JPH06249101A - ディーゼルエンジン用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全弁が錆等の発生で固着するのを防止し
て、その信頼性を向上させる。 【構成】 車両のキースイッチがオフ操作されたとき
に、高圧ポンプの吐出量を設定時間Ｔａ継続して設定値
Ｑｏまで増加し、コモンレール内の燃料圧を安全弁の開
弁圧力以上に制御するため、エンジンを停止させる毎に
安全弁が強制的に開弁されて、錆の発生等で鋼球が弁座
に固着する事態が未然に防止され、燃料圧の異常上昇時
に安全弁を確実に開弁させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コモンレールに蓄圧し
た高圧燃料を各気筒に設けられた電子制御式の燃料噴射
弁によって噴射するディーゼルエンジン用燃料噴射装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の燃料噴射装置として、例
えば、特開平４−７２４５４公報或いは特開平４−７２
４５５公報に記載されているものを挙げることができ
る。これらの燃料噴射装置は、高圧ポンプによってコモ
ンレールと称される蓄圧室に高圧燃料を蓄圧し、その蓄
圧室の高圧燃料を各気筒に設けられた電子制御式の燃料
噴射弁によって噴射するように構成されている。前記コ
モンレールには、内部の燃料圧の上昇による破損を防止
すべく安全弁が備えられている。この安全弁は一般的な
油圧回路等に用いられているものと同様に、バネにより
鋼球を弁座に着座させてコモンレール内の高圧燃料の流
出を防いでおり、燃料圧が上昇するとバネの付勢力に抗
して鋼球が弁座から離間し、高圧燃料が燃料タンク側に
リリーフされて、コモンレール等の破損を防止するよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コモン
レール内の燃料圧が異常に上昇しない限り、安全弁は閉
弁状態に保持され続けるため、燃料中の水分や硫黄分等
による錆の発生で鋼球が弁座に固着して、燃料圧の異常
上昇時に開弁せずに高圧燃料をリリーフできない可能性
があった。

【０００４】そこで、本発明は、安全弁が錆等の発生で
固着するのを防止して、その信頼性を向上させることが
できるディーゼルエンジン用燃料噴射装置の提供を課題
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるディーゼ
ルエンジン用燃料噴射装置は、図１に示すように、燃料
を加圧してコモンレールＭ１に供給し、規定圧力の高圧
燃料を蓄圧する高圧ポンプＭ２と、前記コモンレールＭ
１内の高圧燃料をエンジンＭ３の燃焼室内に噴射する燃
料噴射弁Ｍ４と、前記コモンレールＭ１内の高圧燃料を
リリーフする放出管Ｍ５に設けられ、コモンレールＭ１
内の燃料圧が前記規定圧力より高圧の開弁圧力を越えた
ときに開弁する安全弁Ｍ６と、前記エンジンＭ３の運転
状態を検出する運転状態検出手段Ｍ７と、前記運転状態
検出手段Ｍ７の検出に基づき所定の運転状態が成立した
ときに、コモンレールＭ１内の燃料圧を前記開弁圧力以
上に増加させる強制作動手段Ｍ８とを具備するものであ
る。

【０００６】

【作用】本発明においては、コモンレールＭ１には高圧
ポンプＭ２から供給された規定圧力の高圧燃料が蓄圧さ
れ、その高圧燃料は燃料噴射弁Ｍ４にてエンジンＭ３の
燃焼室内に噴射されてエンジンＭ３が運転される。ま
た、何らかの原因でコモンレールＭ１内の燃料圧が異常
に上昇して前記規定圧力より高圧の開弁圧力を越える
と、安全弁Ｍ６が開弁してコモンレールＭ１内の高圧燃
料が放出管Ｍ５を経てリリーフされる。

