JP6537867B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給装置に関し、特に車両のエンジンに燃料を供給する燃料供給装置に関する。

従来、車両のエンジンに燃料を供給する燃料供給装置に関する技術として、例えば特許文献１に記載された燃料供給装置が知られている。特許文献１に記載された燃料供給装置は、コモンレールと、コモンレールに燃料を圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプの燃料の吐出量を調節する調量弁と、を備えている。この燃料供給装置では、エンジンの圧縮行程において高圧ポンプに燃料を吐出させることで、圧縮行程の圧縮負荷トルクに高圧ポンプの駆動負荷トルクが重畳することを回避し、エンジンのトルク変動による騒音及び振動の発生の抑制が図られている。

特開平９−２１７６６４号公報

上述した燃料供給装置は、通常、燃料の吐出量に応じて調量弁が作動するため、燃料の吐出量に応じて調量弁の作動音が変化する。よって、例えば、燃料の吐出量が小さい状況では作動が間欠的となり、作動音が不規則となることから、車両の乗員等に違和感を与えてしまう場合がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、作動音による違和感を抑制することができる燃料供給装置を提供することを課題とする。

本発明に係る燃料供給装置は、車両のエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、コモンレールと、コモンレールに燃料を圧送するポンプと、ポンプの燃料の吐出量を調節する調量弁と、調量弁の作動を制御する制御部と、を備え、制御部は、調量弁を規則的に連続駆動する連続駆動制御を実行する。

この燃料供給装置では、制御部により連続駆動制御を実行して調量弁を規則的に連続駆動することによって、作動音を規則的且つ連続的なものにすることができる。その結果、作動音による違和感を抑制することが可能となる。

また、燃料供給装置では、制御部は、ポンプからコモンレールへの吐出量が無吐出となるように連続駆動制御を実行してもよい。この場合、例えばコモンレールに燃料を供給する必要が無いような場合でも連続駆動制御を実行させ、作動音による違和感を抑制できる。

また、燃料供給装置では、制御部においては、エンジンの回転数及びエンジンへの燃料供給量で定義される制御実行領域が予め設定され、制御部は、エンジンの回転数及び燃料供給量が制御実行領域にある場合、連続駆動制御を実行してもよい。この場合、エンジンの回転数及び燃料供給量が制御実行領域にあることを作動条件として、連続駆動制御を実行できる。

また、燃料供給装置では、制御部は、車両の車速が所定車速以下であって車両のアクセルペダルの操作量が所定量以下の場合、又は、車速が所定車速以下であって車両の変速機が中立状態の場合、連続駆動制御を実行してもよい。この場合、車両の車速及びアクセルペダルの操作量、あるいは、車両の車速及び車両の変速機の状態を作動条件として、連続駆動制御を実行できる。

また、燃料供給装置は、制御部の連続駆動制御を有効化又は無効化するスイッチ部を更に備えてもよい。この場合、例えば車両の仕様に応じて、連続駆動制御の有効又は無効を選択することが可能となる。

本発明によれば、作動音による違和感を抑制できる燃料供給装置を提供することが可能となる。

実施形態に係る燃料供給装置を示すブロック図である。 （ａ）は、調量弁への燃料の流入を示す概略図である。（ｂ）は、調量弁からの燃料の流出を示す概略図である。（ｃ）は、調量弁からの燃料の無吐出を示す概略図である。 制御実行領域の一例を示す図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、実施形態に係る燃料供給装置を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置１は、例えば車両１００に搭載されている。車両１００としては、例えばトラックやバス等の商用車が挙げられる。なお、車両１００は、特に限定されるものではなく、例えば大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等の何れであってもよい。

燃料供給装置１は、例えば車両１００に搭載されたエンジン１０に燃料Ｆを供給する。エンジン１０は、図示する例では、直列に４つのシリンダ（気筒）１１を有する直列４気筒のディーゼルエンジンとされている。エンジン１０では、各シリンダ１１にインジェクタ１２がそれぞれ設けられ、これらのインジェクタ１２によって各シリンダ１１内に燃料が噴射される。エンジン１０では、例えばエンジン１０の負荷等の運転状況に基づいて算出された供給量（燃料噴射量）の燃料Ｆがインジェクタ１２で噴射され、エンジン１０に供給される。燃料Ｆは、ここでは軽油である。

