WO2010109579A1 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

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崇士 鈴木
小山　崇
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トヨタ自動車株式会社
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    • F02M59/366—Valves being actuated electrically

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for raising the temperature of fuel without consuming fuel in a fuel injection device for an internal combustion engine.
  • a fuel injection device for an internal combustion engine employs the following means. That is, the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention is: Determining means for determining whether or not a fuel cut state in which the fuel supply to the internal combustion engine is temporarily stopped; A discharge means for discharging fuel by being powered from a rotating shaft of the internal combustion engine; In a fuel injection device for an internal combustion engine comprising: When it is determined that the fuel cut state is determined by the determination means, an increase means for increasing the work of the discharge means is provided than when it is not.
  • the loss in the discharge means also increases. This loss is, for example, friction loss or loss due to an increase in load.
  • the increase in loss increases the temperature of the fuel.
  • the discharge means obtains a driving force from the internal combustion engine and discharges the fuel. Since the internal combustion engine is rotating even in the fuel cut state, fuel is discharged from the discharge means. At this time, fuel is not consumed. That is, if the work of the discharge means is increased in the fuel cut state, the temperature of the fuel can be raised without consuming the fuel. That is, it is possible to raise the temperature of the fuel by using energy normally discharged by a brake or the like when the internal combustion engine is decelerated. That is, the temperature of the fuel can be quickly raised while suppressing the deterioration of fuel consumption. Thereby, discharge
  • the pressure change means for changing the fuel pressure is provided, and the increase means can increase the work of the discharge means by increasing the fuel pressure by the pressure change means.
  • the work of the discharge means increases as the pressure of the fuel downstream from the discharge means increases.
  • the increase in fuel pressure may be performed in the discharge means or downstream of the discharge means. Since the fuel pressure is increased in the fuel cut state, the fuel pressure can be increased without causing deterioration of combustion or generation of combustion noise. Thereby, since the work of the discharge means can be increased, the temperature of the fuel can be raised.
  • a discharge amount changing means for changing the discharge amount of the fuel from the discharge means, and the increasing means increases the discharge amount of the fuel by the discharge amount changing means so that the work of the discharge means is increased. Can be increased.
  • the work of the discharge means increases as the amount of fuel discharged from the discharge means increases.
  • the increase in the discharge amount of the fuel from the discharge means may be performed by increasing the discharge amount per unit time, for example. Thereby, since the work of the discharge means can be increased, the temperature of the fuel can be raised.
  • the increase in the fuel pressure and the increase in the fuel discharge amount may be performed simultaneously. In this case, the temperature of the fuel can be increased more quickly.
  • a pressure changing means for changing the pressure of the fuel and a discharge amount changing means for changing the discharge amount of the fuel from the discharge means are provided, and the increasing means is either the fuel pressure or the discharge amount.
  • the discharge means even if the work of the discharge means decreases due to the other decrease in the fuel pressure or discharge amount, if there is an increase in work exceeding the decrease due to an increase in one of the fuel pressure or discharge amount, the discharge means as a whole Can increase the work of. Then, the work of the discharge means can be increased under wider conditions.
  • detection means for detecting the temperature of the fuel of the internal combustion engine Heating means for heating the fuel by generating heat; With When the temperature detected by the detection means is equal to or lower than a threshold value and the determination means determines that the fuel cut state is present, the increase means increases the work of the discharge means, When the temperature detected by the detection means is equal to or lower than the threshold value and the determination means determines that the fuel cut state is not established, the fuel can be heated by the heating means.
  • the threshold value can be the upper limit value of the fuel temperature that needs to be raised.
  • the threshold value may be the fuel temperature at the time of cold start of the internal combustion engine.
  • the increase of the work of the discharge means by the increase means or the heating of the fuel by the heating means is started,
  • the temperature detected by the detection means is higher than a predetermined upper limit value, the increase in the work of the discharge means by the increase means and the heating of the fuel by the heating means can be stopped.
  • the temperature of the fuel can be set to a temperature between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value.
  • the predetermined lower limit value is a lower limit value of the target range of the fuel temperature.
  • the predetermined upper limit value is an upper limit value of the target range of the fuel temperature. That is, the control may be performed so that the fuel temperature falls within the target range.
  • the temperature detected by the detecting means reaches a predetermined upper limit value, the fuel temperature can be prevented from becoming excessively high by stopping the heating of the fuel by the heating means and the increase in the work of the discharging means by the increasing means.
  • the discharge of unburned fuel can be suppressed by starting the heating of the fuel by the heating means or increasing the work of the discharge means by the increase means.
  • the fuel temperature is not increased until the fuel temperature decreases to the lower limit value.
  • the fuel temperature is raised until the fuel temperature rises to the upper limit value.
  • the fuel injection device for an internal combustion engine can increase the temperature of the fuel without consuming the fuel.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel injection device for an internal combustion engine according to a first embodiment. It is the flowchart which showed the flow which increases the work of the fuel pump which concerns on an Example.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel injection device for an internal combustion engine according to a second embodiment. It is the 1st time chart which showed transition of the state of a relief valve, fuel pressure, and fuel discharge amount. It is the 2nd time chart which showed transition of the state of a relief valve, fuel pressure, and fuel discharge amount. It is the 3rd time chart which showed transition of the state of a relief valve, fuel pressure, and fuel discharge amount. It is the 4th time chart which showed transition of the state of a relief valve, fuel pressure, and fuel discharge amount.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel injection device for an internal combustion engine according to a first embodiment. It is the flowchart which showed the flow which increases the work of the fuel pump which concerns on an Example.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment.
  • 6 is a time chart showing changes in work of a fuel pump, a heater state, and fuel temperature according to a fourth embodiment.
  • 10 is a flowchart of fuel pressure control according to a fourth embodiment.
  • 10 is a time chart showing changes in the work of a fuel pump, the state of a heater, and fuel temperature according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is another schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to a sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle.
  • the internal combustion engine 1 is a four-cylinder diesel engine.
  • the display of some components is omitted in order to display the system in a concise manner.
  • the internal combustion engine 1 is provided with a fuel pump 2 that is powered by a crankshaft and discharges fuel.
  • the fuel pump 2 is a pump that operates using the rotational torque of the crankshaft of the internal combustion engine 1 as a drive source.
  • One end of the fuel suction passage 3 is connected to the inlet side of the fuel pump 2.
  • the other end of the fuel suction passage 3 opens into the fuel stored in the fuel tank 4.
  • the fuel pump 2 corresponds to the discharge means in the present invention.
  • a fuel supply passage 5 is connected to the outlet side of the fuel pump 2.
  • the other end of the fuel supply passage 5 is connected to a pressure accumulation chamber (common rail) 6 that accumulates fuel to a predetermined pressure.
  • a pressure sensor 7 for measuring the pressure of the fuel in the common rail 6 is attached to the common rail 6.
  • Each cylinder of the internal combustion engine 1 is provided with an injection valve 8 that directly injects fuel into the cylinder.
  • the common rail 6 and the injection valve 8 are connected to each other through a branch pipe 9.
  • the common rail 6 is connected to one end of a return passage 10 for returning a part of the fuel in the common rail 6 to the fuel tank 4.
  • the other end of the return passage 10 is connected to the fuel tank 4.
  • the injection valve 8 is connected to one end of a discharge passage 11 for returning a part of the fuel in the injection valve 8 to the fuel tank 4.
  • the other end of the discharge passage 11 is connected to the return passage 10.
  • a relief valve 12 is provided at a connection portion between the common rail 6 and the return passage 10.
  • the relief valve 12 is fully closed when the fuel pressure is less than the set pressure, and blocks the flow of fuel from the common rail 6 to the return passage 10.
  • the relief valve 12 is opened and the fuel flows from the common rail 6 to the return passage 10.
  • the fuel pump 2 discharges a sufficient amount of fuel so that the pressure in the fuel supply passage 5 becomes equal to or higher than the set pressure.
