JP5012533B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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本発明は、高圧燃料を燃焼室に噴射する筒内噴射式内燃機関において、燃圧を調整可能な内燃機関の制御装置に関する。
乗用車やトラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、燃料を吸気ポートではなく、燃焼室(気筒)に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入され、この吸気行程時またはピストンが上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、燃料噴射弁が燃焼室に対して燃料を直接噴射する。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグが着火して爆発し、排気弁の開放時に、排気ガスが吸気ポートから排出される。
このような筒内噴射式内燃機関における燃料系では、燃料の微粒化を図るために燃料タンク内の燃料を電動式の低圧燃料ポンプで汲み上げて所定の低圧まで加圧し、その低圧燃料を高圧燃料ポンプによって加圧し、この高圧燃料をデリバリパイプに貯留し、デリバリパイプに装着された複数の燃料噴射弁により各燃焼室に噴射するようにしている。そして、このような高圧燃料ポンプは、クランクシャフトと連動するカムによってプランジャが往復移動することで、燃料を加圧している。この場合、プランジャの往復移動は、圧力室の容積を増大させる方向へ移動する吸入行程と、圧力室の容積を減少させる方向へ移動する圧送行程を有している。そして、圧力室に連通する燃料吸入通路に調量弁が設けられており、吸入行程にて、この調量弁を開放することで燃料吸入通路を通して圧力室に燃料が吸入され、圧送行程にて、調量弁を閉止することで圧力室の燃料が所定圧力まで加圧されてから吐出されることとなり、調量弁の開閉タイミングを制御することで、高圧燃料の吐出量を調整することができる。
上述した筒内噴射式内燃機関における燃料系では、クランクシャフトと連動するカムによってプランジャを往復移動させることから、このクランク角に応じたプランジャの位置を検出し、これに応じて調量弁の開閉タイミングを設定することで、適正な燃料の調量を可能としている。そのため、プランジャの往復運動に伴って燃料を押圧することから、燃料通路内で燃料の圧力脈動が生じ、この脈動が燃料通路内における燃料の圧力を変動させ、この燃料圧力の変動がデリバリパイプ及び燃料噴射弁に伝播する。内燃機関の制御装置は、その運転状態により燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射タイミングや噴射量を制御するが、このデリバリパイプ及び燃料噴射弁に燃料の圧力脈動が伝播すると、燃料噴射弁による燃料噴射量に誤差が生じ、燃焼室に噴射すべき所定の燃料噴射量を噴射することができず、空燃比が悪化するおそれがある。
そこで、デリバリパイプ内の圧力脈動を減衰するものとして、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された内燃機関の燃料供給装置では、フィードポンプによって燃料タンクから汲み上げられた低圧燃料を、高圧ポンプによって加圧し、デリバリパイプ内に高圧燃料を供給可能とし、そのデリバリパイプ内にピストンを移動可能に設け、デリバリパイプの内部を高圧燃料が供給される燃料室と、低圧燃料が供給される背圧室との2室に区画し、ピストンの移動位置に応じてそれら2室の容積を可変とすることで、燃圧変動に応じてピストンが移動して容積を変化させ、ダンピング効果により燃圧脈動を減衰させている。
特開2003−021019号公報
ところで、上述した筒内噴射式内燃機関における燃料系にて、高圧燃料ポンプからデリバリパイプに高圧燃料を供給する高圧燃料供給管には、チェック弁が装着されており、デリバリパイプから高圧燃料ポンプ側への燃料の逆流を防止している。また、デリバリパイプから燃料タンクに燃料を戻す燃料排出管には、リリーフ弁が装着されており、デリバリパイプ内の燃圧を所定圧力に維持している。ところが、このチェック弁やリリーフ弁は、機械式の弁構造であることから、若干の漏れが発生する。一方、筒内噴射式内燃機関の燃料系では、運転状態に応じて高圧燃料ポンプを駆動制御することで、燃圧を低燃圧から高燃圧まで調整して燃料噴射弁により燃焼室に噴射している。
デリバリパイプの容積を大きくすることは、燃圧脈動の減衰に対して効果はあるものの、燃料の圧力が高いときには、例えば、チェック弁によりデリバリパイプ側から高圧燃料ポンプ側への燃料の漏れ量が多くなり、高圧燃料ポンプは、圧送時に、漏れた分の燃料を加味して圧送しなければならず、仕事量が増加してフリクションが増大してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃圧脈動の抑制とポンプフリクションの低減との両立を可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料タンクの燃料を昇圧する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより昇圧された燃料を貯留する燃料貯留室と、前記燃料ポンプにより昇圧された燃料を前記燃料貯留室に供給する高圧燃料供給管と、該高圧燃料供給管に設けられるチェック弁と、該燃料貯留室の燃料を噴射するインジェクタと、前記燃料貯留室の燃料を前記燃料タンクに排出する燃料排出管と、該燃料排出管に設けられるリリーフ弁と、前記燃料貯留室の容積を変更する容積変更手段と、前記燃料貯留室の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、を備え、前記燃料貯留室の燃料圧力が高くなるほど前記燃料貯留室の容積を小さくする、ことを特徴とするものである。