[go: up one dir, main page]

JP2010156275A - Control device for diesel engine - Google Patents

Control device for diesel engine Download PDF

Info

Publication number
JP2010156275A
JP2010156275A JP2008335140A JP2008335140A JP2010156275A JP 2010156275 A JP2010156275 A JP 2010156275A JP 2008335140 A JP2008335140 A JP 2008335140A JP 2008335140 A JP2008335140 A JP 2008335140A JP 2010156275 A JP2010156275 A JP 2010156275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
pressure
diesel engine
concentration
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008335140A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5287234B2 (en
Inventor
Satoshi Taniguchi
聡 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008335140A priority Critical patent/JP5287234B2/en
Publication of JP2010156275A publication Critical patent/JP2010156275A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5287234B2 publication Critical patent/JP5287234B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/02Fuel evaporation in fuel rails, e.g. in common rails

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

【課題】高圧燃料供給ポンプにおけるキャビテーションの発生を抑制して、当該高圧燃料供給ポンプに供給されるバイオディーゼル燃料の酸化劣化を抑制することが可能なディーゼル機関用の制御技術を提供する。
【解決手段】ディーゼル機関10の燃料供給システム5は、燃料噴射弁80が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路(例えば燃料レール88)に、低圧側燃料通路(例えば低圧燃料通路222)から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプ100を有する。ディーゼル機関10用の制御装置であるECU200は、ディーゼル機関10の運転状態(機関回転速度及び機関負荷)が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧(レール圧)が高くなるように、高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁の開度が大きくなるよう制御する。
【選択図】図2
Disclosed is a control technique for a diesel engine that can suppress the occurrence of cavitation in a high-pressure fuel supply pump and suppress oxidative deterioration of biodiesel fuel supplied to the high-pressure fuel supply pump.
A fuel supply system 5 of a diesel engine 10 sucks a fuel injection valve 80 from a low pressure side fuel passage (for example, a low pressure fuel passage 222) into a high pressure side fuel passage (for example, a fuel rail 88) to which fuel is supplied. A high-pressure fuel supply pump 100 that boosts and supplies fuel is provided. The ECU 200, which is a control device for the diesel engine 10, has an operation state (engine rotational speed and engine load) of the diesel engine 10 in a predetermined low load side region, and the concentration of the biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration. In some cases, the opening of the intake metering valve of the high-pressure fuel supply pump 100 is controlled to be larger so that the high-pressure side fuel pressure (rail pressure) becomes higher than when the concentration falls below the determination concentration.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、ディーゼル機関用の制御技術に関し、特に、燃料噴射弁が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを備えたディーゼル機関の制御技術に関する。   The present invention relates to a control technology for a diesel engine, and more particularly, to a high-pressure fuel supply pump that boosts and supplies fuel sucked from a low-pressure fuel passage to a high-pressure fuel passage through which a fuel injection valve receives fuel. The present invention relates to diesel engine control technology.

ディーゼル式の内燃機関(以下、ディーゼル機関と記す)は、通常、気筒ごとに燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)と、当該燃料噴射弁が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを備えている。高圧側燃料通路には、各燃料噴射弁が接続される共通の燃料分配管内に形成された燃料室等がある。   A diesel-type internal combustion engine (hereinafter referred to as a diesel engine) usually has a fuel injection valve (injector) that injects fuel for each cylinder, a high-pressure side fuel passage through which the fuel injection valve receives fuel supply, and a low-pressure side. A high-pressure fuel supply pump is provided that boosts and supplies the fuel sucked from the fuel passage. The high-pressure side fuel passage includes a fuel chamber formed in a common fuel distribution pipe to which each fuel injection valve is connected.

また、ディーゼル機関においては、菜種油等の植物油を原料として作られたディーゼル燃料、いわゆる「バイオディーゼル燃料」が用いられることがある。バイオディーゼル燃料は、主に、含酸素化合物、詳細には、脂肪酸メチルエステル(FAME)で主に構成されており、鉱物油である原油を分留して作られたディーゼル燃料(以下、軽油と記す)に比べて、酸化劣化しやすいことが知られている。   In a diesel engine, diesel fuel made using vegetable oil such as rapeseed oil as a raw material, so-called “biodiesel fuel” may be used. Biodiesel fuel is mainly composed of oxygenated compounds, specifically fatty acid methyl ester (FAME), and is a diesel fuel (hereinafter referred to as diesel oil) made by fractionating crude oil, a crude oil. It is known that it is more susceptible to oxidative degradation than

なお、下記の特許文献1には、アルコール(エタノール)を混合したガソリン、いわゆる「バイオガソリン」を内燃機関に用いる技術が開示されている。なお、エタノールは、含酸素化合物である。また、下記の特許文献2には、アルコールとガソリンが混合された混合燃料中におけるアルコール濃度、すなわち含酸素化合物の濃度を推定する手法について開示されている。なお、特許文献2に記載の手法は、含酸素化合物である脂肪酸メチルエステルを主成分とするバイオディーゼル燃料の濃度の推定にも適用可能なものである。   The following Patent Document 1 discloses a technique of using gasoline mixed with alcohol (ethanol), so-called “biogasoline” for an internal combustion engine. Ethanol is an oxygen-containing compound. Patent Document 2 below discloses a technique for estimating an alcohol concentration in a mixed fuel in which alcohol and gasoline are mixed, that is, a concentration of an oxygen-containing compound. The technique described in Patent Document 2 can also be applied to estimate the concentration of biodiesel fuel mainly composed of fatty acid methyl ester, which is an oxygen-containing compound.

特開2006−144736号公報JP 2006-144736 A 特開2008−107098号公報JP 2008-107098 A

ところで、上述のようなディーゼル機関は、その運転状態(機関負荷及び機関回転速度)によっては、高圧燃料供給ポンプの内部において、燃料の流れの速度と圧力が場所により大きく変化することがある。例えば、高圧燃料供給ポンプが、絞り作用により昇圧室に吸入される燃料の流量を制御する吸入調量弁を備えている場合、吸入調量弁の下流側において圧力が大きく低下することがある。   By the way, in the diesel engine as described above, depending on the operation state (engine load and engine speed), the fuel flow speed and pressure may vary greatly depending on the location within the high-pressure fuel supply pump. For example, when the high-pressure fuel supply pump is provided with an intake metering valve that controls the flow rate of fuel sucked into the booster chamber by a throttling action, the pressure may greatly decrease on the downstream side of the intake metering valve.

高圧燃料供給ポンプ内にある燃料流路の圧力が、飽和蒸気圧以下に低下すると、その部位において燃料の気泡の発生と崩壊、いわゆるキャビテーションが生じることがある。上述のような高圧燃料供給ポンプにおいて、燃料として上述の軽油が供給されている場合、キャビテーションが生じると、局所的に燃料としての軽油が高温となるものの、軽油の性質が変化することは、ほとんどない。   When the pressure of the fuel flow path in the high-pressure fuel supply pump drops below the saturated vapor pressure, the generation and collapse of fuel bubbles at that portion, so-called cavitation may occur. In the high-pressure fuel supply pump as described above, when the above light oil is supplied as the fuel, when cavitation occurs, the light oil as the fuel locally becomes high temperature, but the properties of the light oil are almost changed. Absent.

しかし、バイオディーゼル燃料は、軽油に比べて酸化劣化し易いため、高圧燃料供給ポンプにバイオディーゼル燃料(ニート燃料)や、バイオディーゼル燃料が高い濃度で混合された軽油が供給された場合、高圧燃料供給ポンプ内の燃料流路においてキャビテーションが生じると、混合燃料中のバイオディーゼル燃料成分が、酸化劣化する虞がある。   However, since biodiesel fuel is more susceptible to oxidative degradation than light oil, if high-pressure fuel supply pump is supplied with biodiesel fuel (neat fuel) or light oil mixed with high concentration of biodiesel fuel, high-pressure fuel When cavitation occurs in the fuel flow path in the supply pump, the biodiesel fuel component in the mixed fuel may be oxidized and deteriorated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高圧燃料供給ポンプにおけるキャビテーションの発生を抑制して、キャビテーションに起因するバイオディーゼル燃料の酸化劣化を抑制することが可能な、ディーゼル機関用の制御技術を提供することを目的とする。   This invention is made in view of the above, Comprising: It suppresses generation | occurrence | production of the cavitation in a high pressure fuel supply pump, and can suppress the oxidative degradation of the biodiesel fuel resulting from a cavitation, For diesel engines The purpose is to provide control technology.

本発明に係るディーゼル機関用制御装置は、燃料噴射装置が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを備えたディーゼル機関に用いられ、高圧側燃料通路における燃料圧力である高圧側燃圧を制御可能な制御装置であって、ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧が高くなるよう制御する。   A control device for a diesel engine according to the present invention is a diesel engine equipped with a high-pressure fuel supply pump that boosts and supplies fuel sucked from a low-pressure side fuel passage to a high-pressure side fuel passage that is supplied with fuel by a fuel injection device. A control device that can control the high-pressure side fuel pressure, which is the fuel pressure in the high-pressure side fuel passage, wherein the operating state of the diesel engine is in a predetermined low-load side region, and the concentration of biodiesel fuel in the fuel is When the concentration is higher than the determination concentration, control is performed so that the high-pressure side fuel pressure becomes higher than when the concentration is lower than the determination concentration.

上記のディーゼル機関用制御装置において、高圧燃料供給ポンプは、絞り作用により昇圧室に吸入される燃料流量を調整する吸入調量弁を備えるものであり、ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて吸入調量弁の開度が大きくなるよう制御するものとすることができる。   In the control device for a diesel engine, the high-pressure fuel supply pump includes an intake metering valve that adjusts a flow rate of the fuel sucked into the booster chamber by a throttling action, and the operation state of the diesel engine is a predetermined low load side. When the concentration of the biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration, the opening of the intake metering valve may be controlled to be larger than when the concentration is below the determination concentration. it can.

上記のディーゼル機関用制御装置において、ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にはなく、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が前記判定濃度以上である場合には、前記判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧が高くなるよう制御するものとすることができる。   In the above diesel engine control device, when the operating state of the diesel engine is not in the predetermined low load side region and the concentration of the biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration, it is lower than the determination concentration. Control can be performed such that the high-pressure side fuel pressure becomes higher than the case.