  • the fuel stored in the fuel tank 4 is sucked up by the fuel pump 2 through the fuel suction passage 3.
  • the fuel pump 2 discharges the fuel taken in to the fuel supply passage 5.
  • the fuel flowing through the fuel supply passage 5 is stored in the common rail 6.
  • the fuel pressure in the common rail 6 is increased by the fuel pump 2.
  • the high-pressure fuel is supplied to the injection valve 8 through the branch pipe 9.
  • the relief valve 12 since the relief valve 12 operates every time the pressure in the common rail 6 becomes the set pressure, the fuel pressure in the common rail 6 is adjusted to the vicinity of the set pressure. When the relief valve 12 is opened, fuel flows from the common rail 6 to the return passage 10, and this fuel is returned to the fuel tank 4.
  • the relief valve 12 can change the set pressure. That is, since the pressure at which the relief valve 12 opens can be changed, the fuel pressure in the common rail 6 can be changed.
  • the set pressure may be changed stepwise or steplessly.
  • an electric relief valve 12 is employed, and the relief valve 12 is opened when the pressure in the common rail 6 measured by the pressure sensor 7 becomes equal to or higher than the set pressure.
  • the relief valve 12 is a check valve using a biasing force of a spring
  • the spring biasing force when the valve is closed is adjusted by changing the length of the spring, so that the relief valve 12 It is possible to change the pressure required for opening (that is, the set pressure).
  • a temperature sensor 13 for measuring the temperature of the stored fuel is attached to the fuel tank 4.
  • the temperature sensor 13 may measure the temperature of the fuel at other locations (for example, the fuel supply passage 5, the common rail 6, the return passage 10, etc.).
  • the temperature sensor 13 corresponds to the detection means in the present invention.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1.
  • the ECU 20 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.
  • the ECU 20 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 21 by the driver, and an accelerator opening sensor 22 that can detect the engine load, and a crank position that detects the engine speed.
  • the sensor 23 is connected via electric wiring. Then, the output signals of these various sensors are input to the ECU 20.
  • the injection valve 8 and the relief valve 12 are connected to the ECU 20 via electric wiring, and the ECU 20 controls the opening and closing timing of the injection valve 8 and the relief valve 12.
  • the work of the fuel pump 2 is increased at the time of fuel cut of the internal combustion engine 1.
  • the fuel pressure is increased.
  • the fuel pressure may be increased during fuel cut of the internal combustion engine 1 regardless of the fuel temperature.
  • the fuel temperature is obtained by the temperature sensor 13.
  • the threshold value is an upper limit value of the fuel temperature that needs to be increased.
  • the case where the temperature of the fuel is equal to or lower than the threshold means a case where the fuel temperature needs to be raised, for example, when the internal combustion engine 1 is cold.
  • the temperature of the fuel may be estimated from the temperature of the cooling water or the outside air temperature.
  • the ECU 20 determines whether or not it is in a fuel cut state.
  • the fuel cut is a temporary stop of fuel injection from the injection valve 8 when the internal combustion engine 1 is in operation. For example, the fuel cut is performed when the accelerator pedal 21 is not depressed and the engine speed is a predetermined value or more. In such an operating state, the ECU 20 stops the fuel injection from the injection valve 8 and determines that it is in the fuel cut state. Note that fuel cut may be performed when the vehicle or the internal combustion engine 1 is decelerated. In this embodiment, the ECU 20 that determines whether or not the fuel cut state is satisfied corresponds to the determination means in the present invention.
  • the fuel pressure is increased by increasing the set pressure of the relief valve 12. That is, the fuel pressure in the fuel supply passage 5 is increased by increasing the set pressure of the relief valve 12.
  • the work of the fuel pump 2 is increased by increasing the fuel pressure in this way. Thereby, fuel temperature can be raised rapidly. And since the work of the fuel pump 2 is increased at the time of fuel cut, it becomes possible to raise the fuel temperature without consuming fuel.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow for increasing the work of the fuel pump 2 according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the ECU 20 every predetermined time.
  • step S101 a value necessary for determining whether or not the fuel cut is in progress is read as a fuel cut determination value.
  • a value necessary for determining whether or not the fuel cut is in progress is read as a fuel cut determination value.
  • the accelerator opening and the engine speed are read.
  • the speed of the vehicle may be detected.
  • step S102 it is determined whether or not the fuel is being cut based on the fuel cut determination value. In this step, it is determined whether or not the operating state can increase the fuel temperature without deteriorating the fuel consumption even if the fuel pressure is increased. Here, it may be determined whether or not the vehicle is decelerating. Further, it may be determined whether the accelerator pedal 21 is not depressed and the engine speed is equal to or higher than a predetermined value. If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, and if a negative determination is made, the fuel efficiency may deteriorate, and this routine is terminated.
  • step S103 the fuel temperature is read. That is, the temperature measured by the temperature sensor 13 is read.
  • step S104 it is determined whether the fuel temperature is equal to or lower than a threshold value. That is, it is determined whether or not the fuel temperature needs to be raised. If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S105. If a negative determination is made, the routine is terminated because there is no need to raise the fuel temperature.
  • step S105 the work of the fuel pump 2 is increased. That is, in this embodiment, the fuel pressure is increased. That is, the pressure at which the relief valve 12 opens is increased.
  • the pressure at which the relief valve 12 opens can be changed continuously, it may be increased by a predetermined pressure from the current time. Moreover, you may raise to the preset pressure. If the pressure at which the relief valve 12 opens can be changed in stages, the pressure may be changed to a higher pressure stage than at the present time. Alternatively, it may be a preset fuel pressure stage. If it does in this way, the work of the fuel pump 2 will increase and fuel temperature will rise.
  • the ECU 20 that processes step S105 corresponds to the increasing means in the present invention.
  • the relief valve 12 corresponds to the pressure changing means in the present invention.
  • the relief valve 12 may include a mechanism that mechanically increases the fuel pressure during deceleration.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the displacement of the fuel pump 2 is changed by changing the capacity of the fuel pump 2 by the actuator 14.
  • the actuator 14 and the ECU 20 are connected via electric wiring, and the discharge amount of the fuel pump 2 is controlled by the ECU 20. Since other devices are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the actuator 14 corresponds to the discharge amount changing means in the present invention.
  • the set pressure of the relief valve 12 may not be changed.
  • the discharge amount of the fuel pump 2 is increased by increasing the amount of fuel that the fuel pump 2 discharges at one time.
  • the discharge amount of the fuel pump 2 may be increased by changing the ratio between the crankshaft rotation speed and the number of discharges of the fuel pump 2.
  • the discharge amount can be increased by driving the fuel pump 2 with an electric motor and changing the rotation speed of the electric motor.
  • a plurality of fuel pumps 2 may be provided, and the discharge amount may be increased by changing the number and type of fuel pumps 2 to be operated.
  • the fuel discharge amount is increased at the time of fuel cut of the internal combustion engine 1. That is, instead of increasing the fuel pressure in the first embodiment, the fuel discharge amount is increased in the present embodiment.
  • the work of the fuel pump 2 increases by increasing the fuel discharge amount. Thereby, fuel temperature can be raised rapidly. And since the work of the fuel pump 2 is increased at the time of fuel cut, it becomes possible to raise the fuel temperature without consuming fuel.
  • the fuel discharge amount is increased in step S105 of the flow shown in FIG.
  • the fuel discharge amount may be increased by a predetermined amount from the current time. Further, it may be increased to a preset discharge amount.
  • the fuel discharge amount may be changed to a stage where the discharge amount is larger than the current time.
  • it is good also as a step of the fuel discharge amount set beforehand. If it does in this way, the work of the fuel pump 2 will increase and fuel temperature will rise.
  • the ECU 20 that processes step S105 corresponds to the increasing means in the present invention.
  • the fuel discharge amount is increased when the fuel temperature is low, so that the fuel temperature can be quickly raised. Further, since the fuel temperature is increased during the fuel cut, the deterioration of fuel consumption can be suppressed.
  • a minimum pulse that does not inject fuel may be given to the injection valve 8.
