JP4066744B2 - Fuel supply device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給装置、特に、燃料タンク内の燃料を低圧燃料ポンプによって一旦高圧燃料ポンプに供給し、さらに高圧燃料ポンプによりインジェクタへ圧送して噴射させ、内燃機関へ供給する燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
筒内に燃料を直接噴射する型のガソリンエンジン(以下「直噴ガソリンエンジン」ともいう)は、燃費や出力特性上のメリットから、今後さらなる普及が期待されている。
直噴ガソリンエンジンでは、燃料を効果的に霧化するために、インジェクタから噴射する燃料に高い圧力が要求される。このため、一般に燃料の加圧は二段構成になっており、まず低圧燃料ポンプによって燃料タンク内の燃料を汲み上げ、この時点で燃料を所定圧力(フィード圧ともいう)まで引き上げる。つぎにフィード圧の燃料を高圧燃料ポンプで加圧してデリバリパイプ内へ圧送する。ふたつのポンプによる加圧はエンジンの運転中は継続してなされ、一方、エンジンの停止操作がなされれば、通常、インジェクタの噴射動作が直ちに停止され、ふたつのポンプも止まり、エンジンが停止する。このため、エンジン停止後もデリバリパイプ内に高圧燃料が保持される。
【0003】
そのため、一般的な問題として、デリバリパイプ内の高圧燃料がエンジンの停止期間中にインジェクタから漏れ、燃焼室内、特にピストンに付着し、次回、エンジンの始動時に異常燃焼を誘発しうる。異常燃焼は、排気エミッションの悪化やノッキングの原因となる。この問題を回避すべく、特開平11−247734号公報においては、内燃機関を停止する際、デリバリパイプ内への燃料の圧送を停止した状態でインジェクタの噴射動作を継続して燃焼を行わせ、デリバリパイプ内の燃料圧力(以下これを「制御燃圧」ともいう)を低下させている。以下、この噴射動作を「降圧噴射」とも呼ぶ。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報では、内燃機関の停止操作がなされてから所定時間経過時に制御燃圧が必要最低圧力になったと判断し、降圧噴射を停止する。しかしながら、この判断は推定によるものであるから、実際の制御燃圧が必要最低圧力よりも低下することがあり、その場合、噴射された燃料が十分に霧化されず、降圧噴射期間に異常燃焼を招く可能性がある。すなわち、降圧噴射の停止タイミングを制御しても、制御精度によっては当初の問題が解消しない。
【0005】
なお、直噴ガソリンエンジンには、通常、制御燃圧を測定する圧力センサが設けられているため、このセンサの出力を監視し、所望の圧力になるまで降圧噴射を継続させる考えもあるが、このセンサは高圧測定用にレンジ設定がされており、降圧噴射によって低下した圧力の測定には不向きである。一方、中低圧の制御燃圧測定用に別のセンサを設けるとすれば、新たな高圧シール設計等が必要になり、コスト面で不利である。
【0006】
本発明はこうした現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、インジェクタから噴射する燃料に高い燃料圧力が要求される形式の内燃機関の停止期間におけるインジェクタからの燃料の漏れを低減する技術を提供することにある。また、別の目的は、降圧噴射により制御燃圧を低下させる際に、制御燃圧が低下しすぎないよう制御することで、降圧噴射中における燃料の異常燃焼を防ぐ技術を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、燃料供給装置に関する。この燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプにより汲み上げられた所定圧力の燃料を加圧して高圧燃料配管内へ圧送する高圧燃料ポンプとを有し、高圧燃料配管内の燃料をインジェクタを介して内燃機関の燃焼室内へと供給する内燃機関の燃料供給装置であり、内燃機関を停止するときに高圧燃料ポンプの加圧動作を停止しかつインジェクタの噴射動作を継続させ高圧燃料配管内の燃料圧力を低下させるとともに、燃料圧力を低下させる際、低圧燃料ポンプを作動させ所定圧力の燃料を高圧燃料配管内へ圧送する燃料圧力低下手段を備える。所定圧力は、燃焼室において異常燃焼を生じさせないよう設定される。燃料圧力低下手段は、燃料圧力が所定圧力を下回らないよう前記インジェクタの噴射動作を行う。
【0008】
この構成において、内燃機関の停止操作がなされると、高圧燃料ポンプの加圧動作が停止される。このときもインジェクタの噴射動作、すなわち降圧噴射は継続し、高圧燃料配管内の燃料圧力、すなわち制御燃圧が低下していく。しかし、低圧燃料ポンプが作動するので所定圧力の燃料が高圧燃料配管内へ圧送され、制御燃圧は前記の所定圧力未満にはならない。ここで「高圧燃料配管」とは、主に高圧燃料ポンプからインジェクタまでのデリバリパイプを含む燃料経路を指す。
【0009】
