JP2022054669A - Fuel injection system and control method for fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料噴射システム及び燃料噴射システムの制御方法に関する。 The present disclosure relates to a fuel injection system and a control method for the fuel injection system.
内燃機関は熱サイクルに応じて異なる種類の燃料を使用して駆動するが、例えばディーゼル機関では化石燃料の軽油だけでなくバイオディーゼル燃料が使われる場合もあり、異なる性状の燃料が同じ熱サイクルで使用される場合がある。また、燃料は燃焼後に大気放出されると環境に影響する物質や正常な燃焼の妨げとなる物質の含有率が規制されているが、規制値の上限は国や地域で異なるため、同種の燃料でも国や地域で性状が異なる場合がある。また規制を守らないで精製された粗悪燃料は性状が様々である。このような性状の異なる燃料を同じ燃焼条件で使用すると内燃機関が損傷する場合があるため、性状に応じて運転条件を変える場合がある。 Internal combustion engines are driven using different types of fuels depending on the heat cycle. For example, diesel engines may use biodiesel fuel as well as fossil fuel diesel fuel, and fuels with different properties have the same heat cycle. May be used. In addition, the content of substances that affect the environment or interfere with normal combustion when released into the atmosphere after combustion is regulated, but the upper limit of the regulated value differs depending on the country or region, so the same type of fuel However, the properties may differ depending on the country or region. Inferior fuels refined without observing regulations have various properties. If such fuels having different properties are used under the same combustion conditions, the internal combustion engine may be damaged, and therefore the operating conditions may be changed according to the properties.
例えば特許文献1では燃焼時の燃焼室内の圧力から燃料の性状を推定して燃料噴射量を制御している。特許文献2では火花点火内燃機関の始動時の微粒子の発生量から燃料の性状を推定して点火時期を制御している。
For example, in
バイオ燃料や粗悪燃料は、燃焼条件によっては噴射装置のノズルを閉塞させる性状のものがある。しかしながら特許文献1、2の制御は内燃機関の始動後の燃焼状態から燃料の性状を推定するため、噴射装置のノズルを閉塞させる性状の燃料が使用されていた場合、性状を推定した時点で既に閉塞が生じている恐れがあった。
Biofuels and inferior fuels have the property of blocking the nozzle of the injection device depending on the combustion conditions. However, since the control of
本開示は上記課題に鑑みてなされたもので、バイオ燃料や粗悪燃料を使用する場合でも燃料噴射時の燃料の詰まりを内燃機関の始動前に防止できる燃料噴射システムの提供を目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection system capable of preventing fuel clogging at the time of fuel injection even when biofuel or inferior fuel is used before starting the internal combustion engine.
上記の目的を達成するための本開示の一態様は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するノズルを備える噴射装置と、前記噴射装置に燃料を供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから前記ノズルに至る燃料の流路の中途から前記燃料タンクに燃料を還流する開閉可能な還流路と、前記還流路の開閉を調整する制御部を備える燃料噴射システムであって、燃料の性状に係る情報を取得する燃料性状取得部を備え、前記制御部は、前記燃料性状取得部が取得した情報から燃料の性状を特定し、特定した燃料の性状に応じて前記還流路の開度を調整して燃料噴射圧を前記ノズルが詰まらない圧力に制御することを特徴とする。 One aspect of the present disclosure for achieving the above object is an injection device including a nozzle for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, a fuel tank for supplying fuel to the injection device, and the nozzle from the fuel tank. It is a fuel injection system provided with an openable / closable recirculation path for recirculating fuel from the middle of the fuel flow path leading to the fuel to the fuel tank and a control unit for adjusting the opening / closing of the recirculation path, and provides information on the properties of the fuel. A fuel property acquisition unit is provided, and the control unit identifies the fuel property from the information acquired by the fuel property acquisition unit, adjusts the opening degree of the recirculation path according to the specified fuel property, and adjusts the fuel. It is characterized in that the injection pressure is controlled to a pressure at which the nozzle is not clogged.
また本開示の他の態様は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するノズルを備える噴射装置と、前記噴射装置に燃料を供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから前記ノズルに至る燃料の流路の中途から前記燃料タンクに燃料を還流する開閉可能な還流路を備える燃料噴射システムの制御方法であって、燃料の性状に係る情報を取得する燃料性状取得工程と、前記燃料性状取得工程で取得した情報から燃料の性状を特定する特定工程と、前記特定工程で特定した燃料の性状に応じて前記還流路の開度を調整して燃料噴射圧を前記ノズルが詰まらない圧力に制御する圧力調整工程と、を実施することを特徴とする。 Another aspect of the present disclosure is an injection device including a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, a fuel tank for supplying fuel to the injection device, and a flow path of fuel from the fuel tank to the nozzle. It is a control method of a fuel injection system provided with an openable and closable recirculation path for recirculating fuel to the fuel tank from the middle, and is acquired in a fuel property acquisition step of acquiring information related to fuel properties and a fuel property acquisition process. Pressure adjustment that controls the fuel injection pressure to a pressure that does not clog the nozzle by adjusting the opening degree of the recirculation path according to the specific step of specifying the fuel properties from the information provided and the properties of the fuel specified in the specific step. It is characterized by carrying out the process.