【０００７】一方、運転状態検出手段Ｍ７の検出に基づ
いて、例えばエンジン停止等のように所定の運転状態が
成立する毎に、強制作動手段Ｍ８によりコモンレールＭ
１内の燃料圧が前記開弁圧力以上に増加されて、安全弁
Ｍ６が強制的に開弁される。したがって、安全弁Ｍ６が
錆の発生等で固着して開弁不能となる事態が未然に防止
され、燃料圧の異常上昇時に安全弁Ｍ６を確実に開弁さ
せることが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例のディーゼルエンジン
用燃料噴射装置について説明する。

【０００９】図２は本発明の一実施例であるディーゼル
エンジン用燃料噴射装置を示す全体構成図、図３は本発
明の一実施例であるディーゼルエンジン用燃料噴射装置
の安全弁を示す断面図、図４は本発明の一実施例である
ディーゼルエンジン用燃料噴射装置の電気的構成を示す
ブロック図である。

【００１０】図２に示すように、ディーゼルエンジン１
には燃料噴射装置の高圧ポンプ２が組付けられており、
高圧ポンプ２のカムシャフト２ａはベルト３を介してエ
ンジン１のクランクシャフト１ａに連結されている。高
圧ポンプ２は低圧管４及び低圧ポンプ５を介して車両の
燃料タンク６と接続され、低圧ポンプ５により燃料タン
ク６内の燃料が低圧管４を経て供給される。また、高圧
ポンプ２は第１の高圧管７を介してコモンレール８と接
続され、このコモンレール８は第２の高圧管９を介して
エンジン１の各気筒の燃料噴射弁１０と接続されてい
る。

【００１１】そして、周知のように高圧ポンプ２はベル
ト３を介してエンジン１にて駆動され、低圧ポンプ５か
らの燃料を加圧して第１の高圧管７を経てコモンレール
８に供給する。この高圧燃料はコモンレール８から第２
の高圧管９を経て各燃料噴射弁１０に供給され、それぞ
れの噴射弁１０に内蔵された三方弁１１の開閉に応じて
燃焼室１ｂ内に噴射される。

【００１２】図２及び図３に示すように、コモンレール
８には安全弁１２が取り付けられ、その安全弁１２は放
出管１３を介して燃料タンク６と接続されている。安全
弁１２は、コモンレール８側に固定された第１ハウジン
グ１４と、放出管１３側に固定された第２ハウジング１
５とからなり、両ハウジング１４，１５はパッキン１６
を介して油密を保った状態で相互に螺合している。第１
ハウジング１４には流入路１４ａを介してコモンレール
８側と連通する小径の弁室１４ｂが形成され、また、第
２ハウジング１５には流出路１５ａを介して放出管１３
側と連通する大径のバネ室１５ｂが形成され、この弁室
１４ｂとバネ室１５ｂは相対応している。

【００１３】バネ室１５ｂ内にはハウジング１４，１５
の軸心方向に移動可能に移動部材１７が配設され、この
移動部材１７はバネ１８により常に弁室１４ｂ側に付勢
されている。移動部材１７の小径部１７ａは弁室１４ｂ
内に挿入され、鋼球１９を弁座２０に着座させて流入路
１４ａ側と流出路１５ａ側とを遮断し、この安全弁１２
を閉弁状態に保持している。鋼球１９は流入路１４ａを
介してコモンレール８内の燃料圧を受圧しており、燃料
圧が上昇してバネ１８の付勢力を越えると、鋼球１９は
バネ１８を橈ませながら弁座２０から離間し、流入路１
４ａ側と流出路１５ａ側とが連通して安全弁１２は開弁
される。

【００１４】図４に示すように、燃料噴射装置を制御す
る電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１は、演算処理部（以
下、単にＣＰＵという）３２、リードオンリメモリ（以
下、単にＲＯＭという）３３、ランダムタクセスメモリ
（以下、単にＲＡＭという）３４、Ａ／Ｄ変換器３５、
駆動回路３６から構成されている。ＣＰＵ３２にはＡ／
Ｄ変換器３５を介してコモンレール８内の燃料圧を検出
するコモンレール圧センサ３７が接続されるとともに、
車両のキースイッチ３８が接続されている。また、ＣＰ
Ｕ３２には駆動回路３６を介して前記高圧ポンプ２の燃
料吐出量を調整するスピル制御弁３９が接続されるとと
もに、前記した燃料噴射弁１０の三方弁１１が接続され
ている。

