(57)【要約】【課題】複数の燃料噴射弁を有する圧縮着火内燃機関において、噴射燃料の供給を安定させることができる技術を提供する。【解決手段】主燃料噴射弁と、副燃料噴射弁と、主燃料噴射弁へ燃料を供給する主燃料用蓄圧室と、副燃料噴射弁へ燃料を供給する副燃料用蓄圧室と、主燃料用蓄圧室と燃料ポンプを連通させる主燃料用燃料供給管と、副燃料用蓄圧室と燃料ポンプを連通させる副燃料用燃料供給管と、を備え、主燃料噴射弁からの燃料噴射開始後から所定期間、副燃料用蓄圧室に燃料を供給する。例えば、副燃料用蓄圧室に燃料を供給する際に、主燃料用蓄圧室と燃料ポンプの間で主燃料用燃料供給管に連結された副燃料用燃料供給管の途中に備えられた減圧弁を開弁させる。【選択図】  図５
2007071143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒に配置され高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁と、
各気筒に配置され前記主燃料噴射弁より低圧の燃料を噴射する副燃料噴射弁と、
前記主燃料噴射弁へ燃料を供給する主燃料用蓄圧室と、
前記副燃料噴射弁へ燃料を供給する副燃料用蓄圧室と、
前記主燃料用蓄圧室と燃料ポンプを連通させる主燃料用燃料供給管と、
前記副燃料用蓄圧室と前記燃料ポンプを連通させる副燃料用燃料供給管と、
を備え、
前記主燃料噴射弁からの燃料噴射開始後から所定期間、前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給することを特徴とする内燃機関用燃料供給装置。
【請求項２】
前記副燃料用燃料供給管は、前記主燃料用蓄圧室と前記燃料ポンプの間で前記主燃料用燃料供給管に連結されるとともに、当該副燃料用燃料供給管の途中には減圧弁が備えられており、
前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給する際には前記減圧弁が開弁されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項３】
前記副燃料用燃料供給管は、リーク弁を介して前記燃料ポンプに連結されており、当該リーク弁には減圧弁が取り付けられており、
前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給する際には前記減圧弁が開弁されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の燃料噴射弁を有する圧縮着火内燃機関において、一の燃料噴射弁より圧縮行程上死点近傍において燃料を燃焼室に噴射するよりも早い時期に、その他の燃料噴射弁より燃料を噴射し、十分な混合時間を与えて希薄予混合気を形成することで、燃料の濃度分布をより均一にし、以てスモークの発生およびＮＯｘの発生を抑制する予混合燃焼が行われている。
【０００３】
そして、特許文献１には、複数の燃料噴射弁を有する圧縮着火内燃機関として、低圧側の燃料噴射弁用の低圧コモンレールと高圧側の燃料噴射弁用の高圧コモンレールを備え、１つの燃料供給ポンプから高圧コモンレ一ルに燃料供給し、高圧コモンレールを通して低圧コモンレールに燃料供給するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２３２５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高圧側の燃料噴射弁からの噴射時に、高圧コモンレール内に燃料圧力脈動が生じ、高圧側の燃料噴射弁からの噴射燃料の供給が不安定となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の燃料噴射弁を有する圧縮着火内燃機関において、噴射燃料の供給を安定させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関用燃料供給装置にあっては、各気筒に配置され高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁と、各気筒に配置され前記主燃料噴射弁より低圧の燃料を噴射する副燃料噴射弁と、前記主燃料噴射弁へ燃料を供給する主燃料用蓄圧室と、前記副燃料噴射弁へ燃料を供給する副燃料用蓄圧室と、前記主燃料用蓄圧室と燃料ポンプを連通させる主燃料用燃料供給管と、前記副燃料用蓄圧室と前記燃料ポンプを連通させる副燃料用燃料供給管と、を備え、前記主燃料噴射弁からの燃料噴射開始後から所定期間、前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る内燃機関用燃料供給制御装置にあっては、１つの燃料ポンプから主燃料用蓄圧室と副燃料用蓄圧室へ燃料が供給されるように構成されており、主燃料噴射弁からの燃料噴射開始後から所定期間、副燃料用蓄圧室に燃料を供給するので、主燃料噴射弁からの燃料噴射に起因して主燃料用蓄圧室内の燃料圧力の脈動が大きくなることを抑制することができる。その結果、燃料噴射特性を安定させることができる。また、同時に、副燃料用蓄圧室内の燃料を確保することができる。なお、所定期間は、副燃料噴射弁からの噴射圧力、つまり副燃料用蓄圧室内の目標圧力に応じて設定することが好適である。
