(57)【要約】    【課題】  故障時の修理後に燃料供給系に混入するエアを排出する。    【解決手段】  エンジン故障による修理後の再始動時に、燃料ギャラリ１３内の燃圧を燃圧センサ２１で検出し、燃圧が所定値未満のときは、修理時に燃料供給系部品の取り外しによりエアが混入したと判断し、燃圧リリーフ弁１６を断続的に開弁しつつ燃料ポンプ５を駆動して燃圧が所定値以上となるまで燃圧リリーフ弁１６からエアを排出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動時に、燃料ポンプから燃料噴射弁にいたる燃料供給系にガスが混入したかを検出し、該ガスの混入を検出したときに混入したガスを燃料供給系から排出する構成としたことを特徴とする内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給系にガスが混入したかを、燃料供給系内の圧力を検出することによって検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項３】
前記燃料供給系に混入したガスを、燃料供給系に装着したリリーフ弁を開弁させ、該リリーフ弁を介して排出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項４】
前記燃料供給系に混入したガスを、燃料供給系内の圧力が所定値以上に増大するまで前記リリーフ弁を断続的に開弁させて排出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項５】
前記リリーフ弁は、燃料噴射弁に燃料を分配供給する燃料ギャラリの上部に装着されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項６】
前記リリーフ弁は、前記燃料ポンプのポンプ室上部に装着されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項７】
内燃機関の故障診断履歴が解除されたことを条件として、前記ガス混入の検出を行うことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項８】
前記燃料ポンプは、内燃機関によって駆動されるプランジャの往復動によって燃料の吸入・吐出を行う構成であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項９】
機関回転速度が所定値以上であることを条件として、前記ガス混入の検出を行うことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項１０】
前記燃料ポンプに燃料を低圧で供給するフィードポンプの作動中であることを条件として、前記ガス混入の検出を行うことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料系制御装置に関し、特に、燃料ポンプから燃料噴射弁に至る燃料供給系に混入するガス（エア）の影響を回避する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジン（内燃機関）停止直後、デリバリパイプ（燃料分配管）上方の収集室に装着されたバルブを所定時間開放することにより、該収集室内に集まった気体を逃すようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１８９４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、エンジン停止直後に予熱で発生する燃料ベーパの除去に対しては有効であるが、エアについては、エンジン運転中にデリバリパイプ内に侵入しうる僅かな量のエアを除去できる程度であり、エンジン故障時に修理のため部品交換を行った後などのエンジン始動後に、燃料ポンプ上流側の空状態となった燃料系から多量のエアが侵入してくるような場合に対処できず、燃料圧力を適正に制御することができなくなる。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、燃料系部品交換を行った場合など多量のエアの混入に対しても、エアを排出して、速やかに適正な燃料圧力に制御できるようにした内燃機関の燃料系制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明は、内燃機関の始動時に、燃料ポンプから燃料噴射弁にいたる燃料供給系にガスが混入したかを検出し、該ガスの混入を検出したときに混入したガスを燃料供給系から排出する構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
かかる構成によると、エンジン故障で燃料系部品交換を行った場合などに、エンジン始動後、燃料ポンプ上流側からエア（ガス）が混入しても、該エアの混入を検出して燃料供給系から排出することにより、燃料圧力を適正に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態における内燃機関の燃料系制御装置のシステム構成図である。
図１において、燃料タンク１には、電動式のフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）２が内設される。該フィードポンプ２からの燃料吐出圧は、プレッシャレギュレータ３によって調整される。
【０００８】