前記の所定圧力は、好ましくは異常燃焼を招くことがないような圧力に設定され、その場合、制御燃圧は異常燃焼を招くような圧力まで低下しないように機械的に保証される。その結果、異常燃焼を防止しつつ制御燃圧を低下させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態に係る燃料供給装置40を備えた直噴ガソリンエンジンである内燃機関1の概略を示す。内燃機関1はさらに機関本体15を備える。この実施の形態において機関本体15は第1気筒16a、第2気筒16b、第3気筒16cおよび第4気筒16d(以下、適宜「気筒16」と総称する)を有するが、これは本発明を限定するものではない。燃料供給装置40は、低圧燃料ポンプ3により汲み上げた燃料を高圧燃料ポンプ9により加圧してデリバリパイプ13内に圧送し、高圧燃料を第1インジェクタ14a、第2インジェクタ14b、第3インジェクタ14cおよび第4インジェクタ14d(以下、適宜「インジェクタ14」と総称する)からそれぞれ対応する気筒16内に直接噴射する。高圧燃料ポンプ9による圧送タイミングやインジェクタ14による噴射タイミングなどは、電子制御装置(以下、ECUと表記する)30により制御される。以降、低圧燃料ポンプ3から高圧燃料ポンプ9までの燃料経路を「低圧燃料配管」と、高圧燃料ポンプ9からインジェクタ14までの燃料経路を「高圧燃料配管」と呼ぶ。
【0011】
ユーザによりイグニションスイッチ20がオンされると、ECU30が内燃機関1の始動操作を検知し、まず低圧燃料ポンプ3に駆動指示を出す。イグニションスイッチ20はキー差込タイプ、ユーザが携帯する無線認証タイプなど、その形式は問わない。低圧燃料ポンプ3はバッテリにより駆動される電動式で、燃料タンク2内の燃料を汲み上げ、その吐出ポートから低圧燃料配管にフィードする。この吐出ポートはプレッシャレギュレータ4に接続されており、汲み上げられた燃料の圧力は、このプレッシャレギュレータ4により所定のフィード圧に調整される。燃料圧力がフィード圧を超えると、プレッシャレギュレータ4は低圧燃料ポンプ3からフィードされた燃料を燃料タンク2に還流することにより、低圧燃料配管中の燃料圧力を一定に保つ。フィード圧は、仮に高圧燃料ポンプ9が作動しない場合でも異常燃焼を招かない程度の高さに設定されており、例えば0.4MPaに設定されている。フィルタ5は燃料から異物を除去し、パルセーションダンパ6は燃料脈動を低減する。汲み上げられた燃料は、低圧燃料配管である吸入管7を通って高圧燃料ポンプ9に供給される。
【0012】
高圧燃料ポンプ9は機械式で、電磁弁8の制御を通じて高圧燃料配管であるデリバリパイプ13内の燃料圧力を例えば12MPaの目標圧力に昇圧する。高圧燃料ポンプ9のプランジャ9aは、カムシャフト10に設けられたポンプカム10aの回転に同期してポンプのシリンダ内を摺動する。ポンプ室9bの容積はプランジャ9aの動きにより変化する。プランジャ9aはバネ9cによりポンプ室9bの容積を増やす方向に付勢されている。高圧燃料ポンプ9による燃料の吐出行程においては、ポンプカム10aがプランジャ9aをポンプ室9bの容積を減らす方向に摺動させ、燃料の吸入行程においては、逆にポンプ室9bの容積を増やす方向にバネ9cがプランジャ9aを摺動させる。高圧燃料ポンプ9は、ポンプカム10aが1回転する間に2回の吐出行程を行う。カムシャフト10とクランクシャフトは減速ギア等を介して連結され、クランクシャフトが2回転すると、カムシャフト10が1回転するように構成される。したがって、燃料の吐出は、4気筒のうち2気筒の燃料噴射が行われるたびに実行される。
【0013】
電磁弁8は、ECU30からの開閉指示に基づき弁体8cを駆動して、高圧燃料ポンプ9の吸入側開口部9dを開閉する。弁体8cはバネ8aにより吸入側開口部9dを開く方向に付勢されている。電磁弁8は、高圧燃料ポンプ9の吸入行程において電磁ソレノイド8bを消磁することによりバネ8aの付勢力で開弁され、吐出行程において電磁ソレノイド8bを励磁することにより閉弁される。それにより、吸入行程中には、高圧燃料ポンプ9のポンプ室9b内に低圧燃料ポンプ3から供給される燃料が吸入され、吐出行程中には、ポンプ室9b内の燃料が加圧されて高圧燃料配管に圧送される。ポンプ室9bの吐出側開口部9eにはチェックバルブ11が設けられており、燃料の流れをポンプ室9bから高圧燃料配管の方向に制限する。
【0014】
高圧燃料配管において、加圧された燃料が、吐出管12を介してデリバリパイプ13に供給される。デリバリパイプ13は、1回の燃料噴射によってその燃料圧力が急降下しないよう十分な容積を有し、かつその降圧分が高圧燃料ポンプ9の1回の吐出量で補えるよう配慮されている。燃圧センサ17は高圧燃料配管内の燃料圧力、具体的にはデリバリパイプ13内の燃料圧力を検出し、その検出結果をECU30に伝達する。一般に燃圧センサ17は、コスト低減の観点から高圧測定用にレンジ設定されており、低圧側の例えば0.1MPaオーダの圧力については良好なセンシング能力を有しない。
【0015】
インジェクタ14は、ECU30からの噴射指示を受け、所期のタイミングで必要量の燃料を噴射する。気筒16には点火機構が設けられ、ECU30からの指示に基づいて駆動される。ECU30はデリバリパイプ13内の燃料圧力が目標圧力となるように電磁弁8をフィードバック制御する。また、冷却水の温度を検出する水温センサ21が設けられ、その検出結果はECU30に伝達される。なお、見やすさのため、図中ECU30からインジェクタ14への制御を示す破線を一部省略している。
【0016】
戻し管19にはリリーフバルブ18が設けられる。リリーフバルブ18は、デリバリパイプ13内の燃料圧力が例えば15MPaを超えると開弁して燃料を燃料タンク2に戻し、デリバリパイプ13内の燃料圧力の高圧側リミッタとして作用する。
【0017】
