JPH10288109A

JPH10288109A - 蓄圧式燃料供給装置及び燃料圧力制御方法

Info

Publication number: JPH10288109A
Application number: JP9115163A
Authority: JP
Inventors: Hideya Kikuchi; 英弥菊地; Etsuro Hozumi; 悦郎穂積; Nobuo Aoki; 青木　　伸夫; Akinao Minegishi; 昭直峯岸
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】部品点数の増加を伴うことなく簡易な構成
で、蓄圧器内の圧力を制御することができる蓄圧式燃料
供給装置及び燃料圧力制御方法を提供する。【構成】本発明による蓄圧式燃料供給装置３は、出力
可変の低圧燃料供給ポンプ７から供給された燃料を高圧
燃料供給ポンプ８で高圧にして蓄圧器９に供給する構成
であり、蓄圧器９に設けられた圧力センサ１９の検知圧
力に基づいて制御装置１５が、低圧燃料供給ポンプ７の
吐出量を制御するものであるから、別途にアクチュエー
タ等の機器を設けることなく、低圧燃料供給ポンプ７の
出力を制御するだけで、蓄圧器９の圧力を一定の圧力に
し、または圧力を可変に制御する。従って、部品点数の
増加を伴うことなく且つ簡易な構成で蓄圧器の圧力を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出力可変の低圧燃
料供給ポンプから供給された燃料を高圧燃料供給ポンプ
で高圧にして蓄圧器に供給する蓄圧式燃料供給装置及び
その燃料圧力制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリン機関の燃焼室に燃料を
直接噴射する直接噴射式内燃機関が公知である。この種
の内燃機関に用いられる燃料噴射装置では、燃料噴射圧
力を上げて燃料噴霧を微細化するため、高い噴射圧力が
要求されている。このため、かかる燃料噴射装置は、図
６に示すように、燃料タンク１０１の燃料を低圧燃料供
給ポンプ１０３から高圧燃料供給ポンプ１０５により高
圧燃料をコモンレール（蓄圧器）１０７に供給し、コモ
ンレール１０７で所定の高圧力に蓄圧した後、燃料噴射
ノズル１０９か噴射する構成になっている。そして、コ
モンレール内の圧力を制御するため、圧力検知器１１１
からの検知信号に基づいて制御装置１１３が、高圧燃料
ポンプの吐出側に設けたリニアソレノイド弁（又はＯＮ
・ＯＦ弁）１１５を制御する構成となっている。

【０００３】また、特開平８ー２１８９６４号公報に
は、低圧ポンプと高圧ポンプとの間に絞り弁を設けて、
蓄圧器の燃料圧力に基づいてこの絞り弁を制御して、低
圧ポンプから高圧ポンプへ供給する燃料を制御する構成
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す前
者の従来技術では、高圧燃料ポンプとコモンレールとの
間、コモンレールや燃料供給回路等の箇所にソレノイド
弁やＯＮ、ＯＦＦ弁等のアクチュエータを設ける構成で
あり、装置の部品点数の増加、煩雑化を生じるという不
都合がある。

【０００５】また、上述の公報に開示されている後者の
燃料供給装置にあっても、低圧ポンプと高圧ポンプとの
間に絞り弁を設ける構成であるから、部品点数が増加
し、また装置が煩雑化するという不都合がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、部品点数の増加
を伴うことなく簡易な構成で、蓄圧器内の圧力を制御す
ることができる蓄圧式燃料供給装置及び燃料圧力制御方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、出力可変の低圧燃料供給
ポンプと、低圧燃料供給ポンプから供給された燃料を高
圧にして吐出する高圧燃料供給ポンプと、高圧燃料供給
ポンプから吐出された燃料を蓄圧する蓄圧器と、蓄圧器
内の燃料圧力を検知する圧力センサと、圧力センサの圧
力検知信号に基づいて前記低圧燃料供給ポンプの吐出出
力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするも
のである。