前記フィードポンプ２の吐出口に一端が接続される低圧系配管４の他端は、燃料ポンプ（高圧燃料ポンプ）５の吸入側に接続される。
前記燃料ポンプ５は、前記吸入側に設けられる吸入弁６と吐出側に設けられる吐出弁７とで閉塞されるポンプ室８と、該ポンプ室８の容量を可変とすることで燃料の吸入・加圧を行なうプランジャ９と、前記吸入弁６の閉期間を制御するソレノイド１０と、前記プランジャ９を昇降駆動するポンプ駆動カム１１とから構成される。
【０００９】
前記カム１１は、内燃機関の吸気弁を開閉駆動するカム軸に軸支され、カム軸の回転に同期してプランジャ９を昇降駆動する。
即ち、前記燃料ポンプ５は、内燃機関によって駆動される。
前記吐出弁７を介して燃料ポンプ４から吐出された燃料は、高圧系配管１２を介して燃料ギャラリ１３に供給される。
【００１０】
前記燃料ギャラリ１３には、内燃機関の気筒毎に設けられる燃料噴射弁１４が接続され、燃料噴射弁１４が開駆動されると、燃料が機関（吸気ポート内又はシリンダ内）に噴射される。
また、前記燃料ギャラリ１３と低圧系配管４とを接続するリリーフ配管１５には、燃料ギャラリ１３の圧力が低圧系配管４内の圧力に対して所定以上に高くなったときに、開弁する燃圧リリーフ弁１６が介装される。
【００１１】
前記吐出弁７は、高圧系配管１２側の圧力に対してポンプ室８内の圧力が所定以上に高くなると開弁する機械式のチェック弁である。
また、前記ソレノイド１０は、その非通電状態においてはロッドを吸入弁６側に突出させることで、機械式のチェック弁である吸入弁６を開弁状態に保持し、通電によってロッドを引き込むと、閉弁方向に付勢される前記吸入弁６が閉じる構成である。
【００１２】
前記ソレノイド１０は、前記プランジャ９の上昇中の所定期間だけ通電されて吸入弁６が閉弁され、前記通電期間においてポンプ室８の燃料圧力が高められ、ポンプ室８内の燃料圧力が所定以上になると、前記吐出弁７が開いて、高圧に昇圧された燃料が前記燃料ギャラリ１３に向けて供給される。
従って、前記プランジャ９の上昇中における前記ソレノイド１０の通電期間によって、高圧燃料ポンプ５の吐出量が調整されることになる。
【００１３】
ここで、前記ソレノイド１０への通電タイミングを制御することで、燃料ギャラリ１３側への燃料供給量が制御されることになる。
マイクロコンピュータを内蔵するポンプコントロールユニット２０は、燃圧センサ２１で検出される燃料ギャラリ１２内（高圧燃料系）の燃圧が、目標燃圧になるように、前記ソレノイド１０の通電タイミング（吸入弁６の閉期間）を制御する。
【００１４】
かかる基本的な構成において、本発明では、エンジン故障で燃料系部品交換を行った場合などに、空状態の燃料配管から混入するエアを排出して上記燃圧制御を良好に維持する制御を行う。
上記制御のため、前記燃圧リリーフ弁１６を電磁弁で構成し、通電によって強制的に開くことができるようにする。具体的には、前記所定燃圧以上で開弁するチャック弁の弁体を通電時には電磁力で開弁保持する構造を有する。また、該燃圧リリーフ弁５は、燃料ギャラリ１２内にエアが混入した場合には、該エアが溜まる燃料ギャラリ１２の上部空間に配置し、該エアをリリーフ弁１５から排出できるようにする。さらに、クランク角センサ２２によって検出される機関回転速度信号をポンプコントロールユニット２０に入力する。
【００１５】
ポンプコントロールユニット２０による上記エア排出制御を、図２に示したフローチャートにしたがって説明する。
ステップ１では、機関の始動前にエンジン故障と診断されたかを判定する。上記のような燃料系では燃料ポンプがシリンダヘッドに搭載されてカムシャフトによって駆動される構造のため、燃料系が故障して燃料系部品を交換する場合以外のエンジン故障でも燃料系部品、特に、燃料ポンプ上流側の燃料配管を取り外す必要がある場合が多くあり、その場合、故障修理後の機関再始動時に空状態の燃料配管からエアが混入されてしまうので、このようなエア排出を行うように、上記判定を行う。機関の始動前にエンジン故障と診断されていないときは、このルーチンを終了する。
【００１６】
ステップ１で、機関の始動前にエンジン故障と診断されたと判定されたときは、ステップ２へ進み、機関の始動中（クランキング中あるいはクランキングから完爆後所定時間経過までの間）かを判定する。機関の始動中でないときは、このルーチンを終了する。
ステップ２で機関の始動中と判定されたときは、ステップ３へ進んで、前記エンジン故障の履歴が解除されたかを判定する。
【００１７】
すなわち、エンジン故障と診断されて、ディーラーなどで故障が修理されると、故障警告がされないように故障履歴が解除されるので、この故障履歴の解除を判定することで、故障が修理されたか、つまり、修理によって燃料系部品が取り外された可能性があるかを間接的に検出する。エンジン故障の履歴が解除されていないときは、修理されていないと判断して、このルーチンを終了する。
【００１８】
ステップ３で、エンジン故障の履歴が解除されたと判定されたときは、ステップ４へ進み、機関回転速度が所定値Ｎminより大きいかを判定し、所定値Ｎminより大きいと判定されたときは、ステップ５へ進み、フィードポンプ２が作動中であるかを判定する。
ステップ４で機関回転速度が所定値Ｎmin以下と判定されたとき、または、ステップ５で、フィードポンプ２が作動中でないと判定されたときは、ステップ２へ戻り、機関回転速度が所定値Ｎminより大きく、フィードポンプ２が作動中と判定されたとき、つまり、燃料ポンプ５によって、十分に燃料が吐出されて燃料ギャラリ１３内の燃圧が増大する条件が満たされたとき、ステップ６へ進んで以下の燃圧判定を行う。