本開示によれば、バイオ燃料や粗悪燃料を使用する場合でも燃料噴射時の燃料の詰まりを内燃機関の始動前に防止できる燃料噴射システムを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a fuel injection system capable of preventing fuel clogging at the time of fuel injection before starting the internal combustion engine even when biofuel or inferior fuel is used.
以下、図面に基づき本開示に好適な実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments suitable for the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
まず図1を参照して本開示の実施形態に係る燃料噴射システム1の概略構成を説明する。図1では燃料噴射システム1として、内燃機関であるディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射するシステムを例示する。図1に示す燃料噴射システム1は噴射装置3、燃料タンク5、還流路7、燃料性状取得部13、及び制御部11を備える。
First, a schematic configuration of the
噴射装置3は内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するノズル21aを備える装置であり、サプライポンプ25、コモンレール23、及びインジェクタ21を備える。
The
サプライポンプ25は燃料タンク5から燃料をくみ上げてコモンレール23に送出するポンプであり、燃料供給路9aで燃料タンク5と接続される。サプライポンプ25は内燃機関の燃焼に必要な量の燃料をくみ上げられるのであれば、公知のピストン式ポンプや内面カム式ポンプを用いればよい。
The
コモンレール23はサプライポンプ25から供給された燃料を予め定められた所定の目標圧力で一時的に保持してインジェクタ21に送出する蓄圧室であり、燃料供給路9bでサプライポンプ25と接続され、燃料が供給される。コモンレール23は蓄圧室であるため、内部の圧力を検出する圧力センサ23a、及び圧力を調整する圧力調整バルブ23bを備える。
The
インジェクタ21はコモンレール23から送出された燃料を所定の時期が来ると、所定の噴射量、噴射圧で、所定の噴射時間だけ内燃機関の燃焼室に噴射する装置であり、内燃機関の数に応じた数が設けられる。インジェクタ21は燃料供給路9cでコモンレール23と接続され、燃料が供給される。インジェクタ21の下端には燃料が噴射されるノズル21aが設けられており、図示しないソレノイドバルブ等でノズル21aの開閉を調整することで噴射量及び噴射時間を調整する。また個々のインジェクタ21は内部の圧力が目標圧力を超える際に燃料を逃がす逆止弁27を備える。
The
燃料タンク5は燃料を貯留して噴射装置3に供給するするタンクである。燃料タンク5は内燃機関の燃焼に必要十分な量の燃料を貯留でき、燃料中の成分で腐食しないものであれば公知のタンクを利用できる。
The
還流路7は、燃料タンク5からノズル21aに至る燃料の流路の中途から燃料タンク5に燃料を還流する流路である。還流路7はコモンレール23やインジェクタ21内の圧力が所定の目標圧力を超える場合にこれらの内部の燃料を燃料タンク5に還流することで圧力を目標圧力まで下げる。具体的には図1の還流路7はコモンレール23から燃料を還流する還流路7aと、インジェクタ21から燃料を還流する還流路7bを有する。つまりコモンレール23が還流路7aに接続されており、インジェクタ21が還流路7bに接続されている。還流路7a、7bは中途で合流して還流路7cとなり、還流路7cの終端が燃料タンク5に接続される。コモンレール23は、還流路7aに還流する燃料の流量を調整する開閉可能なレール逃がし弁としての圧力調整バルブ23bが還流路7aとの接続部に設けられている。この構成では圧力調整バルブ23bのバルブ開度を調整して還流路7aに還流する燃料の流量を調整することでコモンレール23の圧力を調整できる。インジェクタ21は還流路7bに還流する燃料の流量を調整する開閉可能なインジェクタ逃がし弁としての逆止弁27が還流路7bとの接続部に設けられている。この構成では逆止弁27のバルブ開度を調整して還流路7bに還流する燃料の流量を調整することでインジェクタ21の圧力を調整できる。バルブ開度は大きいほどコモンレール23やインジェクタ21から還流路7を介して燃料タンク5に還流される燃料の流量が多くなるので、コモンレール23やインジェクタ21の圧力が下がる。逆にバルブ開度が小さいほどコモンレール23やインジェクタ21から還流路7を介して燃料タンク5に還流される燃料の流量が少なくなるので、コモンレール23やインジェクタ21の圧力が上がる。
The
なお、還流路7はサプライポンプ25から燃料タンク5に燃料を還流する還流路7dも有する。
The
燃料性状取得部13は燃料タンク5に貯留された燃料の性状に係る情報を取得する装置である。燃料の性状とは、ここではノズル21aの詰まらせ易さを示す指標となる燃料の物性を意味し、具体的には燃料の粘度又は密度である。燃料の粘度は大きくなるほど粘性抵抗が大きくなるため、インジェクタ21を詰まらせやすいためである。燃料の密度は大きくなるほど低温環境下でワックス化して固化しやすいため、ノズル21aを詰まらせやすいためである。
The fuel
