JPH04183965A - 内燃機関の燃料圧力制御装置 - Google Patents
内燃機関の燃料圧力制御装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
内燃機関に適した燃料圧力制御装置に関する。
したデイ−セル機関を提案している。燃料タンクからの
燃料は低圧ポンプ及び高圧ポンプを介して燃料リザーバ
タンクに供給され、このリザーバタンクに蓄積された高
圧の燃料か燃料インジェクタより筒内に噴射される。リ
ザーバタンクの圧力は圧力センサによって検出され、同
圧力か所定値となるように高圧ポンプの作動か制御され
る。
か回り続けることによってリザーバタンク内に気泡か形
成される。この気泡は燃料充填後にも即座には排出され
ないので、始動時にリザーバタンクの圧力は容易には」
二からす、エンジンの始動に時間を要する問題点かあっ
た。
の形成を防止することを課題とし、その解決手段として
実際にガス欠か起こるに先立って高圧ポンプを停止して
いる。
14へ供給される炉;料を蓄積するためのすザーバタン
ク16と、リザーバタンク16への燃料の供給を行う高
圧ポンプ22とを具備した内燃機関の燃料圧力制御装置
において、燃料タンク18の燃料残量か少なくなった状
態を検出する手段Aと、燃料残量か少なくなった状態に
おいて高圧ポンプ22を停止する手段Bとを具備する内
燃機関の燃料圧力制御装置か提供される。
状態を検出し、停止手段Bは燃料残量か少なくなった状
態において高圧ポンプ22の作動を停止せしめる。
内燃機関に応用した実施例について説明する。筒内ガソ
リン直接噴射式火花点火内燃機関については特開平2−
169834公報に一般的な記載かある。第2図におい
て、10は内燃機関の本体、12は気筒、14は各気筒
に配置された燃料インジェクタ、16は燃料リザーバタ
ンク、18は燃料タンク、19はディストリヒュータで
ある。燃料タンク18は低圧ポンプ20、高圧ポンプ2
2を介してリザーバタンク16に接続される。低圧ポン
プ20の出口にリリーフ通路24及びこのリリーフ通路
24」二にリリーフ弁26か設けられ、低圧ポンプ20
の出口圧、換言すれは高圧ポンプ22の入口圧を所定値
に制御する。
燃料インジェクタ14に燃料を供給する。第3図は炊(
料インジェクタ)4の縦断面図を示しており、エンジン
本体10のシリンダヘッドに固定されるノズル本体32
内にニードル34か配置され、ニードル34の上端に加
圧ロット36の下端か接触し、加圧ロット36の上端に
可動プランジャ38か接触している。
42を閉鎖するように付勢している。ピエゾ圧電素子4
4はその下端か加圧ピストン46を構成し、加圧ピスト
ン4Gと可動プランジャ38との間に加圧室48か形成
される。ニードル加圧室50は燃料通路52を介してリ
ザーバタンク16からの燃料通路30と接続される。ニ
ードル34には加圧室48の圧力による力と、スプリン
グ40の弾性力による力との和である下方力と、ニード
ル加圧室50における燃料圧力による」二方力とが作用
する。ピエゾ圧電素子44に電荷が溜められた状態では
ピエゾ圧電素子44は伸長し、加圧室48の圧力は高く
なる。そのため、下方力と」二方力とのバランスは前者
か」二回り、結果としてニードル34はノズル口42を
閉じている。ピエゾ圧電素子44の電荷を解放するとピ
エゾ圧電素子44は収縮し、加圧室48の圧力は低くな
る。そのため、上方力か下方力を上回り、その結果とし
てニードル34はリフトされ、燃料噴射が行われる。
図には一本のみ示され、第4図の紙面垂直方向にもう一
つのプランジャかある(同様の高圧ポンプのより詳細な
構造は実開昭63−138438号に示されている)。
ット62にカムホオロワローラ64が設けられる。内燃
機関のクランク軸(図示せず)にタイミンクベルト等に
よって駆動連結されるカー ち − ムシャフト66上にカム68が設けられ、スプリング7
0はローラ64かカム68に接触するようにプレート7
