JP2006152852A - Fuel line of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば筒内直噴型エンジン等の内燃機関に備えられる燃料配管に係る。特に、本発明は、燃料配管内部の閉塞に伴う配管内圧の過上昇を防止するための対策に関する。 The present invention relates to a fuel pipe provided in an internal combustion engine such as an in-cylinder direct injection engine. In particular, the present invention relates to a measure for preventing an excessive increase in the internal pressure of the pipe accompanying a blockage inside the fuel pipe.
従来より、例えば筒内直噴型エンジンのようにインジェクタへ供給する燃料に高い圧力が要求されるエンジンにあっては、燃料タンクから送られてきた燃料を高圧燃料ポンプで加圧してインジェクタに向けて供給するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an engine where high pressure is required for fuel supplied to an injector, such as an in-cylinder direct injection engine, the fuel sent from the fuel tank is pressurized with a high-pressure fuel pump and directed to the injector. To supply.
具体的に、この種のエンジンにおける燃料供給系の構成としては、下記の特許文献1及び特許文献2にも開示されているように、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプ、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプを備えている。そして、この高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を、複数のインジェクタが接続されたデリバリパイプに貯留するようになっている。これにより、インジェクタの開弁動作に伴って、デリバリパイプに貯留されている高圧燃料が、その開弁されたインジェクタから燃焼室に向けて噴射されることになる。
Specifically, as disclosed in the following Patent Document 1 and
また、この種のエンジンにおける燃料供給系として、デリバリパイプから燃料タンクに燃料を返送するためのリターン配管が設けられているものがある。このリターン配管のデリバリパイプ側の端部にはリリーフバルブが設けられており(特許文献1及び特許文献2を参照)、デリバリパイプ内の燃料圧力が所定値を越えたときには、リリーフバルブが開弁して、デリバリパイプ内の燃料の一部をリターン配管を介して燃料タンクに戻すことによりデリバリパイプ内の燃料圧力の過上昇を防止するようになっている。
ところで、燃料中に異物が存在している場合、上記リターン配管の内部でこの異物が堆積するなどして配管内部が閉塞してしまう可能性がある。このような状況では、デリバリパイプ内の燃料圧力が所定値を越えてリリーフバルブが開弁したとしても、燃料を燃料タンクに戻すことができなくなる。その結果、リターン配管の内圧が過上昇してしまうといった状況を招くことになる。このようにリターン配管の内圧が過上昇した場合には、例えば、リターン配管の接続箇所(デリバリパイプとの接続箇所等)から燃料が滲み出てしまうなどといった不具合を引き起こす可能性がある。 By the way, when foreign matter exists in the fuel, there is a possibility that the inside of the piping may be blocked due to accumulation of the foreign matter inside the return piping. In such a situation, even if the fuel pressure in the delivery pipe exceeds a predetermined value and the relief valve is opened, the fuel cannot be returned to the fuel tank. As a result, the internal pressure of the return pipe is excessively increased. In this way, when the internal pressure of the return pipe is excessively increased, for example, there is a possibility of causing a problem such that the fuel oozes out from a connection point (such as a connection point with the delivery pipe) of the return pipe.
本発明は、かかる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、燃料噴射系から燃料タンクに向けて燃料を返送するための燃料返送配管(リターン配管)が異物等によって閉塞した場合であっても、この燃料返送配管内の圧力の過上昇を防止することが可能な内燃機関の燃料配管を提供することにある。 The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to block a fuel return pipe (return pipe) for returning fuel from a fuel injection system to a fuel tank due to foreign matter or the like. Even if it is a case, it is providing the fuel piping of the internal combustion engine which can prevent the excessive raise of the pressure in this fuel return piping.
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃料噴射系へ圧送するための燃料圧送配管と、燃料噴射系から燃料タンクに向けて燃料を返送するための燃料返送配管とを備えた内燃機関の燃料配管を前提とする。この燃料配管に対し、上記燃料圧送配管と燃料返送配管とを、開閉可能な弁手段を介して互い
に連通可能に接続した構成としている。具体的に、筒内直噴型の内燃機関に適用した場合、上記燃料圧送配管は燃料タンク内の燃料をデリバリパイプに圧送するための配管であり、上記燃料返送配管はデリバリパイプの内圧が過上昇した場合に燃料の一部を燃料タンクに戻すためのリターン配管である。
In order to achieve the above object, the solution of the present invention includes a fuel pumping pipe for pumping the fuel in the fuel tank to the fuel injection system of the internal combustion engine, and the fuel from the fuel injection system toward the fuel tank. Assuming a fuel pipe of an internal combustion engine provided with a fuel return pipe for returning the fuel. The fuel pipe and the fuel return pipe are connected to the fuel pipe through a valve means that can be opened and closed. Specifically, when applied to an in-cylinder direct injection type internal combustion engine, the fuel pressure feed pipe is a pipe for pumping fuel in the fuel tank to the delivery pipe, and the fuel return pipe has an overpressure in the delivery pipe. This is a return pipe for returning a part of the fuel to the fuel tank when it rises.
