(57)【要約】  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。
2010109579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。
【特許文献１】特開２００７−０５１５４８号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６７６１号公報
【特許文献３】実開昭６４−４６４６９号公報
【特許文献４】特開２００４−１６２５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】実施例４に係る燃料圧力制御のフローチャートである。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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】
【００２０】
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
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【実施例１】
【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
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。【００４１】
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。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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。
【実施例２】
【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
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。【００４９】
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。【００５０】
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。【００５１】
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。【００５２】
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。
【実施例３】
【００５３】
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。【００５４】
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。【００５５】
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。【００５６】
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。【００５７】
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。【００５８】
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。【００５９】
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。【００６０】
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。【００６１】
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。【００６２】
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。【００６３】
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。【００６４】
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。【００６５】
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。【００６６】
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。【００６７】
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。【００６８】
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。
【実施例４】
【００６９】
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。【００７０】
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。【００７１】
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。【００７２】
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。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。【００７６】
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。【００７７】
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。【００７８】
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。
【実施例５】
【００７９】
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。【００８０】
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。【００８１】
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。【００８２】
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。【００８３】
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。
【実施例６】
【００８４】
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。【００８５】
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。【００８６】
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。【００８７】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関への燃料の供給が車両の減速時に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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【国際調査報告】
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