(57)【要約】【課題】レール圧力を一定に保つことにより、精度のよい噴射制御を行うべく、新規なレール圧力の制御方法を提案する。【解決手段】サプライポンプ１、コモンレール２、複数のインジェクタ３ａ・３ｂ・・、及び、これらを制御するコントローラ４を具備し、高圧燃料をインジェクタ３ａ・３ｂ・・に備える電磁弁にて低圧側（低圧側配管８）に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、噴射の位相にあるインジェクタ３ａにおいては、燃料の噴射を行うとともに、噴射の位相にないインジェクタ３ｂにおいては、高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出させることにより、レール圧力を目標値に安定させることとする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サプライポンプ、コモンレール、複数のインジェクタ、及び、これらを制御するコントローラを具備し、インジェクタに備える電磁弁により高圧燃料を低圧側に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、
噴射の位相にあるインジェクタにおいては、燃料の噴射を行うとともに、
噴射の位相にないインジェクタにおいては、高圧燃料を低圧側に排出させることにより、
コモンレール内圧を目標値に安定させることとする、
燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法。
【請求項２】
サプライポンプ、コモンレール、複数のインジェクタ、及び、これらを制御するコントローラを具備し、インジェクタに備える電磁弁により高圧燃料を低圧側に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、
噴射の位相にあるインジェクタにおいては、燃料の噴射を行うとともに、
噴射の位相にないインジェクタにおいては、高圧燃料を低圧側に排出させることにより、
コモンレール内圧を多段噴射における噴射の種類に応じて、規定の設定値に変更することとする、
燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法。
【請求項３】
前記サプライポンプより圧送された燃料を、噴射の位相にあるインジェクタでの燃料噴射、及び噴射の位相にないインジェクタでの燃料排出によって消費することのみにより、コモンレールへの燃料の供給量と消費量の収支を合わせる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに備えられるコモンレール式の燃料噴射システムのサプライポンプの構成に関するものであり、より詳しくは、コモンレール内の燃料圧力のばらつきを少なくして、噴射量を安定化させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コモンレール式の燃料噴射システムは、サプライポンプ、コモンレール、インジェクタ、及び、これらを制御するコントローラ等を具備している。
そして、コモンレール内圧（以下、「レール圧力」とする）は、インジェクタから噴射される燃料の噴射量に影響するため、常に一定に保たれることが望ましい。
そこで、インジェクタから噴射される燃料の噴射量を安定させるべく、レール圧力のばらつきを少なくするための技術が検討されており、これに関する公知文献も存在する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１に開示される技術では、サプライポンプのシリンダ内部と低圧燃料ギャラリとを結ぶ通路に、燃料を排出する機能を果たす電磁弁を設け、該電磁弁の開閉を制御することにより、プランジャの１回当りの吐出量を制御し（前記燃料の排出量を制御する）、これにより、レール圧力を目標値に追従させる構成としている。つまり、サプライポンプ側における燃料の排出制御により、レール圧力を制御する構成としている。
【０００４】
特許文献２に開示される技術では、レール圧力が制御目標値より大きい場合、インジェクタに設けた制御弁駆動手段により、噴射弁が燃料噴射開始に至る遅延時間未満の時間隔で制御弁を駆動し、コモンレール内の高圧燃料を低圧側に排出させることで、レール圧力を目標値に追従させる構成としている。これは、コントローラにて噴射の指令が出力されてから、実際に噴射が開始されるまでに生じる遅延時間を利用するものであり、インジェクタ側における燃料の排出制御により、レール圧力を制御する構成としている。