2を介してタペット62を下方に付勢している。プラン
ジャ60の上側に加圧室74が形成され、カム68の回
転によってタペット62か上下することによって加圧室
74の容積が増減し、加圧室74への燃料の吸入、及び
加圧室74からの燃料の吐出か行われる。
図の低圧ポンプ20からの燃料を受ける燃料受は口80
に接続される。また、加圧室74はチエツク弁82、通
路84を介して、溢流弁90の」1流の位置で図示しな
いチエツク弁を介して第2図のリザーバタンク16への
通路86に接続される。溢流弁90は高圧ポンプ22を
迂回するバイパス通路92(第2図も参照)を通路84
に対して選択的に開閉することてリザーバタンク16へ
の燃料吐出量を制御し、リザーバタンク16の圧力を所
定の値に制御する。バイパス通路92はスプリング室9
/1に開口し、このスプリング室94は通路96、リリ
ーフ口98より高圧ポンプ22の入口側に接続される。
る燃料溢流室102を燃料通路84に対して遮断する位
置に向かつて付勢されている。加圧ピン104はピエゾ
圧電素子106によって昇降駆動される。即ぢ、ピエゾ
圧電素子106の上端に加圧ピストン108か設けられ
、その上側に加圧室110か形成される。皿スプリング
112は加圧ピストン108をピエゾ圧電素子106に
向けて図の下方に付勢する。
ゾ圧電素子106は伸長し、加圧ビスI・ン108は皿
スプリンク112に抗して図の上方に偏位され、加圧室
110の圧力は高くなり、ピン104は図の」1方に偏
位し、溢流弁90はスプリング100に抗して上方に偏
位され、バルブポート114は閉鎖される。そのため、
燃料通路84から燃料溢流室102への燃料の溢流が禁
止され、そのため、燃料通路84からの燃料は第2図の
燃料通路86を介してリザーバタンク16に供給され、
同リザーバタンク16の圧力を高めることかできる。一
方、ピエゾ圧電素子106に溜められた電荷が放電され
るとピエゾ圧電素子106は収縮し、皿スプリング11
2によってピストン108は下方偏位せしめられ、加圧
室110の圧力は低下され、スプリング100の付勢力
によってピン104は図の下方に偏位し、溢流弁90は
同様に下方に偏位され、バルブボー1−114は燃料通
路84を溢流室102に接続するように位置する。
料の溢流か可能となり、燃料通路84からの燃料はバル
ブポート114 、dA流室102、バイパス通路92
、スプリンク室94、燃料通路96を介してポンプの入
口側に戻され、リザーバタンク16への供給は停止され
る。
システムとして構成され、各センサからの機関運転条件
信号に応じて燃料インジェクタ]4及び高圧ポンプ22
の作動制御を行う。センサとして第1クランク角度セン
サ122はディストリビュータ19の回転(図示せず)
に対向してに設けられ、クランク角度30°毎のパルス
信号を発生する。また、第2クランク角度センサ124
はクランク角度720°毎のパルス信号を発生する。第
1の圧カセンザ126は低圧ポンプ20の出口に設けら
れ、低圧ポンプ20の出口圧力P1に応じた信号を発生
する。
、リザーバタンク16の圧力P2に応じた信号を発生す
る。また、負荷センサ130はアクセルペダルの踏み込
み量等の負荷因子に応じた信号を発生する。更に、制御
回路120は警報ランプ131に接続される。
ーチャー1・によって説明する。第5図はクランク軸が
30°回転する毎に実行され、燃料インジェクタ14か
らの燃料噴射量の制御を行うと共に、高圧ポンプ22の
吐出量制御を実行する。第5図のルーチンは第1クラン
ク角度センサ122からの30°CAパルスの到来毎に
実行されるクランク角度割り込みルーチンである。ステ
ップ200からステップ208は高圧ポンプ22の吐出
制御ルーチンを示す。ステップ200では高圧ポンプ2
2の吐出開始夕イミンクか否か判別される。第9図の(
イ)は高圧ポンプ22の制御信号を模式的に示しており
、クランク角度で180°毎にON信号が所定時間出力