この特定事項により、燃料返送配管に異物が堆積するなどしてこの燃料返送配管が閉塞した場合であっても、弁手段が開放することにより燃料返送配管内の圧力を燃料圧送配管に逃がすことができ、この燃料返送配管内の圧力が過上昇してしまうことを防止できる。このため、燃料返送配管の内圧の過上昇に伴って燃料返送配管の接続箇所から燃料が滲み出てしまうといった状況を回避でき、燃料供給系の信頼性を高く確保することができる。 Due to this specific matter, even if foreign matter accumulates in the fuel return pipe and the fuel return pipe is blocked, the valve means can be opened to release the pressure in the fuel return pipe to the fuel return pipe. It is possible to prevent the pressure in the fuel return pipe from rising excessively. For this reason, it is possible to avoid a situation in which the fuel oozes out from the connection point of the fuel return pipe as the internal pressure of the fuel return pipe increases excessively, and it is possible to ensure high reliability of the fuel supply system.
上記弁手段の構成として具体的には、燃料返送配管内の燃料圧力が燃料圧送配管内の燃料圧力よりも所定値以上高くなった際に開放する一方向弁により構成している。 Specifically, the valve means is configured by a one-way valve that opens when the fuel pressure in the fuel return pipe becomes higher than the fuel pressure in the fuel pump pipe by a predetermined value or more.
この特定事項により、燃料返送配管内に異物が堆積して配管内部が閉塞し、燃料返送配管内の燃料圧力が燃料圧送配管内の燃料圧力よりも所定値以上高くなった際には、弁手段が自動的に開放する。これによって、燃料返送配管内の燃料圧力が燃料圧送配管内に抜けることになり、燃料返送配管内の圧力の過上昇が防止できる。この弁手段の構成としては、弁体に対して閉鎖方向の付勢力をスプリング等によって与えておき、燃料返送配管内の燃料圧力がこの付勢力に打ち勝った際に弁手段が開放するといった構成を採用できる。この場合、上記スプリング等の付勢力を適切に設定しておくことで、燃料返送配管の接続箇所から燃料が滲み出てしまう程度まで燃料返送配管の内圧が過上昇する前に弁手段を開放させることが可能になる。 When this specific matter causes foreign matter to accumulate in the fuel return pipe and the inside of the pipe is blocked, and the fuel pressure in the fuel return pipe becomes higher than the fuel pressure in the fuel return pipe by a predetermined value or more, the valve means Automatically opens. As a result, the fuel pressure in the fuel return pipe is released into the fuel return pipe, and an excessive increase in the pressure in the fuel return pipe can be prevented. As a configuration of this valve means, a biasing force in the closing direction is given to the valve body by a spring or the like, and the valve means is opened when the fuel pressure in the fuel return pipe overcomes this biasing force. Can be adopted. In this case, by appropriately setting the urging force of the spring or the like, the valve means is opened before the internal pressure of the fuel return pipe excessively rises to the extent that the fuel oozes from the connection point of the fuel return pipe. It becomes possible.
上記燃料圧送配管と燃料返送配管との接続構造としてより具体的には以下の構成が掲げられる。つまり、燃料を加圧して燃料噴射系へ圧送するための加圧手段を燃料圧送配管に備えさせた場合、この燃料圧送配管における燃料返送配管との接続位置を加圧手段の吸入側に設定している。 More specifically, the following structure is mentioned as a connection structure between the fuel pressure feed pipe and the fuel return pipe. That is, when the fuel pressure feed pipe is provided with a pressure means for pressurizing and feeding the fuel to the fuel injection system, the connection position of the fuel pressure feed pipe with the fuel return pipe is set on the suction side of the pressure means. ing.
この特定事項では、加圧手段の吐出圧よりも低い圧力となっている加圧手段の吸入側の圧力と燃料返送配管の内圧との差に応じて弁手段に開閉動作を行わせることができる。つまり、燃料圧送配管における燃料返送配管との接続位置を圧力が比較的低い部分に設定しておくことにより、燃料返送配管の内圧の変動に対する弁手段の開閉動作の応答性を高めることができ、燃料返送配管内の圧力の過上昇をより確実に防止できる。 In this specific matter, the valve means can be opened and closed according to the difference between the pressure on the suction side of the pressurizing means that is lower than the discharge pressure of the pressurizing means and the internal pressure of the fuel return pipe. . In other words, by setting the connection position of the fuel return pipe with the fuel return pipe in a portion where the pressure is relatively low, the responsiveness of the opening and closing operation of the valve means to the fluctuation of the internal pressure of the fuel return pipe can be improved, An excessive increase in pressure in the fuel return pipe can be prevented more reliably.