  • the pulse width may be maximized within a range where fuel cannot be injected.
  • a larger amount of fuel can flow through the discharge passage 11, so that the discharge amount of the fuel pump 2 can be further increased.
  • fuel temperature can be raised rapidly.
  • the temperature of the injection valve 8 and the discharge passage 11 can be raised more rapidly.
  • FIG. 4 is a first time chart showing the transition of the state of the relief valve 12, the fuel pressure, and the fuel discharge amount.
  • the state of the relief valve 12 indicates whether the relief valve 12 is fully open or fully closed.
  • the fuel pressure is a pressure in the common rail 6 measured by the pressure sensor 7.
  • the fuel discharge amount is a discharge amount of the fuel pump 2 controlled by the ECU 20. This fuel discharge amount may be measured by a sensor.
  • Each value at the time of fuel cut is indicated by a solid line, and each value at the time of fuel injection (also referred to as normal time) is indicated by a one-dot chain line.
  • the fuel injection time is indicated as “normal”.
  • the fuel discharge amount at the time of fuel cut is constant in a state where it is larger than the normal time. That is, the fuel discharge amount is increased by the actuator 14 and the fuel discharge amount is made constant.
  • the normal fuel discharge amount is the fuel discharge amount when fuel injection is performed. In this case as well, the fuel discharge amount is constant.
  • the relief valve 12 is controlled so that the fuel pressure at the time of fuel cut fluctuates around the normal value. That is, when the fuel is discharged from the fuel pump 2, the fuel pressure increases accordingly, but the relief valve 12 is opened when the fuel pressure becomes higher by a predetermined value than normal. Thereby, fuel pressure falls. Thereafter, when the fuel pressure becomes lower than a normal value by a predetermined value, the relief valve 12 is closed. By repeating this, the fuel pressure at the time of fuel cut fluctuates around the normal value. Optimum values for the pressure for opening and closing the relief valve 12 are obtained in advance through experiments or the like.
  • the predetermined value may be 0.
  • the average fuel pressure does not change between the fuel cut and the normal time, but the fuel discharge amount at the fuel cut is larger than the normal time. Is increasing. If the work of the fuel pump 2 at the time of fuel cut is increased as a whole as compared with the normal time, the average value of the fuel pressure may be set lower than the normal value.
  • FIG. 5 is a second time chart showing the transition of the state of the relief valve 12, the fuel pressure, and the fuel discharge amount.
  • the fuel discharge amount at the time of the fuel cut is constant in a state where it is larger than the normal time.
  • the relief valve 12 is controlled so that the fuel pressure at the time of fuel cut always fluctuates at a higher value than at the normal time. That is, unlike the case shown in FIG. 4, the fuel pressure is higher than normal even when the relief valve 12 is closed during fuel cut. The fuel pressure at the time of fuel cut fluctuates around a higher value than at the normal time. Optimum values for the pressure for opening and closing the relief valve 12 are obtained in advance through experiments or the like. Note that the relief valve 12 may be repeatedly opened and closed every predetermined time.
  • the average value of the fuel pressure at the time of fuel cut is higher than that at the normal time. That is, since the fuel pressure and the fuel discharge amount at the time of the fuel cut are increased as compared with the normal time, the work of the fuel pump 2 is increased as a whole.
  • the degree of work increase of the fuel pump 2 is larger than that in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 6 is a third time chart showing the transition of the state of the relief valve 12, the fuel pressure, and the fuel discharge amount.
  • the fuel discharge amount at the time of fuel cut always fluctuates with a larger value than at the normal time.
  • the relief valve 12 is controlled so that the fuel pressure is equal between the fuel cut time and the normal time. That is, as the fuel discharge amount increases, the fuel pressure can also increase. On the other hand, when the fuel discharge amount is increasing, the increase in fuel pressure is suppressed by opening the relief valve 12.
  • the fuel discharge amount may be determined so that the fuel pressure becomes constant.
  • the fuel discharge amount can be changed by adjusting the actuator 14. Then, the fuel discharge amount at the time of fuel cut is varied so that the value is higher than normal and the minimum value is higher than normal.
  • Optimum values for the fuel discharge amount serving as a threshold for starting the increase of the fuel discharge amount and the fuel discharge amount serving as a threshold for starting the decrease of the fuel discharge amount are obtained in advance through experiments or the like. Note that the increase and decrease of the fuel discharge amount may be repeated every predetermined time.
  • the fuel discharge amount at the time of fuel cut is larger than the normal time. That is, the fuel pressure at the time of the fuel cut is not different from that at the normal time, and the amount of fuel discharged has increased, so the work of the fuel pump 2 has increased overall. If the work of the fuel pump 2 is increased as a whole at the time of fuel cut, the minimum value of the fuel discharge amount may be smaller than that at the normal time.
  • FIG. 7 is a fourth time chart showing the transition of the state of the relief valve 12, the fuel pressure, and the fuel discharge amount.
  • the fuel discharge amount is controlled so that the fuel discharge amount at the time of the fuel cut always fluctuates with a larger value than the normal time.
  • the relief valve 12 is controlled so that the fuel pressure at the time of fuel cut becomes constant at a higher value than at the normal time.
  • the fuel discharge amount and the fuel pressure at the time of fuel cut are higher than normal. That is, the work of the fuel pump 2 is increased as a whole at the time of fuel cut compared to the normal time.
  • the degree of increase in work of the fuel pump 2 is larger than that in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • a heater 15 is attached to the common rail 6.
  • the heater 15 generates heat by supplying electric power, and raises the temperature of the fuel in the common rail 6.
  • the heater 15 is controlled by the ECU 20. Since other devices are the same as those in FIG. In this embodiment, the heater 15 corresponds to the heating means in the present invention.
  • the heater 15 may heat the fuel by burning the fuel.
  • the fuel may be heated at a location other than the common rail 6 (for example, the fuel tank 4, the fuel supply passage 5, the return passage 10, etc.).
  • FIG. 9 is a time chart showing changes in the work of the fuel pump, the state of the heater 15 and the fuel temperature according to the present embodiment.
  • “normal” is a value at the time of fuel injection
  • “increase” is a value at the time of fuel cut.
  • T1 the time when power is supplied to the heater 15 is indicated by ON
  • T2 the time when power is not supplied
  • Fuel cut is started at the time indicated by T1.
  • T2 That is, fuel injection is started.
  • the fuel cut is started again at the time indicated by T3.
  • the heater 15 is turned off and the work of the fuel pump 2 is started to increase. And the state is maintained from T1 to T2, which are periods during fuel cut, and after T3. At T2, which is the time when fuel cut is completed and fuel injection is started, the heater 15 is turned on, and the work of the fuel pump 2 is returned to the normal value. This state is maintained from T2 to T3, which is a period during fuel injection.
  • the heater 15 when there is a possibility that the fuel may freeze, if the heater 15 is always energized to warm the fuel, the fuel consumption may deteriorate.
  • the energization to the heater 15 is stopped and the work of the fuel pump 2 is increased instead.
  • the temperature of the fuel is raised by heating the fuel by the heater 15 at normal times and increasing the work of the fuel pump 2 at the time of fuel cut.
  • FIG. 10 is a flowchart of fuel pressure control according to this embodiment. This routine is repeatedly executed by the ECU 20 every predetermined time.
  • symbol is attached
  • step S102 determines whether fuel injection is being performed. If a negative determination is made in step S102, that is, if fuel injection is being performed, the process proceeds to step S201.
  • step S201 the fuel temperature is read. That is, the temperature measured by the temperature sensor 13 is read.
  • step S202 it is determined whether or not the fuel temperature is equal to or lower than a threshold value. That is, it is determined whether or not the fuel temperature needs to be raised. If an affirmative determination is made in step S202, the process proceeds to step S203, and if a negative determination is made, it is not necessary to raise the fuel temperature, and thus this routine is terminated.
  • step S203 the heater 15 is energized. That is, the heater 15 generates heat to warm the fuel.