また、本発明に係るディーゼル機関用制御装置は、燃料噴射装置が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを有し、当該高圧燃料供給ポンプは、絞り作用により昇圧室に吸入される燃料流量を調整する吸入調量弁を備えたディーゼル機関に用いられ、当該吸入調量弁の開度を制御可能な制御装置であって、ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて吸入調量弁の開度が大きくなるよう制御する。   Further, the control device for a diesel engine according to the present invention has a high-pressure fuel supply pump that boosts and supplies the fuel sucked from the low-pressure side fuel passage to the high-pressure side fuel passage to which the fuel injection device is supplied with fuel, The high-pressure fuel supply pump is a control device that is used in a diesel engine having an intake metering valve that adjusts the flow rate of fuel sucked into the booster chamber by a throttling action, and that can control the opening of the intake metering valve. Thus, when the operating state of the diesel engine is in a predetermined low load side region and the concentration of biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration, the intake metering valve Control to increase the opening.

本発明によれば、運転状態が低負荷側領域にある場合に、高圧燃料供給ポンプ100内の燃料流路において燃料圧力が低い部位が生じてキャビテーションが生じることを抑制することで、キャビテーションに起因するバイオディーゼル燃料の酸化劣化を抑制することができる。   According to the present invention, when the operating state is in the low load side region, it is caused by cavitation by suppressing the occurrence of cavitation due to the occurrence of a portion with low fuel pressure in the fuel flow path in the high-pressure fuel supply pump 100. It is possible to suppress oxidative degradation of biodiesel fuel.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態(以下、実施形態と記す)により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments (hereinafter referred to as embodiments). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

まず、本実施形態に係るディーゼル機関及び車両の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るディーゼル機関を含む車両の概略構成を示す模式図である。なお、図1においては、ディーゼル機関及び車両について本発明に関連する要部のみを模式的に示している。   First, schematic configurations of the diesel engine and the vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle including a diesel engine according to the present embodiment. In FIG. 1, only the main parts related to the present invention are schematically shown for the diesel engine and the vehicle.

本実施形態に係るディーゼル機関は、圧縮されて高温となった燃焼室内の雰囲気に、燃料を供給することで、燃料を自然着火させる圧縮着火式の内燃機関である。図1に示すように、ディーゼル機関10は、原動機として車両1に搭載されるものであり、当該車両1には、給油された燃料を貯蔵する燃料タンク220が設けられている。また、車両1には、ディーゼル機関10を含む車両1全体を制御する制御手段として、ディーゼル機関用電子制御装置(以下、ECUと記す)200が設けられている。ECU200は、各種の制御定数を記憶する記憶手段としてROM(図示せず)を有している。   The diesel engine according to the present embodiment is a compression ignition type internal combustion engine that spontaneously ignites the fuel by supplying the fuel to the atmosphere in the combustion chamber that has been compressed to a high temperature. As shown in FIG. 1, the diesel engine 10 is mounted on a vehicle 1 as a prime mover, and the vehicle 1 is provided with a fuel tank 220 that stores fuel supplied. The vehicle 1 is provided with a diesel engine electronic control device (hereinafter referred to as ECU) 200 as a control means for controlling the entire vehicle 1 including the diesel engine 10. The ECU 200 has a ROM (not shown) as storage means for storing various control constants.

ディーゼル機関10は、複数の気筒を有し、気筒ごとに燃料噴射弁(インジェクタ)80を備え、各燃料噴射弁80は、燃料分配管82内に形成された共通の燃料室(燃料レール)から燃料の供給を受ける、いわゆる「コモンレール式」のディーゼル機関10である。ディーゼル機関10に燃料を供給する燃料供給システム5には、燃料タンク220から燃料を吸入し、当該燃料を昇圧して、燃料分配管82内に形成された共通の燃料室に供給する高圧燃料供給ポンプ(高圧サプライポンプ)100を有している。高圧燃料供給ポンプ100を含む燃料供給システム5の詳細な構成については、後述する。   The diesel engine 10 has a plurality of cylinders and includes a fuel injection valve (injector) 80 for each cylinder. Each fuel injection valve 80 is provided from a common fuel chamber (fuel rail) formed in the fuel distribution pipe 82. This is a so-called “common rail type” diesel engine 10 that is supplied with fuel. The fuel supply system 5 that supplies fuel to the diesel engine 10 sucks fuel from the fuel tank 220, pressurizes the fuel, and supplies the fuel to a common fuel chamber formed in the fuel distribution pipe 82. It has a pump (high pressure supply pump) 100. A detailed configuration of the fuel supply system 5 including the high-pressure fuel supply pump 100 will be described later.

ディーゼル機関10には、内部に気筒が形成される機関本体系の部品として、図示しないシリンダブロック、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、カムシャフト、及びシリンダヘッド20が設けられている。シリンダブロックには、シリンダボアが形成されており、ピストンが、シリンダボア内を往復運動する。シリンダブロックには、ピストンの頂面に対向して、シリンダボアを塞ぐようにシリンダヘッド20が結合されている。これらシリンダボア、ピストン、及びシリンダヘッド20により囲まれた空間が「気筒」となる。なお、気筒を後述する図2に符号12で示す。   The diesel engine 10 is provided with a cylinder block, a piston, a connecting rod, a crankshaft, a camshaft, and a cylinder head 20 (not shown) as parts of an engine body system in which a cylinder is formed. A cylinder bore is formed in the cylinder block, and the piston reciprocates in the cylinder bore. A cylinder head 20 is coupled to the cylinder block so as to face the top surface of the piston and close the cylinder bore. A space surrounded by the cylinder bore, the piston, and the cylinder head 20 is a “cylinder”. Note that the cylinder is denoted by reference numeral 12 in FIG.

クランクシャフトが回転すると、ピストンが往復運動し、気筒には、空気が吸入される。さらに、気筒には、燃料噴射弁80により燃料が供給される。供給された燃料は、気筒内に高温の雰囲気に曝されて着火する。燃料の着火・燃焼により生じるピストンの往復運動は、コンロッドを介して回転運動に変換されてクランクシャフトから出力される。クランクシャフトの近傍には、クランクシャフトの回転角位置(以下、クランク角と記す)を検出するクランク角センサ(図示せず)が設けられており、検出したクランク角に係る信号をECU200に送出している。ディーゼル機関10が、クランクシャフトから出力するトルク(以下、機関負荷と記す)は、ECU200により制御される。   When the crankshaft rotates, the piston reciprocates and air is sucked into the cylinder. Further, fuel is supplied to the cylinder by a fuel injection valve 80. The supplied fuel is ignited by being exposed to a high temperature atmosphere in the cylinder. The reciprocating motion of the piston caused by the ignition and combustion of the fuel is converted into rotational motion via the connecting rod and output from the crankshaft. A crank angle sensor (not shown) for detecting a rotation angle position of the crankshaft (hereinafter referred to as a crank angle) is provided in the vicinity of the crankshaft, and a signal related to the detected crank angle is sent to the ECU 200. ing. The torque output from the crankshaft by the diesel engine 10 (hereinafter referred to as engine load) is controlled by the ECU 200.

シリンダヘッド20には、シリンダボアの軸心を挟んで、一方の側には、後述する吸気通路からの吸入空気を気筒に導く吸気ポート24が形成されており、他方の側には、気筒からの排出ガスを排出する排気ポート26が形成されている。シリンダヘッド20には、吸気ポート24及び排気ポート26の気筒側の開口に対応して、図示しない吸気弁及び排気弁が設けられている。これら吸気弁及び排気弁は、図示しないカムシャフトからの機械的動力を受けて駆動される。吸気弁及び排気弁は、クランク角に応じて所定のタイミングで開閉可能に構成されている。   The cylinder head 20 is formed with an intake port 24 that guides intake air from an intake passage, which will be described later, to the cylinder on one side of the cylinder bore 20 with the axis of the cylinder bore interposed therebetween. An exhaust port 26 for discharging exhaust gas is formed. The cylinder head 20 is provided with intake and exhaust valves (not shown) corresponding to the cylinder side openings of the intake port 24 and the exhaust port 26. These intake valve and exhaust valve are driven by receiving mechanical power from a camshaft (not shown). The intake valve and the exhaust valve are configured to be openable and closable at a predetermined timing according to the crank angle.

本実施形態に係るディーゼル機関10には、気筒から排出される排出ガスの運動エネルギにより吸入空気を圧縮するターボ過給機60が設けられている。加えて、ディーゼル機関10には、外気から気筒に空気を導く吸気系の部品として、外気から空気を導入する外気ダクト41と、吸入した空気(以下、吸入空気と記す)から塵芥を除去するエアクリーナ42と、吸入空気の流量を計測するエアフロメータ(図示せず)と、ターボ過給機60により圧縮された空気を冷却するインタークーラ45と、吸入空気の流量を調整するスロットル弁46と、吸入空気を各気筒に分配する分配管である吸気マニホールド48が設けられている。   The diesel engine 10 according to the present embodiment is provided with a turbocharger 60 that compresses intake air by kinetic energy of exhaust gas discharged from a cylinder. In addition, the diesel engine 10 includes an outside air duct 41 that introduces air from outside air as an intake system component that guides air from outside air to the cylinder, and an air cleaner that removes dust from the drawn air (hereinafter referred to as intake air). 42, an air flow meter (not shown) for measuring the flow rate of the intake air, an intercooler 45 for cooling the air compressed by the turbocharger 60, a throttle valve 46 for adjusting the flow rate of the intake air, and an intake An intake manifold 48, which is a distribution pipe for distributing air to each cylinder, is provided.