また、内燃機関の燃料噴射系の具体的な構成としては以下のものが掲げられる。つまり、内燃機関の燃料噴射系に、燃料圧送配管を経て圧送された燃料を貯留するデリバリパイプと、このデリバリパイプに接続された複数の燃料噴射弁とを備えさせる。そして、燃料噴射タイミングに合わせてデリバリパイプ内に貯留されている燃料が所定の燃料噴射弁から内燃機関の燃焼室に向けて噴射される構成としている。 Moreover, the following are mentioned as a concrete structure of the fuel-injection system of an internal combustion engine. That is, the fuel injection system of the internal combustion engine is provided with a delivery pipe that stores fuel pumped through the fuel pumping pipe and a plurality of fuel injection valves connected to the delivery pipe. The fuel stored in the delivery pipe is injected from a predetermined fuel injection valve toward the combustion chamber of the internal combustion engine in accordance with the fuel injection timing.
この特定事項により、燃料返送配管内に異物が堆積して配管内部が閉塞した場合であっても、デリバリパイプの内圧が過上昇してしまうことを回避でき、このデリバリパイプの内圧を安定的に維持できる。このため、内燃機関の燃焼室に向けて噴射される燃料の噴射圧及び噴射量を適切に得ることができて内燃機関の運転を安定して行わせることが可能になる。 Due to this specific matter, even if foreign matter accumulates in the fuel return pipe and the inside of the pipe is blocked, it is possible to prevent the internal pressure of the delivery pipe from rising excessively, and the internal pressure of this delivery pipe can be stably increased. Can be maintained. For this reason, it is possible to appropriately obtain the injection pressure and the injection amount of fuel injected toward the combustion chamber of the internal combustion engine, and to stably operate the internal combustion engine.
本発明では、燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃料噴射系へ圧送するための燃料圧送配管と、燃料噴射系から燃料タンクに向けて燃料を返送するための燃料返送配管とを、開閉
可能な弁手段を介して互いに連通可能に接続している。このため、燃料返送配管内に異物が堆積して配管内部が閉塞した場合であっても、燃料返送配管の内圧が過上昇してしまうことがなく、燃料返送配管の接続箇所から燃料が滲み出てしまうといった状況を回避できて、信頼性の高い燃料供給系を実現することができる。
In the present invention, the fuel pumping pipe for pumping the fuel in the fuel tank to the fuel injection system of the internal combustion engine and the fuel return pipe for returning the fuel from the fuel injection system to the fuel tank can be opened and closed. The valves are connected so as to communicate with each other via the valve means. For this reason, even when foreign matter accumulates in the fuel return pipe and the inside of the pipe is blocked, the internal pressure of the fuel return pipe does not rise excessively, and the fuel oozes out from the connection point of the fuel return pipe. Therefore, a highly reliable fuel supply system can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型多気筒(例えば4気筒)ガソリンエンジンに適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to an in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, four-cylinder) gasoline engine mounted on an automobile will be described.
−エンジンの概略構成−
図2は、本実施形態に係るエンジン(内燃機関)の概略構成を示している。この図2に示すように、このエンジン1は、燃焼室10を区画形成するピストン11及び出力軸であるクランクシャフト13を備えている。ピストン11はコネクティングロッド12を介してクランクシャフト13に連結されており、ピストン11の往復運動がコネクティングロッド12によってクランクシャフト13の回転運動に変換されるようになっている。
-Outline configuration of engine-