この技術では、特に、アクセル操作量の変動に、レール圧力を速やかに追従させることを目的とするものである。
【０００５】
他方、近年の燃料噴射システムにおいては、排出ガスのクリーン化と低騒音・低振動化の観点から、パイロット噴射、メイン噴射、ポスト噴射等を組み合わせた多段噴射が行われるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２５８１６０号公報
【特許文献２】特許第２６３６３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の多段噴射においては、各噴射段階においてコモンレール内の燃料が消費されるものであり、この消費される燃料と、サプライポンプから供給される燃料の収支により、レール圧力が決定される関係となっている。
この点に関し、特許文献１に開示される構成では、図７の例に示すように、サプライポンプからコモンレールへの燃料の吐出量（供給量）が、パイロット噴射とメイン噴射とを合わせた噴射量に相当する関係として、最終的に、レール圧力Ｑに安定させる構成としているものである。換言すれば、一連の多段噴射において低下するレール圧力に相当する燃料を、サプライポンプ側からの一回の供給により補う関係としているものである。
このように、特許文献１に開示される構成では、サプライポンプからコモンレールへの燃料の供給量は、多段噴射の各噴射段階の消費量に個別に対応するものではないことから、図７の例に示すように、パイロット噴射終了からメイン噴射に至る過程では、コモンレールにおける燃料の消費が行われず、レール圧力がＱａまで上昇してしまうことになる。つまり、レール圧力Ｑが一定に保たれないこととなっている。
【０００８】
図７の例は、サプライポンプにおける燃料の圧送行程と、噴射行程の位相が重なる場合についてのものである。
これに対し、例えば、サプライポンプにおける燃料の圧送行程と、インジェクタでの噴射行程の位相をずらす構成も検討されるが、この場合、メイン噴射は、パイロット噴射後のレール内圧力が低下した状態で行われるため、この圧力低下が、噴射制御に悪影響を及ぼすことになる。このことは、後行程の噴射になればなるほど、前の噴射による圧力低下が大きく影響することになることとなり、噴射の回数（種類）が多い多段噴射であるほど最適な噴射制御が困難となるものである。
【０００９】
他方、特許文献２に開示される構成では、インジェクタ側における燃料の排出制御により、レール圧力を制御する構成としているものであるが、無噴射時にレールの圧力を下げるのに、インジェクタの排出制御を利用しようとするものであるが、基本的にレールの圧力制御はサプライポンプ側の制御弁によるものであるから、特許文献１と同様、噴射中の圧力変動を抑えることができないものである。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、レール圧力を一定に保つことにより、精度のよい噴射制御を行うべく、新規なレール圧力の制御方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１に記載のごとく、サプライポンプ、コモンレール、複数のインジェクタ、及び、これらを制御するコントローラを具備し、インジェクタに備える電磁弁により高圧燃料を低圧側に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、
噴射の位相にあるインジェクタにおいては、燃料の噴射を行うとともに、
噴射の位相にないインジェクタにおいては、高圧燃料を低圧側に排出させることにより、
レール圧力を目標値に安定させることとすることである。
【００１３】
また、請求項２に記載のごとく、サプライポンプ、コモンレール、複数のインジェクタ、及び、これらを制御するコントローラを具備し、インジェクタに備える電磁弁により高圧燃料を低圧側に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、
噴射の位相にあるインジェクタにおいては、燃料の噴射を行うとともに、
噴射の位相にないインジェクタにおいては、高圧燃料を低圧側に排出させることにより、
レール圧力を多段噴射における噴射の種類に応じて、規定の設定値に変更することとすることである。
【００１４】
また、請求項３に記載のごとく、前記サプライポンプより圧送された燃料を、噴射の位相にあるインジェクタでの燃料噴射、及び噴射の位相にないインジェクタでの燃料排出によって消費することのみにより、コモンレールへの燃料の供給量と消費量の収支を合わせることとすることである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