【０００８】
また、前記副燃料用燃料供給管は、前記主燃料用蓄圧室と前記燃料ポンプの間で前記主燃料用燃料供給管に連結されるとともに、当該副燃料用燃料供給管の途中には減圧弁が備えられており、前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給する際には前記減圧弁が開弁されることが好適である。
【０００９】
これにより、減圧弁の開弁量を制御することにより、副燃料用蓄圧室内の圧力を所望の圧力に制御することができる。
【００１０】
また、前記副燃料用燃料供給管は、リーク弁を介して前記燃料ポンプに連結されており、当該リーク弁には減圧弁が取り付けられており、前記副燃料用蓄圧室に燃料を供給する際には前記減圧弁が開弁されることが好適である。
【００１１】
このように、燃料ポンプに通常必要となるリーク弁およびリーク通路を利用することで、簡易な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、複数の燃料噴射弁を有する圧縮着火内燃機関において、噴射燃料の供給を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に示すように、圧縮着火内燃機関１は、気筒２とピストン３との間に形成される燃焼室４に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁５を備えている。主燃料噴射弁５は、メイン用燃料供給管６を介して蓄圧室たるメイン用コモンレール７および燃料ポンプ８と連通している。燃料ポンプ８は内燃機関１の出力軸であるクランクシャフトの回転を駆動源とし、燃料タンク９より燃料を吸い上げ、コモンレールへと供給する。
【００１５】
ここで主燃料噴射弁５から噴射される燃料を、以降主燃料というものとする。主燃料は、本実施例において、主に気筒２における燃焼サイクルが圧縮行程上死点近傍において噴射される燃料である。
【００１６】
また、圧縮着火内燃機関１は、主燃料噴射弁５に加えて副燃料噴射弁１０をも備えている。副燃料噴射弁１０は、サブ用燃料供給管１１を介してサブ用コモンレール１２に連通している。また、サブ用燃料供給管１１はメイン用燃料供給管６に連通しており、燃料ポンプ８から供給された燃料は、サブ用燃料供給管１１を介してサブ用コモンレール１２に流入する。そして、サブ用コモンレール１２の上流におけるサブ用燃料供給管１１には、開弁されることでメイン用コモンレール７の内圧（燃料の圧力）を減圧可能な電磁弁からなる減圧弁１３が設けられている。この減圧弁１３の開弁により、高圧燃料が減圧された後にサブ用燃料供給管１１を介してサブ用コモンレール１２へ流通されて、メイン用コモンレール７の内圧が減圧されるとともにサブ用コモンレール１２の内圧が増圧される。
【００１７】
ここで副燃料噴射弁１０から噴射される燃料を、以降副燃料というものとする。副燃料は、本実施例において、主に予混合気を燃焼室４に形成するための燃料である。従って、副燃料の噴射時期は主燃料の場合と一般に異なる。
【００１８】
また、主燃料噴射弁５からは主燃料が噴射され、副燃料噴射弁１０からは副燃料が噴射されることから、メイン用コモンレール（主燃料用蓄圧室）７では高圧（例えば、８０ＭＰａ）に燃料が蓄圧されており、サブ用コモンレール（副燃料用蓄圧室）１２では低圧（例えば、１２ＭＰａ）に燃料が蓄圧されている。
【００１９】
以上の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（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他
、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、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の運転状態等を制御するユニットである。
【００２０】
ここで、主燃料噴射弁５および副燃料噴射弁１０は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、主燃料噴射弁５および副燃料噴射弁１０からの燃料噴射時期および燃料噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、噴射弁毎に制御され、以て内燃機関１において、後述する予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。また、減圧弁１３の開閉等も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御される。
