説明

燃料供給システム

【課題】燃料噴射装置の無噴射および最小噴射制御時に燃料供給装置の吐出流量を制御することにより圧力調整装置の通過流量を制御する内燃機関の燃料供給システムを得る。
【解決手段】燃料を収容する燃料タンク1と、ブラシレスモータ6で駆動する燃料供給装置2と、燃料タンク1と燃料供給装置2との間に設けられたフィルタ4と、燃料供給装置2に内蔵されるか、又は近傍に設置された圧力調整装置8と、燃料供給装置2で加圧された燃料を噴射する燃料噴射装置3と、燃料噴射装置3の開閉タイミングと燃料供給装置2のモータ回転速度を制御する制御ユニット5からなる燃料供給システムにおいて、燃料供給装置2の吐出流量を制御することで圧力調整装置8を通過する流量を制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば筒内直噴式内燃機関等において、燃料供給装置の圧力調整装置により燃料圧力を目標値に制御する燃料供給システムに係り、特に、圧力調整装置の弁部への異物噛み込み等による動作不良を防止する燃料供給システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に内燃機関、例えばシリンダ内にガソリン等の燃料を直接噴射する筒内直噴式内燃機関においては、非常に高い燃料圧力が要求されるため、機関出力で駆動される機械式の高圧燃料ポンプを用いるとともに、その高圧側、即ち吐出側に電子制御型の可変圧力調整装置を設け、吐出された燃料の一部を低圧側へリークすることにより、目標とする燃料圧力に調整するようにした燃料供給システムが多く採用されている。
【0003】
この燃料供給システムとして、従来、例えば特開2000−45839号公報(特許文献1)に記載されているように、圧力調整装置の弁体とバルブシートとの間の異物の噛み込みや摩耗粉の付着による動作不良を防止するために、圧力調整装置の弁部の異物付着状態に応じて、減速時の燃料カット中に圧力調整装置の弁部開閉時間をデューティ比制御により変化させて、付着している異物を除去することが知られている。
【0004】
また、例えば特許第3612175号公報(特許文献2)に記載されているように、燃料圧力のフィードバック制御を行い、燃料圧力の異常を検出した場合に、燃料供給系、及び配管系に混入する異物の除去を目的として、燃料噴射装置の無噴射を含む最小噴射制御条件下で圧力調整装置の弁部をデューティ比制御で全開とすることにより、燃料供給系、及び配管系に混入する異物を除去することが知られている。
【0005】
更に、例えば特許第3663870号公報(特許文献3)に記載されているように、内燃機関の回転数、吸入空気量、または内燃機関温度のいずれか一つによって予め定められた供給燃料圧力値が規定の圧力値範囲内から逸脱した場合に、車両の減速時または燃料カット時のいずれか一方において圧力調整装置の弁部開閉時間をデューティ比制御により変化させて、異物を除去することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000−45839号公報
【特許文献2】特許第3612175号公報
【特許文献3】特許第3663870号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記各特許文献に記載された従来技術によれば、圧力調整装置の弁部への異物噛み込み等により燃料圧力異常が発生した場合、または燃料噴射弁の無噴射および最小噴射制御時に、圧力調整装置の弁部開閉時間をデューティ比制御により変化させている。しかし、この場合、周期的に一定時間のみ弁部のリフト量が最大となることから異物が除去出来ない可能性がある。また、デューティ比制御によっては、弁部のリフト量が最大の状態で維持することは可能であるが、製品の小型化の観点から消費電流低減の要求があり、弁部のリフト量を最大状態に維持させる場合は、圧力調整装置へ常時通電する必要があって、消費電流の低減が難しい。
【0008】
この発明は、前記問題点に鑑みて、燃料噴射装置の無噴射および最小噴射制御時に燃料供給装置の吐出流量を制御することにより圧力調整装置の通過流量を制御する燃料供給システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明に係る内燃機関の燃料供給システムは、燃料を収容する燃料タンクと、ブラシレスモータで駆動する燃料供給装置と、前記燃料タンクと前記燃料供給装置との間に設けられたフィルタと、前記燃料供給装置に内蔵されるか、又は近傍に設置された圧力調整装置と、前記燃料供給装置で加圧された燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置の開閉タイミングと前記燃料供給装置のモータ回転速度を制御する制御ユニットからなる燃料供給システムにおいて、前記燃料供給装置の吐出流量を制御することで前記圧力調整装置を通過する流量を制御するものである。
【発明の効果】
【0010】
