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技術 エンジンの蓄圧式燃料噴射装置

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 金子高
出願日 2006年11月10日 (14年1ヶ月経過) 出願番号 2006-306050
公開日 2008年5月29日 (12年7ヶ月経過) 公開番号 2008-121544
状態 特許登録済
技術分野 燃料噴射装置
主要キーワード 入口コネクタ 圧力検出通路 出口コネクタ 圧力検出用 燃料圧力変動 燃料フィルター 燃料吐出管 一定容積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年5月29日)のものです。
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図面 (4)

課題

きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレール蓄圧室内燃料圧力を、圧力脈動ピーク値最低値を検出するのを回避し、燃料噴射制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力検出精度を向上したエンジン蓄圧式燃料噴射装置を提供する。

解決手段

高圧加圧され各シリンダ共通の蓄圧室蓄圧,収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、蓄圧室の端部側に配置された高圧燃料出口部とコモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とする。

概要

背景

ディーゼルエンジンにおいては、高圧噴射を実現するため、各シリンダ共通の蓄圧室蓄圧、収容した高圧燃料を各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が、近年多く用いられるようになった。
かかる蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に燃料噴射弁の開閉に伴う燃料圧力脈動が発生するが、コモンレールに繋がれた燃料噴射弁への燃料噴射管に接続される高圧燃料出口ピッチは一定であり燃料噴射の間隔もほぼ一定であるため、コモンレール内に定在波が残り、この定在波が次回の燃料噴射に悪影響を及ぼすことがある。
かかる燃料圧力の脈動を低減する手段の一つとして、特許文献1(特許第3178105号公報)及び特許文献2(特開平11−159372号公報)の技術が提供されている。

特許文献1の技術においては、コモンレールの蓄圧室の長手方向中央部に、一定容積を有する脈動鎮圧室を設け、該脈動鎮圧室の奥部コモンレール圧力センサを設置して、該脈動鎮圧室の容積によって蓄圧室内燃料圧力脈動を低減するとともに、燃料圧力脈動が低減された部位にコモンレール圧力センサを配置して蓄圧室内の平均的な燃料圧力を検出可能としている。
また、特許文献2の技術においては、電子制御装置を用いて、燃料噴射量の設定値に基づき補正噴射圧を算出し、この補正噴射圧に基づき噴射燃圧を求めるとともに、開弁時間に反映させて補正し、噴射系に燃料圧力の脈動が生じたとき、この燃料圧力の反射波が次の噴射シリンダの噴射と同期する現象が発生したとしても、前記燃料圧力の反射波が考慮されたうえで、開弁時間を制御することにより、エンジン運転状態及び燃料圧力の脈動状態にとって最適の燃料量を確保するように構成している。

特許第3178105号公報
特開平11−159372号公報

概要

きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動ピーク値最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を提供する。高圧加圧され各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧,収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、蓄圧室の端部側に配置された高圧燃料出口部とコモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とする。

目的

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

高圧加圧され各シリンダ共通の蓄圧室蓄圧,収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジン蓄圧式燃料噴射装置において、前記蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口部と前記コモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とするエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。

請求項2

前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成したことを特徴とする請求項1記載のエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。

請求項3

前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成したことを特徴とする請求項2記載のエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。

技術分野

0001

本発明は、蓄圧式燃料噴射装置をそなえたディーゼルエンジン等に適用され、各シリンダ共通の蓄圧室蓄圧,収容した高圧燃料を、該蓄圧室に長手方向一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置に関する。

背景技術

0002

ディーゼルエンジンにおいては、高圧噴射を実現するため、各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧、収容した高圧燃料を各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が、近年多く用いられるようになった。
かかる蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に燃料噴射弁の開閉に伴う燃料圧力脈動が発生するが、コモンレールに繋がれた燃料噴射弁への燃料噴射管に接続される高圧燃料出口のピッチは一定であり燃料噴射の間隔もほぼ一定であるため、コモンレール内に定在波が残り、この定在波が次回の燃料噴射に悪影響を及ぼすことがある。
かかる燃料圧力の脈動を低減する手段の一つとして、特許文献1(特許第3178105号公報)及び特許文献2(特開平11−159372号公報)の技術が提供されている。