燃料供給装置１は、燃料タンク１３と、ポンプ１４と、調量弁１５と、コモンレール１６と、を備えている。燃料タンク１３は、車両１００に搭載され、燃料Ｆを貯留するタンクである。燃料タンク１３は、燃料Ｆが漏れないような密閉容器とされている。燃料タンク１３は、燃料ラインＬ１を介してポンプ１４と接続されている。

ポンプ１４は、燃料タンク１３の燃料Ｆを燃料ラインＬ１から吸入し、吸入した燃料Ｆをコモンレール１６へ圧送する。ポンプ１４としては、例えば電動ポンプが採用される。ポンプ１４において燃料Ｆの圧送方向下流側には、調量弁１５が設けられている。

調量弁１５は、ポンプ１４の燃料Ｆの吐出量を調節する。調量弁１５は、燃料ラインＬ２を介してコモンレール１６と接続されている。調量弁１５は、例えばコモンレール１６の圧力センサ１６ａの検出値に基づいて燃料Ｆの吐出量を調節して燃料ラインＬ２に送出し、インジェクタ１２により噴射された燃料Ｆに応じた燃料Ｆをコモンレール１６に供給する。調量弁１５は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されており、その作動をＥＣＵ２０により制御される。

コモンレール１６は、ポンプ１４によって圧送された高圧の燃料Ｆを蓄える。コモンレール１６は、燃料ラインＬ３を介してインジェクタ１２と接続されている。コモンレール１６は、蓄えた燃料Ｆを燃料ラインＬ３を介してインジェクタ１２に送出する。

燃料供給装置１は、調量弁１５の作動を制御するための構成として、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ４０、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサ４１、車両１００の走行速度を検出する車速センサ４２、及び、トランスミッションのギア位置を検出するギア位置センサ４３を備えている。

ＥＣＵ２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む電子制御ユニットである。ＥＣＵ２０は、その機能的構成として、弁制御部（制御部）２１と、スイッチ部２２と、を有している。

弁制御部２１は、調量弁１５の作動を制御する。特に、弁制御部２１は、調量弁１５を規則的に連続駆動する連続駆動制御を実行する。ここでは、弁制御部２１は、ポンプ１４からコモンレール１６への吐出量が無吐出となるようにして、調量弁１５を規則的に連続駆動する（詳しくは後述）。弁制御部２１は、調量弁１５の作動音が車両１００の乗員等に違和感を与えてしまう状況下において、連続駆動制御を実行する。弁制御部２１は、調量弁１５の作動音以外の音が当該作動音と比較して小さいと想定され得る条件下で連続駆動制御を行う。具体的には、弁制御部２１は、各センサ４０〜４３が検出した車速等を作動条件として、以下の連続駆動制御を実行する。

弁制御部２１は、エンジン１０の回転数及び燃料噴射量（エンジン１０への燃料供給量）が制御実行領域Ａにある場合、連続駆動制御を第１連続駆動制御として実行する。弁制御部２１においては、回転数センサ４０で検出されたエンジン１０の回転数及び燃料噴射量で定義される制御実行領域Ａが予め設定されている（図３参照）。制御実行領域Ａは、例えば、エンジン１０の回転数に対する燃料噴射量が、図３における実線で示される燃料噴射量未満となる領域である。制御実行領域Ａは、予め設定されており、例えば試験的に設定される。制御実行領域Ａは、燃料噴射量が小さくなるとエンジン１０の燃焼音が小さくなることから、例えば調量弁１５の作動音がエンジン１０の燃焼音よりも相対的に大きくなる場合の燃料噴射量未満となる領域である。なお、制御実行領域Ａは、上記の設定例に限定されるものではない。