この発明に係る燃料供給システムによれば、前記構成により圧力調整装置への異物噛みを防止できることから、安定した燃料圧力、及び吐出流量を維持することが可能となり、異物噛みによるエンジンの不調を回避出来る。また、通常作動時の圧力調整装置の通過流量を下げることが可能となり、ポンプの消費電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】この発明の実施の形態1に係る燃料供給システムの構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係る燃料供給システムに用いられる燃料ポンプの構成図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係る燃料供給システムに用いられる圧力調整装置の構成図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係る燃料供給システムのポンプ回転速度と弁部のリフト量の関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る燃料供給システムについて説明する。図1は、実施の形態1に係る燃料供給システムの構成図である。
図1において、燃料供給システム10は、燃料を収容する燃料タンク1、燃料供給装置2、燃料を吸気管(図示せず)へ吐出する燃料噴射装置3、燃料タンク1と燃料供給装置2との間に設置されたフィルタ4、及び燃料供給装置2と燃料噴射装置3を制御する制御ユニット(以下、ECUという。)5を備えている。燃料供給装置2は、ブラシレスモータ6、ブラシレスモータ6によって後述のように駆動されるポンプ装置としてのピストンポンプ7、圧力調整装置8、及び燃料圧力保持バルブ9を備えている。なお、燃料タンク1と燃料噴射装置3との間の燃料配管は、燃料が一定方向に流れるリターンレスに構成されている。また、図1においては、圧力調整装置8が燃料供給装置2に内蔵するように図示しているが、圧力調整装置8を燃料供給装置2の近傍に配置してもよい。
【0013】
ECU5は、その指令により燃料噴射装置3の開閉タイミングと噴射量を制御すると共に、ブラシレスモータ6の回転速度を制御する。前記のようにECU5から出力される指令によりブラシレスモータ6の回転速度が制御され、ピストンポンプ7が燃料タンク1から燃料を吸入する。ピストンポンプ7は、吸入した燃料を加圧し、燃料噴射装置3から吸気管へ燃料を吐出する。圧力調整装置8は、ピストンポンプ7により加圧されて吐出された燃料の一部をリークすることにより、燃料圧力を目標値に制御する。
【0014】
ブラシレスモータ6の回転速度の制御方法は、エンジンからの要求流量に燃料圧力を一定に保つのに必要な流量(圧力調整装置8を通過する流量)を加算した流量となるように、ECU5からブラシレスモータ6へデューティ比指令が出力される。ECU5においては、デューティ比とポンプの流量特性の関係がマップ上に設定されており、このマップよりブラシレスモータ6への回転速度が決定される。
【0015】
図2は、燃料供給装置2を説明する図である。図2において、燃料供給装置2は、燃料タンク1と燃料噴射装置3との間の燃料配管中に配置され、吸入ポートと吐出ポートを有するボディ11、ブラシレスモータ6の駆動により回転するシャフト12の軸方向に対して所定の角度で固定され、ブラシレスモータ6の回転に伴って揺動運動を行う揺動体としての斜板13、斜板13に当接して配置された複数のピストン14、ピストン14のそれぞれを摺動可能に嵌合する複数のシリンダ15、シリンダ15のそれぞれに内蔵された前記圧力調整装置8、及び燃料圧力保持バルブ9を保持するケーシング16を備えている。
【0016】
燃料供給装置2は、ブラシレスモータ6の駆動によりシャフト12が回転されると、斜板13が揺動運動を行い、この揺動運動により複数本配置されたピストン14がそれぞれ往復運動することで燃料を燃料噴射装置3から吸気管へ吐出する。なお、燃料供給装置2からブラシレスモータ6を除外する部分で前記ピストンポンプ7を構成している。
【0017】
図3は、圧力調整装置8を説明する図である。図3において、圧力調整装置8は、バルブシート17、バルブシート17との間で弁部を構成する弁体であるボールバルブ18、ボールバルブ18をバルブシート17に押圧する押圧手段であるスプリング19から構成されている。そして、バルブシート17の上流の燃料圧力によりボールバルブ18に作用する押圧力P1とボールバルブ18を押圧するスプリング19の押圧力P2とがバランスすることにより、燃料供給装置2の燃料圧力が調整される。なお、図3中の符号Rは、燃料の流れを示している。
【0018】
次に、実施の形態1に係る燃料供給システムの動作について説明する。
通常作動時においては、ピストンポンプ7は、エンジン側からの要求流量に燃料圧力を一定に保つのに必要な流量(圧力調整装置8を通過する流量)を加算した所定の流量を吐出し、燃料噴射装置3から所定量の燃料を噴射する。このとき、圧力調整装置8を通過する流量は一定に保たれた状態となる。
【0019】
従来装置では燃料圧力異常を検出するための圧力センサを設置していたが、この実施の形態では、通常の車両運転時において減速する状態は常時発生することから、圧力センサは設置せず、車両が減速して燃料噴射装置3の燃料噴射量が所定量より減少した場合に、圧力調整装置8の弁部(バルブシート17とボールバルブ18により構成される)のリフト量が最大となるように、ピストンポンプ7の吐出流量を最大とする指令がECU5からブラシレスモータ6へ出力される。これにより、圧力調整装置8の前記弁部に噛み込んでいた異物の除去、及び圧力調整装置8の上流に滞留していた異物の除去が可能となる。
【0020】