される。即ち、その間たけ高圧ポンプ22のピエゾ圧電
素子106に電荷かチャージされ、溢流弁90か閉鎖さ
れるため、高圧ポンプ22からり″す°−ハタンク]6
への燃料吐出か許可される。前に説明したように′、高
圧ポンプ22は180°回転位相か異なった直列に二つ
のプランジャ60を有し、クランク軸の回転により1対
1で駆動される。そのため、ポンプ吐出特性としては第
9図(l])で示すようにクランク軸か180°回転す
る毎に山か出現される。そして、(イ)のポンプ制御信
号の開始タイミンクはポンプの吐出特性における冬山の
開始時点に一致するように設定される。ステップ200
のタイミンクの判定は周知のように30°CA信号の到
来毎にインクリメントされ、720°CA信号の到来に
よってクリヤされるカウンタの数によって判別すること
かできる。
ミンク゛(クランク角度で180°毎)と判別したとき
はステップ202に進み、フラグF、=1か否かの判別
を行う。このフラグF1は高圧ポンプ22の作動禁止フ
ラグであり、このフラグがセットされているとき(後述
のように燃料タンクの燃料残量か些少になった場合)に
リザーバタンク16内の気泡の発生を避けるため高圧ポ
ンプ22の作動が禁止される。F、二〇、即ち高圧ポン
プ22の作動が禁止されていない場合はステップ202
よりステップ204に進み、タイマにポンプ制御信号に
おけるオン時間DTが入れられる。このタイマは溢流弁
90の閉鎖時間を計測するソフトウェア的なタイマであ
る。DTはポンプ制御信号の1ザイクル(180゜CA
)におけるデユーティ比に相当している。ステップ20
8では溢流弁90を閉鎖するためピエゾ圧電素子106
の駆動信号か印加される。そのため、高圧ポンプ22か
らリザーバタンク16に燃料が吐出され、リザーバタン
ク16内の圧力は溢流弁90が閉鎖している間は第9図
の(ニ)の1.、に示すように増大する。タイマによっ
て計測される時間=DTとなると、第6図の時刻一致割
り込みルーチンか実行開始される。ステップ302ては
、第2圧カセンザ128によって計測されるリザーバタ
ンク圧力P。
り大きいか否か判別される。ステップ304てはリザー
バタンク圧力P2が制御範囲内の下限値(例えは195
kg/cm2)より小さいか否か判別される。P、〉」
二限値のときはステップ306に進みDTかδtたけイ
ンクリメントされ、P2く下限値のときはステップ30
8に進みDTがδtたけデクリメントされる。
、308は迂回される。このようにして算出されたDT
の値か次のポンプ吐出制御によいで使用される。この結
果、リザーバタンク16の圧力はエンジンの負荷、回転
数に係わらす所定の値に制御される。ステップ310で
は高圧ポンプ22のピエゾ圧電素子106のオフ信号が
出力され、mh ’7M弁90が開放されるため高圧ポ
ンプ22からの燃料の吐出が停止され、リザーバタンク
1Gの圧力は第9図の(ニ)の12に示すように所定値
に制御される。
示す。ステップ210てはフラグF2−0か否か判別さ
れる。F、は燃料噴射禁止フラグてあり、F 2 =
0、即ち燃料噴射許可されているときはステップ212
.214.216.218に進み、各気筒の燃料噴射タ
イミングか否か判別される。第9図の(ハ)において燃
料噴射タイミングは4気筒の独立燃料噴射であるため1
80°CA毎であり、リザーバタンク16の圧力か所定
値に到達した後に燃料噴射か行われる設定となっている
。燃料噴射はこの実施例のように筒内に直接燃料噴射を
行う火花点火内燃機関では特開平2−169834のよ
うにエンジン低負荷時には圧縮行程に燃料噴射か行われ
、高負荷時には吸入行程及び圧縮行程において行われる
のか好ましい。ステップ212.214.216.21
8の判断は周知のように第1クランク角度センサ122
からの30°CAパルス信号の到来毎にインクリメント
され、第2クランク角度センサ124からの720°C
Aパルス信号の到来てクリヤされるカウンタの値より判