【００２１】
更に、アクセル開度センサ３１がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ（図示省略）がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度を算出する。
【００２２】
また、ＥＣＵ２０には、メイン用コモンレール７内の燃料の圧力を検出するメイン用圧力センサ３２、サブ用コモンレール１２内の燃料の圧力を検出するサブ用圧力センサ３３が電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はこれらのセンサから圧力に応じた信号を受け取り、それぞれのコモンレール内の燃料の圧力を把握することが可能になっている。
【００２３】
ここで、上記の内燃機関１においては、機関回転速度および機関負荷で表される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼とが行われる。図２に、内燃機関１の運転状態とその運転状態で行われる燃焼との関係を示す。尚、図２に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度で、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。内燃機関１の運転状態は機関回転速度と機関負荷とで表され、低負荷側の予混合燃焼領域Ｒ１、高負荷側の通常燃焼領域Ｒ２の何れかの燃焼領域に属する。
【００２４】
内燃機関１の機関負荷が大きくなり燃焼室に供給される燃料量が増大すると、又は機関回転速度が高くなり燃焼室内に予混合気を形成する実質的な時間が短くなると、燃焼室に形成される予混合気が均一とならず、過早着火が生じやすくなる。そこで、内燃機関１の運転状態が、過早着火を回避し得る予混合燃焼領域Ｒ１に属するときは予混合燃焼を行うことで、エミッションの改善や燃焼騒音の低減を図る。また、内燃機関１が、過早着火の回避が困難となる通常燃焼領域Ｒ２に属するときは予混合燃焼ではなく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼を行うことで、高機関出力の発揮を図る。
【００２５】
このように、内燃機関１の運転状態に応じて、予混合燃焼又は通常燃焼が行われるが、予混合燃焼時には、燃料噴射時期が圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期において副燃料噴射弁１０から燃料が噴射されることで、気筒２内に予混合気が形成される。
【００２６】
ここで、一般的に、主燃料噴射弁５が燃料を噴射する場合、燃料ポンプ８から高圧の燃料が圧送される際に図３に示すような脈動が生じ、主燃料噴射弁５にて噴射する燃料の噴射圧力に高低差が生じてしまい、燃料噴射特性が安定しないという問題がある。これは、燃料の噴射圧力が高いほど脈動幅が大きくなることから、高圧の燃料を噴射する主燃料噴射弁５からの噴射の方が副燃料噴射弁１０からの噴射よりも噴射圧力の高低差が大きくなる。
【００２７】
かかる事項に鑑み、本実施例に係る内燃機関１においては、主燃料噴射弁５における燃料噴射特性を安定させるために、以下に述べるような燃料噴射特性安定制御を行う。
【００２８】
概略としては、主燃料噴射弁５からの燃料噴射に起因して脈動が大きくなる直前で減圧弁１３を開弁させ、サブ用コモンレール１２に燃料を流入させるようにする。その結果、図４に示すように、脈動が大きくなる直前で圧力を下げることができ、振幅を小さくすることができる。ただし、減圧弁１３を開弁させるのは、副燃料噴射弁１０にても燃料噴射を行う予混合燃焼時に限るものとする。
【００２９】
なお、減圧弁開弁量を調整することで主燃料噴射弁５の目標噴射圧力、副燃料噴射弁１０の目標噴射圧力を相対的に変化させることができので、容易にそれぞれの噴射圧力を調整できる。
【００３０】
以下、具体的に本実施例に係る燃料噴射特性安定制御の制御ルーチンについて図５に示すフローチャートに沿って説明する。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間毎、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ２０が実行するルーチンである。
【００３１】