即ち、請求項１に記載の発明では、各時点において供給と消費をバランスさせることにより、レール圧力を目標値に安定させることができる。
また、噴射の位相にないインジェクタによって排出制御が行われるものであり、該排出制御のタイミングが、自由に設定できる。
また、噴射の位相にあるインジェクタでは、排出制御の影響を受けずに噴射制御が行える。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明では、パイロット噴射やメイン噴射等の噴射の種類毎に、異なるレール圧力を設定できることから、噴射制御のバリエーションが増やされ、より高次元での排出ガスのクリーン化や低騒音・低振動化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明では、サプライポンプに、燃料を排出するための電磁弁を設置する必要をなくすことができ、サプライポンプの小型化・コスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
レール圧力を一定に保つことにより、精度のよい噴射制御を行うべく、新規なレール圧力の制御方法を提案するという目的を、サプライポンプ１、コモンレール２、複数のインジェクタ３・３・・、及び、これらを制御するコントローラ４を具備し、インジェクタ３・３・・に備える電磁弁４０により高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、噴射の位相にあるインジェクタ３においては、燃料の噴射を行うとともに、噴射の位相にないインジェクタ３においては、高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出させることにより、レール圧力を目標値に安定させることとすることで達成する。
【実施例１】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明にかかる制御方法が適用される燃料噴射システムの構成図、図２はインジェクタの構成について示す断面図、図３はインジェクタにてから噴射が行われる遅延時間について示す図、図４の（ａ）は、燃料噴射用の制御パルスについて示す図、図４の（ｂ）は、制御パルスに対応する燃料噴射について示す図、図４の（ｃ）は、燃料排出用の制御パルスについて示す図、図４の（ｄ）は、制御パルスに対応する燃料排出について示す図、図５は噴射制御と排出制御の制御フローについて示す図、図６は燃料の供給量・噴射量・排出量の関係について示す図、図７は従来の燃料噴射システムの構成による燃料の供給・噴射・排出とレール圧力の関係について示す図である。
尚、以下の説明においては、図２における紙面上側を上側とし、同じく紙面下側を下側とする。
【００２１】
図１においては、本発明にかかる制御方法が適用される燃料噴射システムの構成を示すものであり、サプライポンプ１、コモンレール２、インジェクタ３・３・・、及び、これらを制御するコントローラ４等を具備している。
サプライポンプ１から吐出される高圧燃料は、コモンレール２内に蓄積され、インジェクタ３・３・・より燃料噴射が行われる。
また、サプライポンプ１とコモンレール２とは、高圧管５により接続されている。
また、コモンレール２と各インジェクタ３・３・・は、高圧側配管６・６・・・により接続されている。
また、各インジェクタ３・３・・は、燃料系の低圧側（例えば、燃料タンク７）と、低圧側配管８により接続されている。
【００２２】
インジェクタ３・３・・の燃料噴射は、図２に示すごとく構成されている。
ハウジング１１内には、ピストン１２が上下摺動自在に設けられている。
該ピストン１２は、作動室１３内の燃料圧力と、燃料室１８内圧力およびスプリング１４の付勢力のつり合い状態に応じて上下に移動する。
該ピストン１２の下方に延設されるピストンピン１５の下端は、ノズルホルダー１６に上下摺動自在に設けた噴射弁１７の上端に当接されている。ノズルホルダー１６には燃料室１８が設けられ、該燃料室１８には、燃料供給路１９を介して高圧側配管６より供給される高圧燃料が満たされる。噴射弁１７が開くと、噴射ノズル２０・２０より燃料が噴射される。
前記作動室１３の上方には、連通路２１を介して電磁弁４０が配設されている。