FIG. 2 shows a schematic configuration of the engine (internal combustion engine) according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the engine 1 includes a
上記クランクシャフト13には、外周面に複数の突起14a,14a,…を有するシグナルロータ14が取り付けられている。このシグナルロータ14の近傍にはクランクポジションセンサ15が配置されている。このクランクポジションセンサ15は、クランクシャフト13が回転する際にシグナルロータ14の突起14aに対応してパルス状の信号を出力する。
A
エンジン1の燃焼室10には吸気通路2及び排気通路3が接続されている。吸気通路2と燃焼室10との間には吸気バルブ21が設けられており、この吸気バルブ21を開閉駆動することにより、吸気通路2と燃焼室10とが連通または遮断される。また、排気通路3と燃焼室10との間には排気バルブ31が設けられており、この排気バルブ31を開閉駆動することにより、排気通路3と燃焼室10とが連通または遮断される。これら吸気バルブ21及び排気バルブ31の開閉駆動は、クランクシャフト13の回転が伝達される吸気カムシャフト22及び排気カムシャフト32の各回転によって行われる。
An
上記吸気カムシャフト22には突起22aが形成されている。また、この吸気カムシャフト22の近傍にはカムポジションセンサ23が配置されている。このカムポジションセンサ23は、吸気カムシャフト22の回転に伴って上記突起22aがカムポジションセンサ23の近傍を通過する毎に検出信号を出力する。
The
上記吸気通路2の上流部分にはエンジン1の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ24が配置されている。このスロットルバルブ24はスロットルモータ25によって駆動される。スロットルバルブ24の開度は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル26の踏込操作に応じてスロットルモータ25を駆動制御することにより調整される。なお、上記アクセルペダル26の踏み込み量(アクセル踏込量)はアクセルポジションセンサ27によって検出される。更に、吸気通路2には、スロットルバルブ24の下流側に吸気通路2内の圧力(吸気圧)を検出するためのバキュームセンサ28が配置されている。
A
そして、エンジン1には、燃焼室10内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)4が各気筒毎に設けられている。各気筒毎の燃料噴射弁4には、後述する燃料供給装置100によって高圧燃料が供給され、その各燃料噴射弁4から燃料を燃焼室10内に直接噴射することにより、燃焼室10内で空気と燃料とが混合された混合気が形成され、点火プラグ29の点火に伴ってその混合気が燃焼室10内で燃焼される。この混合気の燃焼室10内での燃焼によりピストン11が往復運動してクランクシャフト13が回転するよ
うになっている。
The engine 1 is provided with a fuel injection valve (injector) 4 for directly injecting fuel into the
−燃料供給装置100−
次に、燃料噴射弁4に高圧燃料を供給するための燃料供給装置100の構造について説明する。図1は本実施形態における燃料供給装置100の構造を模式的に示す図である。この図1に示すように、燃料供給装置100は、燃料タンク101から燃料を送り出すフィードポンプ102と、そのフィードポンプ102によって送り出された燃料を加圧して各気筒(4気筒)の燃料噴射弁4,4,…に向けて吐出する高圧燃料ポンプ(加圧手段)103とを備えている。
-Fuel supply device 100-
Next, the structure of the
上記高圧燃料ポンプ103は、シリンダ130、プランジャ131、加圧室132及び電磁スピル弁133を備えている。プランジャ131は、排気カムシャフト32に取り付けられたカム321の回転によって駆動され、シリンダ130内を往復移動する。このプランジャ131の往復移動により加圧室132の容積が増大または縮小する。本実施形態のものでは、排気カムシャフト32の回転軸回りに180°の角度間隔をもって2つのカム山がカム321に形成されている。そして、このカム山によってプランジャ131が押し上げられて、このプランジャ131がシリンダ130内で移動するようになっている。尚、本実施形態に係るエンジン1は4気筒型であるため、エンジンの1サイクル中、つまりクランクシャフト13が2回転する間に、気筒毎に設けられた燃料噴射弁4から各1回ずつ、合計4回の燃料噴射が行われることになる。また、このエンジン1では、クランクシャフト13が2回転する度に排気カムシャフト32は1回転する。よって、燃料噴射弁4からの燃料噴射は4回ずつ、高圧燃料ポンプ103からの吐出動作は2回ずつ、エンジン1の1サイクル毎に行われるようになっている。
The high-
加圧室132はプランジャ131及びシリンダ130によって区画されている。加圧室132は、低圧燃料通路を構成する低圧燃料配管(燃料圧送配管)104を介してフィードポンプ102に連通しており、また、高圧燃料通路を構成する高圧燃料配管105を介してデリバリパイプ106内に連通している。
The pressurizing
このデリバリパイプ106には燃料噴射弁4,4,…が接続されていると共に、デリバリパイプ106内の燃料圧力(実燃圧)を検出する燃圧センサ161が配置されている。また、このデリバリパイプ106には、リリーフバルブ171を介してリターン配管(燃料返送配管)172が接続されている。このリリーフバルブ171は、デリバリパイプ106内の燃料圧力が所定圧(例えば13MPa)を越えたときに開弁する。この開弁により、デリバリパイプ106に蓄えられた燃料の一部をリターン配管172を介して燃料タンク101に戻すようになっている。これにより、デリバリパイプ106内の燃料圧力の過上昇が防止される。また、上記リターン配管172と高圧燃料ポンプ103とは、余剰燃料戻し配管108(図1では破線で示している)によって接続されており、プランジャ131とシリンダ130との間隙から漏出した燃料がオイルシール134の上部の燃料収容室135に蓄積され、その後、この燃料収容室135に接続された上記余剰燃料戻し配管108に戻される。
The