【００１９】
すなわち、前記燃圧センサ２１によって検出される燃料ギャラリ１３内の燃圧が所定値Ｐｆより小さいかを判定する。そして、燃圧が所定値Ｐｆより小さいと判定されたときは、燃料ギャラリ１３内にエアが溜まっていると判断し、ステップ７へ進んで前記燃圧リリーフ弁１６を所定時間ｔｏ開弁する。これにより、燃料ギャラリ１３内に溜まったエアが開弁された燃圧リリーフ弁１６からリリーフ配管１５を介して排出する。
【００２０】
次いで、ステップ８では、前記燃圧リリーフ弁１６を所定時間ｔｃ閉弁する。ここで、該所定時間ｔｃは、前記ステップ７での燃圧リリーフ弁１６を開とする所定時間ｔｏより短く、この燃圧リリーフ弁１６の閉弁中に、燃料ポンプ５からの燃料吐出により、エア抜きが完了していれば燃料ギャラリ１３内の燃圧が十分に増大できる時間に設定すればよい。
【００２１】
そして、上記ステップ８を経てステップ６に戻って再度燃圧判定を行い、燃圧が所定値Ｐｆ以上となったと判定されたとき、燃料ギャラリ１３内からエアが完全に排出されたと判断し、このルーチンを終了する。
このようにすれば、故障修理によって燃料系部品を取り外したり、交換したりしたときに、空状態の燃料系部品から混入したエアを始動時に排出して、良好な燃圧制御を速やかに開始することができる。
【００２２】
図３は、上記エア排出制御の様子を示す。
また、故障解除履歴を条件としてエア（ガス）混入の検出さらにはエアの排出を行うようにしたため、故障修理によるエア混入以外の原因で燃圧が異常に低下したときには、燃圧リリーフ弁を開弁して燃料ポンプを駆動する制御を行うことが禁止される。すなわち、かかる異常状態、つまりエンジン故障が修理されていない状態では、上記制御を行うことなく、修理する必要があるのである。本実施形態では、エンジン故障は修理されたがエアが混入されることによる不具合に限ってエア排出を行うことができる。
【００２３】
なお、内燃機関を製造組立て後の新品状態のときもエアが混入されるので、新品状態であるときにもフラグで判別するなどして、エア混入の検出、エア排出制御を行う構成とすれば、新品時にも対処できる。
また、燃圧を検出しながらエア排出をフィードバック制御する構成としたため、必要な時間だけ制御を行いながら確実にエアを排出することができる。なお、初回の燃圧リリーフ弁の開弁時間ｔｏを大きくして初めに大部分のエア排出を行い、２回目以降の開弁時間ｔｏは小さくして少しずつエア排出を行うような構成としてもよく、より効率よく短時間でエア排出を完了することができる。
【００２４】
また、燃圧リリーフ弁を燃料供給系の末端である燃料ギャラリの上部に配設したことにより、最終的にエア溜まりとなるところからエアを排出して、燃料系のいずれの部分が取り外された場合でも確実に排出することができる。
図４は、第２の実施形態における内燃機関の燃料系制御装置のシステム構成図である。
燃料ポンプ下流側の部品は、上流側部品に比較して取り外しの頻度が小さく、また、チェック弁の機能により、取り外されてもエアの混入が少ないような構造であれば、燃料ポンプ上流側部品の取り外しによるエア混入のみに対処するようにしてもよい。
【００２５】
そこで、本第２の実施形態では、燃料ポンプ５のポンプ室８の上部に、前記第１の実施形態の燃圧リリーフ弁１６と同様の電磁式の燃圧リリーフ弁３１及び燃圧センサ３２を装着し、燃圧リリーフ弁３１は、リリーフ配管１５に接続する。そして、前記燃圧センサ３２によってポンプ室の燃圧を検出しつつ燃圧リリーフ弁３１を開弁してエア排出制御を行う。なお、燃料ギャラリ１３に装着される燃圧リリーフ弁１６’は、機械式のチェック弁のみで構成すればよい。
【００２６】
本第２の実施形態におけるエア排出制御も、基本的には、第１の実施形態と同様の制御でよいが、燃圧検出のタイミングは、燃圧リリーフ弁３１を閉弁した状態でのプランジャ９が上昇する吐出行程とし、あるいは、検出された燃圧の最大値を保持し、該検出燃圧（最大値）がポンプ室８内にエアを含んでいない状態を判別できる判定値以上となるまで、燃圧リリーフ弁３２の開弁を繰り返してエア排出を行う。
【００２７】
本実施形態では、燃料ポンプ５上流側からのエア混入に対し、直近の燃料ポンプ５から速やかに排出することができ、より短時間でエアの排出を完了できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態における内燃機関の燃料系制御装置のシステム図。
【図２】同上実施形態におけるエア排出制御を示すフローチャート。
【図３】同上実施形態のエア排出制御時の各部の状態を示すタイムチャート。
【図４】第２の実施形態における内燃機関の燃料系制御装置のシステム図。
【符号の説明】
【００２９】
１…燃料タンク、２…フィードポンプ、５…燃料ポンプ、６…吸入弁、７…吐出弁、８…ポンプ室、９…プランジャ、１０…ソレノイド、１１…ポンプ駆動カム、１２…高圧系配管、１３…燃料ギャラリ、１４…燃料噴射弁、１５…リリーフ配管、１６，１６’…燃圧リリーフ弁、２０…ポンプコントロールユニット、２１…燃圧センサ、２２…クランク角センサ、３１…燃圧リリーフ弁、３２…燃圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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