該電磁弁４０においては、ソレノイド４１が通電されることより、制御弁４２がスプリング４３の付勢力に抗して上方に吸引される構成とするものであり、コントローラ４の制御によりソレノイド４１が通電されると制御弁４２が開かれる。
【００２３】
以上の構成により、コントローラ４の制御により制御弁４２が開かれると、前記作動室１３内の高圧燃料は、連通路２１、弁室４３を介して、低圧側配管８に排出されることになり、作動室１３の圧力が下がり、これに伴い、燃料室１８内の高圧燃料の圧力によって噴射弁１７が上昇し、噴射ノズル２０・２０より燃料が噴射される。
また、コントローラ４の制御により制御弁４２が閉じられると、前記作動室１３内には、高圧燃料の圧力が蓄圧され、該圧力によってピストンが下降し、ピストンピン１５を介して噴射弁１７が下降し、噴射ノズル２０・２０が閉じられて燃料の噴射が終了される。
【００２４】
また、以上の構成においては、コントローラ４にて噴射の指令が出力されてから、実際に噴射が開始されるまでに、例えば、図３に示すごとく、０．２ミリ秒程の遅延時間Ｔ１が発生するものである。
また、この遅延時間に満たない時間間隔で噴射弁１７を開閉する（ソレノイド４１の通電用の信号を発生させる）ことにより、噴射ノズル２０・２０からの燃料噴射を行うことなく、前記作動室１３内の高圧燃料を低圧側配管８に排出する、いわゆる、「から噴射」ができるようになっている。つまり、インジェクタ３側において、高圧燃料の排出制御が可能となっている。
そして、この高圧燃料の排出制御は、コントローラ４により、各インジェクタ３・３・・の制御弁４２が個別に制御されることで、各インジェクタ３・３・・にて独立して行われるようになっている。
【００２５】
また、前記コモンレール２には、圧力センサ２２が設けられており、コントローラ４においては、コモンレール２の圧力が認識されるようになっている。
【００２６】
以上の構成つき、本発明では、レール圧力の安定制御を行う構成とするものである。
即ち、サプライポンプ１、コモンレール２、複数のインジェクタ３・３・・、及び、これらを制御するコントローラ４を具備し、インジェクタ３・３・・に備える電磁弁４０により高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、噴射の位相にあるインジェクタ３においては、燃料の噴射を行うとともに、噴射の位相にないインジェクタ３においては、高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出させることにより、レール圧力を目標値に安定させることとするものである。
【００２７】
以上の制御は、図４のチャート、及び図５の制御フローのようにして行われるものである。
図４では、インジェクタ３ａが燃料噴射用、インジェクタ３ｂが燃料排出用として用いられる場合について示すものであり、図４（ａ）に示すごとくの燃料噴射用パルスが入力され、図４（ｂ）に示すごとくの噴射量の噴射が行われるものである。
この場合、図５の制御フローに示されるごとく、コントローラ４が、噴射の位相に合致するインジェクタ３ａを選択し（ステップ１０１）、該インジェクタ３ａに備える電磁弁４０の制御弁４２を開閉制御することにより、パイロット噴射（ステップ１０２）、メイン噴射（１０３）が行われるものである。
【００２８】
そして、以上のステップ１０１〜１０３に並行して、コントローラ４は、噴射の位相にないインジェクタ３ｂを用いて高圧燃料の排出制御を行うものである。
まず、コントローラ４は、圧力センサ２２のレール圧力の検出値Ｑａと、レール圧力の目標値Ｑの大小を比較する（ステップ２０１）。
そして、検出値Ｑａが目標値Ｑよりも大きい場合には、コントローラ４は、高圧燃料の排出制御をすべく、噴射の位相にないインジェクタ３ｂを選択し（ステップ２０２）、該インジェクタ３ｂに備える電磁弁４０の制御弁４２を、噴射弁１７が燃料噴射開始に至る遅延時間に満たない時間間隔Ｔで開閉し、排出制御が行われる（ステップ２０３）。
図４（ｃ）に示すごとく、インジェクタ３ｂの電磁弁４０においては、燃料排出用パルスが入力されるものであり、これにより図４（ｄ）に示すごとく、低圧側配管８への高圧燃料の排出が行われる。
尚、以上の排出制御が行われる間、サプライポンプより燃料の供給が周期的に行われる。このため、インジェクタ３ｂによる高圧燃料の排出は、インジェクタ３ａの１サイクルの多段噴射が行われる間、逐次行うこととし、レール圧力は目標値Ｑに近づくように逐次補正されるようにしている。
【００２９】