  • the temperature of the fuel can be raised without consuming the fuel at the time of the fuel cut, the power consumption of the heater 15 can be reduced, so that the fuel consumption can be improved.
  • the work of the fuel pump 2 is adjusted so that the fuel temperature is within a predetermined range. Since other devices are the same as those in the fourth embodiment, description thereof is omitted. For example, in Example 4, when the fuel cut period is long, the fuel temperature may be too high. Therefore, in this embodiment, an upper limit value and a lower limit value are set for the fuel temperature, and the work of the fuel pump 2 is adjusted so as to be within this range.
  • the predetermined range is an appropriate range of the fuel temperature. Even if the work of the fuel pump 2 is increased or the heater is heated by the heater, it may take time until the temperature of the fuel actually changes. It may be determined with a certain margin.
  • FIG. 11 is a time chart showing changes in the work of the fuel pump, the state of the heater 15, and the fuel temperature according to the present embodiment.
  • the fuel cut is started at the time indicated by T4.
  • the heater 15 is ON. Since the fuel temperature does not reach the upper limit value at the time indicated by T4, the work of the fuel pump 2 is increased. That is, the fuel temperature continues to rise after the time indicated by T4.
  • the fuel temperature reaches the upper limit at the time indicated by T5.
  • the increase in the work of the fuel pump 2 is stopped even during the fuel cut. Accordingly, the fuel temperature starts to decrease. That is, during the period from T5 to T6, the work of the fuel pump 2 is set to the same value as during normal time, and the supply of electric power to the heater 15 is stopped, so the fuel temperature is lowered. Thereafter, the fuel temperature reaches the lower limit value at the time indicated by T6. Then, the work of the fuel pump 2 is increased again from the normal time from the time indicated by T6. Following this, the fuel temperature rises again.
  • the fuel temperature can be kept within a predetermined range, an excessive increase in the fuel temperature caused by increasing the work of the fuel pump 2 can be suppressed.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • a fuel cooler 31 is attached in the middle of the return passage 10 to reduce the temperature of the fuel by exchanging heat between the fuel and the outside air.
  • a bypass passage 32 that connects the return passage 10 upstream of the fuel cooler 31 and the fuel suction passage 3 is provided.
  • a switching valve 33 is provided at a location where the bypass passage 32 is connected to the return passage 10 to flow the fuel flowing through the return passage 10 to either the bypass passage 32 side or the fuel cooler 31 side.
  • Other devices are the same as those in FIG.
  • the temperature of the fuel is lowered here. For this reason, it takes time to increase the fuel temperature.
  • the fuel temperature is equal to or lower than the threshold value
  • the fuel flows from the return passage 10 to the bypass passage 32 side.
  • the fuel that has flowed from the return passage 10 to the fuel suction passage 3 is sucked into the fuel pump 2 as it is, so that the temperature does not drop in the fuel cooler 31 and the fuel tank 4. In this way, since the temperature drop can be suppressed, the fuel temperature from the fuel pump 2 to the common rail 6 can be quickly raised.
  • FIG. 13 is another schematic configuration diagram showing the fuel injection device for the internal combustion engine according to the present embodiment.
  • a bypass passage 34 connecting the return passage 10 on the upstream side of the fuel cooler 31 and the fuel tank 4 is provided.
  • a switching valve 35 is provided at a location where the bypass passage 34 is connected to the return passage 10 to flow fuel to either the bypass passage 34 side or the fuel cooler 31 side.
  • Other devices are the same as those in FIG.
  • the fuel when the fuel temperature is equal to or lower than the threshold value, the fuel bypasses the fuel cooler 31, so that the fuel cooler 31 does not lower the fuel temperature. For this reason, fuel temperature can be raised rapidly. Moreover, the fuel in the fuel tank 4 can also be warmed.

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Abstract