高圧燃料ポンプ9の動作と、インジェクタ14の噴射動作が同時に停止すると、上述のように、デリバリパイプ13内の燃料圧力がその停止時の制御燃圧で保持される。デリバリパイプ13内の燃料圧力は、チェックバルブ11、インジェクタ14、およびリリーフバルブ18のシール特性により決定される燃料漏れ量に応じて低下する。一般に、高圧燃料ポンプ9の吐出効率や燃焼成立性などの観点から、シール特性は限りなくゼロに近い値に設定されているため、内燃機関の停止後も高圧燃料配管内の圧力は高圧に維持される。そのため、インジェクタ14からの燃料漏れが生じやすくなり、以下に示す降圧噴射を行う。
【0018】
図2は、本実施の形態に係る、降圧噴射時における内燃機関1の動作を示すタイミングチャートである。また、図3は、降圧噴射の手順を示すフローチャートである。
【0019】
イグニションスイッチ20がオフとなり、ECU30に対して内燃機関1の停止信号が送信されると(S10)、ECU30はその信号の検知後、高圧燃料ポンプ9を停止する(S12)。すなわち電磁弁8の電磁ソレノイド8bへの通電が停止する。続いて、ECU30は、燃圧センサ17が測定した燃料圧力、つまり制御燃圧と、水温センサ21が測定した冷却水の温度をもとに、制御燃圧をフィード圧にまで低下させるのに必要な総噴射量ΔVを算出する(S14)。総噴射量ΔVは、降圧噴射による燃料噴射の総量であり、制御燃圧PH、フィード圧PL、高圧燃料配管の容積V、燃料の体積弾性率Kを用いて、次式より求めることができる。
ΔV=(PH−PL)V/K
【0020】
ここで、体積弾性率Kは、燃料の温度によって変化する。冷却水の温度は、燃料の温度と高い相関を有することから、ECU30は、水温センサ21が測定した冷却水の温度に基づいて体積弾性率Kを求めるとともに、上式より総噴射量ΔVを算出する。しかし、総噴射量ΔVを厳密に算出する必要はなく、体積弾性率Kを固定値として総噴射量ΔVを算出してもよい。
【0021】
続いて、ECU30は、算出された総噴射量ΔVに基づき降圧噴射の回数nを算出し(S16)、算出された噴射回数nに応じてインジェクタ14による降圧噴射を行う。つまり、所定の噴射タイミングでなされるインジェクタ14の噴射動作を継続し、燃料をインジェクタ14から噴射させる(S18)。また、インジェクタ14より噴射された燃料は、点火によって燃焼させる。
【0022】
高圧燃料配管内の制御燃圧は、降圧噴射により制御燃圧PHの初期値から燃料噴射のたびに低下する。ただし、このときには、低圧燃料ポンプ3の作動が継続される。これにより、噴射回数nは、総噴射量ΔVを降圧噴射一回当たりの燃料噴射量で割った値として算出するが、圧力センサ17の測定誤差を考慮し、nを幾分大きめに設定しても、制御燃圧はフィード圧PLより低くなることはない。
【0023】
降圧噴射の回数が設定された値であるnに達しない場合(S20のN)、燃料噴射が継続され(S18)、nに達した場合(S20のY)、制御燃圧はフィード圧PLと等しくなっていると判断し、ECU30は燃料噴射と点火とを停止し、続いて低圧燃料ポンプ3を停止する(S22)。
【0024】
以上、本実施の形態によれば、内燃機関1の停止期間における燃料の漏れ量を低減できる。すなわち、一般に、インジェクタからの燃料の漏れ量は、燃料圧力の1/2乗に比例することが知られている。本実施の形態によって制御燃圧を例えば12MPaから0.4MPaへ低下させた場合、内燃機関停止後の燃料の漏れ量は、(0.4/12)1/2倍=約0.18倍、つまり1/5〜1/6に低下する。また、降圧噴射による必要以上の制御燃圧低下を回避できる。さらに、フィード圧が異常燃焼を発生しない圧力に設定されているため、良好な燃焼状態を維持しつつ内燃機関を停止することができる。
【0025】
(実施の形態2)
実施の形態1では、降圧噴射の際、高圧燃料ポンプ9のみが停止し、低圧燃料ポンプ3の作動が継続された。しかし、消費電力を少しでも低減する観点から降圧噴射中に一時的に低圧燃料ポンプ3を停止することもできる。
【0026】
図4は、本実施の形態に係る、降圧噴射時における内燃機関1の動作を示すタイミングチャートである。高圧燃料ポンプ9の停止と同時に、低圧燃料ポンプ3も一旦停止させ、算出された噴射回数nに達する前、すなわち降圧噴射の終期よりも前に、再度低圧燃料ポンプ3の作動を再開させる。再開のタイミングは、誤差を考慮し、多少の余裕をみる。以下、本実施の形態における燃料供給装置40の制御は、実施の形態1において示した構成で実現可能である。以上、本実施の形態によれば、実施の形態1の効果に加え、消費電力が低減できる。
【0027】
本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。そうした変形例を挙げる。
【0028】
実施の形態では、制御燃圧をフィード圧にまで低下させるのに必要な総噴射量ΔVを算出し、降圧噴射をその算出結果に基づく回数だけ行ったがこれに限る趣旨ではない。例えば、制御燃圧をフィード圧にまで低下させるのに必要な降圧噴射の回数をある程度余裕をみた固定値として予め設定し、降圧噴射をその設定された回数だけ行うようにしてもよい。この場合、ECU30の計算負荷を減らすことができる。
【0029】
実施の形態では、制御燃圧をフィード圧まで低下させるために、降圧噴射を行ったがこれのみに限る趣旨ではない。例えば、図1に示した燃料供給装置40において、高圧燃料ポンプ9のチェックバルブ11からの燃料の漏れ量を増加させることで、インジェクタ14からの燃料の漏れ量を低減してもよい。この場合、高圧燃料ポンプ9の吐出効率が低下するが、理論吐出量を増加させることで対応できる。
【0030】
