JP4922906B2 - 内燃機関の高圧燃料供給装置および制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の装置に係り、特に高圧燃料ポンプを備えた高圧燃料供給装置に関する。

近年、ガソリンエンジン等の火花点火式エンジンにおいて燃料を高圧ポンプより圧送し、高圧化した燃料を燃焼室内に直接噴射することにより機関の燃費・排出ガス性能を大きく改善する筒内噴射式内燃機関の技術が開発されている。

このように燃焼室内に直接燃料を噴射するにあたり、高圧化された燃料を取り扱うため、高圧燃料供給装置が必要となり、これらの技術について各種提案されている。

特許文献１では、内燃機関に用いられる燃料システムであって、燃料容器と、燃料ポンプと、該燃料ポンプによって燃料が供給される燃料集合管路と、該燃料集合管路内の圧力を制御することができる弁装置と、燃料を内燃機関の燃焼室内に到達させることができる燃料噴射装置とが設けられている形式のものにおいて、
弁装置が、少なくとも燃料集合管路内の運転圧が通常である場合に、操作されない状態で閉鎖されているように形成されており、弁装置が、プレロード装置を有しており、該プレロード装置が、弁エレメントを閉鎖方向で負荷しており、燃料集合管路内の圧力が、規定された値を上回った場合に、弁装置が、操作されない状態で開放するように、プレロード装置が形成されており、弁装置の開放圧が、操作されていない状態において、燃料噴射装置の最大限に許容可能な機能圧よりも低く設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料システムを提供することを趣旨としている。

また、特許文献２においては、低圧燃料ポンプから送り出される燃料を高圧燃料ポンプにより燃料蓄圧室に加圧供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料を燃焼室に直接噴射するための燃料噴射弁へと供給する高圧燃料供給系と、前記燃料蓄圧室内の圧力が所定値以上に上昇した際には燃料を低圧側に戻すことにより圧力を調整する圧力調整弁と、前記燃料蓄圧室内の圧力を検出する装置と、前記燃料蓄圧室内の圧力を制御する制御装置とを備えた高圧燃料供給装置において、
前記高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生し、前記燃料蓄圧室内の圧力が上昇したとき、前記燃料蓄圧室内の圧力が前記燃料噴射弁の開弁限界圧を超えないことを特徴とする高圧燃料供給装置を提供することを趣旨としている。

また、特許文献３では、エンジンにより回転駆動される燃料供給ポンプによって加圧圧送された高圧燃料をコモンレール内に蓄圧すると共に、前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を、インジェクタを介して前記エンジンの気筒内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射システムであって、前記コモンレール内の燃料圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁して、前記コモンレール内の燃料圧力を限界設定圧力以下に抑えるための圧力安全弁を備えた蓄圧式燃料噴射システムにおいて、前記コモンレール内の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料圧力検出手段によって検出される前記コモンレール内の燃料圧力が、前記燃料供給ポンプの信頼性の低下に影響を与えるポンプ使用許容域、あるいは前記インジェクタの信頼性の低下に影響を与えるインジェクタ使用許容域を超える異常高圧状態が所定時間継続して発生した際に、前記異常高圧状態を回避するように、前記エンジンを制御するエンジン制御装置とを備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射システムを提供することを趣旨としている。

特許第３８３６３９９号 特開２００４−２８０３７号 特許第３９７２８２３号

このような従来技術である特許第３８３６３９９号では、弁装置の開放圧は定義されているが、高圧燃料系装置の最高燃料圧力点については、格別の配慮がなされていない。また、最大限に許容可能な機能圧とは、燃料噴射装置から燃料が漏れ出す圧と定義されている。