また、以上の排出制御が行われるインジェクタは、インジェクタ３ｂの一つに限るものではなく、噴射の位相にないインジェクタ、即ち、インジェクタ３ａ以外のものが対象となるものであり、複数のインジェクタでのトータルの排出量をもってして、レール圧力の補正がされるものである。
【００３０】
以上の排出制御によれば、図６に示すごとく、噴射される燃料の量（パイロット噴射と、メイン噴射によるもの）と、排出される燃料の合計量を、サプライポンプの供給量と略一致させることができるようになり、これにより、レール圧力を安定させることができる。
また、噴射の位相にないインジェクタ（図４におけるインジェクタ３ｂ）によって排出制御が行われるものであり、該排出制御のタイミングが、自由に設定できることとなっている。このことは、噴射の位相にあるインジェクタ（図４におけるインジェクタ３ａ）では、排出制御の影響を受けずに噴射制御が行えることを意味するものである。
【００３１】
そして、以上の制御では、サプライポンプより供給される燃料を、噴射の位相にあるインジェクタ３ａ（図４）でのパイロット噴射とメイン噴射、及び噴射の位相にないインジェクタ３ｂ（図４）での燃料排出によって消費することのみにより、コモンレール２につき、燃料の供給量と消費量の収支を合わせることとするものである。
これによれば、上述の従来技術（特許文献１）のように、サプライポンプ側での燃料の吐出制御が必要とされることがない。そして、このことから、サプライポンプには、燃料吐出量を制御するための電磁弁を設置する必要がなくなり、サプライポンプの小型化・コスト削減を図ることができる。
【００３２】
また、以上の実施例においては、レール圧力の目標値Ｑは一つに設定され、当該目標値Ｑにレール圧力を合わせこむといったように、レール圧力を補正する形態とするものであるが、このように補正することとする他、多段噴射における噴射の種類に応じて、積極的にレール圧力を所望の目標値に設定することも可能である。
即ち、サプライポンプ１、コモンレール２、複数のインジェクタ３・３・・、及び、これらを制御するコントローラ４を具備し、インジェクタ３・３・・に備える電磁弁４０により高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出可能に構成される、燃料噴射システムのコモンレール内圧の制御方法であって、噴射の位相にあるインジェクタ３においては、燃料の噴射を行うとともに、噴射の位相にないインジェクタ３においては、高圧燃料を低圧側（低圧側配管８）に排出させることにより、レール圧力を多段噴射における噴射の種類に応じて、規定の設定値に変更することとするものである。
これによれば、パイロット噴射やメイン噴射等の噴射の種類毎に、異なるレール圧力を設定できることから、噴射制御のバリエーションが増やされ、より高次元での排出ガスのクリーン化や低騒音・低振動化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、コモンレール式の燃料噴射システムにつき複数のシリンダを具備し、各シリンダ内にてプランジャを摺動させるとともに、電磁弁によって燃料の圧送を制御する構成のサプライポンプに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる制御方法が適用される燃料噴射システムの構成図である。
【図２】インジェクタの構成について示す断面図である。
【図３】インジェクタにてから噴射が行われる遅延時間について示す図である。
【図４】（ａ）は、燃料噴射用の制御パルスについて示す図である。（ｂ）は、制御パルスに対応する燃料噴射について示す図である。（ｃ）は、燃料排出用の制御パルスについて示す図である。（ｄ）は、制御パルスに対応する燃料排出について示す図である。
【図５】噴射制御と排出制御の制御フローについて示す図である。
【図６】燃料の供給量・噴射量・排出量の関係について示す図である。
【図７】従来の燃料噴射システムの構成による燃料の供給・噴射・排出とレール圧力の関係について示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      サプライポンプ
２      コモンレール
３      インジェクタ
３ａ    インジェクタ
３ｂ    インジェクタ
４      コントローラ
８      低圧側配管
【図１】
2005256680.tif 000003
【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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