JP5321505B2

JP5321505B2 - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JP5321505B2
Application number: JP2010044334A
Authority: JP
Inventors: 喜佐夫黒田; 哲朗石田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: JP2011179399A

Description

本発明は、高圧ポンプにより高圧にされた燃料を燃料噴射弁から気筒内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置に関する。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンは、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射エンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間が短く、噴射燃料を霧化させる時間を十分に稼ぐことができないため、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。

このため、筒内噴射エンジンでは、燃料タンクから低圧ポンプで汲み上げた燃料を高圧ポンプにより高圧にして燃料噴射弁へ圧送するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

この高圧ポンプは、大きな駆動力を必要とするため、エンジンのカム軸に嵌着されたカムにより高圧ポンプのピストンを往復運動させることで燃料を圧送するようにしたものが多い。

ところで、エンジン停止中は、高圧ポンプや低圧ポンプも停止するため、時間の経過とともに燃料配管内の燃圧が徐々に低下する。このため、始動時の燃圧はほとんど０ＭＰａの状態になることが多い。

従って、始動時には、燃圧をほぼ０ＭＰａの状態から目標燃圧まで急上昇させる必要があるが、燃圧が目標燃圧付近になるまでは燃料の噴射を禁止しており、燃圧が始動に適した燃圧に上昇するまでには時間がかかっている。

そこで、従来においては、始動操作を繰り返して燃料の噴射禁止回数が所定回数を超えたら、燃料噴射を許可するようにしている。

特開平１１−２７０３８５号公報

しかしながら、従来においては、始動時の燃圧が目標燃圧に到達する可能性が無い場合でも、始動操作を所定回数になるまで無駄に繰り返してしまうという問題があった
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、始動時に、燃圧が目標燃圧に到達する可能性が無い場合には、早急に始動を停止させて始動操作を無駄に繰り返すことを防止できるようにした内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、低圧ポンプにより送られる燃料を高圧ポンプによって高圧にし、その燃圧を高圧側の燃圧検出手段によって検出し、その検出値が高圧側所定値に到達するまで、燃料噴射を禁止する内燃機関の燃料噴射装置において、前記低圧ポンプにより送られる燃料の圧力を検出する低圧側の燃圧検出手段と、前記内燃機関の始動にかかる時間を計測する計測手段と、前記内燃機関の始動の際、前記高圧側の燃圧検出手段の検出値により燃料噴射を禁止しているとき、前記低圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値が低圧側所定値より低い場合かつ前記時間が所定時間を超える場合は前記始動を停止するように制御し、前記低圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値が低圧側所定値を越えている場合には、前記高圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値に基づく前記燃料噴射の禁止を解除する制御手段とを具備することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記高圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値に基づいて前記所定時間を可変させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２の発明において、前記制御手段は、前記高圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値が低いほど前記所定時間を短く設定することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の発明において、前記制御手段により前記始動が停止されるとともに燃圧昇圧が不能で始動が不可であることを発信する警報手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、始動時に燃圧が目標燃圧に到達する可能性が無い場合には、早急に始動を停止させて始動操作を無駄に繰り返すことを防止できる。

本発明の一実施の形態である内燃機関の燃料噴射装置を示す概略的構成図。図１の燃料噴射装置の燃料噴射の制御を示すフローチャート図。本発明の他の実施の形態である燃料噴射の制御を示すフローチャート図。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である内燃機関、例えばディーゼルエンジンの燃料噴射装置１を示す概略的構成図である。

燃料噴射装置１は、燃料を貯留する燃料タンク２を備えている。燃料タンク２内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ３が設けられている。この低圧ポンプ３は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ３の吐出口には燃料配管４が接続されている。

燃料配管４には燃料の供給方向に沿って低圧側の燃圧検出手段としての低圧側の燃圧センサ６、高圧ポンプ８、高圧側の燃圧検出手段としての高圧側の燃圧センサ９、及びコモンレール１０が順次接続されている。コモンレール１０にはエンジンのシリンダヘッドに気筒毎に取り付けられた燃料噴射弁１２が接続されている。

上記した低圧及び高圧の燃圧センサ６，９は出力信号回路を介して制御手段としてのＥＣＵ１３に接続されている。ＥＣＵ１３には、制御回路を介して警報手段としての警報部１４及びエンジン始動装置１５、さらにイグニッションスイッチ１６が接続されている。

ＥＣＵ１３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、エンジン回転数、吸気管圧力（又は吸入空気量）、冷却水温等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力信号を読み込んで、燃料噴射量と噴射時期を演算し、その演算結果に応じた噴射パルスを各気筒の燃料噴射弁１２に出力して燃料噴射を実行するようになっている。