　内燃機関の燃料噴射装置において、燃料を消費することなく燃料の温度を上昇させる。内燃機関１への燃料の供給が一時停止されるフューエルカット状態であるか否か判定する判定手段２０と、内燃機関１の回転軸から動力を与えられて燃料を吐出する吐出手段２と、を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、判定手段２０によりフューエルカット状態であると判定されるときには、そうでないときよりも、吐出手段２の仕事を増加させる増加手段２０を備える。

Description

内燃機関の燃料噴射装置
　本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。
　内燃機関の冷間始動時において燃料の温度が低いと、噴射された燃料が気化し難くなり、局部的に燃料濃度が高くなる。これにより、燃焼状態が悪化して未燃燃料が排出される虞がある。
　これに対し、蓄圧室またはインジェクタに設けられているヒータにより燃料を加熱した後に内燃機関を始動する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。しかし、ヒータでエネルギを消費するため燃費が悪化する虞がある。
　また、燃料ポンプの吐出量を増加させ且つ余剰の燃料を逃がすことで燃料ポンプの仕事を増加させて燃料の温度を上昇させる技術が知られている。（例えば、特許文献２参照。）。しかし、燃料ポンプの仕事が増加する分、燃費が悪化する虞がある。
特開２００７－０５１５４８号公報 特開２００３－１７６７６１号公報 実開昭６４－４６４６９号公報 特開２００４－１６２５３８号公報
　本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の燃料噴射装置において、燃料を消費することなく燃料の温度を上昇させる技術の提供を目的とする。
　上記課題を達成するために本発明による内燃機関の燃料噴射装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の燃料噴射装置は、
　内燃機関への燃料の供給が一時停止されるフューエルカット状態であるか否か判定する判定手段と、
　前記内燃機関の回転軸から動力を与えられて燃料を吐出する吐出手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
　前記判定手段によりフューエルカット状態であると判定されるときには、そうでないときよりも、前記吐出手段の仕事を増加させる増加手段を備えることを特徴とする。
　吐出手段の仕事を増加させることで、該吐出手段における損失も増加する。この損失とは、例えば、摩擦損失または荷重の増加による損失である。この損失の増加により燃料の温度が上昇する。ここで、吐出手段は内燃機関から駆動力を得て燃料を吐出する。フューエルカット状態のときであっても内燃機関は回転しているため、吐出手段から燃料が吐出される。このときには燃料を消費していない。つまり、吐出手段の仕事の増加をフューエルカット状態のときに行えば、燃料を消費することなく燃料の温度を上昇させることができる。すなわち、内燃機関の減速時に通常はブレーキ等で無駄に放出されるエネルギを利用して燃料の温度を上昇させることができる。つまり、燃費の悪化を抑制しつつ燃料の温度を速やかに上昇させることができる。これにより、未燃燃料の排出を抑制できる。
　なお、本発明においては、燃料の圧力を変更する圧力変更手段を備え、前記増加手段は該圧力変更手段により燃料の圧力を増加させることで前記吐出手段の仕事を増加させることができる。
　つまり、吐出手段よりも下流側の燃料の圧力が高くなるほど、吐出手段の仕事が増加する。なお、燃料の圧力の増加は、吐出手段において行っても良く、吐出手段よりも下流で行っても良い。そして、フューエルカット状態のときに燃料の圧力を増加させるため、燃焼の悪化や燃焼騒音の発生を伴うことなく燃料の圧力を増加させることができる。これにより、吐出手段の仕事を増加させることができるので、燃料の温度を上昇させることができる。
　また、本発明においては、前記吐出手段からの燃料の吐出量を変更する吐出量変更手段を備え、前記増加手段は該吐出量変更手段により燃料の吐出量を増加させることで前記吐出手段の仕事を増加させることができる。
　つまり、吐出手段からの燃料の吐出量を増加させるほど、吐出手段の仕事が増加する。吐出手段からの燃料の吐出量の増加は、例えば、単位時間当たりの吐出量を増加させることにより行っても良い。これにより、吐出手段の仕事を増加させることができるので、燃料の温度を上昇させることができる。なお、燃料の圧力の増加と燃料の吐出量の増加とを同時に行なっても良い。この場合、より速やかに燃料の温度を上昇させることができる。
　本発明においては、燃料の圧力を変更する圧力変更手段と、前記吐出手段からの燃料の吐出量を変更する吐出量変更手段とを備え、前記増加手段は、燃料の圧力又は吐出量の何れか一方を増加させ且つ他方を減少させることにより、前記吐出手段の仕事を全体として増加させることができる。
　つまり、燃料の圧力又は吐出量の他方の減少により吐出手段の仕事が減少しても、燃料の圧力又は吐出量の一方の増加によりその減少分を上回る仕事の増加があれば、全体として吐出手段の仕事を増加させることができる。そうすると、より広い条件下で吐出手段の仕事を増加させることができる。
　本発明においては、内燃機関の燃料の温度を検知する検知手段と、
　発熱することで燃料を加熱する加熱手段と、
を備え、
　前記検知手段により検知される温度が閾値以下で且つ前記判定手段によりフューエルカット状態であると判定されるときには、前記増加手段により前記吐出手段の仕事を増加させ、
　前記検知手段により検知される温度が前記閾値以下で且つ前記判定手段によりフューエルカット状態ではないと判定されるときには、前記加熱手段により燃料を加熱することができる。
　つまり、燃料の温度を上昇させるために、吐出手段の仕事を増加させるのか、加熱手段により加熱するのかを内燃機関の運転状態に応じて切り替えている。ここで、加熱手段により燃料を加熱する場合には、燃料の消費を伴う。また、フューエルカット時以外に吐出手段の仕事を増加させると、燃料の消費量が増加してしまう。これに対し、燃料の温度を上昇させるときであってフューエルカット状態のときには、吐出手段の仕事を増加させ、加熱手段による加熱を停止させる。そうすると、フューエルカット状態のときには燃料を消費することなく燃料の温度上昇が可能となる。また、フューエルカット状態でないとき、すなわち、燃料の供給が行なわれているときには、加熱手段により燃料を加熱することで燃料の温度を速やかに上昇させることができる。このときには、吐出手段の仕事は増加させない。このようにして燃料の消費量を低減しつつ燃料の温度を上昇させることができる。なお、閾値とは、上昇させる必要のある燃料温度の上限値とすることができる。閾値を、内燃機関の冷間始動時の燃料温度としても良い。
　本発明においては、前記検知手段により検知される温度が所定の下限値よりも低いときに、前記増加手段による前記吐出手段の仕事の増加又は前記加熱手段による燃料の加熱を開始し、
　前記検知手段により検知される温度が所定の上限値よりも高いときに、前記増加手段による前記吐出手段の仕事の増加及び前記加熱手段による燃料の加熱を停止することができる。
　そうすると、燃料の温度を所定の下限値から所定の上限値までの間の温度とすることができる。所定の下限値とは、燃料温度の目標範囲の下限値である。また、所定の上限値とは、燃料温度の目標範囲の上限値である。つまり、燃料温度が目標範囲内となるように制御を行なっても良い。検知手段により検知される温度が所定の上限値となるときに、加熱手段による燃料の加熱及び増加手段による吐出手段の仕事の増加を停止させると、燃料温度が過度に高くなることを抑制できる。また、検知手段により検知される温度が所定の下限値よりも低いときに、加熱手段による燃料の加熱または増加手段による吐出手段の仕事の増加を開始させることで、未燃燃料の排出を抑制できる。ここで、燃料温度が上限値よりも高くなり燃料温度の上昇が停止された後では、燃料温度が下限値まで低下するまでは、燃料温度を上昇させない。また、燃料温度が下限値よりも低くなり燃料温度の上昇が開始された後には、燃料温度が上限値に上昇するまでは、燃料温度を上昇させる。
　本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料を消費することなく燃料の温度を上昇させることができる。
実施例１に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 実施例に係る燃料ポンプの仕事を増加させるフローを示したフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 リリーフ弁の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第１のタイムチャートである。 リリーフ弁の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第２のタイムチャートである。 リリーフ弁の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第３のタイムチャートである。 リリーフ弁の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第４のタイムチャートである。 実施例４に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 実施例４に係る燃料ポンプの仕事、ヒータの状態、燃料温度の推移を示したタイムチャートである。 実施例４に係る燃料圧力制御のフローチャートである。 実施例５に係る燃料ポンプの仕事、ヒータの状態、燃料温度の推移を示したタイムチャートである。 実施例６に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。 実施例６に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す他の概略構成図である。