燃料性状取得部13は燃料の性状に係る情報を取得できるのであれば粘度又は密度を直接取得する装置でも、間接的に取得する装置でもよい。粘度や密度を直接取得する装置としては、図1に示すように燃料タンク5に設けられてタンク内の燃料の粘度を測定する粘度計13a及び密度を測定する密度計13bが挙げられる。粘度計13aや密度計13bは燃料で腐食せず、所望の精度で粘度や密度を検出できるのであれば公知のセンサを使用できる。
The fuel
なお粘度計13aや密度計13bはノズル21aを詰まらせる原因を検出する装置であるため、インジェクタ21やコモンレール23のようにノズル21aになるべく近い位置に設けるのが本来は好ましい。しかしながらインジェクタ21やコモンレール23は燃料噴射圧を目標圧にするために燃料タンク内と比べて高圧であり、また燃料の噴射と停止の繰り返しで圧力の脈動が大きいため、一般的な粘度計13aや密度計13bは、この環境に耐えられない可能性が高い。そのため、粘度計13aや密度計13bは燃料タンク5に設けるのが好ましい。
Since the
粘度や密度を間接的に取得する装置としては、GPS信号受信器13cのように噴射装置3の位置を取得する装置が挙げられる。GPSとはGlobal Positioning Systemの略である。位置を取得する装置で粘度や密度を間接的に取得できる理由は、粗悪燃料やバイオ燃料は使用される国や地域が、ある程度決まっているため、GPS信号受信器13cが受信した位置座標に該当する国や地域が分かれば、燃料の性状も特定できるためである。具体的には粗悪燃料については燃料の精製法や、粘度や密度が大きくなる原因となる物質の含有率や関する規制が緩い国や地域が挙げられる。バイオ燃料については大規模なバイオ燃料の生成装置がある国や地域が挙げられる。
Examples of the device for indirectly acquiring the viscosity and the density include a device for acquiring the position of the
なお、GPS信号受信器13cで取得できるのは位置情報であるため、位置情報から燃料の性状を特定するためには、位置情報とその位置における燃料の粘度や密度等の燃料の性状との関係を示す情報が別途必要である。このような噴射装置3の位置と、使用される燃料の性状の関係を示す情報を以下の説明では燃料性状位置マッピング10と呼ぶ。燃料性状位置マッピング10は制御部11が予め記憶している。
Since it is the position information that can be acquired by the
粘度計13a、密度計13b、及びGPS信号受信器13cは少なくも1つあれば燃料の性状に係る情報を取得できる。ただし2つ以上設けることで、一方が故障した際の冗長性を高めてもよい。
If there is at least one
制御部11は、噴射装置3の駆動を制御するコンピュータであり、特に還流路7の開閉を調整するコンピュータである。制御部11はサプライポンプ25、圧力調整バルブ23b、逆止弁27、インジェクタ21のソレノイド等と電気的に接続されてこれらを駆動する信号を送信する。制御部11は圧力センサ23a、粘度計13a、密度計13b、及びGPS信号受信器13cとも電気的に接続されて、これらが取得した情報を示す信号が入力される。
The
制御部11は内燃機関のアクセルが踏まれる等して内燃機関が駆動する際にはアクセル開度や内燃機関の回転数に基づき、燃料噴射量、燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期を制御する。そのため、制御部11は燃料噴射量、燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期を決定するための情報である燃料噴射量マップ11a、燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dを有する。
When the internal combustion engine is driven by the accelerator of the internal combustion engine being stepped on, the
燃料噴射量マップ11aは内燃機関のアクセル開度と回転数と燃料噴射量の関係を示す情報であり、具体的にはこの3つを変数とする関数である。燃料噴射時間マップ11bは燃料噴射圧と燃料噴射時間と燃料噴射量の関係を示すマップであり、具体的にはこの3つを変数とする関数である。燃料噴射圧マップ11cは、内燃機関の回転数と燃料噴射量と燃料噴射圧の関係を示すマップであり、具体的にはこの3つを変数とする関数である。燃料噴射時期マップ11dは内燃機関の回転数と燃料噴射量と燃料噴射時期、つまり燃料を噴射するタイミングの関係を示すマップであり、具体的にはこの3つを変数とする関数である。
The fuel
制御部11は内燃機関のアクセルが踏まれると図示しないアクセル開度センサからアクセル開度を取得して、さらに図示しないエンジン回転センサ等で内燃機関の回転数を取得する。次に取得したアクセル開度と回転数を燃料噴射量マップ11aの関数に代入して燃料噴射量を求める。また取得した回転数と、求めた燃料噴射量を燃料噴射圧マップ11cの関数に代入して燃料噴射圧を求める。さらに、求めた燃料噴射量と燃料噴射圧を燃料噴射時間マップ11bの関数に代入して燃料噴射時間を求める。また、回転数と燃料噴射量を燃料噴射時期マップ11dに代入して燃料噴射時期を求める。最後に、制御部11は求めた燃料噴射量、燃料噴射圧、燃料噴射時間、及び燃料噴射時期で燃料を噴射するようにサプライポンプ25、圧力調整バルブ23b、及びインジェクタ21を制御する。
