JP3885888B2 - コモンレールシステム - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジンのコモンレールシステムに関し、より詳しくは、二つのコモンレールが備わるコモンレールシステムに関する。
エンジンの性能向上は勿論、燃費向上と排気ガス規制への対応のために、ディーゼルエンジンでは更に高い高圧燃料噴射が要求されている。最近のコモンレールシステムの最大噴射圧力は１８００〜２０００ｂａｒ程度にまで達するようになっている。
従来のコモンレール電子式燃料噴射システムでは、高圧燃料ポンプで生成した高圧の燃料を燃料パイプを通してコモンレールに送り、コモンレールの燃料をＥＣＵの制御信号により燃料噴射器を通して噴射している。
図３は従来の一般的なコモンレールエンジンの構成図で、燃料ポンプ１０で加圧した燃料は燃料供給管１１に沿ってコモンレール１２に供給し、コモンレール１２から各噴射器１３に分配した燃料は高圧で燃焼室内に噴射する。
前記コモンレール１２の一方の端には圧力調節バルブ１４を着することにより、前記コモンレール１２から各噴射器１３には一定の圧力で燃料を供給するように構成し、前記圧力調節バルブ１４に設定した圧力値以上の燃料は燃料帰路１５を通して燃料タンク１６に帰還する。
前記コモンレール１２の他の端に装着した圧力センサー１７で入力する圧力値が常に一定の水準以上に維持できるように、電子制御装置１８で燃料ポンプ１０の駆動状況を制御するように構成している。
前記コモンレール１２から噴射器１３に供給して、電子制御装置１８の制御により噴射量を調節した後、過剰燃料は前記燃料帰路１５を通して燃料タンク１６に帰還する。
前記のように構成したコモンレールシステムの噴射器は、一般に、噴射器本体の上部に電子制御するためのソレノイドを形成し、前記ソレノイド下側に燃料噴射を制御するためのアンカーボルト、アンカープレート、ボール、ノズルスプリング、バルブスプリング、バルブピストン、ニードルなどの部品で構成している。
前記燃料供給管１１を通して噴射器１３に供給した燃料は、ニードルの上下移動に従ってノズルを開放して燃焼室に噴射する。このような噴射器１３を適用するコモンレーンシステムは、一般に、ソレノイドの制御のみで燃料の噴射が可能なエンジンであって、燃料の噴射時期、噴射量、噴射回数の自在な調節が可能である長所がある。
ところが、前記のような長所がある反面、コモンレールシステムには燃料の圧力を常に高く維持していることから、エンジン始動初期の燃料噴射時に急激な噴射が起こり、着火遅延が発生し、これによる燃料の脈動騷音増大、及び燃焼室温度増大による窒素酸化物ＮＯｘ増大といった厄介事が発生する問題があった。特許文献１では、燃料噴射量を適正化する方法が開示されている。
特開２００１−２０７８９３号公報
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するために案出したもので、コモンレールシステムを適用するエンジンの噴射初期に急激な燃料噴射を防止し、且つ木目細かな燃料供給が行えるように第２コモンレールを追加してエンジンの作動騷音及びＮＯｘの発生を低減するためのコモンレールシステムの二重制御装置を提供することに目的がある。
上記課題を解決するために、本発明の実施例によるコモンレールシステムは、 燃料供給管を介して燃料ポンプと連結し、内部の燃料圧力調節のための第１圧力調節バルブと、内部の燃料圧力を検出して該当する信号を出力する第１圧力センサーとを備えた第１コモンレールと、連結管を介して前記第１コモンレールに連結し、燃料圧力調節のための第２圧力調節バルブと、内部の燃料圧力を検出して該当する信号を出力する第２圧力センサーとを備えた第２コモンレールと、前記第１圧力センサーと前記第２圧力センサーから受信する信号に基づき、前記燃料ポンプの駆動を制御する制御ユニットと、前記第１コモンレールには連結されず、前記第２コモンレールに連結され、前記制御ユニットにより燃料噴射量が調節されエンジンの各燃焼室に燃料を分配する噴射器とを備え、前記第２コモンレールの容積は、第１コモンレールの容積よりも小さくなっており、前記連結管は第１コモンレールと第２コモンレールの中間を連結する位置に配置され、前記第２圧力調節バルブは第１圧力調節バルブよりも燃料のリターン流量が小さくなるように設定されていることを特徴とする。
前記連結管において、連結管の断面の面積は、その位置が前記第２コモンレールに近づくに従い次第に断面の面積が減少する形状を持つことを特徴とする。
本発明によるコモンレールシステムは、二重のコモンレール３０、４０を適用することにより、エンジン始動初期の燃料圧力変化による急激な噴射を防止するものである。急激な燃料噴射を防止することにより、従来技術の場合に問題であった燃料の脈動騷音を減殺することができる。また、エンジン始動初期の急激な噴射圧変化による不完全燃焼を防止することにより燃焼室温度の上昇を防止できる。
以下、本発明により形成する好ましい実施例による、コモンレールシステムの構成及び作動を、添付した図面と共に詳細に説明する。
図１は本発明によるコモンレールシステムの構成図で、図２は本発明による連結管の断面を示す図である。
図面中に表示する図面符号１００は本発明の実施例によるコモンレールシステムを示すもので、前記コモンレールシステム１００は従来の技術によるコモンレールシステムとは異なり、第１コモンレール３０と第２コモンレール４０とで、二重コモンレールを構成する。
第１コモンレール３０と第２コモンレーン４０間は連結管５０により連結するが、連結管５０の位置は第１コモンレール３０と第２コモンレール４０の中間位置に形成することが好ましい。