制御実行領域Ａには、ヒステリシス領域Ａ’が設けられている。ヒステリシス領域Ａ’は、例えば、エンジン１０の回転数に対する燃料噴射量が、図３における実線で示される燃料噴射量以上であって破線で示される燃料噴射量以下となる領域である。つまり、弁制御部２１は、一旦連続駆動制御を実行すると、エンジン１０の回転数と燃料噴射量とが制御実行領域Ａ又はヒステリシス領域Ａ’にある場合には、連続駆動制御を実行する。これにより、連続駆動制御の実行及び非実行の切り替わりが繰り返されるチャタリングを防止できる。

弁制御部２１は、車速センサ４２で検出された車両１００の車速が所定車速以下であってアクセルペダルセンサ４１で検出された車両１００のアクセルペダルの操作量が所定量以下の場合、連続駆動制御を第２連続駆動制御として実行する。あるいは、弁制御部２１は、車両１００の車速が所定車速以下であってギア位置センサ４３で検出された車両１００の変速機が中立状態の場合、連続駆動制御を第３連続駆動制御として実行する。所定車速は、第２連続駆動制御又は第３連続駆動制御を実行するか否かを適切に判定するために、予め設定された値である。所定車速は、固定の値であってもよいし、変動する値であってもよい。所定車速は、例えば車両１００におけるエンジン１０の搭載位置（つまり調量弁１５の作動音の音源位置）に応じて設定される。

アクセルペダルの操作量の所定量は、第２連続駆動制御を実行するか否かを適切に判定するために、予め設定された値である。所定量は、固定の値であってもよいし、変動する値であってもよい。所定量は、車両１００の運転者に加速意図がない程度の操作量であって、例えば渋滞時等に車両１００が略一定速度で走行するための操作量以下に設定される。

車両１００の変速機の状態は、第３連続駆動制御を実行するか否かを適切に判定するために利用される。ここでは、車速が所定車速以下であって変速機の状態が中立状態（例えばニュートラル）の場合、エンジン１０がアイドリング状態であると推定し、第３連続駆動制御を実行する。なお、所定車速、所定量、及び変速機の状態は、上記の設定例に限定されるものではない。

スイッチ部２２は、弁制御部２１の上記第１〜第３連続駆動制御を有効化又は無効化する。ここでのスイッチ部２２は、ＥＣＵ２０におけるソフトウェアスイッチとして構成されている。連続駆動制御の有効化とは、連続駆動制御を実行可能な状態とすることであり、連続駆動制御の無効化とは、連続駆動制御を実行不能な状態とすることを意味する。つまり、スイッチ部２２は、上記第１〜第３連続駆動制御を実行可能な状態と、上記第１〜第３連続駆動制御を実行不能な状態とを切り替える。

次に、図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照しつつ、調量弁１５の連続駆動制御について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）に示されるように、調量弁１５は、第１容積室５０と、第２容積室６０と、第３容積室７０とを有している。第１容積室５０は、入口５１と、流路５２と、バルブＶと、コイルＣと、を有する。入口５１は、ポンプ１４と第１容積室５０とを連通させる燃料Ｆの流路である。流路５２は、第１容積室５０と第２容積室６０とを連通させる燃料Ｆの流路である。バルブＶは、流路５２を開閉可能に設けられている。バルブＶは、コイルＣの電磁力により作動される。コイルＣは、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。コイルＣは、その電磁力がＥＣＵ２０によって制御され、当該電磁力によってバルブＶを移動させて流路５２を開閉させる。コイルＣでは、電磁力によるノイズ音（励磁音）が生じる。このノイズ音は、車両の乗員等によって調量弁１５の作動音として知覚され得るものである。作動音が規則的で連続的であるとは、作動音の発生が一定周期で継続していることをいう。作動音の発生そのものが途切れなく連続していてもよいし、複数の作動音の発生が一定周期で継続していてもよい。作動音が不規則であるとは、複数の作動音の発生周期がばらばらであることをいう。規則的で連続的な作動音の一例としては「ジジジジジ」が挙げられる。不規則な作動音の一例としては「ジジ、ジ、ジジジ」が挙げられる。