実施の形態では、低圧燃料ポンプ3から吐出された燃料は、高圧燃料ポンプ9を経由して高圧燃料配管にフィードされたがこれに限る趣旨ではない。図示しないが、低圧燃料ポンプ3から高圧燃料配管へ電磁バルブを設けたバイパス経路を有し、高圧燃料ポンプ9を経由しない構成を持つ燃料供給装置40も存在する。この構成でも、降圧噴射の際に、低圧燃料ポンプ3からこのバイパス経路を経由して燃料を高圧燃料配管にフィードすればよい。つまり、降圧噴射の際、高圧燃料配管にフィード圧の燃料が供給される限り、燃料供給装置40の構成には自由度がある。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関の停止時および始動時の異常燃焼の発生を抑制できる。また、内燃機関の停止期間におけるインジェクタからの燃料の漏れが低減できる。さらに、内燃機関の始動時における排気エミッションの悪化が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1および2に係る燃料供給装置を備えた内燃機関の構成を示す概略図である。
【図2】 実施の形態1に係る内燃機関が停止する際の降圧噴射の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】 実施の形態1に係る内燃機関を停止する際に行われる降圧噴射の手順を示すフローチャートである。
【図4】 実施の形態2に係る内燃機関が停止する際の降圧噴射の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 内燃機関、 2 燃料タンク、 3 低圧燃料ポンプ、 9 高圧燃料ポンプ、 13 デリバリパイプ、 14a 第1インジェクタ、 14b 第2インジェクタ、 14c 第3インジェクタ、 14d 第4インジェクタ、 15 機関本体、 16a 第1気筒、 16b 第2気筒、 16c 第3気筒、 16d 第4気筒、 17 燃圧センサ、 20 イグニションスイッチ、 21 水温センサ、 30 ECU、 40 燃料供給装置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for supplying fuel to an internal combustion engine, and in particular, the fuel in a fuel tank is once supplied to a high-pressure fuel pump by a low-pressure fuel pump, and further pumped and injected to an injector by a high-pressure fuel pump. The present invention relates to a fuel supply device to be supplied to
[0002]
[Prior art]
Gasoline engines that directly inject fuel into the cylinder (hereinafter also referred to as “direct-injection gasoline engines”) are expected to become more popular in the future because of their merit in fuel efficiency and output characteristics.
In a direct injection gasoline engine, a high pressure is required for the fuel injected from the injector in order to atomize the fuel effectively. For this reason, generally, the pressurization of the fuel has a two-stage configuration. First, the fuel in the fuel tank is pumped up by the low-pressure fuel pump, and at this time, the fuel is pulled up to a predetermined pressure (also referred to as feed pressure). Next, the fuel at the feed pressure is pressurized with a high-pressure fuel pump and pumped into the delivery pipe. The pressurization by the two pumps is continued during the operation of the engine. On the other hand, if the engine is stopped, the injection operation of the injector is usually stopped immediately, the two pumps are stopped, and the engine is stopped. For this reason, the high-pressure fuel is held in the delivery pipe even after the engine is stopped.