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃料貯留室は、第1貯留室と第2貯留室が連結通路により連結されて構成され、前記第1貯留室に前記インジェクタが設けられ、前記連結通路に前記容積変更手段としての切替弁が設けられ、前記第1貯留室の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、前記切替弁により前記連結通路を遮断することを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃料ポンプは、燃料を所定のフィード圧に加圧して圧送可能な低圧ポンプと、内燃機関の運転状態に応じて駆動し、調量弁が吸入口を開閉することで前記低圧ポンプにより加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧して前記燃料貯留室に圧送可能な高圧ポンプとを有し、前記インジェクタは、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射可能であることを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料ポンプと、燃料を貯留する燃料貯留室と、燃料を噴射するインジェクタとを設けると共に、燃料貯留室の容積を変更する容積変更手段と、燃料貯留室の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段とを設け、燃料貯留室の燃料圧力が高くなるほど燃料貯留室の容積を小さくしている。従って、燃料圧力が低いときは、燃料貯留室の容積が大きくなることから、漏れ量に対する燃圧低下が小さくなり、圧力脈動を抑制することができ、また、燃料圧力が高いときは、燃料貯留室の容積を小さくなることから、漏れ量に対して圧力低下が大きくなる結果、漏れ量が減少し、燃料ポンプによる仕事量が減少してフリクションを低減することができる。
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図2は、本実施例の内燃機関の制御装置における燃料系を表す概略構成図、図3は、本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御を表すフローチャートである。
本実施例の内燃機関の制御装置において、図1に示すように、シリンダブロック11上にシリンダヘッド12が締結されており、このシリンダブロック11に形成された複数のシリンダボア13にピストン14がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部にクランクケース15が締結され、このクランクケース15内にクランクシャフト16が回転自在に支持されており、各ピストン14はコネクティングロッド17を介してこのクランクシャフト16にそれぞれ連結されている。
燃焼室18は、シリンダブロック11におけるシリンダボア13の壁面とシリンダヘッド12の下面とピストン14の頂面により構成されており、この燃焼室18は、上部(シリンダヘッド12の下面)の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室18の上部、つまり、シリンダヘッド12の下面に吸気ポート19及び排気ポート20が対向して形成されており、この吸気ポート19及び排気ポート20に対して吸気弁21及び排気弁22の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁21及び排気弁22は、シリンダヘッド12に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート19及び排気ポート20を閉止する方向(図1にて上方)に付勢支持されている。また、シリンダヘッド12には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁21及び排気弁22の上端部に接触している。
なお、図示しないが、クランクシャフト16に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト16と吸気カムシャフト23と排気カムシャフト24が連動可能となっている。
従って、クランクシャフト16に同期して吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁21及び排気弁22を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート19及び排気ポート20を開閉し、吸気ポート19と燃焼室18、燃焼室18と排気ポート20とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24は、クランクシャフト16が2回転(720度)する間に1回転(360度)するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト16が2回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が1回転することとなる。