【００１５】そして、前記ＲＯＭ３３にはＣＰＵ３２を
作動させるための各種プログラムが記憶され、これらの
プログラムに基づいてＣＰＵ３２の処理が実行される。
また、ＲＡＭ３４はＣＰＵ３２の演算データを一時的に
記憶する。

【００１６】次に、上記のように構成されたディーゼル
エンジン用燃料噴射装置の動作の概要を説明する。

【００１７】前記のようにコモンレール８には高圧ポン
プ２から高圧燃料が供給されており、ＣＰＵ３２はコモ
ンレール圧センサ３７の検出値に基づき、スピル制御弁
３９の開閉タイミングを制御して高圧ポンプ２の燃料吐
出量を調整し、コモンレール８内の燃料圧を規定圧力、
例えば２０〜１２０ＭＰａの範囲に保つ。そして、コモ
ンレール８から各燃料噴射弁１０に供給された高圧燃料
は、それぞれの燃料噴射弁１０の三方弁１１の開閉に応
じてエンジン１の燃焼室１ｂ内に噴射される。このとき
ＣＰＵ３２は、エンジン１の運転状態に応じて三方弁１
１の開閉タイミングを制御して燃料噴射量や噴射時期を
調整し、エンジン１を適切な運転状態に保持する。

【００１８】一方、何らかの原因でコモンレール８内の
燃料圧が異常に上昇して、前記した規定圧力より高圧の
開弁圧力、例えば１４５ＭＰａを越えると、その燃料圧
により安全弁１２の鋼球１９はバネ１８を橈ませながら
弁座２０から離間する。したがって、安全弁１２が開弁
されて、コモンレール８内の高圧燃料は流入路１４ａ、
弁室１４ｂ、バネ室１５ｂ、流出路１５ａ、放出管１３
を経て燃料タンク６側にリリーフされ、コモンレール８
等の破損が防止される。なお、リリーフによりコモンレ
ール８内の燃料圧が開弁圧力を下回ると、バネ１８の付
勢力で鋼球１９は再び弁座２０に着座し、安全弁１２が
閉弁状態に復帰する。 以上のように安全弁１２は燃料
圧の異常上昇時に開弁されるのであるが、本実施例では
それ以外にもエンジン１の停止毎に、コモンレール８内
の燃料圧を故意に上昇させて安全弁１２を強制的に開弁
させる強制作動処理を行なっている。

【００１９】そこで、以下にＣＰＵ３２により実行され
る安全弁１２の強制作動処理について説明する。

【００２０】図５は本発明の一実施例であるディーゼル
エンジン用燃料噴射装置のＣＰＵが実行するメインルー
チンを示すフローチャート、図６は本発明の一実施例で
あるディーゼルエンジン用燃料噴射装置のＣＰＵが実行
する安全弁の強制作動ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【００２１】図５のメインルーチンはキースイッチ３８
のオン操作で開始され、詳細は説明しないが、前記した
高圧ポンプ２の燃料吐出量の制御や燃料噴射弁１０の噴
射量及び噴射時期の制御等が実行される。そして、ＣＰ
Ｕ３２はこのルーチンのステップＳ１で運転者にてキー
スイッチ３８がオフ操作されると、ステップＳ２で安全
弁１２の強制作動処理を実行した後、ステップＳ３で車
両の主電源リレーをオフしてエンジン１を停止させ、こ
のルーチンを終了する。