また、特開２００４−２８０３７号では、高圧燃料系装置の異常発生時の最高燃料圧力点が燃料噴射弁の開弁限界圧以下と定義されているが、今日の筒内噴射式内燃機関には高吐出量・高燃圧が求められており、高吐出量・高燃圧対応の高圧燃料ポンプが備えられている内燃機関の場合、前記定義を満たそうとしたとき燃料蓄圧室内の圧力が所定値以上に上昇した際に圧力を調整する圧力調整弁が大きくなり、自動車に搭載できない・重量が重くなる等の問題が発生し、成立しない可能性がある。

また、特許第３９７２８２３号では、圧力調整弁開弁圧力以下の領域を想定している。よって、高圧燃料系装置の最高燃料圧力点については、格別の配慮がなされておらず、異常高圧状態からの回避手段を提供することを目的としている。

本発明者は、圧力調整弁が大きくなることを回避し高圧燃料系装置異常発生時の蓄圧室最高燃料圧力点が燃料噴射弁の限界圧を超える装置において、異常発生時の最高燃料圧力点は、装置構成部品信頼性低下圧力から決定するのでは無く、燃料噴射弁が異常昇圧経験後、異常が修正されたときに流量特性（通電時間−噴射量特性）・噴霧特性（噴霧形状，噴射角度）に影響を与えない圧力から設定するべきと考えている。

燃料噴射弁の流量・噴霧特性は、筒内噴射式内燃機関の燃焼状態に大きく影響を与えるパラメータである。燃料噴射弁の流量・噴霧特性が設計値から変化することによって、燃焼室内の供給燃料量が要求値と異なって混合気の空燃比が適正値では無くなる、混合気が点火プラグの周辺に集まらず着火性が低下して失火が生じる等のおそれがある。空燃比ずれ・失火が生じた場合、燃費・排気・運転性の悪化を招くこととなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、高圧燃料系装置異常発生時の蓄圧室最高燃料圧力点が燃料噴射弁の限界圧を超える装置において、異常状態からの復帰後に燃料噴射弁の流量特性・噴霧特性に影響を与えない高圧燃料供給装置および制御装置を提供することである。

前記目的を達成すべく、本発明に係る高圧燃料供給装置あるいは内燃機関の制御装置は、低圧燃料ポンプから送り出される燃料を高圧燃料ポンプにより燃料蓄圧室に加圧供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料を燃焼室に直接噴射するための燃料噴射弁へと供給する高圧燃料供給系と、前記燃料蓄圧室内の圧力が所定値以上に上昇した際には燃料を低圧側に戻すことにより圧力を調整する圧力調整弁と、前記燃料蓄圧室内の圧力を検出する装置と、前記燃料蓄圧室内の圧力を制御する制御装置とを備えた内燃機関の高圧燃料供給装置において、
前記高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生し、前記燃料蓄圧室内の圧力が上昇したとき、前記燃料蓄圧室内の圧力最高点は、異常状態からの復帰後に前記燃料噴射弁の流量特性およびまたは噴霧特性に影響を与えない圧力以下とすること、
前記噴射弁の流量特性およびまたは噴霧特性に影響を与えない圧力は、前記燃料噴射弁単体に圧力振幅を与えた結果により決定すること、
前記燃料蓄圧室内の最高圧力点は、前記燃料噴射弁の開弁限界圧以上に設定することを特徴とする装置とする。

また、もう一つの手段として、前記高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生し、前記燃料蓄圧室内の圧力が上昇したとき、前記燃料蓄圧室内の圧力が規定値より高くなった場合に前記燃料噴射弁の噴射を禁止すること、
前記規定値は内燃機関の回転数が高いほど低く設定すること、
前記規定値は内燃機関の要求噴射量が少ないほど低く設定すること、
前記高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生し、前記燃料蓄圧室内の圧力が上昇したとき、前記燃料噴射弁の開弁限界圧より規定値低い蓄圧室内圧力において前記燃料噴射弁の噴射を禁止すること、
前記規定値は内燃機関の回転数より演算すること、
前記規定値は内燃機関の回転数が高いほど大きく設定すること、
前記規定値は内燃機関の要求噴射量より演算すること、
前記規定値は内燃機関の要求噴射量が少ないほど大きく設定することを特徴とする制御装置とする。