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁21及び排気弁22を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)25となっている。この吸気可変動弁機構25は、吸気カムシャフト23の軸端部にVVTコントローラ26が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ27からの油圧をこのVVTコントローラ26の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト23の位相を変更し、吸気弁21の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構25は、吸気弁21の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト23には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ28が設けられている。
吸気ポート19には、吸気マニホールド29を介してサージタンク30が連結され、このサージタンク30に吸気管31が連結されており、この吸気管31の空気取入口にはエアクリーナ32が取付けられている。そして、このエアクリーナ32の下流側にスロットル弁33を有する電子スロットル装置34が設けられている。また、吸気ポート19には、スロットル弁33を迂回するバイパス通路35が設けられ、このバイパス通路35にアイドルスピードコントロールバルブ36が設けられている。
排気ポート20には、排気マニホールド37を介して排気管38が連結されており、この排気管38には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒39及びNOx吸蔵還元型触媒40が装着されている。この三元触媒39は、空燃比(排気空燃比)がストイキのときに排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。NOx吸蔵還元型触媒40は、空燃比(排気空燃比)がリーンのときに排気ガス中に含まれるNOxを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したNOxを放出し、添加した還元剤としての燃料によりNOxを還元するものである。
吸気管31におけるサージタンク30の下流側と、排気管38における三元触媒39の上流側との間には、排気ガス再循環通路(EGR通路)41が設けられており、このEGR通路41には、EGR弁42とEGRクーラ43が設けられている。また、このEGR通路41におけるEGR弁42より吸気管31側に、EGRガスの温度を検出するEGRガス温度センサ44が設けられている。
シリンダヘッド12には、燃焼室18に直接燃料を噴射するインジェクタ45が装着されており、このインジェクタ45は、吸気ポート19側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ45はデリバリパイプ46に連結され、このデリバリパイプ46には、高圧燃料供給管47を介して高圧燃料ポンプ48が連結され、この高圧燃料ポンプ48には、低圧燃料供給管49を介して燃料タンク50内の低圧燃料ポンプ(フィードポンプ)51が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ51は、燃料タンク50内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管49に供給し、高圧燃料ポンプ48は、低圧燃料供給管49の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管47を介してデリバリパイプ46に供給することができ、インジェクタ45は、デリバリパイプ46内の高圧燃料を燃焼室18に噴射することができる。また、シリンダヘッド12には、燃焼室18の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ52が装着されている。
また、燃料タンク50内には、キャニスタ53が設けられており、このキャニスタ53はパージ通路54を介して吸気管31におけるサージタンク30より上流側に接続されている。そして、このパージ通路54にパージ弁55が設けられている。このキャニスタ53は、燃料タンク50にて発生したベーパ(蒸発燃料)を含むパージガスを吸着するものであり、パージ弁55を開放することで、吸着したパージガスをパージ通路54を通して吸気管31に排出することができる。
ここで、上述した内燃機関の燃料系について詳細に説明する。実施例1の内燃機関の燃料系において、図2に示すように、4つの気筒に対応して設けられた燃焼室18に対して、インジェクタ45及び点火プラグ52が設けられている。この各インジェクタ45は、基端部がデリバリパイプ46に連結されており、デリバリパイプ46内の高圧燃料を燃焼室18に噴射することができる。
デリバリパイプ46は、第1貯留室101と第2貯留室102とが連結管103により連結されて構成されており、第1貯留室101に各インジェクタ45が装着され、連結管103に切替弁104が設けられている。
燃料タンク50は、第1室50aと第2室50bとに分かれた鞍型をなし、各室50a,50bに所定量のガソリン燃料(以下、燃料)を貯留可能となっている。第1室50aには低圧フィードポンプ51が装着されており、この低圧フィードポンプ51は、低圧燃料供給管49を介して高圧燃料ポンプ48が連結され、この高圧燃料ポンプ48は高圧燃料供給管47を介してデリバリパイプ46における第1貯留室101の一端部に連結されている。この高圧燃料ポンプ48は吸気カムシャフト23により駆動可能であり、低圧燃料供給管49にはパルセーションダンパ56が装着され、高圧燃料供給管47にはチェック弁57が装着されている。