When the accelerator of the internal combustion engine is stepped on, the
ただし、本実施形態の制御部11は燃料性状取得部13が取得した情報から燃料の性状を特定し、特定した燃料の性状に応じて還流路7の開度を調整して、燃料噴射圧をノズル21aが詰まらない圧力に制御する。この制御は燃料性状取得部13が燃料の性状に係る情報を取得できるタイミングであれば、内燃機関が始動する前に実施できる。例えば給油で新たな燃料が燃料タンク5に投入されるとタンク内の燃料の性状が変化するため、給油を制御タイミングにできる。給油を制御タイミングとする場合は燃料計から燃料残量を取得し、燃料残量が増えた場合に給油されたと判断すればよい。ただし外部環境による燃料タンク5内の温度の変化、あるいは燃料の経時変化による劣化でも燃料の性状は変化する。そのため前回の制御から、ある程度の時間が経過した時、例えば内燃機関の始動直前のイグニッションキーによる電源ONの操作を制御タイミングとしてもよい。
However, the
このように、燃料の性状に応じて還流路7の開度を調整して燃料噴射圧をノズル21aが詰まらない圧力に制御することで、粗悪燃料やバイオ燃料を使用する場合でも燃料噴射時の燃料の詰まりを内燃機関の始動前に防止できる。
In this way, by adjusting the opening degree of the
具体的な制御としては、制御部11は、燃料噴射圧が燃料の性状に応じて予め定められた上限噴射圧以下になるように還流路7の開閉を制御する。上限噴射圧とは、対応する燃料の性状でノズル21aが詰まらない燃料噴射圧の上限である。
As a specific control, the
一般に燃料噴射圧が大きいほどノズル21aが詰まりやすい。そこで燃料噴射圧の上限を上限噴射圧にすることで、噴射装置3内の圧力、具体的にはコモンレール23やインジェクタ21内の圧力が、詰まりが生じる可能性がある噴射圧を超えないので、詰まりを確実に防げる。
Generally, the larger the fuel injection pressure, the easier it is for the
ただし、粗悪燃料でない場合に設定すべき燃料噴射圧が上限を超える値であった場合、燃料が粗悪燃料だった場合に単純に燃料噴射圧を上限以下に抑制すると、1回の噴射で内燃機関の燃焼室内に供給される燃料が減ってしまい、燃焼が不十分になる可能性がある。 However, if the fuel injection pressure to be set when the fuel is not inferior is a value exceeding the upper limit, and if the fuel is inferior fuel and the fuel injection pressure is simply suppressed to the upper limit or less, the internal combustion engine can be injected once. There is a possibility that the fuel supplied to the combustion chamber will be reduced and the combustion will be insufficient.
そこで制御部11は、燃料噴射圧が下がるほど燃料噴射時間を長くするのが好ましい。このように燃料噴射圧を下げた場合は燃料噴射時期を長くすると、噴射圧を下げることで単位時間当たりの噴射量が減った分を、噴射時間を延ばして補うことができる。
Therefore, it is preferable that the
具体的には制御部11は、内燃機関のアクセル開度と回転数に応じて予め定められた目標噴射量、つまり燃料噴射量マップ11aで求めた噴射量で燃料を噴射するように燃料噴射圧と燃料噴射時間を調整すればよい。このように目標となる噴射量を変えずに燃料噴射圧と燃料噴射時間を調整すると、噴射圧を下げることで単位時間当たりの噴射量が減った分に応じて噴射時間を延ばして目標噴射量を維持する。そのため、燃料の詰まりを防止しつつ、アクセル開度等の内燃機関の運転者の操作に応じた内燃機関の駆動ができる点で益々有利である。
Specifically, the
燃料性状取得部13が粘度計13a又は密度計13bの場合、制御部11は粘度計13a又は密度計13bが取得した燃料の粘度又は密度が大きくなるほど還流路7の開度を大きくして燃料噴射圧を下げる制御を行えばよい。
When the fuel
このように燃料の粘度又は密度を実測して、これらが大きくなるほど燃料噴射圧を下げることで、詰まりに直結する物性を実測するため、燃料噴射圧を下げる必要がある場合は噴射圧が必ず下がり、下げる必要がない場合は噴射圧が下がらない。 By actually measuring the viscosity or density of the fuel in this way and lowering the fuel injection pressure as these become larger, the physical properties directly linked to clogging are measured, so the injection pressure always drops when it is necessary to lower the fuel injection pressure. If it is not necessary to reduce the injection pressure, the injection pressure will not decrease.
