment and may be implemented as follows, for example.
・上記実施形態では、燃料噴射弁20から燃料噴射を実施した後の期間に、第2開閉弁52を開弁することにより燃料フィルタ66に燃料を還流したが、燃料噴射弁20から燃料噴射を実施する前の期間に第2開閉弁52を開弁することにより燃料フィルタ66に燃料を還流する構成としてもよい。具体的には、図14において、今回の燃焼気筒が第1気筒♯1である場合、第1気筒♯1の噴射終了時期DAから、次回の燃焼気筒(図14では第3気筒♯3)の噴射開始時期DBまでの期間のうち、噴射終了時期DAから、噴射開始時期DBより時間B1だけ前の期間を、第3気筒♯3の昇温可能期間Tfに設定し、その設定した昇温可能期間Tfにおいて、第3気筒♯3に取り付けられた燃料噴射弁20の第2開閉弁52を開弁することにより、第3気筒♯3の燃料噴射弁20から燃料を排出する。
In the above-described embodiment, the fuel is circulated to the
図17に、燃料噴射前の期間に第2開閉弁52を開弁させる場合の燃料噴射弁20(例えば第3気筒♯3の燃料噴射弁)の動作を表すタイムチャートを示す。なお、図17は、低速開弁モード且つ高速閉弁モードの場合の動作を示している。
FIG. 17 is a time chart showing the operation of the fuel injection valve 20 (for example, the fuel injection valve of the third cylinder # 3) when the second opening / closing
第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉じられており、従動弁41のリフト量が0、制御室及び中間室26の内部の燃料圧力が高圧P1、ニードル弁31のリフト量及び噴射率が0になっている状態において、第2開閉弁52を開弁することにより、ニードル弁31を閉弁位置にしたまま、第1制御室46から第2通路27を介して低圧室57へ燃料が排出される。これにより、制御室46,36及び中間室26の内部の燃料圧力が、高圧P1よりも低圧であって、かつ中間圧P3よりも高圧の燃料圧力に低下する。その後、時刻t30において第2開閉弁52を閉弁する。これにより、制御室46,36及び中間室26の内部の燃料圧力が高圧P1に戻る。その後、時刻t30から時間B1が経過した後の時刻t31では、燃料噴射の開始指令に伴い第1開閉弁51を開弁し、時刻t32では燃料噴射弁の終了指令により第1開閉弁51を閉弁する。低速開弁モード且つ高速閉弁モードでは、第2開閉弁52は閉弁状態で維持される。
Both the first on-off
・上記実施形態では、いずれの気筒の燃料噴射弁20も燃料を噴射していない期間に昇温可能期間Tfを設定してフィルタ昇温制御を実施したが、1つの気筒における燃料噴射中に、別の気筒の燃料噴射弁20の第1開閉弁51を閉じ且つ第2開閉弁52を開いた状態にすることで燃料フィルタ66に高温燃料を還流する構成としてもよい。図18に、燃料噴射期間にオーバーラップさせてフィルタ昇温制御を実施する場合のタイムチャートを示す。図18では、第1気筒♯1で燃料噴射が実施されている期間Txに重複させて、別の気筒(ここでは第4気筒♯4)の第2開閉弁52を開弁する。これにより、期間Tyにおいて、第4気筒♯4に取り付けられた燃料噴射弁20の内部の高温燃料を燃料フィルタ66に供給する。
In the above-described embodiment, the filter temperature raising control is performed by setting the temperature raising possible period Tf in a period in which the
なお、燃料噴射中にフィルタ昇温制御を実施した場合、燃料噴射中にレール圧が低下するため、基本的には燃料噴射中のフィルタ昇温制御は禁止し、極低温時等のように燃料フィルタ66の早期昇温が必要な場合に限って、燃料噴射停止期間中のフィルタ昇温制御と組み合わせて実施する構成としてもよい。また、燃料噴射中にフィルタ昇温制御を実施する場合には、レール圧の降下量に制限を設けることで、スモーク悪化やトルク低下等といった不都合を抑えつつ燃料フィルタ66に燃料を還流させるようにするとよい。
If the filter temperature rise control is performed during fuel injection, the rail pressure will drop during fuel injection.Therefore, basically filter temperature rise control during fuel injection is prohibited, and the fuel pressure is controlled at extremely low temperatures. Only when it is necessary to raise the temperature of the