また、第2室50bにはジェットポンプ58が設けられており、このジェットポンプ58には、低圧燃料供給管49から分岐してプレッシャレギュレータ59を有する燃料返送管60が連結されると共に、第1室50aに延出される燃料移送管61が連結されている。更に、デリバリパイプ46における第1貯留室101の他端部には、燃料排出管62の基端部が連結され、この燃料排出管62におけるデリバリパイプ46の排出部にはリリーフ弁63が装着されており、燃料排出管62の先端部は燃料タンク50における第2室50bに連結されている。
従って、内燃機関が始動すると、低圧フィードポンプ51が駆動して燃料タンク50における第1室50aの燃料を昇圧し、低圧燃料を低圧燃料供給管49を通して高圧燃料ポンプ48に供給し、この高圧燃料ポンプ48は低圧燃料を昇圧し、高圧燃料を高圧燃料供給管47を通してデリバリパイプ46(第1貯留室101)に供給することができ、インジェクタ45は、第1貯留室101内の高圧燃料を燃焼室18に噴射することができる。なお、デリバリパイプ46内の燃料圧力が所定圧力より大きくなると、リリーフ弁63が開放して高圧燃料を燃料排出管62を通して燃料タンク50における第2室50bに排出する。
上述した高圧燃料ポンプ48は、吸気カムシャフト23に固定されたポンプカム23aにより駆動可能となっている。即ち、吸気カムシャフト23が回転し、ポンプカム23aによりプランジャ64が下降するとき、低圧燃料供給管49の低圧燃料が吸入され、続いて、プランジャ64が上昇するとき、要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイド65により調量弁66を上昇して低圧燃料供給管49との吸入口を閉止すると、低圧燃料が昇圧されると共に、所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を吐出口からチェック弁57を通して高圧燃料供給管47に圧送することができる。この場合、プランジャ64が上昇するとき、電磁ソレノイド65により調量弁66を上昇するタイミングを調整し、デリバリパイプ46への吐出量を調整することができると共に、デリバリパイプ46の燃料圧力を調整することができる。
車両には、電子制御ユニット(ECU)71が搭載されており、このECU71は、インジェクタ45の燃料噴射時期、点火プラグ52の点火時期、電子スロットル装置34のスロットル開度などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて各種の制御を実行している。
即ち、吸気管31の上流側にはエアフローセンサ72及び吸気温センサ73が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をECU71に出力している。電子スロットル装置34にはスロットルポジションセンサ74が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ75が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をECU71に出力している。クランクシャフト16にはクランク角センサ76が設けられ、検出したクランク角度をECU71に出力し、ECU71はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック11には水温センサ77が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU71に出力している。シリンダブロック11にはノックセンサ78が設けられており、検出したノッキング信号をECU71に出力している。車両には大気圧センサ79が設けられており、検出した大気圧をECU71に出力している。また、各インジェクタ45に連通するデリバリパイプ46には、燃料圧力を検出する燃圧センサ80が設けられており、検出した燃料圧力をECU71に出力している。
また、排気管38における三元触媒39より上流側に、空燃比(A/F)センサ81が設けられ、三元触媒39より下流側に、酸素(O)センサ82が設けられている。このA/Fセンサ81及びOセンサ82は、燃焼室18から排気ポート20及び排気マニホールド37を通して排気管38に排気された排気ガスの排気空燃比(酸素量)を検出し、検出した排気空燃比をECU71に出力している。ECU71は、A/Fセンサ81及びOセンサ82が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を学習補正している。
従って、ECU71による燃料噴射制御では、エンジン回転数、負荷(吸入空気量等)率、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて要求燃料噴射圧(燃料圧力)が設定され、この要求燃料噴射圧と燃圧センサ80が検出した燃料圧力が一致するように、高圧燃料ポンプ48を駆動制御する。また、各種のセンサが検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定される。この場合、燃料性状に応じて目標空燃比が設定されており、この目標空燃比となるように燃料噴射量が設定される。そして、ECU71は、インジェクタ45を駆動制御することで、所定の燃料噴射時期に所定利用の燃料を所定の圧力で燃焼室18に噴射する。