前記の如く構成された本発明の高圧燃料供給装置および内燃機関の制御装置は、高圧燃料装置が大きくなることを防ぎつつ、装置異常状態復帰後も燃料噴射弁の流量特性・噴霧特性に変化を与えることは無い。このことにより、安定した燃焼と排出ガス性能改善に貢献する。

本発明により、高圧燃料装置の大きさが過度に大きくなることを防ぎつつ、高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が生じ、高圧となった後の復帰後も燃料噴射弁の流量特性・噴霧特性に変化を与えることは無い。筒内噴射式内燃機関の燃焼に大きな影響を持つ噴射弁の流量特性と噴霧特性を保護する装置を提供することにより安定した燃焼と排出ガス性能改善に貢献する。

以下、本発明の高圧燃料供給装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の内燃機関１０１の装置全体構成を示したものである。前記装置は高圧燃料ポンプ１０２を備えている。シリンダ１０１ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０３の入口部１０３ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ）１０４を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。前記エアフロセンサ１０４からは、前記吸気流量を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１０７に出力されている。

また、前記スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０８が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１０７に出力されるようになっている。

前記コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０１の各シリンダ１０１ｂに接続された各吸気管１０９に分配された後、前記シリンダ１０１ｂの燃焼室１０１ｃに導かれる。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１１０から燃料ポンプ１１１により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１２により一定の圧力（例えば３kg／cm²）に調圧されるとともに、内燃機関の回転力により駆動される高圧燃料ポンプ１０２でより高い圧力に二次加圧（例えば５０kg／cm²）されて蓄圧室１１８へ圧送される。

蓄圧室１１８には、燃料噴射弁１１３，圧力調整弁１１９，燃料圧力センサ１２０が装着されている。燃料噴射弁１１３は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、エンジンのコントロールユニット１０７の信号にて噴射の制御が行われている。

燃料噴射弁の縦断面図を図６に示す。燃料噴射弁１１３は、電磁コイルのピン端子６５を通じて供給されるコントロールユニット１０７からの電気信号により、通電及び非通電が制御される噴射弁電磁コイル６０を備えている。噴射弁電磁コイル６０が通電されると噴射弁６１が上方に動き、燃料通路６２が開いて、噴射弁燃料入口６３から圧入された燃料をシリンダ内に噴射する。コントロールユニット１０７からの通電が断たれると電磁力が消滅し、噴射弁６１を閉じ方向に付勢しているばね６４の力で弁が閉じる。

また圧力調整弁１１９は、蓄圧室１１８内の圧力が所定値を超えた際開弁し、燃料を低圧側に戻し、配管系の破損を防止する。

前記高圧燃料は、燃料噴射弁１１３から燃焼室１０１ｃに噴射される。前記燃焼室１０１ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１４で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１５で着火される。

また、排気弁のカムシャフト１２４に取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１０７に出力する。ここで、カム角センサは吸気弁側のカムシャフト１２５に取り付けてもよい。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１０７に入力する。

さらに、排気管１２１中の触媒１２２の上流に設けられた空燃比センサ１２３は、排気ガスを検出し、その検出信号がコントロールユニット１０７に出力する。

前記コントロールユニット１０７の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ２０３，ＲＯＭ２０２，ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、内燃機関の運転状態を計測（検出）する手段の一つであるエアフロセンサ１０４，燃料圧力センサ１２０を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、制御対象である前記各燃料噴射弁１１３，点火コイル１１４等に所定の制御信号を供給して燃料供給量制御，点火時期制御及び燃料供給ポンプによる燃料圧力制御を実行するものである。