・燃料噴射弁20及び駆動回路のうち少なくともいずれかに故障が発生したか否かを判定し、故障ありと判定された場合にフィルタ昇温制御の実施を制限する構成としてもよい。この場合、一部の気筒について故障ありと判定された場合には、故障ありと判定された気筒についてフィルタ昇温制御の実施を禁止し、正常な気筒の燃料噴射弁20の昇温用流量Quを増量させる構成とする。また、燃料フィルタ66を加熱するヒータが設けられているシステムでは、燃料噴射弁20を用いたフィルタ昇温制御に代えて、ヒータにより燃料フィルタ66を加熱することにより燃料フィルタ66の目詰まりを抑制するようにしてもよい。
The configuration may be such that it is determined whether or not a failure has occurred in at least one of the
・燃料フィルタ66を加熱するヒータを設け、燃料噴射弁20からの燃料の還流によるフィルタ昇温制御と、ヒータによる燃料フィルタ66の加熱制御とを併用する構成としてもよい。この場合、燃料噴射弁20からの燃料の還流によるフィルタ昇温制御を優先して実施するようにし、燃料の還流のみでは燃料フィルタ66を十分に昇温できない場合に加熱制御を併用することにより、燃料フィルタ66の目詰まりを抑制する。
A heater for heating the
・上記実施形態では、昇温用流量Quに応じて気筒数Nを可変にする構成としたが、昇温用流量Quにかかわらず全気筒の燃料噴射弁20を用いて、燃料フィルタ66に高温燃料を供給する構成としてもよい。この場合、昇温用流量Quに応じて、例えば還流バルブ67の開度を変更する構成としたり、あるいは第2開閉弁52の開弁期間を可変にする(すなわち、昇温実施期間Tcを可変にする)構成としたりしてもよい。
In the above-described embodiment, the number of cylinders N is variable according to the temperature raising flow rate Qu. However, regardless of the temperature raising flow rate Qu, the
・ワックス化条件として、フィルタ前温度Tbがワックス化判定値Tw以下であることを含み、フィルタ前温度Tbがワックス化判定値Tw以下であることを条件にフィルタ昇温制御を実施する構成とした。これに代えて、燃料フィルタ66の異物の堆積量を検出し、その検出した堆積量が所定値以上である場合にフィルタ昇温制御を実施する構成としてもよい。具体的には、例えば、燃料フィルタ66の前後の差圧を検出し、その差圧が所定値以上である場合にフィルタ昇温制御を実施する。
The waxing condition includes that the pre-filter temperature Tb is equal to or lower than the waxing determination value Tw, and the filter temperature raising control is performed under the condition that the pre-filter temperature Tb is equal to or lower than the waxing determination value Tw. . Instead of this, the amount of foreign matter deposited on the
・上記実施形態では、ワックス化条件が成立していることを条件にフィルタ昇温制御を実施したが、エンジン始動時であるか否かを判定し、エンジン始動時である場合には常時フィルタ昇温制御を実施する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the filter temperature raising control is performed on the condition that the waxing condition is satisfied. However, it is determined whether or not the engine is being started, and if the engine is being started, the filter is constantly raised. The temperature may be controlled.