吸気マニホールド48は、その下流側がシリンダヘッド20に接続されており、吸気マニホールド48に形成されたブランチ通路49が吸気ポート24に連通している。ブランチ通路49より上流側には、これに連通するサージ室が形成されている。一方、吸気マニホールド48の上流側には、スロットル弁46が設けられている。スロットル弁46は、気筒に吸入される吸入空気の流量(以下、吸入空気量と記す)を調整する。スロットル弁46の開度、すなわち吸入空気量は、ECU200により制御される。   The downstream side of the intake manifold 48 is connected to the cylinder head 20, and a branch passage 49 formed in the intake manifold 48 communicates with the intake port 24. A surge chamber communicating with the branch passage 49 is formed on the upstream side of the branch passage 49. On the other hand, a throttle valve 46 is provided on the upstream side of the intake manifold 48. The throttle valve 46 adjusts the flow rate of intake air taken into the cylinder (hereinafter referred to as intake air amount). The opening degree of the throttle valve 46, that is, the intake air amount is controlled by the ECU 200.

また、スロットル弁46の上流側には、吸気配管47が接続されている。吸気配管47内の通路は、吸気マニホールド48内のサージ室に連通している。吸気配管47の上流側には、インタークーラ45が接続されている。インタークーラ45は、熱交換器として構成されており、後述するターボ過給機60のコンプレッサ62により圧縮されて高温となった吸入空気(給気)を冷却する。   An intake pipe 47 is connected to the upstream side of the throttle valve 46. The passage in the intake pipe 47 communicates with the surge chamber in the intake manifold 48. An intercooler 45 is connected to the upstream side of the intake pipe 47. The intercooler 45 is configured as a heat exchanger, and cools the intake air (supply air) that has been compressed by a compressor 62 of the turbocharger 60 described later to become high temperature.

インタークーラ45の上流側には、吸気配管44が接続されている。吸気配管44内の通路は、インタークーラ45内の通路を介して、吸気配管47内の通路に連通している。吸気配管44の上流側には、ターボ過給機60のコンプレッサ62が接続されている。吸気配管44内の通路は、ターボ過給機60のコンプレッサ62内に連通している。   An intake pipe 44 is connected to the upstream side of the intercooler 45. The passage in the intake pipe 44 communicates with the passage in the intake pipe 47 via the passage in the intercooler 45. A compressor 62 of the turbocharger 60 is connected to the upstream side of the intake pipe 44. The passage in the intake pipe 44 communicates with the compressor 62 of the turbocharger 60.

ターボ過給機60のコンプレッサ62の上流側には、吸気配管43が接続されている。吸気配管43内の通路は、ターボ過給機60のコンプレッサ62内に連通している。吸気配管43の上流側には、エアクリーナ42が接続されており、エアクリーナ42の上流側には、外気ダクト41が設けられている。吸気配管43内の通路は、エアクリーナ42を介して外気ダクト41内に連通している。   An intake pipe 43 is connected to the upstream side of the compressor 62 of the turbocharger 60. The passage in the intake pipe 43 communicates with the compressor 62 of the turbocharger 60. An air cleaner 42 is connected to the upstream side of the intake pipe 43, and an outside air duct 41 is provided on the upstream side of the air cleaner 42. The passage in the intake pipe 43 communicates with the outside air duct 41 through the air cleaner 42.

エアクリーナ42のエレメントより下流側には、図示しないエアフロメータが設けられている。エアフロメータは、外気ダクト41から導入された吸入空気量を検出する。エアフロメータは、検出した吸入空気量に係る信号を、ECU200に送出している。   An air flow meter (not shown) is provided on the downstream side of the element of the air cleaner 42. The air flow meter detects the amount of intake air introduced from the outside air duct 41. The air flow meter sends a signal related to the detected intake air amount to the ECU 200.

外気ダクト41から導入された新気は、エアクリーナ42を通過し、エアフロメータで流量が検出されて、ターボ過給機60のコンプレッサ62で圧縮される。圧縮されて高温となった吸入空気は、インタークーラ45で冷却されて、スロットル弁46に流れる。スロットル弁46で流量が調整された吸入空気は、吸気マニホールド48内のサージ室に流入し、ブランチ通路49から各気筒に分配され、吸気ポート24を経て気筒に流入する。   The fresh air introduced from the outside air duct 41 passes through the air cleaner 42, the flow rate is detected by the air flow meter, and is compressed by the compressor 62 of the turbocharger 60. The compressed intake air having a high temperature is cooled by the intercooler 45 and flows to the throttle valve 46. The intake air whose flow rate is adjusted by the throttle valve 46 flows into the surge chamber in the intake manifold 48, is distributed to each cylinder from the branch passage 49, and flows into the cylinder through the intake port 24.

また、ディーゼル機関10には、気筒からの排出ガスを外気に排出する排気系の部品として、各気筒からの排出ガスを合流させてターボ過給機60に導く排気マニホールド52と、排出ガス中の窒素酸化物及び粒子状物質(PM)を処理する排気後処理装置55と、排気後処理装置55からの排出ガスを酸化反応により浄化する酸化触媒58と、酸化触媒58と排気後処理装置55との間における排出ガスの酸素濃度を検出するA/Fセンサ98が設けられている。   Further, the diesel engine 10 includes exhaust manifolds 52 that join exhaust gases from the cylinders and lead them to the turbocharger 60 as exhaust system parts that exhaust exhaust gases from the cylinders to the outside air. An exhaust aftertreatment device 55 for treating nitrogen oxides and particulate matter (PM), an oxidation catalyst 58 for purifying exhaust gas from the exhaust aftertreatment device 55 by an oxidation reaction, an oxidation catalyst 58 and an exhaust aftertreatment device 55, An A / F sensor 98 for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas is provided.

排気マニホールド52内のうち上流側には、各気筒に対応してブランチ通路51が形成されており、各気筒の排気ポート26に連通している。また、排気マニホールド52内の通路のうち下流側には、各気筒からの排出ガスが合流する合流部が形成されている。排気マニホールド52は、ディーゼル機関10が有する複数の気筒の吸気ポート26から排出された排出ガスを、合流部で合流させて後述するターボ過給機60のタービン64に導く。   A branch passage 51 is formed on the upstream side of the exhaust manifold 52 corresponding to each cylinder, and communicates with the exhaust port 26 of each cylinder. Further, on the downstream side of the passage in the exhaust manifold 52, a merging portion where exhaust gases from the cylinders merge is formed. The exhaust manifold 52 joins exhaust gases discharged from the intake ports 26 of a plurality of cylinders of the diesel engine 10 at a joining portion and guides them to a turbine 64 of a turbocharger 60 described later.

ターボ過給機60は、吸気配管43と吸気配管44との間に介在して設けられたコンプレッサ62と、排気マニホールド52と排気管54との間に介在して設けられたタービン64とを有している。コンプレッサ62のハウジング内には、回転することで空気を圧縮するコンプレッサホイールが収容されており、タービン64のハウジング内には、排出ガスの流れにより回転駆動されるタービンホイールが収容されている。コンプレッサホイールとタービンホイールは一体に結合されている。   The turbocharger 60 includes a compressor 62 provided between the intake pipe 43 and the intake pipe 44, and a turbine 64 provided between the exhaust manifold 52 and the exhaust pipe 54. is doing. A compressor wheel that compresses air by rotating is accommodated in the housing of the compressor 62, and a turbine wheel that is rotationally driven by the flow of exhaust gas is accommodated in the housing of the turbine 64. The compressor wheel and the turbine wheel are joined together.

ターボ過給機60は、排気マニホールド52内の排気通路の合流部からタービン64内に流入する排出ガス流の運動エネルギによりタービンホイール及びコンプレッサホイールが回転駆動され、コンプレッサ62内にある空気を圧縮してインタークーラ45に給送する。タービン64内の排出ガスは、排気管54内の通路を下流側に流れ、後述する排気後処理装置55に流入する。   In the turbocharger 60, the turbine wheel and the compressor wheel are rotationally driven by the kinetic energy of the exhaust gas flow flowing into the turbine 64 from the confluence portion of the exhaust passage in the exhaust manifold 52, and the air in the compressor 62 is compressed. To the intercooler 45. The exhaust gas in the turbine 64 flows downstream through the passage in the exhaust pipe 54 and flows into an exhaust aftertreatment device 55 described later.

排気後処理装置55の前段(上流側)には、排出ガス中の窒素酸化物を吸蔵し、窒素に還元する排気浄化触媒であるNOx吸蔵還元型触媒55aが設けられている。一方、後段(下流側)には、フィルタ機構付き排気浄化触媒であり、PM(粒子状物質)と窒素酸化物を同時に浄化するDPNR触媒システム55cが設けられている。   A front stage (upstream side) of the exhaust aftertreatment device 55 is provided with a NOx occlusion reduction type catalyst 55a that is an exhaust purification catalyst that occludes nitrogen oxide in exhaust gas and reduces it to nitrogen. On the other hand, a downstream (downstream) side is provided with a DPNR catalyst system 55c which is an exhaust purification catalyst with a filter mechanism and simultaneously purifies PM (particulate matter) and nitrogen oxides.

NOx吸蔵還元型触媒55aは、これを流れる排出ガスが、酸素を多く含む酸素過剰雰囲気(リーン雰囲気)となっている場合、排出ガス中の窒素酸化物を硝酸塩の形で吸蔵する。一方、NOx吸蔵還元型触媒55aを流れる排出ガスが、未燃の炭化水素(以下、単に「HC」と記す)を多く含む還元雰囲気(リッチ雰囲気)となっている場合には、排出ガス中に含まれる還元剤としてのHCにより、吸蔵された窒素酸化物を窒素に還元する。このようにして、NOx吸蔵還元型触媒55aは、排出ガス中の窒素酸化物を浄化する。   The NOx occlusion reduction type catalyst 55a occludes nitrogen oxides in the exhaust gas in the form of nitrate when the exhaust gas flowing through the NOx storage reduction catalyst 55a is in an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere) containing a large amount of oxygen. On the other hand, when the exhaust gas flowing through the NOx storage reduction catalyst 55a has a reducing atmosphere (rich atmosphere) containing a large amount of unburned hydrocarbons (hereinafter simply referred to as “HC”), The stored nitrogen oxides are reduced to nitrogen by HC as a reducing agent contained. In this way, the NOx storage reduction catalyst 55a purifies nitrogen oxides in the exhaust gas.