【０００８】この請求項１に記載の発明は、蓄圧式燃料
供給装置において、蓄圧室の検知圧力に基づいて低圧燃
料供給ポンプの吐出出力を制御するものであるから、別
途にアクチュエータ等の機器を設けることなく、低圧燃
料供給ポンプの出力を制御するだけで、蓄圧器の圧力を
所定の圧力に制御する。従って、部品点数の増加を伴う
ことなく且つ簡易な構成で蓄圧器の圧力を制御する。ま
た、かかる制御により蓄圧器内の圧力を一定にしたり、
可変にすることを容易にできる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、出力可変の低圧
燃料供給ポンプから供給された燃料を高圧燃料供給ポン
プで高圧にして蓄圧器に供給する燃料供給装置の燃料圧
力制御方法であって、前記蓄圧室の燃料圧力を検知する
圧力検知工程と、目標圧力と検知圧力とから低圧燃料供
給ポンプの出力を演算する演算工程と、演算値に基づい
て低圧燃料供給ポンプに出力信号を発して低圧燃料供給
ポンプの吐出量を変える出力可変工程とを備えることを
特徴とするものである。

【００１０】この請求項２に記載の発明は、燃料圧力制
御方法において、蓄圧室の検知圧力に基づいて目標圧力
になるように低圧燃料供給ポンプの出力を変えるもので
あるから、アクチュエータ等の部品を必要とせず、部品
点数の増加を伴うことなく且つ簡易な構成で蓄圧器の圧
力を制御する。また、蓄圧器内の圧力を一定にしたり、
可変にすることを容易にできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面の図１乃至図５
を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発
明の実施の形態にかかる燃料噴射装置（蓄圧式燃料供給
装置）３は、ガソリンエンジンの燃焼室（気筒）にガソ
リンを直接噴射するもので、いわゆる直接噴射式ガソリ
ンエンジンに用いられるものである。また、図１〜図４
は第１実施の形態を示すものであり、この第１実施の形
態では、コモンレール内の燃料を燃料回路（または燃料
タンク）に戻さないいわゆるリターンレスの場合を示す
ものである。

【００１２】この燃料噴射装置３は、図１に示すよう
に、概して、燃料タンク５、燃料タンク５内に配置され
た低圧ポンプ７、低圧レギュレータ１３、高圧ポンプ
８、高圧ポンプ８から圧送された燃料を蓄圧する蓄圧器
としてのコモンレール９とを接続して燃料供給回路が構
成されている。

【００１３】低圧ポンプ７は、燃料タンク５内の燃料
（ガソリン）を高圧ポンプ８に圧送するものであり、高
圧ポンプ８との間には図示しないフィルタが介在されて
いる。この低圧ポンプ７はモータ１１により駆動されて
おり、モータ１１は、その出力が可変であり、本実施の
形態では供給電圧又は電流を制御することによりその回
転数が可変になっている。尚、モータ１１の駆動電源
は、車に搭載されているバッテリーである。また、モー
タ１１は、後述する制御装置１５に接続されており、制
御装置１５からの出力信号を受けて、出力信号に応じた
所定の出力で駆動されるようになっている。

【００１４】低圧ポンプ７の吐出側に設けられている低
圧レギュレータ１３は、モータ１１が過負荷になった場
合に、吐出燃料を燃料タンク５に逃がすものであり、本
実施の形態ではかならずしも必要なく、フェールセーフ
のために設けられている。

【００１５】高圧ポンプ８は、低圧ポンプ７から供給さ
れた燃料を高圧に加圧するものであり、図示しないがエ
ンジンのカムシャフトの回転によって駆動され、燃料を
高圧に加圧してコモンレール９に圧送する。

【００１６】コモンレール９には、複数のインジェクタ
１７が接続されており、コモンレール９で高圧に蓄圧さ
れた燃料を各インジェクタ１７からそれぞれエンジンの
気筒内に噴射するようになっている。このコモンレール
９には、圧力センサ１９が設けられており、制御装置１
５からの検知指令を受けるとコモンレール９内の燃料圧
力を検知し、その検知信号を制御装置１５に送る。