・上記実施形態では、第2開閉弁52の開閉を制御することにより噴射率を可変制御する構成に適用する場合について説明したが、制御室と燃料排出通路とを連通及び遮断することにより、ニードル弁31を移動させずに制御室の内部の燃料圧力を調整可能な圧力調整弁としてフィルタ昇温専用の開閉弁を設け、この開閉弁の駆動を制御することによりフィルタ昇温制御を実施する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the case of applying the configuration in which the injection rate is variably controlled by controlling the opening / closing of the second opening / closing
・燃料噴射弁20の構成は、図1に示す構成に限定されない。例えば、図1の燃料噴射弁20において、従動弁41が第1高圧通路13と第1制御室46とを遮断した状態では、第2通路27が、従動弁41の内部に形成され且つ第3通路42とは別の通路を介して第1制御室46に連通される構成としてもよい。あるいは、第2通路27が中間室26に連通され、従動弁41が第1高圧通路13と第1制御室46とを遮断した状態では、第2通路27が中間室26及び第3通路42を介して第1制御室46に連通される構成としてもよい。
The configuration of the
また、図1の燃料噴射弁20において、ニードル弁31の移動速度を調整する第2開閉弁52として2個以上の開閉弁を設け、これら2個以上の開閉弁の開閉を個別に制御することにより、ニードル弁31の移動速度を更に高精度に調整するようにしてもよい。この場合、昇圧オリフィス14aを介した燃料の流量が、2個以上の開閉弁のそれぞれの燃料通路に設けられた減圧オリフィスを介した燃料の流量の合計よりも大きく設定する。
Further, in the
・上記の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散して実現したり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素で実現したりしてもよい。 -Each component described above is a conceptual one, and is not limited to the above embodiment. For example, the functions of one constituent element may be distributed to a plurality of constituent elements, or the functions of a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element.
10…燃料噴射システム、11…コモンレール(蓄圧配管)、13…第1高圧通路、20…燃料噴射弁、25…第1通路、26…中間室、27…第2通路、31…ニードル弁、34…噴射孔、36…第2制御室、41…従動弁、46…第1制御室、51…第1開閉弁、52…第2開閉弁(圧力調整弁)、57…低圧室、58…低圧通路、65…リターン配管(戻し配管)、65a…分岐配管(戻し配管)、63…低圧燃料通路、66…燃料フィルタ、67…還流バルブ、69…還流機構、70…エンジン(内燃機関)、90…ECU(供給制御部、噴射制御部、条件判定部、流量設定部、気筒数設定部、圧送量算出部、駆動制御部)。 10 ... Fuel injection system, 11 ... Common rail (accumulation pipe), 13 ... 1st high pressure passage, 20 ... Fuel injection valve, 25 ... 1st passage, 26 ... Intermediate chamber, 27 ... 2nd passage, 31 ... Needle valve, 34 ... injection hole, 36 ... second control chamber, 41 ... driven valve, 46 ... first control chamber, 51 ... first opening / closing valve, 52 ... second opening / closing valve (pressure adjusting valve), 57 ... low pressure chamber, 58 ... low pressure Passage, 65 ... Return pipe (return pipe), 65a ... Branch pipe (return pipe), 63 ... Low-pressure fuel passage, 66 ... Fuel filter, 67 ... Reflux valve, 69 ... Reflux mechanism, 70 ... Engine (internal combustion engine), 90 ... ECU (supply control unit, injection control unit, condition determination unit, flow rate setting unit, cylinder number setting unit, pumping amount calculation unit, drive control unit).