一方、DPNR触媒システム55cは、PMを捕集し、捕集したPMを燃焼させて二酸化炭素として放出することでフィルタを再生するディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、DPFと記す)の機能と、上述のNOx吸蔵還元型触媒の機能を組み合わせたものであり、PMと窒素酸化物とを同時に浄化することが可能となっている。詳細には、DPNR触媒システム55cは、これを流れる排出ガス中のPMをフィルタに捕集すると共に、排出ガスが酸素過剰雰囲気(リーン雰囲気)となっている場合、窒素酸化物を硝酸塩に変化させて吸蔵し、このとき生じた活性酸素と、排出ガス中の酸素により、捕集したPMを酸化する。一方、DPNR触媒システム55cを流れる排出ガスが、還元雰囲気(リッチ雰囲気)となっている場合には、排出ガス中に含まれる還元剤としてのHCにより、吸蔵された窒素酸化物を窒素に還元すると共に、このとき生じた活性酸素によりPMを酸化する。このようにして、DPNR触媒システム55cは、連続してPMを酸化・燃焼させて、PMが捕集されたフィルタを再生することが可能となっている。   On the other hand, the DPNR catalyst system 55c has a function of a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) that collects PM, burns the collected PM, and regenerates the filter by releasing it as carbon dioxide. This is a combination of the functions of the NOx storage reduction catalyst described above, and it is possible to simultaneously purify PM and nitrogen oxides. Specifically, the DPNR catalyst system 55c collects PM in the exhaust gas flowing through the filter, and changes the nitrogen oxides to nitrates when the exhaust gas is in an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere). The collected PM is oxidized by the active oxygen generated at this time and the oxygen in the exhaust gas. On the other hand, when the exhaust gas flowing through the DPNR catalyst system 55c is in a reducing atmosphere (rich atmosphere), the stored nitrogen oxides are reduced to nitrogen by HC as a reducing agent contained in the exhaust gas. At the same time, the active oxygen generated at this time oxidizes PM. In this way, the DPNR catalyst system 55c can oxidize and burn PM continuously to regenerate the filter in which PM is collected.

以上に説明した排気後処理装置55の下流側には、排気管56が接続されており、排気管56内の排気通路には、排気後処理装置55により窒素酸化物及びPMが低減された排出ガスが流れる。排気管56には、この排気通路における排出ガスの酸素濃度を検出するA/Fセンサ98が装着されている。A/Fセンサ98は、排気後処理装置55により窒素酸化物及びPMが低減されて、酸化触媒58に流入する排出ガス中の酸素濃度に係る信号を、ECU200に送出している。   An exhaust pipe 56 is connected to the downstream side of the exhaust aftertreatment device 55 described above, and exhaust gas in which nitrogen oxides and PM are reduced by the exhaust aftertreatment device 55 is connected to an exhaust passage in the exhaust pipe 56. Gas flows. The exhaust pipe 56 is equipped with an A / F sensor 98 that detects the oxygen concentration of the exhaust gas in the exhaust passage. The A / F sensor 98 sends a signal related to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 58 to the ECU 200 after nitrogen oxides and PM are reduced by the exhaust aftertreatment device 55.

排気管56の下流側には、酸化触媒58が設けられている。酸化触媒58は、排気後処理装置55を通過した排出ガスに含まれている炭化水素や一酸化炭素を、酸化して浄化する。酸化触媒で浄化された排出ガスは、外気に放出されることとなる。   An oxidation catalyst 58 is provided on the downstream side of the exhaust pipe 56. The oxidation catalyst 58 oxidizes and purifies hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas that has passed through the exhaust aftertreatment device 55. The exhaust gas purified by the oxidation catalyst is released to the outside air.

また、ディーゼル機関10には、気筒から排出された排出ガスの一部を、排気通路から取り入れて吸気通路に流す、いわゆる排出ガス再循環装置70(以下、EGR装置と記す)が設けられている。EGR装置70は、排気通路と吸気通路を連通させるEGR通路と、EGR通路を流れる排出ガス(以下、EGRガスと記す)の流量を調整するEGR弁77と、EGRガスを冷却するEGRクーラ74とを有している。   Further, the diesel engine 10 is provided with a so-called exhaust gas recirculation device 70 (hereinafter referred to as an EGR device) that takes a part of the exhaust gas discharged from the cylinder from the exhaust passage and flows it into the intake passage. . The EGR device 70 includes an EGR passage that connects the exhaust passage and the intake passage, an EGR valve 77 that adjusts the flow rate of exhaust gas that flows through the EGR passage (hereinafter referred to as EGR gas), an EGR cooler 74 that cools the EGR gas, have.

上述した排気マニホールド52には、EGRガスの取入口71が設けられており、取入口71には、EGR配管72が接続されている。EGR配管72のうち、EGRガスの流動方向の下流側には、EGRクーラ74が接続されている。EGRクーラ74は、熱交換器で構成されており、流入したEGRガスを冷却することが可能となっている。EGRクーラ74の下流側には、EGR配管76が接続されている。   The exhaust manifold 52 described above is provided with an EGR gas intake 71, and an EGR pipe 72 is connected to the intake 71. An EGR cooler 74 is connected to the EGR pipe 72 on the downstream side in the EGR gas flow direction. The EGR cooler 74 is constituted by a heat exchanger, and can cool the inflow EGR gas. An EGR pipe 76 is connected to the downstream side of the EGR cooler 74.

EGR配管76の下流側の端には、EGR弁77が配設されている。EGR弁77は、電磁式の流量制御弁で構成されている。EGR弁77の下流側には、EGR配管78が接続されている。EGR配管78は、吸気マニホールド48に設けられたEGRガスの流出口79と、EGR弁77とを接続している。EGR弁77の開度、すなわちEGR通路を流れるEGRガスの流量は、ECU200により制御される。   An EGR valve 77 is disposed at the downstream end of the EGR pipe 76. The EGR valve 77 is composed of an electromagnetic flow control valve. An EGR pipe 78 is connected to the downstream side of the EGR valve 77. The EGR pipe 78 connects an EGR gas outlet 79 provided in the intake manifold 48 and an EGR valve 77. The opening degree of the EGR valve 77, that is, the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage is controlled by the ECU 200.

また、ディーゼル機関10には、気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁80とは別に、排気通路に燃料を添加する排気燃料添加弁89が設けられている。排気燃料添加弁89は、電磁駆動式の燃料噴射弁で構成されており、高圧燃料供給ポンプ100から燃料通路87を介して、所定の燃料圧力(例えば、1MPa)で燃料の供給を受けている。排気燃料添加弁89は、ディーゼル機関10に複数ある気筒のうち、排気ポート26からタービン64までの排気経路が最も短い気筒の排気ポート26近傍に設けられている。排気燃料添加弁89は、排気ポート26内に露出している噴孔から燃料を噴射することで、排気通路に燃料を添加することが可能となっている。   The diesel engine 10 is provided with an exhaust fuel addition valve 89 for adding fuel to the exhaust passage, in addition to the fuel injection valve 80 for supplying fuel into the cylinder. The exhaust fuel addition valve 89 is configured by an electromagnetically driven fuel injection valve, and is supplied with fuel from the high-pressure fuel supply pump 100 via the fuel passage 87 at a predetermined fuel pressure (for example, 1 MPa). . The exhaust fuel addition valve 89 is provided in the vicinity of the exhaust port 26 of the cylinder having the shortest exhaust path from the exhaust port 26 to the turbine 64 among a plurality of cylinders in the diesel engine 10. The exhaust fuel addition valve 89 is capable of adding fuel to the exhaust passage by injecting fuel from the injection hole exposed in the exhaust port 26.

次に、本実施形態に係るディーゼル機関の燃料供給システムの構成について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る燃料供給システムの構成を示す模式図である。なお、図2においては、燃料供給システムの構成について、本発明に関連する要部のみを模式的に示している。   Next, the structure of the fuel supply system of the diesel engine which concerns on this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel supply system according to the present embodiment. In FIG. 2, only the main part related to the present invention is schematically shown in the configuration of the fuel supply system.

燃料供給システム5は、気筒ごとに設けられ、気筒内に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁80と、各燃料噴射弁80に燃料を分配し供給する燃料分配管82と、燃料分配管82内の燃料レール88に、昇圧した燃料を供給する高圧燃料供給ポンプ100と、給油された燃料を貯蔵する燃料タンク220とを有している。   The fuel supply system 5 is provided for each cylinder, and a fuel injection valve 80 that directly injects fuel into the cylinder, a fuel distribution pipe 82 that distributes and supplies the fuel to each fuel injection valve 80, and a fuel distribution pipe 82 The fuel rail 88 includes a high-pressure fuel supply pump 100 that supplies pressurized fuel, and a fuel tank 220 that stores the supplied fuel.

燃料噴射弁80は、開弁用のアクチュエータとしてピエゾ素子(圧電素子)が用いられた燃料噴射弁であり、1サイクル中に複数回の燃料噴射、いわゆる多段噴射を行うことが可能なものである。各サイクルにおける燃料噴射弁80の噴射期間、すなわち噴射時期及び噴射時間長さ(開弁時間)は、図示しないドライバユニットを介して、ECU200により制御される。各燃料噴射弁80は、共通の燃料レール88から所定の燃料圧力(例えば、120MPa)で燃料の供給を受ける。   The fuel injection valve 80 is a fuel injection valve in which a piezo element (piezoelectric element) is used as a valve opening actuator, and can perform a plurality of fuel injections in one cycle, so-called multistage injection. . The injection period of the fuel injection valve 80 in each cycle, that is, the injection timing and the injection time length (valve opening time) are controlled by the ECU 200 via a driver unit (not shown). Each fuel injection valve 80 is supplied with fuel from a common fuel rail 88 at a predetermined fuel pressure (for example, 120 MPa).

燃料分配管82は、高圧の燃料を蓄えると共に、当該燃料の圧力変動を抑制可能な高圧燃料貯蔵室である燃料レール88を有している。燃料分配管82は、燃料レール88から各燃料噴射弁80に燃料を分配して供給する。なお、燃料レール88における燃料圧力を、以下の説明において「レール圧」と記す。   The fuel distribution pipe 82 has a fuel rail 88 that is a high-pressure fuel storage chamber capable of storing high-pressure fuel and suppressing pressure fluctuations of the fuel. The fuel distribution pipe 82 distributes and supplies fuel from the fuel rail 88 to each fuel injection valve 80. The fuel pressure in the fuel rail 88 is referred to as “rail pressure” in the following description.