別することかできる。燃料噴射タイミング、例えば、第
1気筒の燃料噴射タイミンクのときはステップ218よ
りステップ″220に進み、燃料噴射量TALIの算出
か行われる。TAIJはそのときのエンジン運転状態、
即ち、回転数と負荷に応じた燃料噴射量を得る燃料イン
ジェクタ14の開弁時間として算出される。即ち、回転
数と負荷に対する燃料噴射量のマツプが格納されており
、その回転数及び負荷に対する燃料噴射量TA[Jか補
間演算により算出される。ステップ222てはTAUて
定まる時間の間たけ燃料インジェクタ14か開弁される
ように信号が燃料インジェクタ14のピエゾ圧電素子4
4に印加される。即ち、前述のように燃料インジェクタ
44はピエゾ圧電素子44か充電される間は閉鎖され、
ピエゾ圧電素子44の電荷か開放される間開数される。
され、TAUに相当する時間か到来するとピエゾ圧電素
子44に対するチャージが再開され、燃料インジェクタ
14は閉弁される。他の気筒の燃料噴射タイミングのと
きの燃料噴射量の算出、燃料インジェクタ14の制御は
独立に行われるが、スチップ220.222と同様であ
るので説明は省略する。
プ20の出口圧力か小さくなった状態をカス欠状態とし
て捉え、高圧ポンプ22を停止すると共に、燃料噴射を
禁止するものである。このルーチンはイグニッションキ
ースイッチかONと同時に起動され、その間繰り返し実
行されるメインルーチンの中で実行される。ステップ4
00ては、エンジン回転数NBかエンジンアイドル回転
数より幾分小さい所定回転数(例えば400 PPM)
より大きいか否か判別される。NE<40ORPMのと
きは低圧ポンプ20の出口圧力による燃料タンク18内
の残量判別に適当てないため以下のステップを迂回する
。NE≧40ORPMのときはステップ402に進み第
1圧力センザ126によって計測される低圧ポンプ20
の出口圧力P1か所定値(例えば0.5kG/am’よ
り小さいか否か判別される。P + > 0.5kG/
cm2のときは燃料タンク18から必要な量の燃料が吸
引されていること、即ち、燃料タンク18に十分な量の
燃料が残っていることを示し、このときは以下のルーチ
ンを迂回する。P、≦0.5kG/cm2のときは燃料
タンク18から必要な量の燃料が吸引されないこと、即
ち、燃料タンク18の残量か少なくなったことを意味し
、ステップ404に進み、警報ランプ131か点灯され
る。ステップ406ては高圧ポンプ作動禁止フラグF1
がセットされる。F、=1とセットされることにより第
5図のステップ202てステップ203に進み、タイマ
かOFFされる。そのため、溢流弁90は開放状態に維
持されるため、高圧ポンプ22からリザーバタンク16
への吐出か行われない。
続するとリザーバタンク16内に気泡が形成されるため
、燃料の充填後次に始動するとき気泡を追い出すのに時
間かかかり、中々始動できないことがあるか、燃料タン
ク16か空になった場合に高圧ポンプ22からの吐出を
停止することにより気泡かりサーバタンク16内に形成
されるのか防止され、再始動性の向上を図ることかでき
る。
定値(例えは10Kg/cm2)より小さいか否か判別
される。P 2 > 10Kg/cm2のとき、即ぢ、
リザーバタンク16内に燃料かまだ残っているときはス
テップ4】0に進み、燃料噴射禁止フラグF2二〇とリ
セットされる。そのため、第5図のステップ210てス
テップ212以下に進むため、燃料噴射か継続される。
6内に燃料がなくなったときはステップ412に進み、
燃料噴射禁止フラグF2−1とセットされる。そのため
、第5図のステップ210てステップ212以下を迂回
し、ステップ211に進み、燃料噴射量TAU= 0と
される。そのため、燃料噴射は停止される。Fl、F2
はバッテリでバックアップされた不揮発メモリに格納さ
れているため、タンクか空になって給油のためイグニッ
ションキースイッチをOFF l、た後もFl =1.