燃料性状取得部13がGPS信号受信器13cの場合、制御部11は、GPS信号受信器13cが取得した噴射装置3の位置座標から燃料の性状を特定する。さらに特定した燃料の性状に応じて還流路7の開度を調整して、燃料噴射圧をノズル21aが詰まらない圧力に制御する。
When the fuel
このように噴射装置3の位置情報を基に燃料の性状を特定することで、燃料の性状を直接取得しなくてもGPS等の噴射装置3の位置を取得する装置があれば燃料の性状に応じた燃料噴射圧を制御できる。
By specifying the fuel properties based on the position information of the
なお制御部11が燃料噴射量の上限を設定する制御や燃料噴射圧を下げた場合に燃料噴射時期を長くする制御の具体例としては、以下の手段が挙げられる。
Specific examples of the control in which the
まず図1に示すように燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dを使用が想定される燃料の性状に応じて複数組を予め制御部11に記憶しておく。複数の燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dは、燃料の性状に応じて燃料噴射圧が上限を超えないような関数になっており、燃料噴射圧が低い場合は燃料噴射時期が長くなるように設定されている。さらに目標となる噴射量を変えずに燃料噴射圧と燃料噴射時間を決めるような関数になっている。
First, as shown in FIG. 1, a plurality of sets of the fuel
次に、燃料タンク5に燃料が給油される等して燃料タンク5内の燃料の性状が変化した場合、制御部11は燃料性状取得部13から燃料の性状に係る情報を取得して燃料の性状を特定する。さらに特定した燃料の性状に対応した燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dを選択する。以後は新たな燃料が給油される等して燃料の性状が変化しない限りは選択した燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dを用いて燃料噴射制御を行えばよい。
Next, when the properties of the fuel in the
このように、燃料の性状に応じて対応する1組の燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dを制御部11が選択して燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期を決定してもよい。
In this way, the
この構成では予め燃料の性状や内燃機関の回転数に応じた燃料噴射圧、燃料噴射量、燃料噴射時期及び燃料噴射時間が決まっているため、燃料の性状に応じて噴射条件を決める場合にこれらの条件を制御部11が計算する必要がない。なお燃料噴射量マップ11aは燃料噴射量を求めるマップであるが、燃料の性状で燃料噴射量は変えないため、燃料の性状に応じて複数の燃料噴射量マップ11aを用意する必要はない。よって制御部11は燃料の性状によらず1つの燃料噴射量マップ11aから燃料噴射量を決定する。制御部11は決定した燃料噴射量と内燃機関の回転数を、燃料の性状に応じて選択した1組の燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dに当てはめて燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期を求める。
In this configuration, the fuel injection pressure, fuel injection amount, fuel injection timing, and fuel injection time are determined in advance according to the fuel properties and the rotation speed of the internal combustion engine. Therefore, when the injection conditions are determined according to the fuel properties, these are used. It is not necessary for the
このように燃料の性状に応じた燃料噴射量の上限の設定等がされた後で内燃機関が駆動した場合、制御部11は噴射装置3を制御して燃料の性状に応じて還流路7の開度を調整して、燃料噴射圧をノズル21aが詰まらない圧力に制御する。
When the internal combustion engine is driven after the upper limit of the fuel injection amount is set according to the fuel properties in this way, the
具体的には制御部11はコモンレール23の圧力調整バルブ23bのバルブ開度を調整することで還流路7の開度を調整するのが好ましい。これは、コモンレール23は蓄圧室であるため、圧力センサ23aが設けられており、この圧力センサ23aを圧力制御に流用できるためである。
Specifically, it is preferable that the
制御部11は、個々のインジェクタ21の逆止弁27のバルブ開度を調整することで還流路7の開度を調整してもよい。この構成では個々のインジェクタ21毎に詰まりを防止できる点で有利である。以上が本開示の実施形態に係る燃料噴射システム1の概略構成の説明である。