尚、低圧燃料配管104には、フィルタ141及びプレッシャレギュレータ142が設けられている。このプレッシャレギュレータ142は、低圧燃料配管104内の燃料圧力が所定圧(例えば0.4MPa)を越えたときに低圧燃料配管104内の燃料を燃料タンク101に戻すことによって、この低圧燃料配管104内の燃料圧力を所定圧以下に維持している。また、低圧燃料配管104には、パルセーションダンパ107が備えられており、このパルセーションダンパ107によって高圧燃料ポンプ103の作動時における低圧燃料配管104内の燃圧脈動が抑制されるようになっている。また、高圧燃料配管105には、高圧燃料ポンプ103から吐出された燃料が逆流することを阻止するための逆止
弁151が設けられている。
Note that the low-
高圧燃料ポンプ103には、低圧燃料配管104と加圧室132との間を連通または遮断するための上記電磁スピル弁133が設けられている。この電磁スピル弁133は、電磁ソレノイド133aを備えており、その電磁ソレノイド133aへの通電を制御することにより開閉動作する。電磁スピル弁133は、電磁ソレノイド133aへの通電が停止されているときには圧縮コイルスばね133bの弾性力によって開弁する。以下、この電磁スピル弁133の開閉動作について図3を参照しながら説明する。
The high-
先ず、電磁ソレノイド133aに対する通電が停止された状態のときには、電磁スピル弁133が圧縮コイルスばね133bの弾性力によって開弁し、低圧燃料配管104と加圧室132とが連通した状態になる。この状態において、加圧室132の容積が増大する方向にプランジャ131が移動するとき(吸入行程)には、フィードポンプ102から送り出された燃料が低圧燃料配管104を介して加圧室132内に吸入される。
First, when the energization of the
一方、加圧室132の容積が収縮する方向にプランジャ131が移動するとき(加圧行程)において、電磁ソレノイド133aへの通電により電磁スピル弁133が圧縮コイルばね133bの弾性力に抗して閉弁すると、低圧燃料配管104と加圧室132との間が遮断され、加圧室132内の燃料が高圧燃料配管105を通じてデリバリパイプ106に向けて吐出される。
On the other hand, when the
そして、高圧燃料ポンプ103における燃料吐出量の調整は、電磁スピル弁133の閉弁開始時期を制御し、加圧行程での電磁スピル弁133の閉弁期間を調整することによって行われる。即ち、電磁スピル弁133の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、電磁スピル弁133の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少するようになる。このように、高圧燃料ポンプ103の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ106内の燃料圧力が制御される。
The fuel discharge amount in the high-
ここで、高圧燃料ポンプ103の燃料吐出量(電磁スピル弁133の閉弁開始時期)を制御するための制御量であるポンプデューティDTについて説明する。 Here, the pump duty DT that is a control amount for controlling the fuel discharge amount of the high-pressure fuel pump 103 (the valve closing start timing of the electromagnetic spill valve 133) will be described.
このポンプデューティDTは、0〜100%という値の間で変化する値であって、電磁スピル弁133の閉弁期間に対応する排気カムシャフト32のカム321のカム角度に関係した値である。
The pump duty DT is a value that varies between 0% and 100%, and is a value related to the cam angle of the
具体的には、カム321のカム角度に関して、図3に示すように、電磁スピル弁133の最大閉弁期間に対応したカム角度(最大カム角度)をθ0とし、その最大閉弁期間の目標燃圧に対応するカム角度(目標カム角度)をθとすると、ポンプデューティDTは、最大カム角度θ0に対する目標カム角度θの割合(DT=θ/θ0)で表される。従って、ポンプデューティDTは、目標とする電磁スピル弁133の閉弁期間(閉弁開始時期)が最大閉弁期間に近づくほど100%に近い値となり、目標とする閉弁期間が「0」に近づくほど0%に近い値となる。
Specifically, regarding the cam angle of the
そして、ポンプデューティDTが100%に近づくほど、ポンプデューティDTに基づいて調整される電磁スピル弁133の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁133の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ103の燃料吐出量が増加して実燃圧が上昇するようになる。また、ポンプデューティDTが0%に近づくほど、ポンプデューティDTに基づいて調整される電磁スピル弁133の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁133の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ103の燃料吐出量が減少して実燃圧が低下するようになる。尚、上記ポンプデューティDTの算出手順の詳細について
はここでは説明を省略する。
As the pump duty DT approaches 100%, the valve closing start timing of the
−燃料噴射制御装置−
次に、本実施形態における燃料噴射制御装置について説明する。図4は、本実施形態における燃料噴射制御装置の制御系を示すブロック図である。
-Fuel injection control device-
Next, the fuel injection control device in this embodiment will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the fuel injection control device in the present embodiment.