図３に高圧燃料供給装置またはその制御系に異常が発生し、高圧燃料ポンプが意図しない全吐出をしたときの燃料圧力タイムチャートを示す。図３では、通常運転時の最高目標圧力制御中に異常が発生した場合の燃料圧力挙動を示している。高圧燃料ポンプの全吐出故障が発生した場合、燃料圧力は、圧力調整弁が開弁している状態で圧力調整弁開弁圧より上昇する。これは、圧力調整弁が開弁時、絞り穴の作用をするためである。

内燃機関の回転力により駆動される高圧燃料ポンプの場合、全吐出故障時、回転数が高くなるほどポンプ吐出量が増加するため、前記圧力調整弁開弁圧からの上昇幅は回転数が高くなるほど大きくなる（図４参照）。

つまり、蓄圧室内の異常時最高圧力とは、高圧燃料ポンプ全吐出故障時の内燃機関最高回転数における燃料圧力と定義できる。前記異常時最高圧力を噴射弁保護圧以下に設定する。

前記噴射弁保護圧とは、噴射弁燃料入口６３から圧入する燃料圧力において、前記燃料圧力を経験した後でも噴射弁の流量特性・噴霧特性に影響を与えない最高圧力である。噴射弁燃料入口６３から圧入する燃料圧力が高すぎる場合、流量特性・噴霧特性に影響を与える噴射弁６１等が変形し、噴射弁特性（流量特性・噴霧特性）に影響を与える可能性がある。前記保護圧は、噴射弁に脈動をさせた燃料を圧入し、一定回数脈動を経験させた後の噴射弁特性を採取することで決定する。このとき、内燃機関に設置されている状態相当の横荷重等を噴射弁に負荷して、脈動を経験させても良い。脈動した燃料圧力を与えるのは、内燃機関の蓄圧室内の燃料圧力を模擬するためである。

また、図３に示す燃料噴射弁開弁限界圧とは、噴射弁電磁コイル６０に通電した際に、噴射弁６１を上方に動かすことができる噴射弁燃料入口６３から圧入する最高燃料圧力である。つまり、燃料圧力が開弁限界圧を超えた場合には、燃料を噴射することが不可能となる。本実施例では、前記定義の中で、開弁限界圧ばらつき下限値を開弁限界圧と定義する。

前記異常時最高圧力が開弁限界圧を超えることを許容する装置とすることにより、圧力調整弁を大きくしなくて済み、圧力調整弁の車両への搭載性が向上する。加えて、後述する本発明の制御装置を組み合わせることにより、安定した燃焼と排出ガス性能に影響を与えない。

本発明では、高圧燃料系装置に例えば燃料漏れが生じる可能性がある燃料圧力である装置限界圧より下にある、噴射弁保護圧を見出し、異常時最高燃圧を前記保護圧以下にすることにより、異常時復帰後においても安定した燃焼と排出ガス性能を実現することを目的としている。

次に制御装置における実施例について説明する。図５に高圧燃料ポンプ構造例を示す。高圧燃料ポンプ１には、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，加圧室１２が形成されている。加圧室１２には、プランジャであるプランジャ２が摺動可能に保持されている。吸入通路１０及び吐出通路１１には、吸入弁５，吐出弁６が設けられており、それぞればね５ａ，６ａにて一方向に保持され、燃料の流通方向を制限する逆止弁となっている。また、ソレノイド８０が高圧燃料ポンプ１に保持されており、ソレノイド８０には、係合部材８１，ばね８２が配されている。係合部材８１は、ソレノイド８０の通電がＯＦＦ時は、ばね８２によって、吸入弁５を開弁する方向に付勢力がかけられている。ばね８２の付勢力は、吸入弁ばね５ａの付勢力より大きくなっているため、ソレノイド８０の通電がＯＦＦ時は、吸入弁５は開弁状態となっている。燃料は、タンク１１０から低圧ポンプ１１１にて高圧燃料ポンプ１の燃料導入口へと、プレッシャレギュレータ１１２にて一定の圧力に調圧されて、導かれている。その後、高圧燃料ポンプ１にて加圧され、燃料吐出通路１１を経て蓄圧室１１８に圧送される。以上の構成により、動作を以下説明する。