The
次に本開示の実施形態に係る燃料噴射システム1の制御方法について図2及び図3を参照して説明する。まず、内燃機関の始動前の圧力調整方法について図2を参照して説明する。
Next, the control method of the
燃料タンク5に燃料が給油される等してタンク内の燃料の性状が変わった場合、制御部11は燃料性状取得部13を用いて燃料の性状に係る情報を取得する(図2のS1、燃料性状取得工程)。具体的には燃料性状取得部13が粘度計13aや密度計13bの場合は燃料タンク5内の燃料の密度や粘度を測定する。燃料性状取得部13がGPS信号受信器13cの場合は噴射装置3の位置座標を取得する。
When the properties of the fuel in the tank change due to fuel being refueled to the
次に制御部11はS1で取得した燃料の性状に係る情報から燃料の性状を特定する(図2のS2、特定工程)。燃料性状取得部13が粘度計13aや密度計13bの場合はS1で取得した粘度や密度を燃料の性状とする。燃料性状取得部13がGPS信号受信器13cの場合はS1で取得した位置座標を燃料性状位置マッピング10に当てはめて、その位置に対応する燃料の粘度や密度等の燃料の性状を特定する。
Next, the
次に制御部11はS2で特定した燃料の性状に応じて還流路7の開度を調整して燃料噴射圧をノズル21aが詰まらない圧力に制御する(図2のS3、圧力調整工程)。具体的にはS2で特定した燃料の性状に対応した1組の燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、及び燃料噴射時期マップ11dを選択する。以上が内燃機関の始動前の圧力調整方法の説明である。S1~S3の制御は内燃機関の始動前に圧力の上限を決定し、上限を超えないように噴射装置3を制御するフィードフォワード制御である。一方で内燃機関の始動後に駆動中の噴射装置3の圧力を検出して検出値に基づき圧力を制御するフィードバック制御の例も図3を参照して簡単に説明する。
Next, the
まず制御部11は内燃機関のアクセル開度と回転数を検出する(図3のS11)。制御部11は検出したアクセル開度と回転数を燃料噴射量マップ11aに当てはめて燃料噴射量を求める。さらに求めた燃料噴射量と、予め選択された、燃料噴射時間マップ11b、燃料噴射圧マップ11c、燃料噴射時期マップ11dから燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期を決定する(図3のS12)。次に制御部11はS12で決定した燃料噴射量、燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期で燃焼室に燃料を噴射するようにコモンレール23及びインジェクタ21を制御する(図3のS13)。
First, the
次に制御部11は圧力センサ23aやインジェクタ21に設けられた図示しない圧力センサを用いてコモンレール23の圧力又はインジェクタ21内の圧力を検出する(図3のS14)。次に制御部11は燃料噴射圧マップ11c等を参照し、S14で検出した圧力が燃料性状に応じて予め定められた上限値を超えるか否かを判断し、上限値を超える場合はS16に進み、上限値を超えない場合はS17に進む(図3のS15)。
Next, the
S15で圧力が上限値を超えると判断した場合、制御部11は圧力調整バルブ23b又は逆止弁27を開放して圧力を上限以下にしてリターンする(図3のS16)。既に圧力調整バルブ23b又は逆止弁27が既に開放されている場合、バルブ開度をより大きくしてリターンする。S15で圧力が上限値を超えない場合は圧力調整バルブ23b及び逆止弁27は開放せず、既に開放されている場合はこれらを閉鎖するか開度を下げてリターンする(図3のS17)。以上が内燃機関の始動後に駆動中の噴射装置3の圧力を検出して検出値に基づき圧力を制御するフィードバック制御の例の説明である。
When it is determined in S15 that the pressure exceeds the upper limit value, the
このように本実施形態の燃料噴射システム1は燃料性状取得部13が取得した情報から燃料の性状を特定し、特定した燃料の性状に応じて還流路7の開度を調整して燃料噴射圧をノズル21aが詰まらない圧力に制御する。そのため、バイオ燃料や粗悪燃料を使用する場合でも燃料噴射時の燃料の詰まりを内燃機関の始動前に防止できる。
As described above, the
以上、実施形態に基づき本開示を説明したが本開示は実施形態に限定されない。当業者であれば本開示の技術思想の範囲内において各種変形例及び改良例に想到するのは当然のことであり、これらも当然に本開示に含まれる。 Although the present disclosure has been described above based on the embodiments, the present disclosure is not limited to the embodiments. It is natural for a person skilled in the art to come up with various modifications and improvements within the scope of the technical idea of the present disclosure, and these are also naturally included in the present disclosure.