第２容積室６０は、流路６１と、プランジャＰとを有する。流路６１は、第２容積室６０と第３容積室７０とを連通させる燃料Ｆの流路である。プランジャＰは、第２容積室６０に嵌め込まれており、第２容積室６０の内部において液密状態を保持しつつ移動可能とされている。プランジャＰは、その移動によって第２容積室６０の容積を変化させる。プランジャＰは、例えばエンジン１０の回転力を利用して移動される。

第３容積室７０は、逆止弁Ｗと、出口７１とを有している。第３容積室７０では、逆止弁ＷがバネＳによって流路６１側に押圧されている。出口７１は、第３容積室７０と燃料ラインＬ２とを連通させる燃料Ｆの流路である。

このような調量弁１５では、以下のように弁制御部２１によって駆動されることで、燃料Ｆが燃料ラインＬ２に送出される。すなわち、プランジャＰが第２容積室６０の容積を増加させるように移動する際、弁制御部２１によって流路５２を開くようにバルブＶが駆動されると、第１容積室５０の燃料Ｆが流路５２を介して第２容積室６０に流入される（図２（ａ）参照）。そして、プランジャＰが第２容積室６０の容積を減少させるように移動する際、弁制御部２１によって流路５２を閉じるようにバルブＶが駆動されると、第２容積室６０に流入された燃料Ｆが流路６１を介して第３容積室７０に流出される（図２（ｂ）参照）。このように、調量弁１５では、プランジャＰの移動に応じて流路５２を開閉するように弁制御部２１によってバルブＶが駆動されることで、燃料Ｆが燃料ラインＬ２に送出される。

ここで、一般的には、例えば燃料Ｆの吐出量（エンジン１０への燃料供給量）が小さい状況では、燃料Ｆが燃料ラインＬ２に送出される量が小さくなるため、上述した弁制御部２１によるバルブＶの駆動（調量弁１５の作動）が間欠的とされる。しかしながら、弁制御部２１によるバルブＶの駆動が間欠的とされると、コイルＣで生じる電磁力によるノイズ音が間欠的となるため、調量弁１５の作動音が不規則となり、車両１００の乗員等にとって違和感があることがある。

そこで、本実施形態に係る燃料供給装置１では、弁制御部２１によって、調量弁１５が規則的に連続駆動される連続駆動制御が実行される。特に、弁制御部２１によって、ポンプ１４からコモンレール１６への燃料Ｆの吐出量が無吐出となるように連続駆動制御が実行される。

具体的には、プランジャＰが第２容積室６０の容積を減少させるように移動する際、弁制御部２１によって流路５２を開くようにバルブＶが駆動されると、弁制御部２１によって流路５２を閉じるようにバルブＶが駆動される場合と比べて第２容積室６０の燃料Ｆの圧力が小さくなり、逆止弁Ｗが開かない。従って、第２容積室６０の燃料Ｆが流路６１を介して第３容積室７０に流出されず、第１容積室５０に流出されることとなる。その結果、コモンレール１６への燃料Ｆの吐出量が無吐出とすることができる（図２（ｃ）参照）。ポンプ１４からコモンレール１６への燃料Ｆの吐出量が無吐出であれば、例えば燃料Ｆの吐出量が小さい状況であっても、弁制御部２１によってバルブＶの駆動が間欠的とされなくても燃料Ｆが燃料ラインＬ２に送出される量を小さくすることができる。よって、弁制御部２１によって調量弁１５が規則的に連続駆動される連続駆動制御の実行が可能となる。

以上、本実施形態に係る燃料供給装置１では、調量弁１５を不規則に間欠駆動するのではなく、弁制御部２１により連続駆動制御を実行して調量弁１５を規則的に連続駆動することによって、作動音を規則的且つ連続的なものにすることができる。その結果、作動音による違和感を抑制することが可能となる。