符号の説明
１     内燃機関
２     燃料ポンプ
３     燃料吸引通路
４     燃料タンク
５     燃料供給通路
６     コモンレール
７     圧力センサ
８     噴射弁
９     枝管
１０   リターン通路
１１   排出通路
１２   リリーフ弁
１３   温度センサ
１４   アクチュエータ
１５   ヒータ
２０   ＥＣＵ
２１   アクセルペダル
２２   アクセル開度センサ
２３   クランクポジションセンサ
３１   燃料クーラ
３２   バイパス通路
３３   切替弁
３４   バイパス通路
３５   切替弁
　以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例は可能な限り組み合わせることができる。
　図１は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。図１に示す内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１は、４気筒のディーゼル機関である。なお、本実施例においては、システムを簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。
　内燃機関１には、クランクシャフトから動力を与えられて燃料を吐出する燃料ポンプ２が備えられている。この燃料ポンプ２は、内燃機関１のクランクシャフトの回転トルクを駆動源として作動するポンプである。この燃料ポンプ２の入口側には、燃料吸引通路３の一端が接続されている。燃料吸引通路３の他端は、燃料タンク４に貯留されている燃料中に開口している。なお、本実施例においては燃料ポンプ２が、本発明における吐出手段に相当する。
　燃料ポンプ２の出口側には、燃料供給通路５の一端が接続されている。燃料供給通路５の他端側は燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）６に接続されている。コモンレール６には、該コモンレール６内の燃料の圧力を測定する圧力センサ７が取り付けられている。内燃機関１の各気筒には、気筒内に直接燃料を噴射する噴射弁８が備えられている。コモンレール６と噴射弁８とは、夫々枝管９を介して接続されている。
　また、コモンレール６には、該コモンレール６内の燃料の一部を燃料タンク４へ戻すリターン通路１０の一端が接続されている。リターン通路１０の他端は、燃料タンク４に接続されている。また、噴射弁８には、該噴射弁８内の燃料の一部を燃料タンク４へ戻すための排出通路１１の一端が接続されている。排出通路１１の他端は、リターン通路１０に接続されている。
　コモンレール６とリターン通路１０との接続部には、リリーフ弁１２が設けられている。リリーフ弁１２は、燃料の圧力が設定圧力未満のときには全閉となり、コモンレール６からリターン通路１０への燃料の流れを遮断する。一方、燃料の圧力が設定圧力以上となるとリリーフ弁１２は開弁し、コモンレール６からリターン通路１０へ燃料が流れる。なお、燃料ポンプ２は、燃料供給通路５内の圧力が設定圧力以上となるのに十分な量の燃料を吐出している。
　このように構成されたシステムでは、燃料タンク４内に貯留されている燃料が燃料吸引通路３を介して燃料ポンプ２により吸い上げられる。燃料ポンプ２は、内部に取り込んだ燃料を、燃料供給通路５へ吐出する。燃料供給通路５を流通した燃料はコモンレール６に貯留される。コモンレール６内の燃料の圧力は、燃料ポンプ２により高められる。そして、この高圧の燃料が枝管９を介して噴射弁８に供給される。
　また、コモンレール６内の圧力が設定圧力となる毎にリリーフ弁１２が作動するため、コモンレール６内の燃料の圧力は設定圧力近傍に調節される。そして、リリーフ弁１２が開くと、コモンレール６内からリターン通路１０へ燃料が流れ、この燃料は燃料タンク４へ戻される。
　さらに、噴射弁８が開くことにより燃料が噴射弁８内に流入すると、燃料の一部は噴射弁８から噴射され、残りは排出通路１１へ流れる。そしてこの燃料は、排出通路１１からリターン通路１０へ流入して燃料タンク４へ戻される。
　なお、本実施例に係るリリーフ弁１２は、設定圧力を変更することができる。つまり、リリーフ弁１２が開弁する圧力を変更することができるため、コモンレール６内の燃料の圧力を変更することができる。設定圧力は、段階的に変化させても、また、無段階に変化させても良い。本実施例では電動のリリーフ弁１２を採用し、圧力センサ７により測定されるコモンレール６内の圧力が設定圧力以上となったらリリーフ弁１２を開弁させる。なお、例えば、リリーフ弁１２がばねの付勢力を利用した逆止弁である場合には、閉弁時のばねの付勢力を該ばねの長さを変更することで調節して、リリーフ弁１２が開くのに要する圧力（つまり設定圧力）を変更することができる。
　燃料タンク４には、貯留されている燃料の温度を測定する温度センサ１３が取り付けられている。この温度センサ１３は、他の箇所（例えば燃料供給通路５、コモンレール６、リターン通路１０等）における燃料の温度を測定しても良い。なお、本実施例においては温度センサ１３が、本発明における検知手段に相当する。
　以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
　また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル２１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ２２、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ２３が電気配線を介して接続されている。そして、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
　一方、ＥＣＵ２０には、噴射弁８及びリリーフ弁１２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０により噴射弁８及びリリーフ弁１２の開閉時期が制御される。
　そして、本実施例では、燃料の温度が閾値以下の場合には、内燃機関１のフューエルカット時において燃料ポンプ２の仕事を増加させる。そして、燃料ポンプ２の仕事を増加させるために、燃料圧力を増加させている。なお、燃料温度によらず内燃機関１のフューエルカット時において燃料圧力を増加させても良い。燃料温度は、温度センサ１３により得る。閾値とは、上昇させる必要のある燃料温度の上限値である。燃料の温度が閾値以下の場合とは、燃料温度を上昇させる必要がある場合をいい、例えば内燃機関１の冷間時としても良い。また、燃料の温度は、冷却水の温度又は外気温度等により推定しても良い。
　フューエルカット状態であるか否かはＥＣＵ２０により判定される。フューエルカットとは、内燃機関１の稼動時において噴射弁８からの燃料噴射が一時停止されることである。例えばアクセルペダル２１が踏み込まれていない場合で且つ機関回転数が所定値以上の場合にフューエルカットが行われる。このような運転状態のときにＥＣＵ２０は、噴射弁８からの燃料噴射を停止させると共に、フューエルカット状態であると判定する。なお、車両または内燃機関１の減速時にフューエルカットが行われるとしても良い。そして、本実施例においてはフューエルカット状態であるか否か判定するＥＣＵ２０が、本発明における判定手段に相当する。
　燃料圧力の増加は、リリーフ弁１２の設定圧力を高くすることにより行う。つまり、リリーフ弁１２の設定圧力を高くすることで、燃料供給通路５内の燃料圧力をより高くする。
　このように燃料圧力を高くすることにより、燃料ポンプ２の仕事が増加する。これにより、燃料温度を速やかに上昇させることができる。そして、フューエルカット時に燃料ポンプ２の仕事を増加させているため、燃料を消費することなく燃料温度を上昇させることが可能となる。
　図２は、本実施例に係る燃料ポンプ２の仕事を増加させるフローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。
　ステップＳ１０１では、フューエルカット中であるか否かの判定に必要となる値がフューエルカット判定値として読み込まれる。例えば、アクセル開度及び機関回転数が読み込まれる。車両の速度を検知しても良い。
　ステップＳ１０２では、フューエルカット判定値に基づいてフューエルカット中であるか否か判定される。本ステップでは、燃料圧力を上昇させても、燃費を悪化させることなく燃料温度を上昇させることができる運転状態であるか否か判定している。ここでは車両の減速時であるか否か判定しても良い。また、アクセルペダル２１が踏み込まれておらず且つ機関回転数が所定値以上であるか否か判定しても良い。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合には燃費が悪化し得るため本ルーチンを終了させる。
　ステップＳ１０３では、燃料温度が読み込まれる。つまり、温度センサ１３により測定される温度が読み込まれる。
　ステップＳ１０４では、燃料温度が閾値以下であるか否か判定される。つまり、燃料温度を上昇させる必要があるか否か判定される。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、否定判定がなされた場合には燃料温度を上昇させる必要がないため本ルーチンを終了させる。
　ステップＳ１０５では、燃料ポンプ２の仕事が増加される。すなわち、本実施例では燃料圧力が増加される。つまり、リリーフ弁１２が開弁する圧力を高くする。リリーフ弁１２が開弁する圧力を連続的に変更可能な場合には、現時点よりも所定圧力だけ高くしても良い。また、予め設定した圧力まで上昇させても良い。リリーフ弁１２が開弁する圧力を段階的に変更可能な場合には、現時点よりも高い圧力の段階へ変更しても良い。また、予め設定した燃料圧力の段階としても良い。このようにすれば、燃料ポンプ２の仕事が増加して燃料温度が上昇する。なお、本実施例においてはステップＳ１０５を処理するＥＣＵ２０が、本発明における増加手段に相当する。また、本発明においてはリリーフ弁１２が、本発明における圧力変更手段に相当する。