また、ECU71による点火時期制御では、各種のセンサが検出したエンジン回転数、吸入空気量などのエンジン運転状態に応じた点火時期マップが設定されており、ECU71は、点火プラグ52を駆動制御することで、所定の点火時期に点火することができる。このとき、ECU71は、ノックセンサ78が検出したノッキング信号に基づいて点火時の進角補正または遅角補正を行う。
また、ECU71によるスロットル制御では、検出したアクセル開度及びエンジン運転状態に基づいて要求スロットル開度が設定され、この要求スロットル開度とスロットルポジションセンサ74が検出したスロットル開度とが一致するように、電子スロットル装置34を駆動制御する。
また、ECU71は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構25を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁22の閉止時期と吸気弁21の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート19または燃焼室18に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁21の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート19に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁21の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
ところで、高圧燃料ポンプ48からデリバリパイプ46に高圧燃料を供給する高圧燃料供給管47にはチェック弁57が装着され、デリバリパイプ46から燃料タンク50に燃料を戻す燃料排出管62にはリリーフ弁63が装着されている。このチェック弁57やリリーフ弁63は、機械式の弁構造であることから、若干の漏れが発生する。そのため、デリバリパイプ46内の燃料の圧力が高いときには、例えば、チェック弁57によりデリバリパイプ46側から高圧燃料ポンプ48側への燃料の漏れ量が多くなり、高圧燃料ポンプ48は、漏れた分の燃料を加味して圧送しなければならず、仕事量が増加してフリクションが増大してしまう。一方、デリバリパイプ46内の燃料の圧力が低いときには、チェック弁57によりデリバリパイプ46側から高圧燃料ポンプ48側への燃料の漏れ量は少なくなるものの、デリバリパイプ46内での燃圧変動が大きくなり、圧力脈動が発生して燃料噴射量に誤差が生じてしまう。
そこで、本実施例の内燃機関の制御装置では、燃料を昇圧する高圧燃料ポンプ48と、この高圧燃料ポンプ48により昇圧された燃料を貯留する燃料貯留室としてのデリバリパイプ46と、デリバリパイプ46の燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)45を設けると共に、デリバリパイプ46の容積を変更する容積変更手段と、デリバリパイプ46の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段としての燃圧センサ80とを設け、ECU71は、燃圧センサ80が検出したデリバリパイプ46の燃料圧力が高くなるほど、容積変更手段によりデリバリパイプ46の容積を小さくしている。
この場合、デリバリパイプ46を、第1貯留室101と、第2貯留室102と、この各貯留室101,102を連結する連結通路としての連結管103により構成し、第1貯留室101に各インジェクタ45を設けている。また、容積変更手段としての切替弁104を連結管103に設けている。そして、ECU71は、第1貯留室101の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、切替弁104により連結管103を遮断するようにしている。
ここで、本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御において、図3に示すように、ECU71は、ステップS11にて、燃圧センサ80が検出したデリバリパイプ46の燃料圧力PFを読み込み、ステップS12にて、このデリバリパイプ46の燃料圧力PFが予め設定された所定燃圧より高いかどうかを判定する。ここで、ECU71は、デリバリパイプ46の燃料圧力PFが所定燃圧より高くないと判定したら、ステップS14にて、切替弁104を開放する一方、デリバリパイプ46の燃料圧力PFが所定燃圧より高いと判定したら、ステップS13にて、切替弁104を閉止する。
従って、図2に示すように、デリバリパイプ46の燃料圧力PFが低いとき、切替弁104が開放され、第1貯留室101と第2貯留室102とが連結管103により連結されることで、デリバリパイプ46の容積(第1貯留室101+第2貯留室102)が大きくなる。そのため、燃料圧力PFが低いことから、チェック弁57やリリーフ弁63における燃料漏れ量が少なくなり、デリバリパイプ46の容積が大きいことから、燃圧低下が小さくなり、圧力変動が減少して圧力脈動を適正に抑制することができる。一方、デリバリパイプ46の燃料圧力PFが高いとき、切替弁104が閉止され、第1貯留室101と第2貯留室102とが連結管103で遮断されることで、デリバリパイプ46の容積(第1貯留室101)が小さくなる。そのため、デリバリパイプ46の容積が小さいことから、漏れ量に対して圧力低下が大きくなる結果、燃料の漏れ量が少なくなり、高圧燃料ポンプ48による仕事量が増大することはなく、フリクションが低減する。