[0003]
Therefore, as a general problem, the high-pressure fuel in the delivery pipe leaks from the injector during the engine stop period and adheres to the combustion chamber, particularly the piston, and can cause abnormal combustion the next time the engine is started. Abnormal combustion causes exhaust emission deterioration and knocking. In order to avoid this problem, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-247734, when the internal combustion engine is stopped, the injection operation of the injector is continued to perform combustion in a state where the pumping of fuel into the delivery pipe is stopped, The fuel pressure in the delivery pipe (hereinafter also referred to as “control fuel pressure”) is reduced. Hereinafter, this injection operation is also referred to as “step-down injection”.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above publication, it is determined that the control fuel pressure has reached the required minimum pressure when a predetermined time has elapsed since the stop operation of the internal combustion engine was performed, and the step-down injection is stopped. However, since this determination is based on estimation, the actual control fuel pressure may be lower than the required minimum pressure. In this case, the injected fuel is not sufficiently atomized and abnormal combustion occurs during the step-down injection period. There is a possibility of inviting. That is, even if the stop timing of the step-down injection is controlled, the initial problem is not solved depending on the control accuracy.
[0005]
In addition, since a direct-injection gasoline engine is usually provided with a pressure sensor that measures the control fuel pressure, there is an idea to monitor the output of this sensor and continue the step-down injection until a desired pressure is reached. The range of the sensor is set for high pressure measurement, and is not suitable for measuring the pressure reduced by the pressure drop injection. On the other hand, if a separate sensor is provided for medium and low pressure control fuel pressure measurement, a new high-pressure seal design or the like is required, which is disadvantageous in terms of cost.
[0006]
The present invention has been made in view of the present situation, and an object of the present invention is to reduce the leakage of fuel from the injector during the stop period of an internal combustion engine of a type in which high fuel pressure is required for the fuel injected from the injector. It is to provide. Another object is to provide a technique for preventing abnormal combustion of fuel during step-down injection by controlling the control fuel pressure so as not to decrease too much when the control fuel pressure is reduced by step-down injection.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of the present invention relates to a fuel supply apparatus. The fuel supply device includes a low pressure fuel pump that pumps up fuel in a fuel tank, and a high pressure fuel pump that pressurizes fuel of a predetermined pressure pumped up by the low pressure fuel pump and pumps the fuel into a high pressure fuel pipe. A fuel supply device for an internal combustion engine that supplies fuel in a pipe to a combustion chamber of the internal combustion engine via an injector, and stops the pressurization operation of the high-pressure fuel pump and stops the injection operation of the injector when the internal combustion engine is stopped. A fuel pressure lowering means is provided for continuously lowering the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe and operating the low-pressure fuel pump to pump fuel of a predetermined pressure into the high-pressure fuel pipe when the fuel pressure is lowered. The predetermined pressure is set so as not to cause abnormal combustion in the combustion chamber. The fuel pressure lowering means performs an injection operation of the injector so that the fuel pressure does not fall below a predetermined pressure.
[0008]
In this configuration, when the internal combustion engine is stopped, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump is stopped. Also at this time, the injection operation of the injector, that is, the step-down injection continues, and the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe, that is, the control fuel pressure decreases. However, since the low-pressure fuel pump operates, fuel of a predetermined pressure is pumped into the high-pressure fuel pipe, and the control fuel pressure does not become less than the predetermined pressure. Here, the “high pressure fuel pipe” refers to a fuel path mainly including a delivery pipe from the high pressure fuel pump to the injector.
[0009]
The predetermined pressure is preferably set to a pressure that does not cause abnormal combustion. In this case, the control fuel pressure is mechanically ensured not to decrease to a pressure that causes abnormal combustion. As a result, the control fuel pressure can be reduced while preventing abnormal combustion.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 that is a direct injection gasoline engine provided with a fuel supply device 40 according to an embodiment. The internal combustion engine 1 further includes an engine body 15. In this embodiment, the engine main body 15 includes a first cylinder 16a, a second cylinder 16b, a third cylinder 16c, and a fourth cylinder 16d (hereinafter collectively referred to as “cylinder 16” as appropriate), which limits the present invention. Not what you want. The fuel supply device 40 pressurizes the fuel pumped up by the low-pressure fuel pump 3 by the high-pressure fuel pump 9 and pumps it into the delivery pipe 13, and sends the high-pressure fuel to the first injector 14 a, the second injector 14 b, the third injector 14 c and the second Each of the four injectors 14d (hereinafter collectively referred to as “injector 14” as appropriate) is directly injected into the corresponding cylinder 16. The pressure feeding timing by the high-pressure fuel pump 9 and the injection timing by the injector 14 are controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 30. Hereinafter, the fuel path from the low pressure fuel pump 3 to the high pressure fuel pump 9 is referred to as “low pressure fuel pipe”, and the fuel path from the high pressure fuel pump 9 to the injector 14 is referred to as “high pressure fuel pipe”.