プランジャ２の下端に設けられたリフタ３は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジャ２は、内燃機関の吸気弁または排気弁のカムシャフト等により回転されるカム１２４により、往復運動して加圧室１２内の容積を変化させる。プランジャ２の圧縮工程中に吸入弁５が閉弁すると、加圧室１２内圧力が上昇し、これにより吐出弁６が自動的に開弁し、燃料を蓄圧室１１８に圧送する。

吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関しては、ソレノイド８０の動作により決定される。図７にソレノイド８０をＯＮした場合の動作について示す。ソレノイド８０がＯＮ（通電）状態を保持した際は、ばね８２の付勢力以上の電磁力を発生させ、係合部材８１をソレノイド２０２側に引き寄せるため、係合部材８１と吸入弁５は分離される。この状態であれば、吸入弁５はプランジャ２の往復運動に同期して開閉する自動弁となる。従って、圧縮工程中は、吸入弁５は閉塞し、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し開き蓄圧室１１８へ圧送される。

ソレノイド８０がＯＦＦ（無通電）を保持した際は、ばね８２の付勢力により、係合部材８１は吸入弁５に係合し、吸入弁５を開弁状態に保持する。従って、圧縮工程時においても、加圧室１２の圧力は燃料導入口部とほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができず、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５と通り燃料導入口側へ戻される。よって、圧送燃料量は０となる。一方、圧縮工程の途中で、ソレノイド８０をＯＮ状態とすれば、このときから、蓄圧室５３へ燃料圧送される。また、一度圧送が始まれば、加圧室１２内の圧力は上昇するため、その後、ソレノイド８０をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持し、吸入工程の始まりと同期して自動開弁する。図８にプランジャ圧縮工程におけるソレノイド８０のＯＮタイミングと吐出量の関係を示す。圧縮工程におけるソレノイド８０のＯＮタイミングにより、吐出量を調節することができる。

高圧燃料ポンプ全吐出故障は、例えば、燃料圧力に関係せず常にカム１００下死点でソレノイドＯＮをし続けた場合に発生する。

図９に本発明の第一の実施形態の内燃機関の制御装置の制御フローチャートを示す。ブロック９０１では割込み処理が始まるが、割込み処理は、例えば１０ｍｓ毎のような時間同期でも、例えばクランク角度１８０deg毎のように回転周期でもよい。

ブロック９０２では蓄圧室に備え付けられた燃圧センサの異常を検出する。ブロック９０２で検出する異常は、燃圧センサの電圧が上限値のままとなってしまう（実燃料圧力よりも高い燃料圧力として認識してしまう）ような異常である。異常は、例えば燃圧センサの入力値が一定時間変化しない等で検出する。ブロック９０２の目的は、燃圧センサの異常により燃圧を誤認識し、後述する本発明の燃料カットが許可されることによるエンストを防止するためである。

ブロック９０２で燃圧センサ異常無しと判定された場合、ブロック９０３において、燃料圧力（ＦＵＥＬＰ）をブロック９０４において、規定値（ＰＤＩＦＦ）を読み込む。規定値（ＰＤＩＦＦ）は、規定値演算手段９１０により演算される。前記規定値の目的は、閉弁限界圧直前の噴射量不安定領域を回避する目的がある。噴射量不安定となる要因として以下の２点がある。

・高燃圧であるため、燃料噴射弁の開閉弁挙動がばらつく。
・高燃圧であるため、要求噴射量の噴射を実施しようとした場合、通電時間が短すぎて燃料噴射弁の開閉弁挙動がばらつく。
規定値演算手段９１０の第一の実施形態の制御フローチャートを図１０に示す。ブロック１００１で割込み処理を始める。ブロック１００２では内燃機関の回転数（ＮＥ）を読み込む。