0003

特許文献1の技術においては、コモンレールの蓄圧室の長手方向中央部に、一定容積を有する脈動鎮圧室を設け、該脈動鎮圧室の奥部コモンレール圧力センサを設置して、該脈動鎮圧室の容積によって蓄圧室内燃料圧力脈動を低減するとともに、燃料圧力脈動が低減された部位にコモンレール圧力センサを配置して蓄圧室内の平均的な燃料圧力を検出可能としている。
また、特許文献2の技術においては、電子制御装置を用いて、燃料噴射量の設定値に基づき補正噴射圧を算出し、この補正噴射圧に基づき噴射燃圧を求めるとともに、開弁時間に反映させて補正し、噴射系に燃料圧力の脈動が生じたとき、この燃料圧力の反射波が次の噴射シリンダの噴射と同期する現象が発生したとしても、前記燃料圧力の反射波が考慮されたうえで、開弁時間を制御することにより、エンジンの運転状態及び燃料圧力の脈動状態にとって最適の燃料量を確保するように構成している。

0004

特許第3178105号公報
特開平11−159372号公報

発明が解決しようとする課題

0005

コモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、燃料噴射の制御信号として利用する場合、圧力脈動状態にある蓄圧室内の燃料圧力を、脈動のピーク値最低値を検出するのを避けて、平均的な燃料圧力を検出する必要がある。
然るに、前記特許文献1にて提供されている従来技術にあっては、コモンレールの蓄圧室の長手方向中央部に一定容積を有する脈動鎮圧室つまりデッドボリュームを設けて燃料圧力脈動を低減しているため、エンジンの始動時にこのデッドボリュームがコモンレール圧力上昇を緩慢にして始動性阻害する可能性がある。
また、かかるデッドボリュームの奥部にコモンレール圧力センサを設置しているため、該コモンレール圧力センサは過渡的な応答性が低くなる。

0006

尚、前記特許文献1にて提供されている従来技術は、電子制御装置を用いて、燃料噴射量の設定値に基づき補正噴射圧を算出し、この補正噴射圧に基づき、燃料圧力の反射波が考慮されたうえで開弁時間を制御するように構成されるにとどまっており、コモンレール圧力センサについては言及していない。

0007

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射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

0008

本発明はかかる目的を達成するもので、高圧加圧され各シリンダ共通の蓄圧室に蓄圧,収容した燃料を、該蓄圧室にこれの長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口から各シリンダの燃料噴射弁に供給するコモンレールを備えたエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、前記蓄圧室の端部に該蓄圧室の圧力を検出するコモンレール圧力センサを設置し、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口部と前記コモンレール圧力センサとを連通する圧力検出通路に該圧力検出通路の通路面積を絞るオリフィスを設置したことを特徴とする。

0009

かかる発明において、次のように構成するのが好ましい。
(1)前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成する。
(2)前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成する。

発明の効果

0010

本発明によれば、蓄圧室の端部に設けたコモンレール圧力センサと蓄圧室とを接続する圧力検出通路にオリフィスを設置したので、該オリフィスの絞り作用によって圧力検出通路における蓄圧室からの燃料圧力脈動を減衰せしめ、燃料圧力脈動が低減された平均的な燃料圧力をコモンレール圧力センサに伝達可能となる。
これにより、コモンレール圧力センサが燃料圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避できて平均的な燃料圧力を常時検出でき、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上した蓄圧式燃料噴射装置が得られる。