F2 =iというデータは消失することなく残っている
。この実施例のようにガス欠状態において最初にリザー
バタンクI6への燃料の供給を停止し、リザーバタンク
16内に圧力が残っている状態てはインジェクタ14か
らの燃料噴射を継続することによって、リサ−へタンク
】6の圧力か徐々に小さくなるのでエンジンの発生l・
ルクは小さくなり、運転者に異常を知らしめ、燃料の充
填を促すことになる。
チのONにより起動され、繰り返し実行されるメインル
ーチンの中に位置している。ステップ500てはスター
タかONか否か、即ち、始動時か否か判別される。始動
時にはステップ500よりステップ502に進み低圧ポ
ンプ20の出口圧力P1≧0、5Kg/cm2か否か判
別される。P 、 < 0.5Kg/cm2、即ち、低
圧ポンプ20の出口圧力か」二がっていない場合はステ
ップ504に進み、高圧ポンプ22の作動禁止フラグF
、=1の状態は維持される。逆に、P、≧0.5Kg/
cm2、即ち、低圧ポンプ20の出口圧力が」二がって
いる場合はステップ506に進み、高圧ポンプ22の作
動禁止か解除され、フランF、−〇となり、第5図のス
テップ202よりステップ204に進むことかできるた
め、高圧ポンプ22からのりサーバタンク16への燃料
吐出か許可される。
/cm2か否か判別され、P 2 < 10Kg/cm
2の場合はステップ510が迂回され、フラグF2=1
の状態が維持されるため、燃料噴射作動の禁止は継続さ
れる。P2≧l0Kg/cm2の場合はステップ510
に進み、F2−0となるため燃料噴射は許可される。
ため低圧ポンプ20の出口圧力を見ていたか、この代わ
りの手段としてフロート型燃料残量センサをポテンショ
メータとし、ある抵抗値以下でカス欠状態を判断したり
、低圧ポンプ20を駆動するモータの回転数の」二昇若
しくは電流値の減少を検出したり、低圧ポンプ20のリ
リーフ弁26の振動を検出したり、同リリーフ弁26の
リフト量を検出したりする、等の代替手段か色々考えら
れる。
とを検出した場合に高圧ポンプからの燃料の吐出を禁止
し、燃料噴射を停止することによりリザーバタンクに気
泡が形成されるのを防止し、再始動時の始動の容易を確
保することかできる。
の全体概略図。 第3図は燃料インジェクタの縦断面図。 第4図は高圧ポンプの縦断面図。 第5図から第8図は制御回路の作動を説明するフローチ
ャー1・。 第9図は制御回路の作動を説明するタイミンク図。 10・・エンジン本体、 12・・気筒、14・・・
燃料インジェクタ、16・・・リザーバタンク、19・
・・ディストリビュータ、18・燃料タンク、20・・
・低圧ポンプ、 22・・・高圧ポンプ、30・・
・燃料通路、 32・・ノズル本体、34・・・
ニードル、 38・・・加圧ピストン、42・・
ノズル口、 44・・ピエゾ圧電素子、48・・
加圧室、 60・プランジャ、62・・タペッ
ト、 6G・・・カムシャフト、68・・・カ
ム、 74・・・加圧室、84・・・燃料通
路、 90・・・溢流弁、92・・・バイパス通
路、 102・・・溢流室、106・・・ピエゾ圧電
素子、110・・・加圧室、+20・・・制御回路、
126.128・・・圧カセンザ、130・・・負荷
センサ、 131・・・警報ランプ。
Claims (1)
- 燃料インジェクタへ供給される燃料を蓄積するためのリ
ザーバタンクと、リザーバタンクへの燃料の供給を行う
高圧ポンプとを具備した内燃機関の燃料圧力制御装置に
おいて、燃料残量が少なくなった状態を検出する手段と
、燃料タンクの燃料残量が少なくなった状態において高
圧ポンプを停止する手段とを具備する内燃機関の燃料圧
力制御装置。
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