ブロック１００３では、規定値（ＰＤＩＦＦ）を演算する。規定値（ＰＤＩＦＦ）は例えばテーブル検索とする。回転数を入力として規定値を決定する目的は、回転数により蓄圧室内の燃料圧力脈動が異なることコントロールユニット１０７内において燃圧値の認識と燃料カット開始までに遅れがあることに対応するためである。高回転時の方が一般に燃料圧力脈動が大きく、燃料カット開始までの遅れ中の昇圧速度が速い。よって、回転数が大きくなるほど規定値（ＰＤＩＦＦ）の値を大きく設定することにより、閉弁限界圧直前の噴射量不安定領域を確実に回避することができる。

規定値演算手段９１０の第二の実施形態の制御フローチャートを図１１に示す。ブロック１１０１で割込み処理を始める。ブロック１１０２では内燃機関の要求噴射量（ＩＮＪＲ）を読み込む。

ブロック１００３では、規定値（ＰＤＩＦＦ）を演算する。規定値（ＰＤＩＦＦ）は例えばテーブル検索とする。要求噴射量を読み込むことから噴射弁要求通電時間を演算することが可能である。通電時間が短くなり、噴射量が不安定にならないような規定値（ＰＤＩＦＦ）を設定する。要求噴射量が小さいほど、通電時間が短くなりやすい。このため、要求噴射量が小さいほど、規定値（ＰＤＩＦＦ）を大きく設定し、噴射量不安定領域を回避する。

また、図１０に示した実施例と図１１に示した実施例を組み合わせることにより、より確実に不安定領域を回避する規定値（ＰＤＩＦＦ）を演算することが可能となる（図１５参照）。

ブロック９０５では、
開弁限界圧(ＩＮＪＬＩＭＰ)−規定値(ＰＤＩＦＦ)≦燃料圧力(ＦＵＥＬＰ)（式１）
であるかを判定する。式１を満たす場合、ブロック９０６において燃料カットを実施する。本発明の燃料カットは回転数の上限制限を意図としたものでは無く、燃圧を情報とし、噴射量不安定領域を確実に回避することにより失火を防ぐことを目的としている。

図１２に本発明の第二の実施形態の内燃機関の制御装置の制御フローチャートを示す。ブロック１２０１では割込み処理が始まるが、割込み処理は、例えば１０ｍｓ毎のような時間同期でも、例えばクランク角度１８０deg毎のように回転周期でもよい。

ブロック１２０２では蓄圧室に備え付けられた燃圧センサの異常を検出する。ブロック１２０２で検出する異常は、実燃料圧力よりも高い燃料圧力として認識してしまうような異常である。ブロック１２０２の目的は、燃圧センサの異常により燃圧を誤認識し、後述する本発明の燃料カットが許可されることによるエンストを防止するためである。

ブロック１２０２で燃圧センサ異常無しと判定された場合、ブロック１２０３において、燃料圧力（ＦＵＥＬＰ）をブロック１２０４において、燃料カット許可圧（ＩＮＪＮＧＰ）を読み込む。燃料カット許可圧（ＩＮＪＮＧＰ）は、閉弁限界圧直前の噴射量不安定領域を回避するため、高燃圧時、噴射量が不安定にならない最高圧を設定する。燃料カット許可圧（ＩＮＪＮＧＰ）は、図１０および図１１に示した実施例と同じ理由で運転状態に応じて可変にしても良い。

ブロック１２０５では、
燃料カット許可圧（ＩＮＪＮＧＰ）≦燃料圧力（ＦＵＥＬＰ） （式２）
であるかを判定する。式２を満たす場合、ブロック１２０６において燃料カットを実施する。

本発明による効果を、図１３，図１４により述べる。図１３は従来例の場合の高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生した場合の燃料圧力と失火回数のタイムチャートであり、図１４は本発明の場合の高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生した場合の燃料圧力と失火回数のタイムチャートである。