　以上説明したように本実施例によれば、燃料温度が低いときに燃料圧力を増加させるため、燃料温度を速やかに上昇させることができる。また、燃料温度の上昇は、フューエルカット中に行われるため、燃費の悪化を抑制し得る。なお、リリーフ弁１２は、減速時に機械的に燃料圧力を増加する機構を備えていても良い。
　本実施例では、燃料ポンプ２の仕事を増加させる手法として、該燃料ポンプ２の吐出量を増加させる。図３は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。本実施例ではアクチュエータ１４により燃料ポンプ２の容量を変化させることで、該燃料ポンプ２の吐出量を変更する。アクチュエータ１４とＥＣＵ２０とは電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０により燃料ポンプ２の吐出量が制御される。その他の装置については実施例１と同じため説明を省略する。なお、本実施例においてはアクチュエータ１４が、本発明における吐出量変更手段に相当する。また、本実施例では、リリーフ弁１２の設定圧力を変更しなくても良い。
　本実施例では、燃料ポンプ２の吐出量の増加は、該燃料ポンプ２が１回に吐出する燃料量を増加させることにより行なう。なお、クランクシャフト回転数と燃料ポンプ２の吐出回数との比を変更することで、該燃料ポンプ２の吐出量を増加させても良い。また、燃料ポンプ２を電動モータで駆動し、該電動モータの回転数を変更することで吐出量を増加させることもできる。さらに、燃料ポンプ２を複数備え、稼動させる燃料ポンプ２の数や種類を変更することで吐出量を増加させても良い。
　そして本実施例では、燃料の温度が閾値以下の場合には、内燃機関１のフューエルカット時において燃料吐出量を増加させる。つまり、実施例１で燃料圧力を増加させた代わりに、本実施例では燃料吐出量を増加させる。
　ここで、燃料吐出量を増加させることにより、燃料ポンプ２の仕事が増加する。これにより、燃料温度を速やかに上昇させることができる。そして、フューエルカット時に燃料ポンプ２の仕事を増加させているため、燃料を消費することなく燃料温度を上昇させることが可能となる。
　本実施例では、図２で示したフローのステップＳ１０５において、燃料吐出量が増加される。燃料吐出量を連続的に変更可能な場合には、現時点よりも所定量だけ多くしても良い。また、予め設定した吐出量まで上昇させても良い。燃料吐出量を段階的に変更可能な場合には、現時点よりも多い吐出量となる段階へ変更しても良い。また、予め設定した燃料吐出量の段階としても良い。このようにすれば、燃料ポンプ２の仕事が増加して燃料温度が上昇する。なお、本実施例においてはステップＳ１０５を処理するＥＣＵ２０が、本発明における増加手段に相当する。
　以上説明したように本実施例によれば、燃料温度が低いときに燃料吐出量を増加させるため、燃料温度を速やかに上昇させることができる。また、燃料温度の上昇は、フューエルカット中に行われるため、燃費の悪化を抑制し得る。
　なお、燃料ポンプ２の仕事を増加させるときに、燃料を噴射しない程度の極小のパルスを噴射弁８に与えても良い。例えば、燃料を噴射することができない範囲でパルスの幅を最大としても良い。そうすると、排出通路１１へより多くの燃料を流すことができるため、燃料ポンプ２の吐出量をより増加させることができる。これにより、燃料温度を速やかに上昇させることができる。また、噴射弁８および排出通路１１の温度をより速やかに上昇させることができる。
　本実施例では、燃料ポンプ２の仕事を増加させるときに、実施例１に係る燃料圧力の増加と、実施例２に係る燃料吐出量の増加と、を同時に行なう場合の制御態様について説明する。
　図４は、リリーフ弁１２の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第１のタイムチャートである。リリーフ弁１２の状態は、リリーフ弁１２が全開であるのか、または全閉であるのかを示している。また、燃料圧力は、圧力センサ７により測定されるコモンレール６内の圧力である。燃料吐出量は、ＥＣＵ２０により制御される燃料ポンプ２の吐出量である。この燃料吐出量はセンサにより測定しても良い。なお、フューエルカット時の夫々の値を実線で示し、燃料噴射時（通常時ともいう。）の夫々の値を一点鎖線で示している。なお、燃料噴射時を「通常」として示している。
　図４に示す場合では、フューエルカット時の燃料吐出量が通常時よりも多い状態で一定とされる。すなわち、アクチュエータ１４により燃料吐出量が増加され、且つ燃料吐出量が一定とされる。ここで、通常時の燃料吐出量は、燃料噴射が行なわれている場合の燃料吐出量であり、この場合も燃料吐出量を一定とする。
　そして、フューエルカット時の燃料圧力が通常時の値を中心として変動するように、リリーフ弁１２を制御している。つまり、燃料ポンプ２から燃料が吐出されると、それに従い燃料圧力が上昇するが、燃料圧力が通常時よりも所定値だけ高くなったときにリリーフ弁１２を開いている。これにより、燃料圧力が低下する。その後、燃料圧力が通常時よりも所定値だけ低くなったときにリリーフ弁１２を閉じている。これを繰り返すことにより、フューエルカット時の燃料圧力は、通常時の値を中心として変動する。リリーフ弁１２を開く圧力、及び閉じる圧力は、予め実験等により最適値を求めておく。なお、所定値は０としても良い。
　ここで、図４に示した態様では、燃料圧力を平均するとフューエルカット時と通常時とで変わらないが、フューエルカット時の燃料吐出量は通常時よりも多いため、全体として燃料ポンプ２の仕事は増加している。なお、フューエルカット時の燃料ポンプ２の仕事が通常時よりも全体として増加していれば、燃料圧力の平均値を通常時より低くしても良い。
　次に図５は、リリーフ弁１２の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第２のタイムチャートである。
　図５に示す場合においても、フューエルカット時の燃料吐出量が通常時よりも多い状態で一定とされる。一方、フューエルカット時の燃料圧力が通常時よりも常に高い値で変動するように、リリーフ弁１２を制御している。つまり、図４に示す場合と異なり、フューエルカット時にリリーフ弁１２を閉じるときにも、燃料圧力は通常時よりも高くなっている。そして、フューエルカット時の燃料圧力は、通常時よりも高い値を中心として変動する。リリーフ弁１２を開く圧力、及び閉じる圧力は、予め実験等により最適値を求めておく。なお、所定時間毎にリリーフ弁１２の開弁と閉弁とを繰り返しても良い。
　ここで、図５に示した態様では、フューエルカット時の燃料圧力の平均値が通常時より高くなっている。つまり、フューエルカット時の燃料圧力及び燃料吐出量が通常時よりも増加しているため、燃料ポンプ２の仕事は全体として増加している。この燃料ポンプ２の仕事の増加度合いは、図４に示した態様と比較して大きい。
　次に図６は、リリーフ弁１２の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第３のタイムチャートである。
　図６に示す場合では、フューエルカット時の燃料吐出量が通常時よりも常に多い値で変動している。そして、燃料圧力がフューエルカット時と通常時とで等しくするように、リリーフ弁１２を制御している。つまり、燃料吐出量が上昇していくと、燃料圧力も上昇し得る。これに対し、燃料吐出量が上昇しているときには、リリーフ弁１２を開くことにより燃料圧力の上昇を抑えている。燃料圧力が一定となるように、燃料吐出量を決定しても良い。
　一方、燃料吐出量は、アクチュエータ１４を調節することにより変動させることができる。そして、フューエルカット時の燃料吐出量は、通常時よりも多い値を中心とし、且つ最低値が通常時よりも高くなるように変動させる。燃料吐出量の増加を開始する閾値となる燃料吐出量、及び燃料吐出量の減少を開始する閾値となる燃料吐出量は、予め実験等により最適値を求めておく。なお、所定時間毎に燃料吐出量の増加と減少とを繰り返しても良い。
　ここで、図６に示した態様では、フューエルカット時の燃料吐出量が通常時より多くなっている。つまり、フューエルカット時の燃料圧力は通常時と変わらないもの燃料吐出量が増加しているため、燃料ポンプ２の仕事は全体として増加している。なお、フューエルカット時に燃料ポンプ２の仕事が全体として増加していれば、燃料吐出量の最低値が通常時より少なくても良い。
　次に図７は、リリーフ弁１２の状態、燃料圧力、及び燃料吐出量の推移を示した第４のタイムチャートである。
　図７に示す場合においても、フューエルカット時の燃料吐出量が通常時よりも常に多い値で変動するように燃料吐出量が制御される。ただし、図６で示した場合とは異なり、フューエルカット時の燃料圧力が通常時よりも高い値で一定となるように、リリーフ弁１２を制御している。
　ここで、図７に示した態様では、フューエルカット時の燃料吐出量及び燃料圧力が通常時より高くなっている。つまり、フューエルカット時には燃料ポンプ２の仕事が通常時よりも全体として増加している。この燃料ポンプ２の仕事の増加度合いは、図６に示した態様と比較して大きい。
　これらの態様により、燃料ポンプ２の仕事を増加させることにより、燃料の温度を上昇させることができる。なお、フューエルカット時の燃料吐出量または燃料圧力の何れか一方が通常時より小さな値となっていても、フューエルカット時の燃料ポンプ２の仕事が通常時よりも全体として増加していれば良い。
　図８は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。本実施例では、コモンレール６にヒータ１５が取り付けられている。このヒータ１５は、電力の供給により発熱し、コモンレール６内の燃料の温度を上昇させる。ヒータ１５は、ＥＣＵ２０により制御される。その他の装置については図３と同じため説明を省略する。なお、本実施例においてはヒータ１５が、本発明における加熱手段に相当する。ヒータ１５は、燃料を燃焼させることにより燃料を加熱するものであっても良い。また、コモンレール６以外の他の箇所（例えば燃料タンク４、燃料供給通路５、リターン通路１０等）において燃料を加熱しても良い。