燃料分配管82の一端には、燃料レール88における燃料圧力を検出する燃料圧力センサ81が設けられている。燃料圧力センサ81は、燃料レール88すなわち高圧側燃料通路の燃料圧力に係る信号をECU200に送出している。燃料分配管82の他端には、燃料レール88の圧力を、最大許容圧力以下に制限する圧力制限弁(pressure limiter)83が設けられている。圧力制限弁83は、レール圧が最大許容圧力を超えると開弁して、燃料レール88にある燃料を、リターン通路86を通して燃料タンク220に戻す。燃料分配管82内の燃料レール88には、高圧燃料通路84(高圧側燃料通路)を通して、高圧燃料供給ポンプ100から、昇圧された燃料(高圧燃料)が供給される。   A fuel pressure sensor 81 for detecting the fuel pressure in the fuel rail 88 is provided at one end of the fuel distribution pipe 82. The fuel pressure sensor 81 sends a signal related to the fuel pressure in the fuel rail 88, that is, the high-pressure side fuel passage, to the ECU 200. The other end of the fuel distribution pipe 82 is provided with a pressure limiter 83 that limits the pressure of the fuel rail 88 to a maximum allowable pressure or less. The pressure limiting valve 83 opens when the rail pressure exceeds the maximum allowable pressure, and returns the fuel in the fuel rail 88 to the fuel tank 220 through the return passage 86. The fuel rail 88 in the fuel distribution pipe 82 is supplied with pressurized fuel (high pressure fuel) from the high pressure fuel supply pump 100 through the high pressure fuel passage 84 (high pressure side fuel passage).

高圧燃料供給ポンプ100は、ディーゼル機関10のカムシャフトやクランクシャフト等からの機械的動力を受けて作動する。高圧燃料供給ポンプ100は、燃料タンク220に貯蔵されている燃料を、低圧燃料通路222(低圧側燃料通路)から吸入する。低圧燃料通路222の途中には、燃料中の塵芥を除去する燃料フィルタ224が設けられている。高圧燃料供給ポンプ100は、吸入した燃料タンク220からの燃料を昇圧して、高圧燃料通路84(高圧側燃料通路)を通して、燃料レール88に燃料を圧送して供給する。高圧燃料供給ポンプ100において余剰となった燃料は、リターン通路130,226を通して、燃料タンク220内に戻される。このようにして、高圧燃料供給ポンプ100は、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して、燃料噴射弁80が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に燃料を供給することができる。   The high-pressure fuel supply pump 100 operates by receiving mechanical power from a camshaft, a crankshaft or the like of the diesel engine 10. The high pressure fuel supply pump 100 sucks the fuel stored in the fuel tank 220 from the low pressure fuel passage 222 (low pressure side fuel passage). A fuel filter 224 for removing dust in the fuel is provided in the middle of the low pressure fuel passage 222. The high-pressure fuel supply pump 100 pressurizes the fuel from the fuel tank 220 that has been sucked in, and supplies the fuel by feeding it to the fuel rail 88 through the high-pressure fuel passage 84 (high-pressure side fuel passage). The surplus fuel in the high-pressure fuel supply pump 100 is returned into the fuel tank 220 through the return passages 130 and 226. In this way, the high-pressure fuel supply pump 100 can increase the pressure of the fuel sucked from the low-pressure side fuel passage and supply the fuel to the high-pressure side fuel passage where the fuel injection valve 80 receives the supply of fuel.

なお、「高圧側燃料通路」とは、高圧燃料供給ポンプ100により昇圧された高圧燃料が流れる燃料流路を意味している。本実施形態において高圧側燃料通路には、高圧燃料通路84に加えて、燃料分配管82内の燃料室(燃料レール)88等が含まれる。これら高圧側燃料通路における燃料圧力を、以下の説明において「高圧側燃圧」と記す。つまり、本実施形態において上述のレール圧が「高圧側燃圧」となる。   The “high-pressure side fuel passage” means a fuel passage through which high-pressure fuel pressurized by the high-pressure fuel supply pump 100 flows. In the present embodiment, the high pressure side fuel passage includes a fuel chamber (fuel rail) 88 in the fuel distribution pipe 82 in addition to the high pressure fuel passage 84. The fuel pressure in these high pressure side fuel passages will be referred to as “high pressure side fuel pressure” in the following description. That is, in the present embodiment, the above-described rail pressure becomes the “high pressure side fuel pressure”.

これに対して、「低圧側燃料通路」とは、高圧燃料供給ポンプ100が吸入する低圧燃料が流れる燃料流路を意味しており、本実施形態において、低圧側燃料通路には、低圧燃料通路222に加えて、リターン通路130,226等が含まれている。   On the other hand, the “low pressure side fuel passage” means a fuel passage through which the low pressure fuel sucked by the high pressure fuel supply pump 100 flows. In the present embodiment, the low pressure side fuel passage includes the low pressure fuel passage. In addition to 222, return passages 130, 226 and the like are included.

次に、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの構成について、図3を用いて説明する。
図3は、本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの構成を示す模式図である。図4は、高圧燃料供給ポンプの吸入調量弁の構造を示す断面図である。なお、図3においては、高圧燃料供給ポンプについて本発明に関連する要部のみを模式的に示している。なお、以下の説明において、燃料の流動方向の上流側を、単に「上流側」と記し、燃料の流動方向の下流側を、単に「下流側」と記す。
Next, the configuration of the high-pressure fuel supply pump according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the high-pressure fuel supply pump according to the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the intake metering valve of the high-pressure fuel supply pump. FIG. 3 schematically shows only the main part related to the present invention with respect to the high-pressure fuel supply pump. In the following description, the upstream side in the fuel flow direction is simply referred to as “upstream side”, and the downstream side in the fuel flow direction is simply referred to as “downstream side”.

図3に示すように、高圧燃料供給ポンプ100は、低圧側燃料通路から吸入した燃料を、予圧して送出するフィードポンプ102と、フィードポンプ102から送出された燃料を吸入し、昇圧して高圧側燃料通路に送出する高圧ポンプ110と、フィードポンプ102から送出されて高圧ポンプ110に吸入される燃料の流量を調整する吸入調量弁105を有している。なお、高圧ポンプ110及びフィードポンプ102から余剰燃料を燃料タンク220に戻すリターン通路については、説明を省略する。   As shown in FIG. 3, the high-pressure fuel supply pump 100 feeds fuel sucked from the low-pressure side fuel passage by preloading it, sucks the fuel sent from the feed pump 102, and boosts the pressure by boosting the fuel. A high-pressure pump 110 that sends the fuel to the side fuel passage, and an intake metering valve 105 that adjusts the flow rate of the fuel that is sent from the feed pump 102 and sucked into the high-pressure pump 110. Note that a description of the return passage for returning excess fuel from the high-pressure pump 110 and the feed pump 102 to the fuel tank 220 will be omitted.

フィードポンプ102は、回転軸の異なる2つの歯車が内接かみ合いをする形式の内接歯車ポンプである。フィードポンプ102は、ディーゼル機関10のカムシャフト等からの機械的動力により回転駆動される。フィードポンプ102は、低圧燃料通路222内にある低圧側燃料通路から燃料を吸入し、吸入調量弁105に向かう燃料通路103に燃料を送出する。   The feed pump 102 is an internal gear pump of a type in which two gears having different rotation axes are in mesh with each other. The feed pump 102 is rotationally driven by mechanical power from a camshaft or the like of the diesel engine 10. The feed pump 102 sucks fuel from the low-pressure fuel passage in the low-pressure fuel passage 222 and sends the fuel to the fuel passage 103 toward the intake metering valve 105.

高圧ポンプ110は、容積式ポンプであり、詳細には、ロータリ/偏心アウタカム方式の燃料ポンプである。高圧ポンプ110は、シリンダ114,115内をそれぞれ往復運動するプランジャ116,117と、回転中心軸(図3に点Cで示す)を中心に回転する偏心カム112と、プランジャ116及びプランジャ117との間に設けられ、偏心カム112に従動することで、偏心カム112の回転運動をプランジャ116,117の往復運動に変換するリングカム113とを有している。偏心カム112は、ディーゼル機関10のカムシャフト等からの機械的動力により回転駆動される。リングカム113と、プランジャ116,117のうちリングカム113に接する部分は、ハウジング111に収容されている。ハウジング111には、互いに対向してシリンダ114とシリンダ115が延設されており、シリンダ114及びシリンダ115の内側には、それぞれプランジャ116及びシリンダ117の往復運動により、燃料を吸入し、昇圧させる燃料室(以下、昇圧室と記す)120,121が構成される。昇圧室120と、昇圧室121は、プランジャ116及びプランジャ117の内部に形成された燃料通路(図示せず)と、ハウジング111内とを介して連通している。   The high-pressure pump 110 is a positive displacement pump, and more specifically, a rotary / eccentric outer cam type fuel pump. The high-pressure pump 110 includes plungers 116 and 117 that reciprocate in cylinders 114 and 115, an eccentric cam 112 that rotates around a rotation center axis (indicated by a point C in FIG. 3), a plunger 116, and a plunger 117. The ring cam 113 is provided between the ring cam 113 and the eccentric cam 112 to convert the rotational motion of the eccentric cam 112 into the reciprocating motion of the plungers 116 and 117. The eccentric cam 112 is rotationally driven by mechanical power from a camshaft or the like of the diesel engine 10. The ring cam 113 and portions of the plungers 116 and 117 that are in contact with the ring cam 113 are accommodated in the housing 111. A cylinder 114 and a cylinder 115 are extended in the housing 111 so as to face each other. Inside the cylinder 114 and the cylinder 115, fuel is sucked and repressed by reciprocation of the plunger 116 and the cylinder 117, respectively. Chambers 120 and 121 (hereinafter referred to as boost chambers) are configured. The pressurizing chamber 120 and the pressurizing chamber 121 communicate with each other through a fuel passage (not shown) formed inside the plunger 116 and the plunger 117 and the inside of the housing 111.