Claims (9)
前記燃料噴射弁は、
前記蓄圧配管からの前記高圧燃料が供給される制御室(36,46)と、
前記制御室の内部の燃料圧力に応じて開弁位置及び閉弁位置に移動することにより噴射孔(34)を開閉するニードル弁(31)と、
前記制御室内の燃料を前記燃料噴射弁の外部へ排出する燃料排出通路(58)と、
前記制御室と前記燃料排出通路とを連通及び遮断することにより、前記ニードル弁を移動させずに前記制御室の内部の燃料圧力を調整可能な圧力調整弁(52)と、
を備え、
前記燃料排出通路と、前記低圧燃料通路のうち前記燃料タンクより下流側であって前記燃料フィルタの上流側の部分とを接続する戻し配管(65,65a)が設けられており、
前記ニードル弁が前記閉弁位置にあるときに前記圧力調整弁により前記制御室と前記燃料排出通路とを連通することにより、前記ニードル弁を前記閉弁位置から移動させずに、前記制御室内の燃料を前記戻し配管を通じて前記燃料フィルタに供給する供給制御部を備える、燃料噴射システム。 A fuel filter (66) arranged in a low-pressure fuel passage (63) connecting the fuel tank (61) and the high-pressure pump (62) and filtering fuel, and a pressure accumulation pipe for storing the fuel supplied from the high-pressure pump in a high-pressure state A fuel injection system comprising: (11) and a fuel injection valve (20) for directly injecting high-pressure fuel in the accumulator pipe into a cylinder of an internal combustion engine (70),
The fuel injection valve,
A control chamber (36, 46) to which the high pressure fuel is supplied from the pressure accumulating pipe;
A needle valve (31) for opening and closing the injection hole (34) by moving to a valve opening position and a valve closing position according to the fuel pressure inside the control chamber;
A fuel discharge passage (58) for discharging the fuel in the control chamber to the outside of the fuel injection valve;
A pressure adjustment valve (52) capable of adjusting the fuel pressure inside the control chamber without moving the needle valve by connecting and disconnecting the control chamber and the fuel discharge passage,
Equipped with
A return pipe (65, 65a) that connects the fuel discharge passage and a portion of the low-pressure fuel passage that is downstream of the fuel tank and upstream of the fuel filter is provided,
By connecting the control chamber and the fuel discharge passage with the pressure regulating valve when the needle valve is in the closed position, the needle valve is not moved from the closed position to the inside of the control chamber. A fuel injection system comprising: a supply control unit that supplies fuel to the fuel filter through the return pipe.
前記制御室と前記燃料排出通路とを接続する第1通路(25)に配置され、前記制御室と前記燃料排出通路とを連通及び遮断することにより前記ニードル弁を前記開弁位置及び前記閉弁位置に移動させる第1開閉弁(51)と、
前記制御室と前記燃料排出通路とを接続し且つ前記第1通路とは異なる第2通路(27)に配置され、前記制御室と前記燃料排出通路とを連通及び遮断することにより前記ニードル弁を移動させずに前記制御室の内部の燃料圧力を調整可能な第2開閉弁(52)と、
を備え、
前記圧力調整弁は、前記第2開閉弁であり、
前記第1開閉弁及び前記第2開閉弁の開閉を制御することにより、前記燃料噴射弁の噴射率を可変に制御する噴射制御部を更に備え、
前記供給制御部は、前記第1開閉弁により前記第1通路を介した前記制御室と前記燃料排出通路との連通を遮断することによって前記ニードル弁が前記閉弁位置にあるときに、前記第2開閉弁により前記第2通路を介して前記制御室と前記燃料排出通路とを連通することにより、前記制御室内の燃料を前記戻し配管を通じて前記燃料フィルタに供給する、請求項1に記載の燃料噴射システム。 The fuel injection valve,
The needle valve is disposed in a first passage (25) that connects the control chamber and the fuel discharge passage, and connects and disconnects the control chamber and the fuel discharge passage to open and close the needle valve. A first opening / closing valve (51) for moving to a position,
The needle valve is connected by connecting the control chamber and the fuel discharge passage and in a second passage (27) different from the first passage, and connecting and disconnecting the control chamber and the fuel discharge passage. A second on-off valve (52) capable of adjusting the fuel pressure inside the control chamber without moving,
Equipped with
The pressure regulating valve is the second opening / closing valve,
An injection control unit that variably controls the injection rate of the fuel injection valve by controlling opening / closing of the first opening / closing valve and the second opening / closing valve,
The supply control unit interrupts the communication between the control chamber and the fuel discharge passage via the first passage by the first opening / closing valve, so that when the needle valve is in the closed position, The fuel according to claim 1, wherein the fuel in the control chamber is supplied to the fuel filter through the return pipe by connecting the control chamber and the fuel discharge passage through the second passage with two opening / closing valves. Injection system.