0011

ここで、蓄圧室内における燃料圧力変動は、高圧燃料出口に接続される燃料噴射弁の数(つまりエンジンのシリンダ数)と同数の脈動が、高圧燃料出口間毎に該高圧燃料出口部をノード(節)として発生する。
然るに、前記オリフィスとコモンレール圧力センサの端面との距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成すれば、コモンレール圧力センサの圧力検出端面には、燃料圧力脈動のノード(節)の部分つまり燃料圧力変動のない部分の燃料圧力が作用することとなり、平均的な燃料圧力を検出できる。
また、前記蓄圧室の端部側に配置された前記高圧燃料出口の中心と前記オリフィスとの距離を前記高圧燃料出口間のピッチと同一に形成すれば、燃料圧力脈動のノード(節)の位置の配置された前記オリフィスで燃料圧力脈動が減衰せしめられてさらに脈動が低減された燃料圧力が作用することとなり、平均的な燃料圧力の検出効果がさらに上昇する。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

0013

図3は本発明が適用されるディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図で、
図3において、符号1で示されるコモンレールは、図1のように内部に蓄圧室1aが長手方向に延設され、高圧燃料ポンプ20で高圧に加圧され燃料吐出管3を通った高圧燃料を蓄圧,収容するものである。前記高圧燃料ポンプ20の燃料吸入口には、燃料タンク10内の燃料が燃料供給ポンプ7により、燃料供給管4に設けられた燃料フィルター6、リリーフ弁5を通して供給されている。2は該蓄圧室1a内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサである。

0014

前記コモンレール1に蓄圧,収容された高圧燃料は、図1のように該コモンレール1の蓄圧室1aに長手方向に一定間隔で設けられた複数の高圧燃料出口21から噴射管8を通して、各シリンダの燃料噴射弁9に供給され、該燃料噴射弁9から所定の噴射タイミングでエンジンのシリンダ内に噴射される。
前記各燃料噴射弁9からの戻り油戻り油路9aを通して前記燃料タンク10に戻される。また前記蓄圧室1a内の最高圧力は、リリーフ弁11(図1に詳細を示す)の設定圧力以下に保持され、該リリーフ弁11を通して排出された燃料は配管30を通って前記戻り油路9aに合流する。
本発明は、以上のように構成された前記蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール1及びコモンレール圧力センサの配置構造の改良に関するものである。

0015

図1は本発明の第1実施例を示し、(A)はコモンレールの長手方向断面図、(B)は(A)におけるA−A線断面図である。
図1において、前記コモンレール1は、内部に蓄圧室1aが長手方向に延設された内筒1c、及び該内筒1cの外周に嵌合された外筒1bにより構成される。前記内筒1cと外筒1bとの嵌合面の端部側にはOリング18が嵌挿されて該嵌合面の流体シールを行なっている。
12は前記各燃料噴射弁9への噴射管8に接続される出口コネクタで、シリンダ数(この例では6シリンダ)と同数、該コモンレール1の長手方向の等間隔Lにて、前記外筒1の外周に流体密にねじ込まれている。
21は前記蓄圧室1aと前記各出口コネクタ12に形成された高圧燃料出口である。

0016

13は入口コネクタ(この例では3個であるが1個でも複数個でもよい)で、前記外筒1bの端部寄りの外周に流体密にねじ込まれ、該入口コネクタ13内に形成された高圧燃料入口22は、前記高圧燃料ポンプ20に前記燃料吐出管3を介して接続されている。
11は前記内筒1cの端部に流体密にねじ込まれて前記蓄圧室1a内の圧力が高圧になった際、過大な圧力を防止するリリーフ弁である。12aは前記外筒1bの前記リリーフ弁11側の外周にねじ込まれた戻りコネクタで、前記リリーフ弁11から戻されたリーク燃料が該戻り用コネクタ12a内の燃料通路30a及び前記配管9bを通って燃料タンク10に戻されるようになっている。