また、燃料供給装置１では、弁制御部２１により、ポンプ１４からコモンレール１６への吐出量が無吐出となるように連続駆動制御が実行される。これにより、調量弁１５が連続駆動されても燃料Ｆの吐出量が無吐出とされる。これにより、例えばコモンレール１６に燃料Ｆを供給する必要が無いようなシーンで連続駆動制御を実行させ、作動音による違和感を抑制できる。

また、燃料供給装置１では、弁制御部２１においてエンジン１０の回転数及び燃料噴射量（エンジン１０への燃料供給量）で定義される制御実行領域Ａが予め設定され、エンジン１０の回転数及び燃料噴射量が制御実行領域Ａにある場合、連続駆動制御が実行される。これにより、エンジン１０の回転数及び燃料噴射量が制御実行領域Ａにあることを作動条件として、連続駆動制御を実行できる。

また、燃料供給装置１では、弁制御部２１により、車両１００の車速が所定車速以下であって車両１００のアクセルペダルの操作量が所定量以下の場合、又は、車速が所定車速以下であって車両１００の変速機が中立状態の場合、連続駆動制御が実行される。これにより、車両の車速及びアクセルペダルの操作量、あるいは、車両の車速及び車両の変速機の状態を作動条件として、連続駆動制御を実行できる。

また、燃料供給装置１は、弁制御部２１の連続駆動制御を有効化又は無効化するスイッチ部を更に備えている。これにより、連続駆動制御の有効又は無効を選択することが可能となる。

なお、第１連続駆動制御は、エンジン１０の燃焼音の大きさに応じて実行される連続駆動制御であるともいえる。第２連続駆動制御は、運転者の加速意図に応じて実行される連続駆動制御であるともいえる。第３連続駆動制御は、車両１００の変速機のギア段の状態に応じて実行される連続駆動制御であるともいえる。

以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、エンジン１０の一例としてディーゼルエンジンを用いて説明したが、ガソリンエンジン等のエンジンでもよい。

また、上記実施形態では、ポンプ１４からコモンレール１６への燃料Ｆの吐出量が無吐出となるように弁制御部２１が連続駆動制御を実行したが、例えば燃料Ｆの吐出量（エンジン１０の燃料供給量）が大きい状況においては、必ずしも燃料Ｆの吐出量が無吐出とならなくてもよい。要は、弁制御部２１が調量弁１５を規則的に連続駆動する連続駆動制御を実行すればよい。

また、上記実施形態では、スイッチ部２２は、ＥＣＵ２０におけるソフトウェアスイッチとして構成されていたが、各センサ４０〜４３とＥＣＵ２０との間に設けられたハードウェアスイッチとして構成されていてもよい。

１…燃料供給装置、１０…エンジン、１４…ポンプ、１５…調量弁、１６…コモンレール、２１…弁制御部（制御部）、２２…スイッチ部、１００…車両、Ａ…制御実行領域、Ｆ…燃料。

Claims (5)

1. 車両のエンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、
   コモンレールと、前記コモンレールに前記燃料を圧送するポンプと、前記ポンプの前記燃料の吐出量を調節する調量弁と、前記調量弁の作動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記調量弁のコイルの励磁音が規則的で連続的となるように、前記調量弁を規則的に連続駆動する連続駆動制御を実行する、燃料供給装置。
2. 前記制御部は、前記ポンプから前記コモンレールへの前記吐出量が無吐出となるように前記連続駆動制御を実行する、請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記制御部においては、前記エンジンの回転数及び前記エンジンへの燃料供給量で定義される制御実行領域が予め設定され、
   前記制御部は、前記エンジンの回転数及び前記燃料供給量が前記制御実行領域にある場合、前記連続駆動制御を実行する、請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
4. 前記制御部は、前記車両の車速が所定車速以下であって前記車両のアクセルペダルの操作量が所定量以下の場合、又は、前記車速が前記所定車速以下であって前記車両の変速機が中立状態の場合、前記連続駆動制御を実行する、請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料供給装置。
5. 前記制御部の前記連続駆動制御を有効化又は無効化するスイッチ部を更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の燃料供給装置。

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