【００１７】従って、本実施の形態では、従来用いられ
ていたような高圧ポンプまたはコモンレール内の燃料を
燃料タンク５（または燃料回路）に戻すための回路及び
弁等は設けられおらす、簡易な構成になっている。

【００１８】次に、図３を参照して、制御装置１５の制
御動作について説明する。制御装置１５は、スタートに
より制御動作が開始されると、ステップＳ１で圧力セン
サ１９からの検知信号を受けてコモンレール９内の圧力
Ｐを検知する（圧力検知工程）。

【００１９】次に、ステップＳ３で、検知圧力Ｐが目標
圧力Ｐ０＋αよりも大きいか否かを判断し、大きい場合
には、ステップＳ４で低圧ポンプ７のモータ１１の印加
電圧を演算値に基づいて小さく設定し、ステップＳ１に
戻る。尚、αは、不感帯をもたせるための巾である。

【００２０】ステップＳ３で検知圧力Ｐが目標圧力Ｐ０
＋αよりも大きくない場合には、ステップＳ５で検知圧
力Ｐが目標圧力Ｐ０−αよりも小さいか否かを判断し、
小さい場合には、モータ１１への印加電圧を演算により
求めた値だけ大きくして、ステップＳ１に戻る。

【００２１】尚、ステップＳ５で、検知圧力Ｐが目標圧
力Ｐ０よりも小さくない場合には、検知圧力Ｐが目標値
Ｐ０に等しいからこの場合には、モータ１１の制御を行
わずに、再びステップＳ１に戻る。

【００２２】尚、上述したステップＳ４及び６では電圧
に変えて電流値でモータ１１を制御するものであっても
よい。

【００２３】演算値は、図４の（ａ）に示すように、目
標圧力Ｐ０に対して、測定圧力Ｐの差をとり、ＰＩＤ制
御により制御値を算出して求めるものであり、算出した
演算値に基づいてモータ１１の電圧値制御を行う。圧力
目標値は、図４の（ｂ）に示すように、予め実験データ
により求めたエンジン回転数と圧力との関係を参照デー
タとして制御装置に記憶させてあり、回転数に応じた目
標圧力を求めるものである。ＰＩＤ制御は、図４の
（ｃ）に示すように、一般式Ｖにより求める。

【００２４】次に、燃料噴射装置３の作用について説明
する。エンジンが始動されると、低圧ポンプ７のモータ
１１にバッテリーから電力が供給されて、低圧燃料ポン
プ７は燃料タンク５の燃料を高圧燃料ポンプ８に供給す
る。高圧燃料ポンプ８では、エンジンの駆動により供給
された燃料を加圧して、コモンレール９に圧送する。一
方、低圧燃料ポンプ７から吐出された余剰の燃料は、低
圧レギュレータ１３により燃料タンク５に戻され、モー
タ１１の過負荷を防止している。

【００２５】図２に示すように、エンジン回転数一定
（高圧ポンプ回転数一定）の条件において、低圧ポンプ
７の吐出量と高圧ポンプ８の吐出量との関係は、Ａで示
す領域では略比例しており、低圧ポンプ７の吐出量に応
じて高圧ポンプ８の吐出量が変化する。また、低圧ポン
プ７の吐出量が充分な領域では、低圧ポンプ７の吐出量
に関係なく、高圧ポンプ８の吐出量は一定となる。した
がって、Ａで示す領域において、低圧ポンプ７の吐出量
を制御することで高圧ポンプ８の吐出量を変化させ、コ
モンレール９内の圧力を一定、あるいは、可変に制御す
ることができる。