この図4に示すように、燃料噴射制御装置は、エンジン1の運転状態を制御するためのECU(電子制御ユニット)5を備えている。このECU5は、CPU51、ROM52、RAM53及びバックアップRAM54等を備えている。
As shown in FIG. 4, the fuel injection control device includes an ECU (electronic control unit) 5 for controlling the operating state of the engine 1. The
ROM52は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU51は、ROM52に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。
The
RAM53はCPU51での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM54はエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、CPU51、ROM52、RAM53及びバックアップRAM54は、バス57を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路55及び外部出力回路56と接続されている。
The
外部入力回路55には、クランクポジションセンサ15、カムポジションセンサ23、アクセルポジションセンサ27、バキュームセンサ28及び燃圧センサ161等が接続されている。一方、外部出力回路56には、燃料噴射弁4及び電磁スピル弁133等が接続されている。
A crank
ECU5は、エンジン回転数及び負荷率等に基づき、燃料噴射弁4から噴射される燃料の量を制御するのに用いられる最終燃料噴射量を算出する。
The
ここで、エンジン回転数は、クランクポジションセンサ15の検出信号から求められる。また、負荷率は、エンジン1の最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値であって、エンジン1の吸入空気量に対応するパラメータとエンジン回転数NEとから算出される。なお、吸入空気量に対応するパラメータとしては、バキュームセンサ28からの検出信号から求められる吸気圧や、アクセルポジションセンサ27の検出信号から求められるアクセル踏込量等が挙げられる。
Here, the engine speed is obtained from the detection signal of the
そして、ECU5は、上記演算にて算出された最終燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁4を駆動制御し、燃料噴射弁4から噴射される燃料の量を制御する。燃料噴射弁4から噴射される燃料の量(燃料噴射量)は、デリバリパイプ106内の燃料圧力(燃圧)と燃料噴射時間によって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには上記燃圧を適正な値に維持する必要がある。これを達成するために、ECU5は、燃圧センサ161の検出信号から求められる実燃圧が機関運転状態に応じて設定される目標燃圧に近づくように、高圧燃料ポンプ103の燃料吐出量をフィードバック制御して燃圧を適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプ103の燃料吐出量は、上記ポンプデューティDTに基づき電磁スピル弁133の閉弁期間(閉弁開始時期)を調整することによってフィードバック制御される。
The
−圧力調整機構−
次に、本形態の特徴とする構成である圧力調整機構について説明する。この圧力調整機構は、上記リターン配管172の内圧の過上昇を防止するための機構である。
-Pressure adjustment mechanism-
Next, a pressure adjustment mechanism that is a feature of this embodiment will be described. This pressure adjustment mechanism is a mechanism for preventing an excessive increase in the internal pressure of the
この圧力調整機構は、上記リターン配管172と低圧燃料配管104とを接続するバイ
パス管181と、このバイパス管181の内部に設けられた一方向弁(弁手段)182とにより構成されている。
The pressure adjusting mechanism includes a
上記バイパス管181は、一端がリターン配管172に、他端が低圧燃料配管104にそれぞれ接続されて、これらリターン配管172と低圧燃料配管104とを連通可能としている。
The
このバイパス管181のリターン配管172及び低圧燃料配管104に対する接続位置について以下に説明する。
The connection position of the
リターン配管172は、上記デリバリパイプ106から燃料タンク101に亘り、略鉛直方向に延びる第1鉛直部172a、この第1鉛直部172aの下端から水平方向に延びる水平部172b、この水平部172bの一端から燃料タンク101内に向けて延びる第2鉛直部172cを備えている。そして、リターン配管172におけるバイパス管181の接続位置は、このリターン配管172の第1鉛直部172aの下端付近となっている。これは、燃料中に異物が存在している場合、この異物はリターン配管172の水平部172bにおいて停滞しやすく、この水平部172bに異物が堆積しまう可能性が高いため、この水平部172bよりも上流側(デリバリパイプ106側)に接続位置を設定したものである。尚、リターン配管172の構成としては上述したものに限ることはないが、このリターン配管172におけるバイパス管181の接続位置としては、リターン配管172中で異物が詰まってしまう可能性が高い箇所よりも上流側(デリバリパイプ106側)に設定しておくことが好ましい。
The
一方、低圧燃料配管104におけるバイパス管181の接続位置は、この低圧燃料配管104におけるプレッシャレギュレータ142とパルセーションダンパ107との間の位置となっている。これは、低圧燃料配管104において圧力変動が最も小さい領域にバイパス管181を接続することにより、このバイパス管181の内部に設けられている一方向弁182の開閉動作が安定的に行えるようにするためである。尚、低圧燃料配管104におけるバイパス管181の接続位置は、プレッシャレギュレータ142よりも上流側(フィードポンプ102側)であってもよいし、パルセーションダンパ107よりも下流側(高圧燃料ポンプ103側)であってもよい。
On the other hand, the connection position of the