シリンダ114内には、プランジャ116の往復運動により容積が変化して、吸入した燃料を昇圧させることが可能な燃料室(以下、昇圧室と記す)120が形成されている。昇圧室120の上流側には、調量された燃料を高圧ポンプ110に導く通路107が接続されており、昇圧室120の下流側には、昇圧して燃料を燃料レール88に向けて導く通路126が接続されている。昇圧室120と通路107の間には、通路107から昇圧室120に向かう燃料の流れのみを許す逆止弁122が設けられている。昇圧室120と通路126の間には、通路126に対する昇圧室120の圧力差が、所定値を越える場合に開弁して、昇圧室120から通路126に向かう燃料の流れのみを許す逆止弁124が設けられている。   In the cylinder 114, a fuel chamber 120 (hereinafter referred to as a boosting chamber) 120 is formed in which the volume is changed by the reciprocating motion of the plunger 116 and the boosted fuel can be boosted. A passage 107 that guides the metered fuel to the high-pressure pump 110 is connected to the upstream side of the boosting chamber 120, and a passage that boosts the pressure and guides the fuel toward the fuel rail 88 on the downstream side of the boosting chamber 120. 126 is connected. A check valve 122 that allows only the flow of fuel from the passage 107 toward the pressure increasing chamber 120 is provided between the pressure increasing chamber 120 and the passage 107. A check valve between the pressure increasing chamber 120 and the passage 126 opens when the pressure difference of the pressure increasing chamber 120 with respect to the passage 126 exceeds a predetermined value, and allows only the flow of fuel from the pressure increasing chamber 120 toward the passage 126. 124 is provided.

同様に、シリンダ115内には、プランジャ116の往復運動により容積が変化する昇圧室121が形成されている。昇圧室121の上流側には、調量された燃料を高圧ポンプ110に導く通路108が接続されており、昇圧室121の下流側には、昇圧して燃料を燃料レール88に向けて導く通路127が接続されている。昇圧室121と通路108の間には、通路108から昇圧室121に向かう燃料の流れのみを許す逆止弁123が設けられている。昇圧室121と通路127の間には、通路127に対する昇圧室121の圧力差が、所定値を越える場合に開弁して、昇圧室121から通路127に向かう燃料の流れのみを許す逆止弁125が設けられている。   Similarly, a pressure increasing chamber 121 whose volume is changed by the reciprocating motion of the plunger 116 is formed in the cylinder 115. A passage 108 that leads the metered fuel to the high-pressure pump 110 is connected to the upstream side of the boosting chamber 121, and a passage that boosts the pressure and guides the fuel toward the fuel rail 88 on the downstream side of the boosting chamber 121. 127 is connected. A check valve 123 that allows only the flow of fuel from the passage 108 toward the booster chamber 121 is provided between the booster chamber 121 and the passage 108. A check valve between the booster chamber 121 and the passage 127 is opened when the pressure difference of the booster chamber 121 with respect to the passage 127 exceeds a predetermined value, and allows only the flow of fuel from the booster chamber 121 toward the passage 127. 125 is provided.

以上のように構成された高圧ポンプ110は、偏心カム112が回転して、リングカム113、プランジャ116,117が、図に矢印Aで示す方向に移動すると、昇圧室120の容積が減少して圧力が上昇すると共に、昇圧室121の容積が増大して圧力が低下する。高圧ポンプ110は、通路108にある燃料を、昇圧室121に吸入すると共に、昇圧室121にある燃料を昇圧して、逆止弁124から通路126に送出する。   In the high-pressure pump 110 configured as described above, when the eccentric cam 112 rotates and the ring cam 113 and the plungers 116 and 117 move in the direction indicated by the arrow A in the figure, the volume of the boosting chamber 120 decreases and the pressure increases. As the pressure rises, the volume of the pressure increasing chamber 121 increases and the pressure decreases. The high-pressure pump 110 sucks the fuel in the passage 108 into the pressurizing chamber 121, boosts the fuel in the pressurizing chamber 121, and sends the fuel from the check valve 124 to the passage 126.

その後、昇圧室121に吸入された燃料は、プランジャ116,117の内部に形成された燃料通路を介して昇圧室120に導かれる。リングカム113、プランジャ116,117が、図に矢印Bで示す方向に移動すると、昇圧室121の容積が減少して圧力が上昇すると共に、昇圧室120の容積が増大して圧力が低下する。高圧ポンプ110は、通路107にある燃料を、昇圧室120に吸入すると共に、昇圧室120にある燃料を昇圧して、逆止弁125から通路127に送出する。   Thereafter, the fuel sucked into the pressurizing chamber 121 is guided to the pressurizing chamber 120 through a fuel passage formed inside the plungers 116 and 117. When the ring cam 113 and the plungers 116 and 117 move in the direction indicated by the arrow B in the figure, the volume of the boosting chamber 121 decreases and the pressure increases, and the volume of the boosting chamber 120 increases and the pressure decreases. The high-pressure pump 110 sucks the fuel in the passage 107 into the pressurizing chamber 120, boosts the fuel in the pressurizing chamber 120, and sends the fuel from the check valve 125 to the passage 127.

以上のようにして高圧ポンプ110は、偏心カム112が回転駆動されることで、フィードポンプ102から送出され、後述する吸入調量弁105により流量を調整された燃料を、通路106から昇圧室120又は昇圧室121に吸入し、昇圧して燃料レール88に向かう高圧側燃料通路84に送出することが可能となっている。偏心カム112は、ディーゼル機関10の機関回転速度に比例した回転速度で回転するため、昇圧室120,121は、機関回転速度に比例した周波数で容積が周期的に変化する。高圧ポンプ110が、高圧側燃料通路84に送出する燃料流量、すなわちフィードポンプ102から高圧ポンプ110に向かう燃料流量は、吸入調量弁105により調整される。   As described above, in the high-pressure pump 110, the eccentric cam 112 is rotationally driven, so that the fuel fed from the feed pump 102 and the flow rate of which is adjusted by an intake metering valve 105 described later is supplied from the passage 106 to the boosting chamber 120. Alternatively, the air can be sucked into the pressurizing chamber 121, boosted, and sent to the high-pressure side fuel passage 84 toward the fuel rail 88. Since the eccentric cam 112 rotates at a rotational speed proportional to the engine rotational speed of the diesel engine 10, the volume of the booster chambers 120 and 121 periodically changes at a frequency proportional to the engine rotational speed. The fuel flow rate sent from the high-pressure pump 110 to the high-pressure side fuel passage 84, that is, the fuel flow rate from the feed pump 102 toward the high-pressure pump 110 is adjusted by the intake metering valve 105.

吸入調量弁105は、通過する燃料流量を調整する流量制御弁であり、絞り作用によって流量を調整する絞り弁である。吸入調量弁105は、内部において流路断面積を変化させることにより、通過する燃料流量を調整する。吸入調量弁105は、リニアソレノイド式の電磁駆動弁であり、図4に示すように、ハウジング300内をスライド移動可能な弁体310を有している。当該ハウジング300には、高圧ポンプ110に向かう通路106(図3参照)と、ハウジング300内とを連通させる貫通穴302が形成されている。一方、弁体310には、通路103と連通する内部通路311と、当該内部通路311と貫通穴302とを連通させることが可能な貫通穴312が形成されている。内部通路311は、図に矢印F1で示すように、フィードポンプ102から送出された燃料を受ける。   The intake metering valve 105 is a flow rate control valve that adjusts the flow rate of fuel that passes therethrough, and is a throttle valve that adjusts the flow rate by a throttle action. The intake metering valve 105 adjusts the flow rate of fuel passing therethrough by changing the cross-sectional area of the flow path inside. The suction metering valve 105 is a linear solenoid type electromagnetically driven valve, and has a valve body 310 that can slide in the housing 300 as shown in FIG. The housing 300 is formed with a through hole 302 that allows the passage 106 (see FIG. 3) toward the high-pressure pump 110 to communicate with the inside of the housing 300. On the other hand, the valve body 310 is formed with an internal passage 311 that communicates with the passage 103 and a through hole 312 that allows the internal passage 311 and the through hole 302 to communicate with each other. The internal passage 311 receives the fuel delivered from the feed pump 102 as indicated by an arrow F1 in the figure.

吸入調量弁105は、弁体310が、ハウジング300に対してスライド移動することで、弁体310側の貫通穴302と、ハウジング300側の貫通穴312が重なる面積、すなわち、図に矢印F2で示す燃料流路の断面積(以下、単に「流路断面積」と記す)を変化させることが可能となっている。ハウジング300に対する弁体310の位置は、ECU200により制御される。   In the intake metering valve 105, the valve body 310 slides relative to the housing 300, so that the through hole 302 on the valve body 310 side and the through hole 312 on the housing 300 side overlap, that is, the arrow F2 in the figure. It is possible to change the cross-sectional area of the fuel channel (hereinafter simply referred to as “channel cross-sectional area”). The position of the valve body 310 relative to the housing 300 is controlled by the ECU 200.

吸入調量弁105は、貫通穴302と貫通穴312との間において、流路断面積を減少させる、すなわち「絞り」を形成することで、燃料の流れに流路抵抗を生じさせる。「絞り」を強くする通路106から高圧ポンプ110に向けて流れる燃料流量を調整することが可能となっている。吸入調量弁105は、貫通穴302と貫通穴312との間における流路断面積を小さくする、すなわち絞りを強くすることで、高圧ポンプ110に供給される燃料流量を低減させることができる。一方、流路断面積を大きくする、すなわち絞りを弱くすることで、高圧ポンプ110に向けて送出される燃料流量を増大させることができる。つまり、吸入調量弁105は、絞り作用により、高圧ポンプ110に向けて送出される燃料流量を調整することが可能となっている。   The intake metering valve 105 reduces the cross-sectional area of the flow path between the through hole 302 and the through hole 312, that is, forms a “throttle”, thereby generating flow path resistance in the fuel flow. It is possible to adjust the flow rate of fuel flowing from the passage 106 that strengthens the “throttle” toward the high-pressure pump 110. The intake metering valve 105 can reduce the flow rate of the fuel supplied to the high-pressure pump 110 by reducing the cross-sectional area of the flow path between the through hole 302 and the through hole 312, that is, by strengthening the throttle. On the other hand, the flow rate of the fuel delivered toward the high-pressure pump 110 can be increased by increasing the cross-sectional area of the flow path, that is, by reducing the throttle. That is, the intake metering valve 105 can adjust the flow rate of the fuel delivered toward the high-pressure pump 110 by a throttling action.