本制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」という場合もある。）１０１において、上述した予混合燃焼領域Ｒ１であるか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ１０２へ進む。一方、否定判定された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００３２】
Ｓ１０２においては、機関回転速度や機関負荷に応じた主燃料噴射弁５による目標噴射圧力および副燃料噴射弁１３による目標噴射圧力を算出する。また、副燃料噴射弁１３の目標噴射圧力に応じた減圧弁の開弁期間（開弁量）、開弁（駆動）圧力などの開弁条件を算出する。これらは、予め実験等の経験則に基づいて作成されたマップに各種センサによる検出値を代入するものである。
【００３３】
Ｓ１０３においては、メイン用圧力センサ３２にて検出されるメイン用コモンレール７の内圧がＳ１０２にて算出した開弁圧力を超えたか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ１０４へ進み、減圧弁１３を開弁させる。一方、Ｓ１０３にて否定判定された場合は、肯定判定されるまでＳ１０３の処理を実行する。
【００３４】
Ｓ１０４で減圧弁１３を開弁させた後、Ｓ１０５に進み、本ステップにて、Ｓ１０２にて算出した減圧弁１３の開弁期間が経過したときに減圧弁１３を閉弁させ、本ルーチンの実行を終了する。
【００３５】
このような燃料噴射特性安定制御を実行することにより、主燃料噴射弁５からの燃料噴射に起因して脈動が大きくなる直前で減圧弁１３が開弁させられ、燃料ポンプ８にて供給された燃料の一部がサブ用コモンレール１２に流入するので、脈動の振幅を小さくすることができる。その結果、燃料噴射特性を安定させることができる。
【実施例２】
【００３６】
本実施例は、実施例１に対して、燃料噴射特性安定のための処理が異なるのみであり、その他は実施例１と同一であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
実施例１のように、予混合燃焼時に、主燃料噴射弁５からの燃料噴射に起因して脈動が大きくなる直前で減圧弁１３を開弁させ、サブ用コモンレール１２に燃料を流入させると、当初の主燃料噴射弁５の平均目標噴射圧力より噴射圧力が低下するおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施例に係る燃料噴射特性安定制御においては、図６に示すように、予混合
燃焼時に減圧弁１３を開弁させる際、初期設定値に対して燃料ポンプ供給圧力値を上方修正し、それ以上の圧力降下を防止する。また、この時の減圧弁１３の開弁圧力を学習しておき、次回以降の主燃料噴射弁５からの燃料噴射の際に、学習した開弁圧力までメイン用コモンレール７の内圧が上昇したら減圧弁１３を開弁させるようにする。
【００３９】
以下、具体的に本実施例に係る燃料噴射特性安定制御の制御ルーチンについて図７に示すフローチャートに沿って説明する。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、一定時間毎、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ２０が実行するルーチンである。
【００４０】
本制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」という場合もある。）２０１において、上述した予混合燃焼領域Ｒ１であるか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ２０２へ進む。一方、否定判定された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００４１】
Ｓ２０２においては、機関回転速度や機関負荷に応じた主燃料噴射弁５による目標噴射圧力および副燃料噴射弁１０による目標噴射圧力を算出する。これらは、予め実験等の経験則に基づいて作成されたマップに各種センサによる検出値を代入するものである。
【００４２】
Ｓ２０３においては、メイン用圧力センサ３２にて検出されるメイン用コモンレール７の内圧が上昇した後低下したか、つまり圧力降下が起きたか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ２０４へ進み、減圧弁１３を開弁させる。一方、Ｓ２０３にて否定判定された場合は、肯定判定されるまでＳ２０３の処理を実行する。
【００４３】