0017

2は前記蓄圧室1a内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力センサで、該コモンレール圧力センサ2で検出された燃料圧力の検出値ケーブル2aを介して図示しない燃料噴射制御系伝送されるようになっている。
前記蓄圧室1aと前記コモンレール圧力センサ2とを接続する圧力検出通路23には、該圧力検出通路23の通路面積を絞るオリフィス100が設置されている。該オリフィス100から前記コモンレール圧力センサ2の端面までの距離L1及び該オリフィス100から蓄圧室1aの端部側に配置された高圧燃料出口21までの距離L0は、この実施例では蓄圧室1aにおける燃料圧力脈動を考慮した適正値に設定される。

0018

かかる第1実施例によれば、蓄圧室1aの端部に設けたコモンレール圧力センサ2と該蓄圧室1aとを接続する圧力検出通路23にオリフィス100を設置したので、該オリフィス100の絞り作用によって圧力検出通路23における蓄圧室1aからの燃料圧力脈動を減衰せしめ、燃料圧力脈動が低減された平均的な燃料圧力をコモンレール圧力センサ2に伝達可能となる。
これにより、コモンレール圧力センサ2が燃料圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避できて平均的な燃料圧力を常時検出でき、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上した蓄圧式燃料噴射装置が得られる。

0019

図2は本発明の第2実施例を示し、(A)はコモンレールの長手方向のコモンレール圧力センサ寄りの部分断面図、(B)は燃料圧力脈動の減衰作用の説明図である。
この第2実施例においては、前記第1実施例における前記オリフィス100とコモンレール圧力センサ2の端面2bとの距離L1を前記高圧燃料出口21間のピッチLと同一に形成している。さらに、前記蓄圧室1aの端部側に配置された前記高圧燃料出口21の中心と前記オリフィス100との距離L0を前記高圧燃料出口間のピッチLと同一に形成している。
その他の構成は図1に示す第1実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

0020

かかる蓄圧式燃料噴射装置において、図2(B)のように、蓄圧室1a内における燃料圧力変動は、始めに生じた圧力脈動P1及び端面での反射波P2ともに、高圧燃料出口21に接続される燃料噴射弁9の数(つまりエンジンのシリンダ数)と同数の脈動が、高圧燃料出口21間毎に該高圧燃料出口部をノード(節)Nとして発生する。
然るに、かかる第2実施例においては、前記オリフィス100とコモンレール圧力センサの端面2bとの距離L1を前記高圧燃料出口21間のピッチLと同一に形成したので、コモンレール圧力センサ2の圧力検出用の端面2bには、燃料圧力脈動のノード(節)Nの部分つまり燃料圧力変動のない部分の燃料圧力が作用することとなり、これにより平均的な燃料圧力を検出できる。

0021

また、前記蓄圧室1aの端部側に配置された前記高圧燃料出口21の中心と前記オリフィス11との距離L1を前記高圧燃料出口21間のピッチLと同一に形成したので、燃料圧力脈動のノード(節N)の位置が配置された前記オリフィス100で燃料圧力脈動が減衰せしめられて、さらに脈動が低減された燃料圧力が作用することとなり、これにより平均的な燃料圧力の検出効果がさらに上昇する。

0022

本発明によれば、きわめて簡潔な手段で、かつ装置コストが低廉な手段で、コモンレール圧力センサによってコモンレールの蓄圧室内の燃料圧力を、圧力脈動のピーク値や最低値を検出するのを回避し、燃料噴射の制御信号として有効な平均的な燃料圧力を検出可能として、コモンレール燃料圧力の検出精度を向上したエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の第1実施例を示し、(A)はコモンレールの長手方向断面図、(B)は(A)におけるA−A線断面図である。
本発明の第2実施例を示し、(A)はコモンレールの長手方向のコモンレール圧力センサ寄りの部分断面図、(B)は燃料圧力脈動の減衰作用の説明図である。
本発明が適用されるディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。

符号の説明

0024

1コモンレール
1a蓄圧室
2コモンレール圧力センサ
3燃料吐出管
4燃料供給管
7燃料供給ポンプ
8噴射管
9燃料噴射弁
11リリーフ弁
18 Oリング
20高圧燃料ポンプ
21高圧燃料出口
23圧力検出通路
100 オリフィス

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