【００２６】本実施の形態によれば、低圧ポンプ７の吐
出量を制御することによって、高圧ポンプ８の吐出量を
変化させるものであるから、従来のように燃料回路に弁
等のアクチュエータを用いることなく、簡易な構成でコ
モンレール９内の圧力を所望の値に制御することが可能
となる。

【００２７】次に、図５を参照して、本発明の第２実施
の形態について説明するが、上述した実施の形態と同一
の部分には同一の符号を付することによって、その部分
の詳細な説明を省略する。

【００２８】この第２実施の形態では、コモンレール９
の燃料圧が所定以上になった場合に燃料を燃料タンク５
に戻すいわゆるリターン式の燃料供給装置である。この
ため、第２実施の形態では上述した実施の形態と異な
り、燃料返送回路２１及び圧力制御弁２３を備えてお
り、その他の点は上述した第１実施の形態と同様な構成
である。この第２実施の形態においても、コモンレール
９内の検知圧力に応じて低圧ポンプ７の吐出量を制御す
るものであるから、第１実施の形態と同様な効果を得る
ことができる。尚、圧力制御弁２３は、固定絞りであっ
てもよい。

【００２９】本発明は上述した実施の形態に限らず、発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例え
ば、低圧ポンプはモータの電流または電圧によりその吐
出量を可変にする電動式であったが、これに限らず、絞
り等により機械的に低圧ポンプの吐出量を制御するもの
であってもよい。

【００３０】また、上述した実施の形態では、ガソリン
機関の燃焼室に直接燃料を噴射する直接噴射式内燃機関
を例に用いて説明したが、これに限らず、ディーゼル機
関やその他の燃料供給装置に用いても同様な効果を得る
ことができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に記載の発明によ
れば、蓄圧室の検知圧力に基づいて低圧燃料供給ポンプ
の吐出出力を制御するものであるから、別途にアクチュ
エータ等の機器を設けることなく、低圧燃料供給ポンプ
の出力を制御するだけで、蓄圧器の圧力を所定の圧力に
制御する。従って、部品点数の増加を伴うことなく且つ
簡易な構成で蓄圧器の圧力を制御する。また、かかる制
御により蓄圧器の圧力を一定にしたり、可変にすること
が容易にできる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態にかかる燃料噴射装置
の回路図である。

【図２】低圧ポンプの吐出量と高圧ポンプの吐出量との
関係を示すグラフ図である。

【図３】制御装置の制御を示すフローチャートである。

【図４】制御装置の制御を説明する図である。

【図５】本発明の第２実施の形態にかかる燃料噴射装置
の回路図である。

【図６】従来の燃料噴射装置の回路図である。

【符号の説明】

３燃料噴射装置（燃料供給装置）７低圧ポンプ（低圧燃料供給ポンプ）８高圧ポンプ（高圧燃料供給ポンプ）９コモンレール（蓄圧器）１５制御装置１９圧力センサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 ＵＬ (72)発明者峯岸昭直埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ゼクセル東松山工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力可変の低圧燃料供給ポンプと、低圧
燃料供給ポンプから供給された燃料を高圧にして吐出す
る高圧燃料供給ポンプと、高圧燃料供給ポンプから吐出
された燃料を蓄圧する蓄圧器と、蓄圧器内の燃料圧力を
検知する圧力センサと、圧力センサの圧力検知信号に基
づいて前記低圧燃料供給ポンプの吐出出力を制御する制
御手段と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料供給装
置。
【請求項２】出力可変の低圧燃料供給ポンプから供給
された燃料を高圧燃料供給ポンプで高圧にして蓄圧器に
供給する燃料供給装置の燃料圧力制御方法であって、前記蓄圧室の燃料圧力を検知する圧力検知工程と、目標
圧力と検知圧力とから低圧燃料供給ポンプの出力を演算
する演算工程と、演算値に基づいて低圧燃料供給ポンプ
に出力信号を発して低圧燃料供給ポンプの吐出量を変え
る出力可変工程とを備えることを特徴とする燃料圧力制
御方法。