[0011]
When the ignition switch 20 is turned on by the user, the ECU 30 detects a start operation of the internal combustion engine 1 and first issues a drive instruction to the low-pressure fuel pump 3. The ignition switch 20 may be of any type such as a key insertion type or a wireless authentication type carried by the user. The low-pressure fuel pump 3 is electrically driven by a battery, pumps up the fuel in the fuel tank 2 and feeds it from the discharge port to the low-pressure fuel pipe. The discharge port is connected to a pressure regulator 4, and the pressure of the pumped fuel is adjusted to a predetermined feed pressure by the pressure regulator 4. When the fuel pressure exceeds the feed pressure, the pressure regulator 4 returns the fuel fed from the low pressure fuel pump 3 to the fuel tank 2 to keep the fuel pressure in the low pressure fuel pipe constant. The feed pressure is set to a height that does not cause abnormal combustion even when the high-pressure fuel pump 9 does not operate, for example, 0.4 MPa. The filter 5 removes foreign matters from the fuel, and the pulsation damper 6 reduces fuel pulsation. The pumped fuel is supplied to the high pressure fuel pump 9 through the suction pipe 7 which is a low pressure fuel pipe.
[0012]
The high-pressure fuel pump 9 is mechanical, and boosts the fuel pressure in the delivery pipe 13 that is a high-pressure fuel pipe to a target pressure of, for example, 12 MPa through the control of the electromagnetic valve 8. The plunger 9a of the high-pressure fuel pump 9 slides in the pump cylinder in synchronization with the rotation of the pump cam 10a provided on the camshaft 10. The volume of the pump chamber 9b changes depending on the movement of the plunger 9a. The plunger 9a is urged by a spring 9c in a direction to increase the volume of the pump chamber 9b. In the fuel discharge stroke by the high-pressure fuel pump 9, the pump cam 10a slides the plunger 9a in the direction to reduce the volume of the pump chamber 9b, and in the fuel suction stroke, the spring in the direction to increase the volume of the pump chamber 9b. 9c slides the plunger 9a. The high pressure fuel pump 9 performs two discharge strokes while the pump cam 10a makes one rotation. The camshaft 10 and the crankshaft are connected via a reduction gear or the like, and the camshaft 10 is configured to rotate once when the crankshaft rotates twice. Therefore, the fuel is discharged every time the fuel injection of two cylinders out of the four cylinders is performed.
[0013]
The electromagnetic valve 8 drives the valve body 8c based on an opening / closing instruction from the ECU 30 to open / close the suction side opening 9d of the high-pressure fuel pump 9. The valve body 8c is biased by the spring 8a in the direction to open the suction side opening 9d. The electromagnetic valve 8 is opened by the biasing force of the spring 8a by demagnetizing the electromagnetic solenoid 8b in the intake stroke of the high-pressure fuel pump 9, and is closed by exciting the electromagnetic solenoid 8b in the discharge stroke. Thereby, during the intake stroke, the fuel supplied from the low-pressure fuel pump 3 is sucked into the pump chamber 9b of the high-pressure fuel pump 9, and during the discharge stroke, the fuel in the pump chamber 9b is pressurized and pressurized. Pumped to fuel piping. A check valve 11 is provided in the discharge side opening 9e of the pump chamber 9b, and restricts the flow of fuel from the pump chamber 9b to the high pressure fuel pipe.
[0014]
In the high-pressure fuel pipe, pressurized fuel is supplied to the delivery pipe 13 via the discharge pipe 12. The delivery pipe 13 has a sufficient volume so that the fuel pressure does not drop suddenly by a single fuel injection, and the pressure reduction is compensated for by a single discharge amount of the high-pressure fuel pump 9. The fuel pressure sensor 17 detects the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe, specifically, the fuel pressure in the delivery pipe 13 and transmits the detection result to the ECU 30. In general, the fuel pressure sensor 17 is set for a high pressure measurement from the viewpoint of cost reduction, and does not have a good sensing capability for a pressure on the low pressure side, for example, on the order of 0.1 MPa.
[0015]
The injector 14 receives an injection instruction from the ECU 30 and injects a required amount of fuel at a predetermined timing. The cylinder 16 is provided with an ignition mechanism and is driven based on an instruction from the ECU 30. The ECU 30 performs feedback control of the electromagnetic valve 8 so that the fuel pressure in the delivery pipe 13 becomes the target pressure. Further, a water temperature sensor 21 that detects the temperature of the cooling water is provided, and the detection result is transmitted to the ECU 30. For ease of viewing, a part of broken lines indicating control from the ECU 30 to the injector 14 is omitted in the drawing.
[0016]
The return pipe 19 is provided with a relief valve 18. The relief valve 18 opens when the fuel pressure in the delivery pipe 13 exceeds, for example, 15 MPa, returns the fuel to the fuel tank 2, and acts as a high-pressure side limiter for the fuel pressure in the delivery pipe 13.