次に、上記バイパス管181の内部に設けられた一方向弁182について説明する。図5は、一方向弁182及びその周辺の概略構成を示す断面図である。この図5に示すように、上記バイパス管181におけるリターン配管172に接続する側の端部には弁座182aが設けられている。本実施形態では、リターン配管172の外面の一部をこの弁座182aとして利用している。一方、バイパス管181における低圧燃料配管104に接続する側の端部の近傍にはスプリング座182bが設けられている。そして、これら弁座182aとスプリング座182bとの間に弁体182c及びコイルスプリング182dが収容されている。つまり、弁体182cが弁座182aに対して当接可能に配設されており、この弁体182cとスプリング座182bとの間にコイルスプリング182dが圧縮された状態で配設されている。
Next, the one-
これにより、リターン配管172の内圧が過上昇していない状況では、コイルスプリング182dの付勢力によって弁体182cが弁座182aに押圧されて一方向弁182は閉鎖状態、つまり、リターン配管172と低圧燃料配管104とが遮断された状態となる。一方、リターン配管172の内圧が過上昇する状況では、このリターン配管172の内圧を弁体182cが受けて、この弁体182cはコイルスプリング182dの付勢力に抗して弁座182aから離間し、これによって一方向弁182は開放状態、つまり、リターン配管172と低圧燃料配管104とが連通された状態となる。
As a result, in a situation where the internal pressure of the
具体的に、図5に矢印で示すように、リターン配管172の内圧をP1、低圧燃料配管104の内圧(フィード圧)をP2、コイルスプリング182dの付勢力(セット荷重)をP3とした場合、以下の式(1)
P1>P2+P3 …(1)
が成立した場合に一方向弁182が開放状態となってリターン配管172と低圧燃料配管104とが連通し、リターン配管172の内圧が低圧燃料配管104に抜けるように構成されている。
Specifically, as indicated by an arrow in FIG. 5, when the internal pressure of the
P1> P2 + P3 (1)
Is established, the one-
−リターン配管172の内圧変化の説明−
以下、具体的に、リターン配管172内に異物が堆積して配管内部が閉塞した場合におけるリターン配管172の内圧変化の一例について図6を用いて説明する。
-Explanation of change in internal pressure of return pipe 172-
Hereinafter, an example of a change in internal pressure of the
例えば、リターン配管172の水平部172bに異物A(図5参照)が詰まっている状態でエンジン1を始動すると、上記リリーフバルブ171の開放(デリバリパイプ106内の圧力が所定圧よりも高くなった際の開放動作)に伴うデリバリパイプ106からの高圧燃料の流出や、上記高圧燃料ポンプ103から余剰燃料戻し配管108を経た高圧燃料の返送によって、リターン配管172の第1鉛直部172aの内圧P1が上昇してくる。そして、この第1鉛直部172aの内圧P1が上記フィード圧P2を越えて、上記式(1)を満たす状況になると、一方向弁182が開放状態となり、リターン配管172と低圧燃料配管104とが連通して、リターン配管172の内圧が低圧燃料配管104に抜け出る。これにより、リターン配管172の内圧P1の上昇は停止し、上記式(1)を満たさない状況になると、一方向弁182は再び閉鎖状態となる。このような動作がリターン配管172の内圧P1が異常上昇する度に行われるため、リターン配管172の圧力P1が過上昇してしまうことを回避できる。図6に示すものでは、リターン配管172の内圧P1が、コイルスプリング182dの付勢力(セット荷重)P3とフィード圧P2との和に等しい値で維持されている状態を示している。
For example, when the engine 1 is started in a state where the
従って、上記一方向弁182のコイルスプリング182dの付勢力(セット荷重P3)を適切に設定しておくことで、リターン配管172の接続箇所から燃料が滲み出てしまう程度までリターン配管172の内圧が過上昇する前に一方向弁182を開放させることが可能になる。図6に示すものでは、リターン配管172の内圧P1が異常上昇して図中P4に達すると上記燃料の滲み出しが発生してしまう場合において、上記コイルスプリング182dの付勢力(セット荷重)を図中P3に設定していることによってリターン配管172の内圧P1が圧力P4よりも常時低い値に維持される状態となっている。
Therefore, by appropriately setting the biasing force (set load P3) of the
このように、本実施形態によればリターン配管172の内圧P1の過上昇に伴ってリターン配管172の接続箇所から燃料が滲み出てしまうといった状況を回避でき、燃料供給系の信頼性を高く確保することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to avoid a situation in which fuel oozes out from the connecting portion of the
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型4気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、例えば筒内直噴型6気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数のガソリンエンジンに適用可能である。また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関にも本発明は適用可能である。更には、本発明が適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。
-Other embodiments-
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to an in-cylinder direct injection type four-cylinder gasoline engine mounted on an automobile has been described. The present invention is not limited to this, and can be applied to a gasoline engine having any other number of cylinders such as a direct injection type 6-cylinder gasoline engine. Further, the present invention is not limited to a gasoline engine, but can be applied to other internal combustion engines such as a diesel engine. Furthermore, the engine to which the present invention is applicable is not limited to an automobile engine.