例えば上記した実施形態では燃料の性状として燃料の粘度と密度を挙げたが、ノズル21aの詰まらせ易さを示す指標となる燃料の物性であれば、燃料の性状は粘度や密度に限定されない、例えば燃料のワックス化の程度を示す物性値を燃料の性状としてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the viscosity and density of the fuel are mentioned as the properties of the fuel, but the properties of the fuel are not limited to the viscosity and the density as long as the physical properties of the fuel are indicators of the ease of clogging of the
1 :燃料噴射システム
3 :噴射装置
5 :燃料タンク
7、7a、7b、7c、7d :還流路
9a、9b、9c :燃料供給路
10 :燃料性状位置マッピング
11 :制御部
11a :燃料噴射量マップ
11b :燃料噴射時間マップ
11c :燃料噴射圧マップ
11d :燃料噴射時期マップ
13 :燃料性状取得部
13a :粘度計
13b :密度計
13c :GPS信号受信器
21 :インジェクタ
21a :ノズル
23 :コモンレール
23a :圧力センサ
23b :圧力調整バルブ
25 :サプライポンプ
27 :逆止弁
1: Fuel injection system 3: Injection device 5:
Claims (10)
燃料の性状に係る情報を取得する燃料性状取得部を備え、
前記制御部は、
前記燃料性状取得部が取得した情報から燃料の性状を特定し、特定した燃料の性状に応じて前記還流路の開度を調整して燃料噴射圧を前記ノズルが詰まらない圧力に制御することを特徴とする燃料噴射システム。 An injection device provided with a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, a fuel tank for supplying fuel to the injection device, and fuel being supplied to the fuel tank from the middle of the fuel flow path from the fuel tank to the nozzle. A fuel injection system including a recirculating recirculation path that can be opened and closed and a control unit that adjusts the opening and closing of the recirculation path.
Equipped with a fuel property acquisition unit that acquires information related to fuel properties,
The control unit
The fuel property is specified from the information acquired by the fuel property acquisition unit, and the opening degree of the recirculation path is adjusted according to the specified fuel property to control the fuel injection pressure to a pressure at which the nozzle is not clogged. Featuring fuel injection system.
燃料噴射圧が燃料の性状に応じて予め定められた上限噴射圧以下になるように前記還流路の開閉を制御する請求項1に記載の燃料噴射システム。 The control unit
The fuel injection system according to claim 1, wherein the opening / closing of the recirculation path is controlled so that the fuel injection pressure becomes equal to or lower than a predetermined upper limit injection pressure according to the properties of the fuel.
燃料噴射圧が下がるほど燃料噴射時間を長くする請求項1又は2に記載の燃料噴射システム。 The control unit
The fuel injection system according to claim 1 or 2, wherein the fuel injection time is lengthened as the fuel injection pressure decreases.
前記内燃機関のアクセル開度及び回転数に応じて予め定められた目標噴射量で燃料を噴射するように燃料噴射圧と燃料噴射時間を調整する請求項3に記載の燃料噴射システム。 The control unit
The fuel injection system according to claim 3, wherein the fuel injection pressure and the fuel injection time are adjusted so that the fuel is injected at a predetermined target injection amount according to the accelerator opening degree and the rotation speed of the internal combustion engine.
前記制御部は前記燃料性状取得部が取得した燃料の粘度又は密度が大きくなるほど前記還流路の開度を大きくして燃料噴射圧を下げる制御を行うことを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の燃料噴射システム。 The fuel property acquisition unit is a device that acquires the viscosity or density of the fuel as the property of the fuel.
Any of claims 1 to 4, wherein the control unit controls to increase the opening degree of the recirculation path and reduce the fuel injection pressure as the viscosity or density of the fuel acquired by the fuel property acquisition unit increases. The fuel injection system according to item 1.
前記制御部は、
前記噴射装置の位置と、使用される燃料の性状の関係を示す燃料性状位置マッピングを予め記憶しており、
前記燃料性状取得部が取得した前記噴射装置の前記位置座標から使用される燃料の性状を特定する請求項1~5の何れか一項に記載の燃料噴射システム。 The fuel property acquisition unit is a device that acquires the position coordinates of the injection device.
The control unit
The fuel property position mapping indicating the relationship between the position of the injection device and the property of the fuel used is stored in advance.
The fuel injection system according to any one of claims 1 to 5, which specifies the properties of the fuel used from the position coordinates of the injection device acquired by the fuel property acquisition unit.