Ｓ２０４で減圧弁１３を開弁させた後、Ｓ２０５に進み、本ステップにて、副燃料噴射弁１３の目標噴射圧力に応じた減圧弁１３の開弁期間（開弁量）を算出する。これは、予め実験等の経験則に基づいて作成されたマップに各種センサによる検出値を代入するものである。そして、Ｓ２０４にて減圧弁１３を開弁させた時の開弁圧力を学習する。そして、さらに、燃料ポンプによる燃料の供給圧力を上方修正する。これは、Ｓ２０４にて減圧弁１３を開弁させた時の開弁圧力と、予め実験等の経験則に基づいて作成されたマップに基づいて、目標の供給圧力を算出し、その値に修正するものである。
【００４４】
その後、Ｓ２０６においては、Ｓ２０５にて算出した減圧弁１３の開弁期間が経過したときに減圧弁１３を閉弁させる。
【００４５】
Ｓ２０７においては、メイン用圧力センサ３２にて検出されるメイン用コモンレール７の内圧が、Ｓ２０５にて学習した開弁圧力よりも高くなったか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、Ｓ２０８へ進み、減圧弁１３を開弁させる。一方、Ｓ２０７にて否定判定された場合は、肯定判定されるまでＳ２０７の処理を実行する。
【００４６】
その後、Ｓ２０９においては、Ｓ２０５にて算出した減圧弁１３の開弁期間が経過したときに減圧弁１３を閉弁させる。
【００４７】
その後、Ｓ２１０において、予混合燃焼領域Ｒ１から外れ、副燃料噴射弁１０からの燃料噴射が一旦終了したか否かを判別する。そして、肯定判定された場合は、本ルーチンの実行を終了する。一方、否定判定された場合は、肯定判定されるまでＳ２０７の処理を実行する。
【００４８】
このような燃料噴射特性安定制御を実行することにより、主燃料噴射弁５からの燃料噴
射に起因して脈動が大きくなる場合には減圧弁１３が開弁させられ、燃料ポンプ８にて供給された燃料の一部がサブ用コモンレール１２に流入するので、脈動の振幅を小さくすることができる。その結果、燃料噴射特性を安定させることができる。また、予混合燃焼領域Ｒ１になり一旦減圧弁１３を開弁させた後は、燃料ポンプによる燃料供給圧力が上方修正されるので、減圧弁１３を開弁させることに起因して圧力降下が発生することを防止することができる。
【実施例３】
【００４９】
上述した実施例においては、サブ用燃料供給管１１がメイン用燃料供給管６に連通し、サブ用コモンレール１２の上流におけるサブ用燃料供給管１１に、減圧弁１３を設けているが、本実施例においては、図８に示すように、燃料供給ポンプのリーク弁１４を利用し、サブ用コモンレール１２へ燃料を供給する。そして、リーク弁１４は、通常のリーク弁ではなく減圧弁を取付けたものとし、副燃料噴射弁１０から燃料噴射ができ得るだけの圧力（例えば１２ＭＰａ）を供給できるようにする。
【００５０】
そして、かかる構成において、上述した実施例１あるいは実施例２に係る燃料噴射特性安定制御を実行することにより、主燃料噴射弁５からの燃料噴射に起因して生じる脈動の振幅を小さくし、燃料噴射特性を安定させることができる。
【００５１】
また、このように構成することにより、燃料ポンプのリーク弁及びリーク通路を設ける必要がないので、簡易な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１に係る内燃機関用燃料供給装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る内燃機関の運転状態と燃焼領域を示す図である。
【図３】主燃料噴射弁からの燃料噴射圧力の時間変化を示す図である（減圧弁開弁なし）。
【図４】実施例１における、主燃料噴射弁からの燃料噴射圧力の時間変化を示す図である（減圧弁開弁あり）。
【図５】実施例１に係る燃料噴射特性安定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例２における、主燃料噴射弁からの燃料噴射圧力の時間変化を示す図である。
【図７】実施例２に係る燃料噴射特性安定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】実施例３に係る内燃機関用燃料供給装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  内燃機関
２  気筒
３  ピストン
４  燃焼室
５  主燃料噴射弁
６  メイン用燃料供給管
７  メイン用コモンレール
８  燃料ポンプ
９  燃料タンク
１０  副燃料噴射弁
１１  サブ用燃料供給管
１２  サブ用コモンレール
１３  減圧弁
１４  リーク弁
２０  ＥＣＵ
３１  アクセル開度センサ
３２  メイン用圧力センサ
３３  サブ用圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007071143.tif 000007
【図６】
2007071143.tif 000008
【図７】
2007071143.tif 000009
【図８】
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