図１３では、異常発生後の燃料圧力上昇時、開弁限界圧付近の噴射量が不安定になる領域で噴射を実施するためリーン失火が発生する。また、燃料噴射弁が燃料噴射弁保護圧以上を経験するため、異常復帰後に燃料噴射弁の流量・噴霧特性が変化し失火が生じる。

一方、本発明の一実施例である図１４では、異常時において開弁限界圧付近の噴射量が不安定になる領域で噴射を停止し、また、燃料噴射弁保護圧以下に最高燃料圧力が設定されているので、失火は発生せず、安定した燃焼と排出ガス性能改善に貢献する。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。

本発明の一実施形態の筒内噴射エンジン制御システム全体構成図。 図１のエンジン制御装置の内部構成図。 高圧燃料供給装置およびその制御系に異常が発生した場合の燃料圧力挙動の一例を示す図。 圧力調整弁の流量特性を示す図。 図１に示した高圧燃料ポンプの一実施例を示す図。 図１に示した燃料噴射弁の一実施例を示す図。 図５に示した高圧燃料ポンプの作動図。 高圧燃料ポンプの流量特性を示す図。 本発明の一実施例の制御フローチャート。 本発明の一実施例の制御フローチャート。 本発明の一実施例の制御フローチャート。 本発明の一実施例の制御フローチャート。 従来例の基本タイミングチャート。 本発明の一実施例の基本タイミングチャート。 本発明の一実施例の制御フローチャート。

符号の説明

１ 高圧燃料ポンプ
２ プランジャ
３ リフタ
５ 吸入弁
６ 吐出弁
１２ 加圧室
６０ 噴射弁電磁コイル
６１ 噴射弁
６２ 燃料通路
６３ 噴射弁燃料入口
６４ ばね
６５ 電磁コイルのピン端子
８０ ソレノイド
８１ 係合部材
１００ カム
１１３ 燃料噴射弁
１１９ 圧力調整弁
１２０ 燃料圧力センサ
９１０ 規定値演算手段

Claims (4)

1. 低圧燃料ポンプから送り出される燃料を高圧燃料ポンプにより燃料蓄圧室に加圧供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料を燃焼室に直接噴射するための燃料噴射弁へと供給する高圧燃料供給系と、前記燃料蓄圧室内の圧力が所定値以上に上昇した際には燃料を低圧側に戻すことにより圧力を調整する圧力調整弁と、前記燃料蓄圧室内の圧力を検出する装置とを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記高圧燃料ポンプが全吐出する故障したときに、前記燃料蓄圧室内の圧力が前記燃料噴射弁の開弁限界圧よりも低い規定値より高くなった場合に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止すると共に、
   前記規定値は内燃機関の回転数が高いほど低く設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 低圧燃料ポンプから送り出される燃料を高圧燃料ポンプにより燃料蓄圧室に加圧供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料を燃焼室に直接噴射するための燃料噴射弁へと供給する高圧燃料供給系と、前記燃料蓄圧室内の圧力が所定値以上に上昇した際には燃料を低圧側に戻すことにより圧力を調整する圧力調整弁と、前記燃料蓄圧室内の圧力を検出する装置とを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記高圧燃料ポンプが全吐出する故障したときに、前記燃料蓄圧室内の圧力が前記燃料噴射弁の開弁限界圧よりも低い規定値より高くなった場合に、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止すると共に、
   前記規定値は内燃機関の要求噴射量より演算し、かつ要求噴射量が少ないほど大きく設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記規定値は内燃機関の回転数より演算することを特徴とする請求項１、２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記圧力調整弁の開口面積は、前記燃料蓄圧室内の圧力が最高圧力に達したときであっても前記燃料噴射弁の流量特性及びまたは噴霧特性に影響を与えない圧力となるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至５記載の制御装置。

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