また、ＥＣＵ１３は、高圧側の燃圧センサ９によって検出される高圧側の燃圧が所定値以下の場合には燃料の噴射を禁止させるようになっている。

さらに、ＥＣＵ１３は、燃料噴射の禁止後、低圧側の燃圧センサ６によって検出される低圧側の燃圧が所定値以下で、その状態が所定時間以上継続した場合には始動を強制的に停止させるとともに、警報部１４を動作させて燃圧の昇圧が不能で始動が不可であることをユーザに発信するようになっている。

上記した構成において、低圧ポンプ３が駆動されると、燃料が燃料配管４を介して高圧ポンプ８に送られ、この高圧ポンプ８で昇圧されて吐出される。この吐出された燃料はコモンレール１０に送られ、このコモンレール１０からエンジンのシリンダヘッドに気筒毎に取り付けられた燃料噴射弁１２に高圧の燃料が分配供給される。

次に、エンジン始動時における燃料供給制御について図２を参照して説明する。

まず、始動モードを検出したら（ステップＳＴ１）、始動時か否かを判定する（ステップＳＴ２）。始動時ではないと判定された場合には、通常の燃料噴射制御が行なわれるとともに、タイマがリセットされる（ステップＳＴ３）。始動時であると判定された場合には、高圧側の燃圧が高圧側の燃圧センサ９によって検出される（ステップＳＴ４）。この検出後、高圧側燃圧が高圧所定値１以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ５）。高圧所定値１以下ではないと判定された場合には、通常の燃料噴射制御が行なわれるとともに、タイマがリセットされる（ステップＳＴ３）。高圧所定値１以下であると判定された場合には、燃料の噴射が禁止される（ステップＳＴ６）。

この燃料の噴射禁止後、低圧側の燃圧センサ６によって低圧側の燃圧が検出される（ステップＳＴ７）。この検出後、低圧側の燃圧が低圧所定値２以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ８）。低圧側の燃圧が低圧所定値２以下でないと判定された場合には、燃料噴射弁１２からの噴射禁止を解除し通常の燃料噴射制御が行なわれるとともに、タイマがリセットされる（ステップＳＴ３）。低圧側の燃圧が低圧所定値２以下であると判定された場合には、タイマ積算値が所定値３以上であるか否かが判定される（ステップＳＴ９）。タイマ積算値が所定値３以上でないと判定された場合には、タイマカウントアップされる（ステップＳＴ１０）。タイマ積算値が所定値以上であると判定された場合には、始動が強制的に停止され（ステップＳＴ１１）、ついで、警報部１４により燃圧の昇圧が不能で始動が不可能である旨の情報が発信される（ステップＳＴ１２）。こののち、タイマがリセットされる（ステップＳＴ１３）。

上記したように、この実施の形態では、高圧側の燃圧が高圧所定値１以下である場合には、燃料の噴射を禁止して低圧側の燃圧を検出し、この低圧側の燃圧が所定時間経過しても所定値２以下である場合には、燃圧の昇圧は不可能と判断して始動を強制的に停止させるため、始動挑戦行為を無駄に繰り返すことを防止できる。

また、このときには、警報部１４により低圧側燃圧の昇圧が不能で、始動できない旨を警報するため、ユーザは、始動不良の原因を即座に特定することができ、迅速な対応が可能になる。

図３は本発明の第２の実施の形態である燃料噴射の制御を示すフローチャート図である。

上記した第１の実施の形態では、低圧側の燃圧が所定値以下になってその状態が所定時間以上継続した場合には、始動を強制的に停止させたが、この第２の実施の形態では、低圧側の燃圧のみならず、高圧側の燃圧をも検出してその値に基づいて始動停止のタイミングを可変制御できるようにしたものである。