この実施の形態においては、通常作動時から車両減速時の燃料噴射装置3の噴射量が減少する短時間に上記動作を行う必要があり、ピストンポンプ7を駆動する装置の応答性が必要となる。このため、ピストンポンプ7の回転駆動装置として、電気的摺接部を排除し、摺動抵抗を排除したブラシレスモータ8を採用している。また、消費電流の低減を目的として、ピストンポンプ7の吐出流量を必要最小限に抑えるため高効率のピストンポンプ7を採用している。
【0021】
ECU5から上記指令が出力されると、図3及び図4に示すように圧力調整装置8の前記弁部のリフト量は、バルブシート17の上流から流入する燃料による押圧力P1とボールバルブ18を押圧するスプリング力P2の関係でボールバルブ18の位置(リフト量)が決まるため、ピストンポンプ7の吐出流量の変化が無い限り、前記弁部の最大リフト量を維持することができ、従来装置のように圧力調整装置8の弁部が閉じることは無く、異物の除去を安定して行うことが可能となる。また、圧力調整装置8の前記弁部のリフト量は、ピストンポンプ7の吐出流量の制御のみで調整でき、高効率のピストンポンプ7を採用しているため必要最低限の吐出流量を吐出すれば良く、消費電流を低減できる。
【0022】
以上のように、実施の形態1に係る燃料供給システムによれば、圧力調整装置8への異物噛みを防止できることから、安定した燃料圧力、及び吐出流量を維持することが可能となり、異物噛みによるエンジンの不調を回避出来る。また、上記制御を実施することで、通常作動時の圧力調整装置8の通過流量を下げることが可能となり、ピストンポンプ7の消費電流の低減ができる。
【0023】
なお、前記においては、通常作動時から車両減速時の燃料噴射装置3の噴射量が減少するタイミングにおいて、圧力調整装置8の前記弁部のリフト量が最大となるようにピストンポンプ7の吐出流量を最大とする制御を行ったが、制御を行うタイミングとして、車両のイグニッションキーのオン時において、燃料噴射装置3が動作する前に燃料供給装置2が一定時間駆動する状態があるが、このときに前記と同様の制御を行うことでも同様の効果を得ることができる。
【0024】
また、制御を行うタイミングとして、アイドル時に燃料噴射装置3の噴射量が最小となる状態があるが、このときに前記と同様の制御を行うことでも同様の効果を得ることができる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【0025】
1 燃料タンク 2 燃料供給装置
3 燃料噴射装置 4 フィルタ
5 制御ユニット(ECU) 6 ブラシレスモータ
7 ピストンポンプ 8 圧力調整装置
9 燃料圧力保持バルブ 10 燃料供給システム
11 ボディ 12 シャフト
13 斜板 14 ピストン
15 シリンダ 16 ケーシング
17 バルブシート 18 ボールバルブ
19 スプリング P1 燃料による押圧力
P2 スプリング力 R 燃料の流れ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料を収容する燃料タンクと、ブラシレスモータで駆動する燃料供給装置と、前記燃料タンクと前記燃料供給装置との間に設けられたフィルタと、前記燃料供給装置に内蔵されるか、又は近傍に設置された圧力調整装置と、前記燃料供給装置で加圧された燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置の開閉タイミングと前記燃料供給装置のモータ回転速度を制御する制御ユニットからなる燃料供給システムにおいて、
前記燃料供給装置の吐出流量を制御することで前記圧力調整装置を通過する流量を制御することを特徴とする燃料供給システム。
【請求項2】
前記燃料噴射装置までの配管はリターンレスとし、前記燃料供給装置に前記圧力調整装置を内蔵するか、又は近傍に配置したことを特徴とする請求項1に記載の燃料供給システム。
【請求項3】
前記燃料供給装置のモータ回転速度制御は、前記圧力調整装置の通過流量を、前記燃料噴射装置の停止時において前記燃料供給装置の吐出流量が最大となるように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料供給システム。
【請求項4】
車両のイグニッションキーのオン時、及び前記車両の運転時は、アクセルオフの燃料カット時において、前記燃料供給装置の吐出流量を最大となるように制御することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の燃料供給システム。
【請求項5】
燃料を収容する燃料タンクと、ブラシレスモータで駆動する燃料供給装置と、前記燃料タンクと前記燃料供給装置との間に設けられたフィルタと、前記燃料供給装置に内蔵されるか、又は近傍に設置された圧力調整装置と、前記燃料供給装置で加圧された燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置の開閉タイミングと前記燃料供給装置のモータ回転速度を制御する制御ユニットからなる燃料供給システムにおいて、
前記燃料供給装置は回転速度制御範囲の広い容積型ピストンポンプとすることを特徴とする燃料供給システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−96356(P2013−96356A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−241984(P2011−241984)
【出願日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)