【００２２】また、前記したステップＳ２で安全弁１２
の強制作動処理がコールされると、ＣＰＵ３２は図６の
ステップＳ１１に移行して経過時間カウンタＴをリセッ
トし、ステップＳ１２でその経過時間カウンタＴを「＋
１」インクリメントする。次いで、ステップＳ１３で経
過時間カウンタＴが設定時間Ｔａ、例えば１〜５secに
達したか否かを判定し、未だ設定時間Ｔａに達していな
いときにはステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４
で燃料噴射弁１０の噴射量をアイドル運転が継続可能な
設定値ＴＡＵｉに制御するとともに、高圧ポンプ２の吐
出量を、コモンレール８内の燃料圧が確実に開弁圧力
（１４５ＭＰａ）を越えるであろう値として実験で求め
られた設定値Ｑｏまで増加させる。その後、前記ステッ
プＳ１２に戻ってステップＳ１４までの処理を繰り返
し、ステップＳ１３で経過時間カウンタＴが設定時間Ｔ
ａに達すると、このルーチンを終了する。

【００２３】したがって、運転者にてキースイッチ３８
がオフ操作されると、ステップＳ１４の処理により高圧
ポンプ２の吐出量が増加され、コモンレール８内の燃料
圧が開弁圧力を越えて安全弁１２を強制的に開弁する。
なお、このときエンジン１を停止せずにアイドル運転を
継続させるのは、高圧ポンプ２の作動にエンジン１の駆
動が必要なためである。そして、設定時間Ｔａの経過後
に、エンジン１の停止と共にコモンレール８内の燃料圧
が低下し、安全弁１２は閉弁される。このように本実施
例では、エンジン１を停止させる毎に安全弁１２が強制
的に開弁されるため、従来技術で説明した錆の発生等で
鋼球１９が弁座２０に固着する事態が未然に防止され、
コモンレール８内の燃料圧の異常上昇時に安全弁１２を
確実に開弁させることが可能となる。

【００２４】以上のよう本実施例では、コモンレールＭ
１としてコモンレール８が機能し、高圧ポンプＭ２とし
て高圧ポンプ２が、エンジンＭ３としてエンジン１が、
燃料噴射弁Ｍ４として燃料噴射弁１０が、放出管Ｍ５と
して放出管１３が、安全弁Ｍ６として安全弁１２が、運
転状態検出手段Ｍ７としてステップＳ５の処理を実行す
るときのＣＰＵ３２が、強制作動手段Ｍ８としてステッ
プＳ１１乃至ステップＳ１４の処理を実行するときのＣ
ＰＵ３２がそれぞれ機能する。

【００２５】このように本実施例のディーゼルエンジン
用燃料噴射装置は、燃料を加圧してコモンレール８に供
給し、規定圧力の高圧燃料を蓄圧する高圧ポンプ２と、
前記コモンレール８内の高圧燃料をエンジン１の燃焼室
１ｂ内に噴射する燃料噴射弁１０と、前記コモンレール
８内の高圧燃料をリリーフする放出管１３に設けられ、
コモンレール８内の燃料圧が前記規定圧力より高圧の開
弁圧力を越えたときに開弁する安全弁１２と、車両のキ
ースイッチ３８がオフ操作されたときに、高圧ポンプ２
の吐出量を設定時間Ｔａ継続して設定値Ｑｏまで増加し
て、コモンレール８内の燃料圧を開弁圧力以上に制御す
るＣＰＵ３２とを具備している。

【００２６】したがって、エンジン１を停止させる毎に
安全弁１２が強制的に開弁されるため、錆の発生等で鋼
球１９が弁座２０に固着する事態を未然に防止できる。
よって、コモンレール８内の燃料圧の異常上昇時に安全
弁１２を確実に開弁させて、その信頼性を向上させるこ
とができる。