次に、エンジン始動時の燃料噴射制御について説明する。

なお、この第２の実施の形態では、高圧所定値１＞高圧所定値２の関係を有し、例えば、高圧所定値１は制御目標値の１／２、高圧所定値２は制御目標値の１／３となっている。

燃料噴射制御は、まず、始動時か否かが判定される（ステップＳＴ１１１）。始動時でなければ、通常の燃料噴射制御が行なわれてタイマカウンタがリセットされる（ステップＳＴ１１２）。始動時であれば、高圧側の燃圧センサ９によって高圧側燃圧（ＨＰ）が検出される（ステップＳＴ１１３）。この検出後、高圧側燃圧が高圧所定値１より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１１４）。高圧側燃圧が高圧所定値１より小さくないと判定された場合には、通常の燃料噴射制御が行なわれてタイマカウンタがリセットされる（ステップＳＴ１１２）。高圧側燃圧が高圧所定値１より小さいと判定された場合には、燃料噴射が禁止される（ステップＳＴ１１５）。この燃料噴射禁止後、低圧側の燃圧センサ６によって低圧側燃圧（ＬＰ）が検出される（ステップＳＴ１１６）。この検出後、低圧側燃圧が低圧所定値より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１１７）。低圧側燃圧が低圧所定値より小さくないと判定された場合には、高圧側の燃圧センサ９によって検出される高圧側燃圧が高圧所定値２より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１１８）。高圧側燃圧が高圧所定値２より小さくないと判定された場合には、通常の燃料噴射制御が行なわれてタイマカウンタがリセットされる（ステップＳＴ１１２）。高圧側燃圧が高圧所定値２より小さいと判定された場合には、判定される毎に時間×重み係数Ｃだけタイマカウンタがカウントアップされる（ステップＳＴ１１９）。

上記ステップＳＴ１１７で低圧側燃圧が低圧所定値より小さいと判定された場合には、高圧側燃圧が高圧所定値２より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１２０）。高圧側燃圧が高圧所定値２より小さくないと判定された場合には、判定される毎に時間×重み係数Ｂだけタイマカウンタがカウントアップされ（ステップＳＴ１２１）、高圧側燃圧が高圧所定値２より小さいと判定された場合には、判定される毎に時間×重み係数Ａだけタイマカウンタがカウントアップされる（ステップＳＴ１２２）。なお、時間の重み係数Ａ，Ｂ、ＣはＣ＜Ｂ＜Ａの関係となっている（Ａの重み係数の方が大きいので同じ時間でもタイマカウンタ×重み係数の値は，早く大きな数字になる）。

タイマカウンタがカウントアップされたのち、タイマカウンタ×重み係数の積算値が所定値より小さいか否かが判定され（ステップＳＴ１２３）、所定値より小さいと判定された場合には、リターンされ（ステップＳＴ１２４）、所定値より小さくないと判定された場合には始動が強制的に停止されるとともに、警報部１４で警報が発信されてタイマカウンタがリセットされる（ステップＳＴ１２５）。

この第２の実施の形態によれば、始動時に、燃料の噴射が禁止された場合には、低圧側の燃圧、及び高圧側の燃圧を検出してその検出値に基づいて始動停止のタイミングを可変制御するため、燃圧が制御目標値に到達する可能性が低い場合には、できるだけ早いタイミングで始動を停止させることができ、可能性が高い場合には、始動操作の繰り返しを許可できる利点がある。

なお、上記第２の実施の形態では高圧所定値２を制御目標値の１／３としたが、車両が走行可能な最低の燃圧と設定してもよい。これにより、ステップＳＴ１１８で高圧側燃圧が高圧所定値２より小さくないと判定されたとき、通常噴射制御に移行し、その後燃圧が正常な値とならない場合、燃料噴射装置の異常となるが、この場合、販売店や修理工場までの走行が可能となる。更に、ステップＳＴ１２０においても同様に高圧側燃圧が高圧所定値２より小さくないと判定されたとき、通常噴射制御に移行するようにしてもよい。

なお、上記した実施の形態では、ディーゼルエンジンに適用した場合について説明したが、これに限られることなく、ガソリンエンジンに適用するようにしても良い。

また、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変えない範囲内で種々変形実施可能であることは勿論である。

３…低圧ポンプ、６…低圧側の燃圧センサ（低圧側燃圧検出手段）、８…高圧ポンプ、９…高圧側の燃圧センサ（高圧側燃圧検出手段）、１２…燃料噴射弁、１３…ＥＣＵ（制御手段）、１４…警報部（警報手段）。

Claims

低圧ポンプにより送られる燃料を高圧ポンプによって高圧にし、その燃圧を高圧側の燃圧検出手段によって検出し、その検出値が高圧側所定値に到達するまで、燃料噴射を禁止する内燃機関の燃料噴射装置において、
前記低圧ポンプにより送られる燃料の圧力を検出する低圧側の燃圧検出手段と、
前記内燃機関の始動にかかる時間を計測する計測手段と、
前記内燃機関の始動の際、前記高圧側の燃圧検出手段の検出値により燃料噴射を禁止しているとき、前記低圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値が低圧側所定値より低い場合かつ前記時間が所定時間を超える場合は前記始動を停止するように制御し、
前記低圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値が低圧側所定値を越えている場合には、前記高圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値に基づく前記燃料噴射の禁止を解除する制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
前記制御手段は、前記高圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値に基づいて前記所定時間を可変させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
前記制御手段は、前記高圧側の燃圧検出手段によって検出される燃圧値が低いほど前記所定時間を短く設定す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燃料噴射装置。
前記制御手段により前記始動が停止されるとともに燃圧昇圧が不能で始動が不可であることを発信する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射装置。