[0017]
When the operation of the high-pressure fuel pump 9 and the injection operation of the injector 14 are stopped at the same time, the fuel pressure in the delivery pipe 13 is held at the control fuel pressure at the time of the stop as described above. The fuel pressure in the delivery pipe 13 decreases according to the fuel leakage amount determined by the seal characteristics of the check valve 11, the injector 14, and the relief valve 18. In general, from the viewpoint of the discharge efficiency of the high-pressure fuel pump 9 and combustion feasibility, the seal characteristics are set to a value close to zero, so that the pressure in the high-pressure fuel pipe remains high even after the internal combustion engine is stopped. Is done. For this reason, fuel leakage from the injector 14 is likely to occur, and the following pressure-down injection is performed.
[0018]
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the internal combustion engine 1 during the step-down injection according to the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of step-down injection.
[0019]
When the ignition switch 20 is turned off and a stop signal for the internal combustion engine 1 is transmitted to the ECU 30 (S10), the ECU 30 stops the high-pressure fuel pump 9 after detecting the signal (S12). That is, energization of the solenoid valve 8 to the solenoid 8b is stopped. Subsequently, the ECU 30 performs the total injection required to reduce the control fuel pressure to the feed pressure based on the fuel pressure measured by the fuel pressure sensor 17, that is, the control fuel pressure, and the coolant temperature measured by the water temperature sensor 21. The amount ΔV is calculated (S14). The total injection amount ΔV is the total amount of fuel injection by step-down injection, and can be obtained from the following equation using the control fuel pressure PH, the feed pressure PL, the volume V of the high-pressure fuel pipe, and the volume elastic modulus K of the fuel.
ΔV = (PH−PL) V / K
[0020]
Here, the bulk modulus K varies depending on the temperature of the fuel. Since the temperature of the cooling water has a high correlation with the temperature of the fuel, the ECU 30 calculates the volume elastic modulus K based on the temperature of the cooling water measured by the water temperature sensor 21 and calculates the total injection amount ΔV from the above equation. To do. However, it is not necessary to calculate the total injection amount ΔV strictly, and the total injection amount ΔV may be calculated using the bulk modulus K as a fixed value.
[0021]
Subsequently, the ECU 30 calculates the step-down injection number n based on the calculated total injection amount ΔV (S16), and performs the step-down injection by the injector 14 according to the calculated injection number n. That is, the injection operation of the injector 14 performed at a predetermined injection timing is continued, and fuel is injected from the injector 14 (S18). Further, the fuel injected from the injector 14 is burned by ignition.
[0022]
The control fuel pressure in the high-pressure fuel pipe decreases from the initial value of the control fuel pressure PH every time fuel injection is performed by step-down injection. However, at this time, the operation of the low-pressure fuel pump 3 is continued. Thus, the number of injections n is calculated as a value obtained by dividing the total injection amount ΔV by the fuel injection amount per step-down injection, but n is set somewhat larger in consideration of the measurement error of the pressure sensor 17. However, the control fuel pressure does not become lower than the feed pressure PL.
[0023]
When the number of times of step-down injection does not reach the set value n (N in S20), fuel injection is continued (S18), and when it reaches n (Y in S20), the control fuel pressure is equal to the feed pressure PL. The ECU 30 stops fuel injection and ignition, and then stops the low-pressure fuel pump 3 (S22).
[0024]
As described above, according to the present embodiment, the amount of fuel leakage during the stop period of the internal combustion engine 1 can be reduced. That is, it is generally known that the amount of fuel leakage from the injector is proportional to the fuel pressure 1/2 power. When the control fuel pressure is reduced from 12 MPa to 0.4 MPa, for example, according to the present embodiment, the amount of fuel leakage after stopping the internal combustion engine is (0.4 / 12) 1/2 times = about 0.18 times, that is, It drops to 1/5 to 1/6. In addition, it is possible to avoid a decrease in the control fuel pressure that is more than necessary due to the low pressure injection. Furthermore, since the feed pressure is set to a pressure that does not cause abnormal combustion, the internal combustion engine can be stopped while maintaining a good combustion state.
[0025]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, only the high-pressure fuel pump 9 is stopped and the operation of the low-pressure fuel pump 3 is continued during the low-pressure injection. However, the low-pressure fuel pump 3 can be temporarily stopped during the step-down injection from the viewpoint of reducing the power consumption as much as possible.
[0026]
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the internal combustion engine 1 during the step-down injection according to the present embodiment. Simultaneously with the stop of the high-pressure fuel pump 9, the low-pressure fuel pump 3 is also temporarily stopped, and the operation of the low-pressure fuel pump 3 is restarted again before reaching the calculated injection number n, that is, before the end of the step-down injection. The timing of resumption takes some margin into account. Hereinafter, the control of the fuel supply device 40 in the present embodiment can be realized by the configuration shown in the first embodiment. As described above, according to the present embodiment, power consumption can be reduced in addition to the effects of the first embodiment.
[0027]
The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. . Examples of such modifications are given.
[0028]
In the embodiment, the total injection amount ΔV required to reduce the control fuel pressure to the feed pressure is calculated, and the step-down injection is performed the number of times based on the calculation result, but the present invention is not limited to this. For example, the number of step-down injections required to reduce the control fuel pressure to the feed pressure may be set in advance as a fixed value with some margin, and the step-down injection may be performed for the set number of times. In this case, the calculation load on the ECU 30 can be reduced.