特に、連結管５０の内部直径は、第２コモンレール４０の圧力波を第１コモンレール３０に伝えないようにするため、第１コモンレール３０から第２コモンレール４０に向かって行くに従って、連結管５０の内径を小さくなるように形成することが好ましい。つまり、連結管５０の断面積は第２コモンレール４０に近接するほど次第に減少する。
一方、第１コモンレール３０と第２コモンレール４０において、その両端には、従来技術によるコモンレールシステムと同様に、第１及び第２圧力調節バルブ３２、４２を形成し、両コモンレールにおいて、各々の一端にはそれぞれのコモンレール３０、４０内の燃料圧を測定する第１及び第２燃料圧力センサー３４、４４を装着する。
第１コモンレール３０内部の燃料圧力が設定した圧力より高くなると、第１コモンレール３０内部の燃料は燃料帰路２３を通して燃料タンク２４に帰す。したがって、第１コモンレール３０内の燃料圧力を調節できる。
同様に、第２コモンレール４０内部の燃料圧力が設定した圧力より高くなると、第２コモンレール４０内部の燃料は燃料帰路２３を通って燃料タンク２４にリターンする。したがって、第２コモンレール４０内の燃料圧力を調節できる。
第１燃料圧力センサー３４は第１コモンレール３０内部の燃料圧力を検出して、該当する信号を電子制御ユニット６０に出力し、第２燃料圧力センサー４４は第２コモンレール４０内部の燃料圧力を検出して、該当する信号を電子制御ユニット６０に出力する。
電子制御ユニット６０は、第１及び第２燃料圧力センサー３４、４４から入力する信号に基づいて燃料ポンプ２０の作動を制御する。電子制御ユニット６０は、マイクロプロセッサー、メモリ、その他の関連ハードウェアとソフトウェアを含み、以下に述べる本発明の制御ロジックを遂行するようにプログラムする。
第２コモンレール４０の下側にはエンジンの各燃焼室に設けた噴射器２２に燃料を分配するように形成し、それぞれの噴射器２２は従来の技術の説明で述べたように電子制御装置６０の制御により燃料噴射量を調節するように設定している。
電子制御装置６０の制御により作動する燃料ポンプ２０は燃料供給管２１により第１コモンレール３０の一端（圧力センサーに近い端部）に連結する。
一方、それぞれの噴射器２２で噴射しなかった残留燃料は燃料帰路２３を通して燃料タンク２４に帰還できるように形成する。このような燃料の流れは、各管路に沿って矢印で示している。
特に、第２コモンレール４０は第１コモンレール３０よりその大きさを小さく形成することが好ましいが、これは第２コモンレール４０に入力する燃料の圧力変化量は既に第１コモンレール３０を通過しながら一定の水準に安定化しているためコモンレールの大きさを減らしても良いのである。
そして、第２コモンレール４０の一端に設けた第２圧力調節バルブ４２は第１コモンレール３０に装着する圧力調節バルブ３２より精密な制御ができるように燃料のリターン流量を小さく設定することが好ましい。
本発明により形成したコモンレールシステムの作動状態を説明する。
エンジンを始動して燃料ポンプ２０を駆動すると、燃料ポンプ２０で加圧した燃料は燃料供給管２１を通して第１コモンレール３０に供給する。第１コモンレール３０に入力した燃料は第１圧力調節バルブ３２により１次的に圧力が調節し、１次的に圧力を調節した燃料は連結管５０を通して第２コモンレール４０に入力する。第２コモンレール４０に入力した燃料の圧力は第２圧力調節バルブ４２により調節する。
このように第２コモンレール４０に入力した燃料は電子制御装置６０の制御により作動する噴射量を決定する噴射器２２を通してエンジンの燃焼室に噴射する。
以上で本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その技術的範囲内において本発明の実施例から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により容易に変更され得るであろう。
本発明の実施例によるコモンレールシステムの構成図である。 図１のコモンレールシステムの連結管の断面を示す図である。 従来のコモンレールシステムを示す図である。
符号の説明
２０ 燃料ポンプ
２１ 燃料供給管
２２ 噴射器
２３ 燃料帰路
２４ 燃料タンク
３０ 第１コモンレール
３２ 第１圧力調節バルブ
３４ 第１燃料圧力センサー
４０ 第２コモンレール
４２ 第２圧力調節バルブ
４４ 第２燃料圧力センサー
５０ 連結管
６０ 電子制御ユニット
１００ コモンレールシステム

Claims (2)

  1. 燃料供給管を介して燃料ポンプと連結し、内部の燃料圧力調節のための第１圧力調節バルブと、内部の燃料圧力を検出して該当する信号を出力する第１圧力センサーとを備えた第１コモンレールと、連結管を介して前記第１コモンレールに連結し、燃料圧力調節のための第２圧力調節バルブと、内部の燃料圧力を検出して該当する信号を出力する第２圧力センサーとを備えた第２コモンレールと、前記第１圧力センサーと前記第２圧力センサーから受信する信号に基づき、前記燃料ポンプの駆動を制御する制御ユニットと、前記第１コモンレールには連結されず、前記第２コモンレールに連結され、前記制御ユニットにより燃料噴射量が調節されエンジンの各燃焼室に燃料を分配する噴射器とを備え、前記第２コモンレールの容積は、第１コモンレールの容積よりも小さくなっており、前記連結管は第１コモンレールと第２コモンレールの中間を連結する位置に配置され、前記第２圧力調節バルブは第１圧力調節バルブよりも燃料のリターン流量が小さくなるように設定されていることを特徴とするコモンレールシステム。
  2. 前記連結管において、連結管の断面の面積は、その位置が前記第２コモンレールに近づくに従い次第に断面の面積が減少する形状を持つことを特徴とする請求項１に記載のコモンレールシステム。
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