　図９は、本実施例に係る燃料ポンプの仕事、ヒータ１５の状態、燃料温度の推移を示したタイムチャートである。燃料ポンプの仕事において、「通常」とは燃料噴射時の値であり、「増加」とはフューエルカット時の値である。ヒータ１５の状態では、ヒータ１５に電力を供給しているときをＯＮで示し、電力を供給していないときをＯＦＦで示している。Ｔ１で示す時刻においてフューエルカットが開始されている。Ｔ２で示す時刻においてフューエルカットが終了している。つまり、燃料噴射が開始されている。Ｔ３で示す時刻において再びフューエルカットが開始されている。
　つまりフューエルカットの開始時刻Ｔ１、Ｔ３において、ヒータ１５がＯＦＦとされ、燃料ポンプ２の仕事の増加が開始されている。そして、フューエルカット中の期間であるＴ１からＴ２まで、及びＴ３以降において、その状態が維持される。フューエルカットが終了し燃料噴射が開始される時刻であるＴ２において、ヒータ１５がＯＮとされ、燃料ポンプ２の仕事が通常時の値に戻される。その状態は、燃料噴射中の期間であるＴ２からＴ３まで維持される。
　例えば燃料が凍結する虞がある場合において、ヒータ１５へ常に通電して燃料を暖めていると、燃費が悪化する虞がある。これに対し本実施例では、フューエルカット時にはヒータ１５への通電を停止し、代わりに燃料ポンプ２の仕事を増加させる。つまり、通常時にはヒータ１５により燃料を加熱し、フューエルカット時には燃料ポンプ２の仕事を増加させることにより燃料の温度を上昇させる。
　図１０は、本実施例に係る燃料圧力制御のフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、図２に示したフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
　ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合、すなわち、燃料噴射が行なわれている場合には、ステップＳ２０１へ進む。
　ステップＳ２０１では、燃料温度が読み込まれる。つまり、温度センサ１３により測定される温度が読み込まれる。
　ステップＳ２０２では、燃料温度が閾値以下であるか否か判定される。つまり、燃料温度を上昇させる必要があるか否か判定される。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、否定判定がなされた場合には燃料温度を上昇させる必要がないため本ルーチンを終了させる。
　ステップＳ２０３では、ヒータ１５へ通電される。すなわち、ヒータ１５で発熱させて燃料を温める。
　このように、フューエルカット時には燃料を消費することなく燃料の温度を上昇させることができるため、ヒータ１５の消費電力を低減させることができるので、燃費を向上させることができる。
　本実施例では、燃料温度が所定の範囲内となるように燃料ポンプ２の仕事を調節する。その他の装置については実施例４と同じため説明を省略する。例えば、実施例４においてフューエルカット期間が長い場合には、燃料温度が高くなりすぎる虞がある。そこで本実施例では、燃料温度に上限値と下限値とを設定し、この範囲内となるように燃料ポンプ２の仕事を調節する。ここで、所定の範囲とは、燃料温度の適正範囲である。なお、燃料ポンプ２の仕事を増加させたり、ヒータで加熱したりしても、実際に燃料の温度が変化するまでに時間がかかることがあるため、所定の範囲の上限値及び下限値を、ある程度の余裕を持って定めても良い。
　図１１は、本実施例に係る燃料ポンプの仕事、ヒータ１５の状態、燃料温度の推移を示したタイムチャートである。図１１においてＴ４で示す時刻においてフューエルカットを開始している。Ｔ４で示す時刻以前では、燃料温度が上限値に達していないため、ヒータ１５がＯＮとなっている。そして、Ｔ４で示す時刻においても燃料温度は上限値に達していないため、燃料ポンプ２の仕事が増加される。つまり、Ｔ４で示す時刻以降も引き続き燃料温度が上昇する。
　そして、Ｔ５で示す時刻において燃料温度が上限値に達している。これにより、フューエルカット中であっても燃料ポンプ２の仕事の増加は停止される。これに従い、燃料温度が下降を始める。つまり、Ｔ５からＴ６までの期間は燃料ポンプ２の仕事を通常時と同じ値にしており、且つヒータ１５への電力の供給が停止されているため、燃料温度が下降している。その後、Ｔ６で示す時刻において燃料温度が下限値に達している。そして、Ｔ６で示す時刻から再び燃料ポンプ２の仕事が通常時よりも増加される。これに従い、燃料温度が再び上昇する。
　そして、Ｔ７で示す時刻においてフューエルカットが終了している。これにより、燃料ポンプ２の仕事は通常時の値とされる。また、燃料温度が上限値に達していないため、ヒータ１５への電力の供給が開始される。
　以上説明したように本実施例によれば、燃料温度を所定の範囲内に収めることができるため、燃料ポンプ２の仕事を増加することによる燃料温度の過度の上昇を抑制できる。
　本実施例では、フューエルカット時の燃料温度の低下をより効率よく抑制する。図１２は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。本実施例では、リターン通路１０の途中に、燃料と外気とで熱交換をすることで該燃料の温度を低下させる燃料クーラ３１が取り付けられている。また、燃料クーラ３１よりも上流側のリターン通路１０と、燃料吸引通路３とを接続するバイパス通路３２が設けられている。さらに、バイパス通路３２がリターン通路１０に接続されている箇所には、リターン通路１０を流れてきた燃料をバイパス通路３２側または燃料クーラ３１側の何れかに流す切替弁３３が設けられている。その他の装置については図８と同じため説明を省略する。
　ここで、フューエルカット時に燃料ポンプ２の仕事を増加させたとしても、燃料が熱交換器である燃料クーラ３１または熱容量の大きな燃料タンク４を通過すると、ここで燃料の温度が低下してしまう。このため、燃料温度の上昇に時間がかかってしまう。これに対し本実施例では、燃料温度が閾値以下のときに、燃料がリターン通路１０からバイパス通路３２側へ流れるようにする。リターン通路１０から燃料吸引通路３へ流れた燃料は、そのまま燃料ポンプ２に吸引されるため、燃料クーラ３１及び燃料タンク４にて温度が低下することがない。このようにして、温度低下を抑制することができるため、燃料ポンプ２からコモンレール６までの燃料温度を速やかに上昇させることができる。
　また、図１３は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射装置を示す他の概略構成図である。図１３では、燃料クーラ３１の上流側のリターン通路１０と燃料タンク４とを接続するバイパス通路３４を備えている。また、バイパス通路３４がリターン通路１０に接続されている箇所には、燃料をバイパス通路３４側または燃料クーラ３１側の何れかに流す切替弁３５が設けられている。その他の装置については図８と同じため説明を省略する。
　このような構成により、燃料温度が閾値以下の場合に、燃料が燃料クーラ３１を迂回するので、燃料クーラ３１により燃料温度が低下することがない。このため、燃料温度を速やかに上昇させることができる。また、燃料タンク４内の燃料も温めることができる。

Claims (6)

  1. 　内燃機関への燃料の供給が一時停止されるフューエルカット状態であるか否か判定する判定手段と、
    　前記内燃機関の回転軸から動力を与えられて燃料を吐出する吐出手段と、
    を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
    　前記判定手段によりフューエルカット状態であると判定されるときには、そうでないときよりも、前記吐出手段の仕事を増加させる増加手段を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
  2. 　燃料の圧力を変更する圧力変更手段を備え、前記増加手段は該圧力変更手段により燃料の圧力を増加させることで前記吐出手段の仕事を増加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。
  3. 　前記吐出手段からの燃料の吐出量を変更する吐出量変更手段を備え、前記増加手段は該吐出量変更手段により燃料の吐出量を増加させることで前記吐出手段の仕事を増加させ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。
  4. 　燃料の圧力を変更する圧力変更手段と、前記吐出手段からの燃料の吐出量を変更する吐出量変更手段とを備え、前記増加手段は、燃料の圧力又は吐出量の何れか一方を増加させ且つ他方を減少させることにより、前記吐出手段の仕事を全体として増加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。
  5. 　内燃機関の燃料の温度を検知する検知手段と、
    　発熱することで燃料を加熱する加熱手段と、
    を備え、
    　前記検知手段により検知される温度が閾値以下で且つ前記判定手段によりフューエルカット状態であると判定されるときには、前記増加手段により前記吐出手段の仕事を増加させ、
    　前記検知手段により検知される温度が前記閾値以下で且つ前記判定手段によりフューエルカット状態ではないと判定されるときには、前記加熱手段により燃料を加熱する
    　ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  6. 　前記検知手段により検知される温度が所定の下限値よりも低いときに、前記増加手段による前記吐出手段の仕事の増加又は前記加熱手段による燃料の加熱を開始し、
    　前記検知手段により検知される温度が所定の上限値よりも高いときに、前記増加手段による前記吐出手段の仕事の増加及び前記加熱手段による燃料の加熱を停止することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
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