また、本発明に係る燃料配管が適用される内燃機関の燃料噴射系としては必ずしもデリバリパイプ106を有するものには限らない。例えば、デリバリパイプを備えておらず、燃料供給通路にプレッシャレギュレータを備え、このプレッシャレギュレータによって余
剰燃料を燃料タンクに返送して燃料圧力を調整するようにしたエンジンに対しても本発明は適用可能である。
Further, the fuel injection system of the internal combustion engine to which the fuel pipe according to the present invention is applied is not necessarily limited to the one having the
また、上記実施形態における高圧燃料ポンプ103では、排気カムシャフト32に取り付けられたカム321の回転によってプランジャ131が駆動される構成としたが、吸気カムシャフト22に取り付けられたカムの回転によってプランジャ131が駆動される構成としてもよい。
In the high-
更に、上記実施形態では、バイパス管181に備えられた一方向弁182はコイルスプリング182dの付勢力を利用するものであったが、電磁弁で構成してもよい。つまり、リターン配管172の内圧が所定値以上に達したことをセンサによって検知し、電磁弁を開放動作させることによってリターン配管172と低圧燃料配管104とを連通させる構成である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the one-
1 エンジン(内燃機関)
4 燃料噴射弁
10 燃焼室
101 燃料タンク
103 高圧燃料ポンプ(加圧手段)
104 低圧燃料通路(燃料圧送配管)
105 高圧燃料通路
106 デリバリパイプ
172 リターン配管(燃料返送配管)
182 一方向弁(弁手段)
1 engine (internal combustion engine)
4
104 Low-pressure fuel passage (fuel pressure feed piping)
105 High-
182 One-way valve (valve means)
Claims (4)
上記燃料圧送配管と燃料返送配管とは、開閉可能な弁手段を介して互いに連通可能に接続されていることを特徴とする内燃機関の燃料配管。 In a fuel pipe of an internal combustion engine comprising a fuel pumping pipe for pumping fuel in the fuel tank to a fuel injection system of the internal combustion engine and a fuel return pipe for returning fuel from the fuel injection system to the fuel tank ,
The fuel piping for an internal combustion engine, wherein the fuel pressure feed pipe and the fuel return pipe are connected to each other through a valve means that can be opened and closed.
弁手段は、燃料返送配管内の燃料圧力が燃料圧送配管内の燃料圧力よりも所定値以上高くなった際に開放する一方向弁により構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料配管。 In the fuel pipe of the internal combustion engine according to claim 1,
The fuel pipe for an internal combustion engine, wherein the valve means is constituted by a one-way valve that opens when a fuel pressure in the fuel return pipe becomes higher than a fuel pressure in the fuel pump pipe by a predetermined value or more.
燃料圧送配管には、燃料を加圧して燃料噴射系へ圧送するための加圧手段が備えられており、
上記燃料圧送配管における燃料返送配管との接続位置は加圧手段の吸入側に設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料配管。 In the fuel pipe of the internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The fuel pressure delivery pipe is provided with a pressurizing means for pressurizing the fuel and feeding it to the fuel injection system.
A fuel pipe for an internal combustion engine, wherein a connection position of the fuel pressure feed pipe with the fuel return pipe is set on the suction side of the pressurizing means.
内燃機関の燃料噴射系は、燃料圧送配管を経て圧送された燃料を貯留するデリバリパイプと、このデリバリパイプに接続された複数の燃料噴射弁とを備えており、燃料噴射タイミングに合わせてデリバリパイプ内に貯留されている燃料が所定の燃料噴射弁から内燃機関の燃焼室に向けて噴射される構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料配管。 In the fuel pipe of the internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3,
A fuel injection system of an internal combustion engine includes a delivery pipe that stores fuel pumped through a fuel pumping pipe and a plurality of fuel injection valves connected to the delivery pipe, and the delivery pipe is matched to the fuel injection timing. A fuel pipe for an internal combustion engine, characterized in that the fuel stored therein is injected from a predetermined fuel injection valve toward the combustion chamber of the internal combustion engine.
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-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004341656A patent/JP2006152852A/en active Pending
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