燃料噴射圧と燃料噴射時間と燃料噴射量の関係を示す燃料噴射時間マップと、
前記内燃機関の回転数と燃料噴射量と燃料噴射圧の関係を示す燃料噴射圧マップと、
前記内燃機関の回転数と燃料噴射量と燃料噴射時期の関係を示す燃料噴射時期マップと、
を燃料の性状に応じて複数組を予め記憶しており、
さらに前記内燃機関のアクセル開度と回転数と燃料噴射量の関係を示す燃料噴射量マップを予め記憶しており、
燃料の性状によらず前記燃料噴射量マップから燃料噴射量を決定し、燃料の性状に応じて1組の前記燃料噴射時間マップ、前記燃料噴射圧マップ、及び前記燃料噴射時期マップを選択して燃料噴射時間、燃料噴射圧、及び燃料噴射時期を決定する請求項1~6の何れか一項に記載の燃料噴射システム。 The control unit
A fuel injection time map showing the relationship between fuel injection pressure, fuel injection time, and fuel injection amount,
A fuel injection pressure map showing the relationship between the rotation speed of the internal combustion engine, the fuel injection amount, and the fuel injection pressure,
A fuel injection timing map showing the relationship between the rotation speed of the internal combustion engine, the fuel injection amount, and the fuel injection timing,
Multiple sets are stored in advance according to the properties of the fuel.
Further, a fuel injection amount map showing the relationship between the accelerator opening, the rotation speed, and the fuel injection amount of the internal combustion engine is stored in advance.
The fuel injection amount is determined from the fuel injection amount map regardless of the fuel properties, and a set of the fuel injection time map, the fuel injection pressure map, and the fuel injection timing map are selected according to the fuel properties. The fuel injection system according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel injection time, the fuel injection pressure, and the fuel injection timing are determined.
前記ノズルを備え、前記燃焼室の数に応じた数だけ設けられたインジェクタと、
前記インジェクタ、及び前記燃料タンクに接続されて、前記燃料タンクから供給された燃料を予め定められた所定の圧力で保持して前記インジェクタに送出する蓄圧室であるコモンレールを備え、
前記コモンレールは前記還流路に接続されており、かつ前記還流路に還流する燃料の流量を調整する開閉可能なレール逃がし弁が前記還流路との接続部に設けられ、
前記制御部は、
特定した燃料の性状に応じて前記レール逃し弁の開度を調整して前記還流路に還流される燃料の流量を調整することで前記コモンレール内の圧力を調整して燃料噴射圧を制御する請求項1~7の何れか一項に記載の燃料噴射システム。 The injection device is
Injectors provided with the nozzles and provided in the number corresponding to the number of combustion chambers,
It is provided with a common rail which is a pressure accumulator chamber connected to the injector and the fuel tank to hold the fuel supplied from the fuel tank at a predetermined pressure and send it to the injector.
The common rail is connected to the recirculation path, and an openable / closable rail relief valve for adjusting the flow rate of fuel recirculated to the recirculation path is provided at the connection portion with the recirculation path.
The control unit
A request for controlling the fuel injection pressure by adjusting the pressure in the common rail by adjusting the opening degree of the rail relief valve according to the properties of the specified fuel and adjusting the flow rate of the fuel returned to the return path. Item 6. The fuel injection system according to any one of Items 1 to 7.
前記ノズルを備え、前記燃焼室の数に応じた数の複数のインジェクタを備え、
前記インジェクタは前記還流路に接続されており、かつ前記還流路に還流する燃料の流量を調整する開閉可能なインジェクタ逃がし弁が前記還流路との接続部に設けられ、
前記制御部は、
特定した燃料の性状に応じて前記インジェクタ逃し弁の開度を調整して前記還流路に還流される燃料の流量を調整することで前記インジェクタ内の圧力を調整して燃料噴射圧を制御する請求項1~7の何れか一項に記載の燃料噴射システム。 The injection device is
The nozzle is provided, and a plurality of injectors of the number corresponding to the number of the combustion chambers are provided.
The injector is connected to the recirculation path, and an openable / closable injector relief valve for adjusting the flow rate of fuel recirculated to the recirculation path is provided at the connection portion with the recirculation path.
The control unit
A request for controlling the fuel injection pressure by adjusting the pressure in the injector by adjusting the opening degree of the injector relief valve according to the specified fuel properties and adjusting the flow rate of the fuel returned to the return path. Item 6. The fuel injection system according to any one of Items 1 to 7.
燃料の性状に係る情報を取得する燃料性状取得工程と、
前記燃料性状取得工程で取得した情報から燃料の性状を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定した燃料の性状に応じて前記還流路の開度を調整して燃料噴射圧を前記ノズルが詰まらない圧力に制御する圧力調整工程と、
を実施することを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。 An injection device provided with a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, a fuel tank for supplying fuel to the injection device, and fuel being supplied to the fuel tank from the middle of the fuel flow path from the fuel tank to the nozzle. It is a control method of a fuel injection system having an openable and closable return path for recirculation.
The fuel property acquisition process for acquiring information related to fuel properties, and
A specific process for identifying fuel properties from the information acquired in the fuel property acquisition process, and
A pressure adjusting step of adjusting the opening degree of the return path according to the properties of the fuel specified in the specific step to control the fuel injection pressure to a pressure at which the nozzle is not clogged.
A method of controlling a fuel injection system, characterized in that.
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