【００２７】ところで、上記実施例では、キースイッチ
３８のオフ操作に連動して安全弁１２を強制作動させた
が、強制作動のタイミングはこれに限定されるものでは
なく、例えばキースイッチ３８のオン操作に連動して実
行したり、或いはエンジン１の運転中に実行したりして
もよい。但し、エンジン始動後は直ちに車両を発進させ
ることが多いため、上記実施例のように設定時間Ｔａ
（１〜５sec ）アイドル運転を継続すると、発進が遅れ
て運転者に不便さを抱かせる可能性があり、また、エン
ジン１の運転中に安全弁１２の強制作動を実行すると、
高圧ポンプ２の負荷増大によりエンジントルクが減少す
るため、運転者に違和感を抱かせる可能性がある。これ
に対して上記実施例のようにエンジン停止時であれば、
停止が若干遅れても運転者は不便さや違和感を抱かず、
ほとんど実害がないという利点がある。

【００２８】また、上記実施例では、高圧ポンプ２の吐
出量を設定値Ｑｏまで設定時間Ｔａ継続して増加させる
だけで、実際に安全弁１２が開弁したか否かを確認して
いないが、本発明を実施する場合には、これに限定され
るものではなく、例えば、安全弁１２が開弁したときの
コモンレール８内の燃料圧の低下をコモンレール圧セン
サ３７にて検出し、燃料圧の低下が確認されるまで高圧
ポンプ２の吐出量を設定値Ｑｏに維持し続けたり、或い
は吐出量を次第に増加させたりする制御を実施してもよ
い。但し、上記実施例のように一律の設定値Ｑｏや設定
時間Ｔａを用いても、安全弁１２をほぼ確実に開弁させ
ることができる。そして、この場合は前記したコモンレ
ール圧センサ３７の検出値に基づくフィードバック制御
が不要なことから、制御プログラムの簡略化により製造
コストが低減するという利点を得ることができる。

【００２９】なお、上記実施例では高圧ポンプ２をベル
ト３によってエンジン１と連動させているが、これを歯
車により連動させてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明のディーゼルエン
ジン用燃料噴射装置によれば、所定の運転状態が成立す
る毎に安全弁が強制的に開弁されるため、錆の発生等で
安全弁が固着して開弁不能となる事態を未然に防止でき
る。よって、コモンレール内の燃料圧の異常上昇時に安
全弁を確実に開弁させて、その信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例の内容を概念的に示し
たクレーム対応図である。

【図２】図２は本発明の一実施例であるディーゼルエン
ジン用燃料噴射装置を示す全体構成図である。

【図３】図３は本発明の一実施例であるディーゼルエン
ジン用燃料噴射装置の安全弁を示す断面図である。

【図４】図４は本発明の一実施例であるディーゼルエン
ジン用燃料噴射装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図５】図５は本発明の一実施例であるディーゼルエン
ジン用燃料噴射装置のＣＰＵが実行するメインルーチン
を示すフローチャートである。

【図６】図６は本発明の一実施例であるディーゼルエン
ジン用燃料噴射装置のＣＰＵが実行する安全弁の強制作
動ルーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｍ１ コモンレール Ｍ２ 高圧ポンプ Ｍ３ エンジン Ｍ４ 燃料噴射弁 Ｍ５ 放出管 Ｍ６ 安全弁 Ｍ７ 運転状態検出手段 Ｍ８ 強制作動手段 １ エンジン ２ 高圧ポンプ ８ コモンレール １０ 燃料噴射弁 １２ 安全弁 １３ 放出管 ３２ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を加圧してコモンレールに供給し、
   規定圧力の高圧燃料を蓄圧する高圧ポンプと、 前記コモンレール内の高圧燃料をエンジンの燃焼室内に
   噴射する燃料噴射弁と、 前記コモンレール内の高圧燃料をリリーフする放出管に
   設けられ、コモンレール内の燃料圧が前記規定圧力より
   高圧の開弁圧力を越えたときに開弁する安全弁と、 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 前記運転状態検出手段の検出に基づき所定の運転状態が
   成立したときに、コモンレール内の燃料圧を前記開弁圧
   力以上に増加させる強制作動手段とを具備することを特
   徴とするディーゼルエンジン用燃料噴射装置。