なお、以下の説明において、吸入調量弁105において、流路断面積を小さくする(すなわち絞りを強くする)ことを「開度を大きくする」と記す。これに対して流路断面積を大きくする(すなわち絞りを弱くする)ことを「開度を小さくする」と記す。つまり、吸入調量弁105の開度を増大させるに従って、高圧ポンプ110に向けて送出される燃料流量が増大し、高圧側燃料通路の圧力すなわち高圧側燃圧が高くなる。吸入調量弁105の開度、すなわち高圧側燃圧は、ECU200により制御される。   In the following description, in the intake metering valve 105, reducing the flow passage cross-sectional area (that is, increasing the throttle) is referred to as “increasing the opening degree”. On the other hand, increasing the channel cross-sectional area (that is, reducing the aperture) is referred to as “decreasing the opening degree”. That is, as the opening of the intake metering valve 105 is increased, the flow rate of the fuel delivered toward the high pressure pump 110 is increased, and the pressure in the high pressure side fuel passage, that is, the high pressure side fuel pressure is increased. The opening of the intake metering valve 105, that is, the high-pressure side fuel pressure is controlled by the ECU 200.

以上のように構成された燃料供給システム5を備えた車両1において、ECU200は、図示しないクランク角センサからのクランク角に係る信号と、エアフロメータからの吸入空気量(新気量)に係る信号と、燃料圧力センサ81からレール圧(高圧側燃圧)に係る信号とを検出している。また、ECU200は、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ96からアクセル操作量に係る信号と、A/Fセンサ98からの、排気後処理装置55と酸化触媒58との間における排出ガス中の酸素濃度に係る信号とを検出している。   In the vehicle 1 including the fuel supply system 5 configured as described above, the ECU 200 performs a signal related to a crank angle from a crank angle sensor (not shown) and a signal related to an intake air amount (fresh air amount) from an air flow meter. And a signal related to the rail pressure (high-pressure side fuel pressure) from the fuel pressure sensor 81. Further, the ECU 200 detects a signal related to the accelerator operation amount from the accelerator pedal position sensor 96 that detects the operation amount of the accelerator pedal by the driver, and between the exhaust aftertreatment device 55 and the oxidation catalyst 58 from the A / F sensor 98. And a signal relating to the oxygen concentration in the exhaust gas.

これら検出信号に基づいて、ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態である機関回転速度及び機関負荷を制御変数として推定している。また、ECU200は、排気後処理装置55を通過後の排出ガス中の酸素濃度を制御変数として推定している。加えて、ECU200は、高圧燃料供給ポンプ100に供給される燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度を検出し、制御変数として推定する機能である「バイオ濃度推定手段」を有しており、以下に詳細を説明する。   Based on these detection signals, the ECU 200 estimates the engine rotation speed and the engine load, which are the operating states of the diesel engine 10, as control variables. Further, the ECU 200 estimates the oxygen concentration in the exhaust gas after passing through the exhaust aftertreatment device 55 as a control variable. In addition, the ECU 200 has “bio concentration estimation means” which is a function of detecting the concentration of biodiesel fuel in the fuel supplied to the high-pressure fuel supply pump 100 and estimating the concentration as a control variable. Will be explained.

図1及び図2に示すように、燃料タンク220には、鉱物油である原油を分留して作られたディーゼル燃料(以下、軽油と記す)だけでなく、菜種油等の植物油をメタノール等と反応させてエステル化した脂肪酸メチルエステル(FAME)で主に構成されたディーゼル燃料(以下、「バイオディーゼル燃料」と記す)が、所望の濃度で混合されて給油される。燃料タンク220内において、軽油とバイオディーゼル燃料が混合された燃料を、以下に「混合燃料」と記す。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel tank 220 includes not only diesel fuel (hereinafter referred to as light oil) produced by fractionating crude oil, which is a mineral oil, but also vegetable oil such as rapeseed oil as methanol and the like. Diesel fuel mainly composed of fatty acid methyl ester (FAME) esterified by reaction (hereinafter referred to as “biodiesel fuel”) is mixed and supplied at a desired concentration. The fuel in which light oil and biodiesel fuel are mixed in the fuel tank 220 is hereinafter referred to as “mixed fuel”.

燃料タンク220には、燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度を推定するために、燃料タンク220内にある混合燃料の燃料性状に係る情報を検出可能な燃料性状検出センサ228が設けられている。燃料性状に係る情報には、例えば、混合燃料の光透過率や光屈折率、誘電率等がある。燃料性状検出センサ228は、検出した燃料性状の情報に係る信号を、ECU200に送出している。   The fuel tank 220 is provided with a fuel property detection sensor 228 capable of detecting information related to the fuel property of the mixed fuel in the fuel tank 220 in order to estimate the concentration of biodiesel fuel in the fuel. Examples of the information related to the fuel property include the light transmittance, the light refractive index, and the dielectric constant of the mixed fuel. The fuel property detection sensor 228 sends a signal related to the detected fuel property information to the ECU 200.

ECU200は、燃料性状検出センサ228からの燃料性状の情報に係る信号を検出しており、光透過率や誘電率等の燃料性状に係る情報を、制御変数として推定している。これら制御変数に基づいて、ECU200は、燃料タンク220内に貯蔵されている混合燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度を推定することが可能に構成されている。   The ECU 200 detects a signal related to the fuel property information from the fuel property detection sensor 228, and estimates information related to the fuel property such as light transmittance and dielectric constant as a control variable. Based on these control variables, the ECU 200 is configured to be able to estimate the concentration of biodiesel fuel in the mixed fuel stored in the fuel tank 220.

燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度を検出、推定する具体的な手法としては、例えば、本願出願人の特開2008−107098号公報の第0034段落から第0096段落に開示されている。当該公報においては、デリバリパイプ(燃料分配管)に燃料の光透過率及び屈折率を検出可能な燃料性状センサが設けられており、光透過率及び屈折率に係る信号を、電子制御装置(ECU)に送出している。燃料の光透過率と、燃料中のアルコール濃度との間には、相関関係がある。このECUは、予め求められた光透過率とアルコール濃度との相関関係と、検出された光透過率に基づいて燃料中のアルコール濃度、すなわち含酸素化合物の濃度を推定する。バイオディーゼル燃料の主成分である脂肪酸メチルエステルと、いわゆるバイオガソリンに含まれるアルコールは、同じく含酸素化合物であり、混合燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度は、アルコールの濃度と略同一の原理で検出、推定することが可能である。ここに、本明細書の一部を構成するものとして特開2008−107098号公報の内容を援用する。   Specific methods for detecting and estimating the concentration of biodiesel fuel in the fuel are disclosed, for example, in paragraphs 0034 to 0096 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-107098 of the present applicant. In the publication, a fuel property sensor capable of detecting the light transmittance and refractive index of fuel is provided in a delivery pipe (fuel distribution pipe), and signals relating to the light transmittance and refractive index are transmitted to an electronic control unit (ECU). ). There is a correlation between the light transmittance of the fuel and the alcohol concentration in the fuel. The ECU estimates the alcohol concentration in the fuel, that is, the concentration of the oxygen-containing compound, based on the correlation between the light transmittance and the alcohol concentration obtained in advance and the detected light transmittance. Fatty acid methyl ester, which is the main component of biodiesel fuel, and alcohol contained in so-called biogasoline are also oxygenated compounds, and the concentration of biodiesel fuel in the mixed fuel is detected based on almost the same principle as the alcohol concentration. Can be estimated. The contents of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-107098 are incorporated herein as part of the present specification.

なお、バイオディーゼル燃料の濃度を推定する手法は、上述のものに限定されるものではない。例えば、燃料性状検出センサ228が、燃料タンク220内に給油された燃料の粘度や温度等を検出し、これら検出された信号に基づいて、ECU200が、燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度を推定するものとしても良い。   In addition, the method of estimating the density | concentration of biodiesel fuel is not limited to the above-mentioned thing. For example, the fuel property detection sensor 228 detects the viscosity, temperature, and the like of the fuel supplied into the fuel tank 220, and the ECU 200 estimates the concentration of biodiesel fuel in the fuel based on these detected signals. It is good as a thing.

また、バイオディーゼル燃料の濃度を推定する手法は、燃料性状検出センサ228により、燃料から直接、検出・推定する手法に限定されるものではない。例えば、ディーゼル機関10の所定の運転状態において、軽油のみが給油された場合と同様に、燃料噴射弁80等を作動させ、このとき、排気後処理装置55と酸化触媒58との間における排出ガスの酸素濃度の挙動(時間履歴)を、軽油のみが給油された場合の酸素濃度の挙動と比較することで、燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度を推定することも可能である。   Further, the method of estimating the concentration of biodiesel fuel is not limited to the method of detecting / estimating directly from the fuel by the fuel property detection sensor 228. For example, in a predetermined operation state of the diesel engine 10, the fuel injection valve 80 and the like are operated in the same manner as when only light oil is supplied. At this time, the exhaust gas between the exhaust aftertreatment device 55 and the oxidation catalyst 58 is operated. It is also possible to estimate the concentration of biodiesel fuel in the fuel by comparing the behavior of oxygen concentration (time history) with the behavior of oxygen concentration when only light oil is supplied.

ECU200は、上述のように推定された燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度と、ディーゼル機関10の運転状態(機関回転速度及び機関負荷)に応じて、燃料噴射弁80の噴射特性、詳細には、高圧側燃料通路における燃料圧力である高圧側燃圧(レール圧)、すなわち吸入調量弁105の開度を制御することが可能となっている。   The ECU 200 determines the injection characteristics of the fuel injection valve 80 according to the concentration of the biodiesel fuel in the fuel estimated as described above and the operating state of the diesel engine 10 (engine speed and engine load). It is possible to control the high-pressure side fuel pressure (rail pressure) that is the fuel pressure in the high-pressure side fuel passage, that is, the opening of the intake metering valve 105.