このように本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、高圧燃料ポンプ48と、昇圧した燃料を貯留するデリバリパイプ46と、デリバリパイプ46の燃料を噴射するインジェクタ45とを設けると共に、デリバリパイプ46の容積を変更する容積変更手段と、デリバリパイプ46の燃料の圧力を検出する燃圧センサ80とを設け、ECU71は、デリバリパイプ46の燃料圧力が高くなるほど、容積変更手段によりデリバリパイプ46の容積を小さくしている。
従って、デリバリパイプ46の燃料圧力が低いときは、デリバリパイプ46の容積が大きくなることから、燃料の漏れ量に対する燃圧低下が小さくなり、圧力脈動を抑制することができ、また、デリバリパイプ46の燃料圧力が高いときは、デリバリパイプ46の燃料貯留室の容積が小さくなることから、漏れ量に対して圧力低下が大きくなる結果、燃料の漏れ量が減少し、高圧燃料ポンプ48による仕事量が減少してフリクションを低減することができる。
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、デリバリパイプ46を、第1貯留室101と第2貯留室102を連結管103により連結して構成し、第1貯留室101にインジェクタ45を設け、連結管103に容積変更手段としての切替弁104を設け、ECU71は、第1貯留室101の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、切替弁104により連結管103を遮断している。
従って、簡単な構成で、容易にデリバリパイプ46の容積を変更することができ、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、制御の迅速性を向上することができる。
なお、上述した実施例では、第1貯留室101と第2貯留室102を連結管103により連結してデリバリパイプ46を構成し、連結管103に容積変更手段としての切替弁104を設けたが、この構成に限定されるものではない。即ち、デリバリパイプを3つ以上の貯留室により構成し、各貯留室を連結管により連結して切替弁を設け、ECUは、第1貯留室の燃料圧力に応じて、各切替弁を段階的に開閉制御してデリバリパイプの容積を複数段階で変更してもよい。更に、デリバリパイプ内に仕切板を移動自在に設け、ECUは、燃料圧力に応じて仕切板を移動し、その容積面積を連続して変更するようにしても良い。
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料貯留室の燃料圧力に応じて容積を変更することで、燃圧脈動の抑制とポンプフリクションの低減との両立を可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。 本実施例の内燃機関の制御装置における燃料系を表す概略構成図である。 本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系の切換制御を表すフローチャートである。
符号の説明
18 燃焼室
19 吸気ポート
20 排気ポート
25 吸気可変動弁機構
30 サージタンク
31 吸気管
33 スロットル弁
34 電子スロットル装置
38 排気管
45 インジェクタ(燃料噴射手段)
46 デリバリパイプ(燃料貯留室)
52 点火プラグ
71 電子制御ユニット、ECU
72 エアフローセンサ
74 スロットルポジションセンサ
75 アクセルポジションセンサ
76 クランク角センサ
77 水温センサ
80 燃圧センサ(燃料圧力検出手段)
101 第1貯留室
102 第2貯留室
103 連結管(連結通路)
104 切替弁(容積変更手段)

Claims (3)

  1. 燃料タンクの燃料を昇圧する燃料ポンプと、
    該燃料ポンプにより昇圧された燃料を貯留する燃料貯留室と、
    前記燃料ポンプにより昇圧された燃料を前記燃料貯留室に供給する高圧燃料供給管と、
    該高圧燃料供給管に設けられるチェック弁と、
    該燃料貯留室の燃料を噴射するインジェクタと、
    前記燃料貯留室の燃料を前記燃料タンクに排出する燃料排出管と、
    該燃料排出管に設けられるリリーフ弁と、
    前記燃料貯留室の容積を変更する容積変更手段と、
    前記燃料貯留室の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、を備え、
    前記燃料貯留室の燃料圧力が高くなるほど前記燃料貯留室の容積を小さくする、
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記燃料貯留室は、第1貯留室と第2貯留室が連結通路により連結されて構成され、
    前記第1貯留室に前記インジェクタが設けられ、前記連結通路に前記容積変更手段としての切替弁が設けられ、
    前記第1貯留室の燃料圧力が予め設定された所定値より高くなると、前記切替弁により前記連結通路を遮断することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記燃料ポンプは、
    燃料を所定のフィード圧に加圧して圧送可能な低圧ポンプと、
    内燃機関の運転状態に応じて駆動し、調量弁が吸入口を開閉することで前記低圧ポンプにより加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧して前記燃料貯留室に圧送可能な高圧ポンプと、を有し、
    前記インジェクタは、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射可能である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制御装置。
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