[0029]
In the embodiment, the pressure-lowering injection is performed in order to reduce the control fuel pressure to the feed pressure. However, the present invention is not limited to this. For example, in the fuel supply device 40 shown in FIG. 1, the amount of fuel leakage from the injector 14 may be reduced by increasing the amount of fuel leakage from the check valve 11 of the high-pressure fuel pump 9. In this case, although the discharge efficiency of the high-pressure fuel pump 9 is lowered, it can be dealt with by increasing the theoretical discharge amount.
[0030]
In the embodiment, the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 3 is fed to the high-pressure fuel pipe via the high-pressure fuel pump 9, but the present invention is not limited to this. Although not shown, there is also a fuel supply device 40 that has a bypass path in which an electromagnetic valve is provided from the low pressure fuel pump 3 to the high pressure fuel pipe and does not pass through the high pressure fuel pump 9. Even in this configuration, the fuel may be fed from the low-pressure fuel pump 3 to the high-pressure fuel pipe via the bypass path at the time of the step-down injection. That is, as long as the fuel at the feed pressure is supplied to the high-pressure fuel pipe at the time of the step-down injection, the configuration of the fuel supply device 40 is flexible.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion when the internal combustion engine is stopped and started. Further, fuel leakage from the injector during the stop period of the internal combustion engine can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress the deterioration of exhaust emission when starting the internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine provided with a fuel supply device according to Embodiments 1 and 2. FIG.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of step-down injection when the internal combustion engine according to Embodiment 1 stops.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of step-down injection performed when the internal combustion engine according to Embodiment 1 is stopped.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of step-down injection when the internal combustion engine according to Embodiment 2 stops.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine, 2 Fuel tank, 3 Low pressure fuel pump, 9 High pressure fuel pump, 13 Delivery pipe, 14a 1st injector, 14b 2nd injector, 14c 3rd injector, 14d 4th injector, 15 Engine main body, 16a 1st cylinder 16b 2nd cylinder, 16c 3rd cylinder, 16d 4th cylinder, 17 fuel pressure sensor, 20 ignition switch, 21 water temperature sensor, 30 ECU, 40 fuel supply device.

Claims (3)

燃料タンク内の燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプにより汲み上げられた所定圧力の燃料を加圧して高圧燃料配管内へ圧送する高圧燃料ポンプとを有し、前記高圧燃料配管内の燃料をインジェクタを介して内燃機関の燃焼室内へと供給する内燃機関の燃料供給装置において、
前記内燃機関を停止するときに前記高圧燃料ポンプの加圧動作を停止しかつ前記インジェクタの噴射動作を継続させ前記高圧燃料配管内の燃料圧力を低下させるとともに、前記燃料圧力を低下させる際、前記低圧燃料ポンプを作動させ前記所定圧力の燃料を前記高圧燃料配管内へ圧送する燃料圧力低下手段を備え
前記所定圧力は、前記燃焼室において異常燃焼を生じさせないよう設定されており、
前記燃料圧力低下手段は、前記燃料圧力が前記所定圧力を下回らないよう前記インジェクタの噴射動作を行うことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
A low-pressure fuel pump that pumps up fuel in a fuel tank; and a high-pressure fuel pump that pressurizes and pumps fuel at a predetermined pressure pumped up by the low-pressure fuel pump into a high-pressure fuel pipe. In a fuel supply device for an internal combustion engine that supplies fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine via an injector,
When the internal combustion engine is stopped, the pressurization operation of the high-pressure fuel pump is stopped and the injection operation of the injector is continued to reduce the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe, and when the fuel pressure is reduced, A fuel pressure lowering means for operating a low-pressure fuel pump to pump the fuel of the predetermined pressure into the high-pressure fuel pipe ;
The predetermined pressure is set so as not to cause abnormal combustion in the combustion chamber,
The fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the fuel pressure lowering means performs an injection operation of the injector so that the fuel pressure does not fall below the predetermined pressure .
前記燃料圧力低下手段は、前記内燃機関の停止操作を検知したとき、前記高圧燃料配管内の燃料圧力の検出結果をもとに前記燃料圧力を前記所定圧力にまで低下させるのに必要な総噴射量を算出し、算出された総噴射量に基づいて前記インジェクタの噴射回数を設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置。The fuel pressure reducing means is a total injection required to reduce the fuel pressure to the predetermined pressure based on a detection result of the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe when a stop operation of the internal combustion engine is detected. 2. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an amount of fuel is calculated and the number of injections of the injector is set based on the calculated total injection amount . 前記燃料圧力低下手段は、少なくとも前記インジェクタの噴射動作の終期よりも前に前記低圧燃料ポンプを作動状態におくことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の燃料供給装置。  3. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel pressure lowering unit puts the low-pressure fuel pump into an operating state at least before an end of an injection operation of the injector.
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