前記供給制御部は、前記条件判定部により前記所定の析出条件が成立していると判定された場合に、前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する、請求項1又は2に記載の燃料噴射システム。 Based on the fuel temperature on the upstream side of the high-pressure pump, a condition determination unit for determining whether or not a predetermined deposition condition for producing a deposit of the fuel is established,
The fuel according to claim 1 or 2, wherein the supply control unit supplies the fuel in the control chamber to the fuel filter when the condition determination unit determines that the predetermined deposition condition is satisfied. Injection system.
前記供給制御部は、前記流量設定部により設定した燃料流量に基づいて、前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。 A flow rate setting unit that sets the flow rate of the fuel in the control chamber supplied to the fuel filter based on the fuel temperature on the upstream side of the high-pressure pump,
The fuel injection system according to claim 1, wherein the supply control unit supplies the fuel in the control chamber to the fuel filter based on the fuel flow rate set by the flow rate setting unit.
前記流量設定部により設定した燃料流量に基づいて、前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する気筒数を設定する気筒数設定部を更に備え、
前記供給制御部は、前記気筒数設定部により設定した気筒数に対応する数の前記燃料噴射弁における前記圧力調整弁を制御することにより、前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する、請求項4に記載の燃料噴射システム。 The internal combustion engine comprises a plurality of the cylinders, the fuel injection valve is provided for each cylinder,
Further comprising a cylinder number setting unit for setting the number of cylinders for supplying the fuel in the control chamber to the fuel filter based on the fuel flow rate set by the flow rate setting unit,
The supply control unit supplies the fuel in the control chamber to the fuel filter by controlling the pressure adjustment valves in the fuel injection valves in the number corresponding to the number of cylinders set by the cylinder number setting unit. Item 4. The fuel injection system according to Item 4.
前記供給制御部は、前記休止気筒判定部により前記休止気筒があると判定された場合に、前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する気筒として前記休止気筒を優先して選択し、前記休止気筒に設けられた前記燃料噴射弁の前記圧力調整弁を制御することにより前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する、請求項5に記載の燃料噴射システム。 Further comprising a deactivated cylinder determination unit that determines whether or not there is a deactivated cylinder that deactivates combustion,
The supply control unit, when the deactivated cylinder determination unit determines that there is the deactivated cylinder, preferentially selects the deactivated cylinder as a cylinder that supplies the fuel in the control chamber to the fuel filter, and deactivates the deactivated cylinder. The fuel injection system according to claim 5, wherein the fuel in the control chamber is supplied to the fuel filter by controlling the pressure adjustment valve of the fuel injection valve provided in a cylinder.
前記圧送量算出部により算出した燃料圧送量に基づいて前記高圧ポンプの駆動を制御する駆動制御部と、
を更に備える、請求項4〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。 A pressure feed amount calculation unit that calculates the fuel pressure feed amount of the high-pressure pump based on the injection amount command value of the fuel injection valve and the fuel flow rate set by the flow rate setting unit;
A drive control unit for controlling the drive of the high-pressure pump based on the fuel pressure feed amount calculated by the pressure feed amount calculation unit;
The fuel injection system according to claim 4, further comprising:
前記供給制御部は、複数の前記燃料噴射弁のいずれも前記噴射孔から燃料を噴射していない期間に、前記制御室内の燃料を前記燃料フィルタに供給する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。 The internal combustion engine comprises a plurality of the cylinders, the fuel injection valve is provided for each cylinder,
The supply control unit supplies the fuel in the control chamber to the fuel filter during a period in which none of the plurality of fuel injection valves is injecting fuel from the injection hole. The fuel injection system according to the paragraph.
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