以上のように構成されたディーゼル機関10において、運転状態すなわち機関負荷及び機関回転速度によっては、高圧燃料供給ポンプ100内において、局所的に燃料の圧力が大きく低下することがあり、特に、絞り作用により燃料流量を調整する吸入調量弁105において燃料の流速が上昇して圧力が低下することがある。このとき圧力が飽和蒸気圧まで低下すると、キャビテーションが生じることがある。   In the diesel engine 10 configured as described above, depending on the operating state, that is, the engine load and the engine rotation speed, the fuel pressure may be greatly reduced locally in the high-pressure fuel supply pump 100. As a result, the flow rate of the fuel may increase and the pressure may decrease in the intake metering valve 105 that adjusts the fuel flow rate. At this time, when the pressure is reduced to the saturated vapor pressure, cavitation may occur.

燃料タンク220からの燃料中に高い濃度のバイオディーゼル燃料が含まれている場合、高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが生じると、燃料中のバイオディーゼル燃料成分が酸化劣化して、燃料中に汚染物質が生じる虞がある。   When high concentration biodiesel fuel is contained in the fuel from the fuel tank 220, when cavitation occurs in the high-pressure fuel supply pump 100, the biodiesel fuel component in the fuel is oxidized and deteriorated, and the pollutant is contained in the fuel. May occur.

特に、ディーゼル機関10の運転状態が低負荷側の運転領域にある場合、各気筒の1サイクルあたりの吸入空気量が少なく、燃料噴射弁80が1サイクルあたりに噴射する燃料量も少なくなる。このため、低負荷側の運転領域においては、高圧燃料供給ポンプ100が、燃料レール88に向けて1サイクルあたりに送出すべき燃料量も少なく、吸入調量弁105の開度を小さくする(絞りを強くする)必要がある。吸入調量弁105の開度を小さくすると、絞りの近傍において燃料圧力が低下して、キャビテーションが生じ易くなるという問題がある。   In particular, when the operating state of the diesel engine 10 is in the operating region on the low load side, the amount of intake air per cycle of each cylinder is small, and the amount of fuel injected by the fuel injection valve 80 per cycle is also small. For this reason, in the low load side operation region, the high-pressure fuel supply pump 100 has a small amount of fuel to be delivered per cycle toward the fuel rail 88, and the opening of the intake metering valve 105 is reduced (throttling). Need to be strong). When the opening of the intake metering valve 105 is reduced, there is a problem that the fuel pressure is reduced in the vicinity of the throttle and cavitation is likely to occur.

そこで、本実施形態においては、ディーゼル機関の運転状態が、所定の低負荷側領域にある場合において、燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が、所定の判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて、高圧側燃圧が高くなるよう制御しており、以下に図2、図5〜図7を用いて説明する。   Therefore, in the present embodiment, when the operation state of the diesel engine is in a predetermined low load side region and the concentration of biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than a predetermined determination concentration, the determination concentration The control is performed so that the high-pressure side fuel pressure becomes higher than that in the case where the pressure is lower than 1. The following description will be made with reference to FIGS. 2 and 5 to 7.

図5は、本実施形態に係るディーゼル機関用制御装置(ECU)が実行する目標高圧側燃圧設定制御を示すフローチャートである。図6は、本実施形態に係るディーゼル機関の運転領域と、高圧側燃圧の目標値との関係を示す図である。図7は、本実施形態に係るディーゼル機関に供給される燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度と、高圧側燃圧の目標値との関係を示す表である。   FIG. 5 is a flowchart showing target high-pressure side fuel pressure setting control executed by the diesel engine control device (ECU) according to the present embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the operating range of the diesel engine according to the present embodiment and the target value of the high-pressure side fuel pressure. FIG. 7 is a table showing the relationship between the concentration of biodiesel fuel in the fuel supplied to the diesel engine according to this embodiment and the target value of the high-pressure side fuel pressure.

図2及び図5に示すように、ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態、すなわち機関回転速度及び機関負荷に応じて、高圧側燃圧の目標値(以下、目標高圧側燃圧と記す)を設定する「目標高圧側燃圧設定制御」を実行する。目標高圧側燃圧設定制御は、ディーゼル機関10の作動時において、ECU200により繰り返し実行される。   As shown in FIGS. 2 and 5, the ECU 200 sets a target value for the high-pressure side fuel pressure (hereinafter referred to as a target high-pressure side fuel pressure) according to the operating state of the diesel engine 10, that is, the engine speed and the engine load. “Target high-pressure side fuel pressure setting control” is executed. The target high-pressure side fuel pressure setting control is repeatedly executed by the ECU 200 when the diesel engine 10 is in operation.

図5に示すように、まず、ECU200は、ステップS100において、各種の制御変数を取得する。制御変数には、ディーゼル機関10の運転状態を示す機関回転速度及び機関負荷と、バイオディーゼル燃料の濃度(以下、単に「バイオ濃度」と記す)が含まれている。   As shown in FIG. 5, first, the ECU 200 acquires various control variables in step S100. The control variables include the engine speed and the engine load indicating the operating state of the diesel engine 10 and the biodiesel fuel concentration (hereinafter simply referred to as “bioconcentration”).

そして、ステップS102において、ECU200は、バイオ濃度が、所定の判定濃度以上であるか否かを判定する。判定濃度は、キャビテーションが生じた場合にバイオディーゼル燃料の酸化劣化が問題となるか否かを判定するバイオ濃度の閾値であり、本実施形態では、50%に設定されている。判定濃度は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU200のROMに記憶されている。   In step S102, the ECU 200 determines whether or not the bio concentration is equal to or higher than a predetermined determination concentration. The determination concentration is a bioconcentration threshold value for determining whether or not oxidative degradation of the biodiesel fuel becomes a problem when cavitation occurs. In the present embodiment, the determination concentration is set to 50%. The determination concentration is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the ROM of the ECU 200 as a control constant.

バイオ濃度が判定濃度を下回る場合(S102:No)、ECU200は、バイオ濃度が比較的「低濃度」であり、たとえキャビテーションが生じても、バイオディーゼル燃料の酸化劣化がさほど問題にならないと判定し、目標高圧側燃圧を「通常目標高圧側燃圧」に設定し、当該「通常目標高圧側燃圧」に従って高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁105の開度を調整することで、高圧側燃圧(レール圧)を制御する(S104)。   When the bioconcentration is lower than the determination concentration (S102: No), the ECU 200 determines that the bioconcentration is relatively “low” and that the oxidative deterioration of the biodiesel fuel does not matter so much even if cavitation occurs. The target high-pressure side fuel pressure is set to “normal target high-pressure side fuel pressure”, and the opening of the intake metering valve 105 of the high-pressure fuel supply pump 100 is adjusted according to the “normal target high-pressure side fuel pressure”. The rail pressure is controlled (S104).

この「通常目標高圧側燃圧」は、図6及び図7に示すように、ディーゼル機関10の運転状態がいずれの運転領域にあるかに応じて、以下のように設定されている。
「低回転低負荷領域」=「低圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、機関回転速度が所定の判定回転速度より低く、且つ機関負荷が所定の判定濃度より低い運転領域(以下、低回転低負荷領域と記す)にある場合、目標高圧側燃圧を比較的「低圧」に設定する。
「低回転高負荷領域」=「中圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、機関回転速度が所定の判定回転速度より低く、且つ機関負荷が所定の判定濃度より高い運転領域(以下、低回転高負荷領域と記す)にある場合、目標高圧側燃圧を比較的「中圧」に設定する。
「高回転低負荷領域」=「中圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、機関回転速度が所定の判定回転速度より高く、且つ機関負荷が所定の判定濃度より低い運転領域(以下、高回転低負荷領域と記す)にある場合、目標高圧側燃圧を比較的「中圧」に設定する。
「高回転高負荷領域」=「高圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、機関回転速度が所定の判定回転速度より高く、且つ機関負荷が所定の判定濃度より高い運転領域(以下、高回転高負荷領域と記す)にある場合、目標高圧側燃圧を比較的「高圧」に設定する。
このように設定された目標高圧側燃圧に従って、ECU200は、高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁105の開度を制御する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the “normal target high-pressure side fuel pressure” is set as follows depending on which operating region the diesel engine 10 is in.
"Low rotation and low load range" = "Low pressure"
When the operating state of the diesel engine 10 is in an operating region in which the engine rotational speed is lower than a predetermined determination rotational speed and the engine load is lower than a predetermined determination concentration (hereinafter referred to as a low rotation low load region), Set the target high-pressure side fuel pressure to a relatively low pressure.
"Low rotation high load range" = "Medium pressure"
When the operating state of the diesel engine 10 is in an operating region where the engine rotational speed is lower than a predetermined determination rotational speed and the engine load is higher than a predetermined determination concentration (hereinafter referred to as a low rotation high load region), Set the target high-pressure side fuel pressure to a relatively "medium pressure".
"High rotation and low load area" = "Medium pressure"
When the operation state of the diesel engine 10 is in an operation region where the engine rotation speed is higher than a predetermined determination rotation speed and the engine load is lower than a predetermined determination concentration (hereinafter referred to as a high rotation low load region), Set the target high-pressure side fuel pressure to a relatively "medium pressure".
"High rotation and high load range" = "High pressure"
When the operating state of the diesel engine 10 is in an operating region where the engine rotational speed is higher than a predetermined determination rotational speed and the engine load is higher than a predetermined determination concentration (hereinafter referred to as a high rotation high load region), Set the target high-pressure side fuel pressure to a relatively high pressure.
The ECU 200 controls the opening degree of the intake metering valve 105 of the high-pressure fuel supply pump 100 in accordance with the target high-pressure side fuel pressure set in this way.

一方、バイオ濃度が判定濃度以上である場合(S102:Yes)、ECU200は、バイオ濃度が比較的「高濃度」であり、仮にキャビテーションが生じた場合、バイオディーゼル燃料の酸化劣化が問題になると判定して、ステップS106に進む。   On the other hand, when the bioconcentration is equal to or higher than the determination concentration (S102: Yes), the ECU 200 determines that the biodegradation of the biodiesel fuel becomes a problem when the bioconcentration is relatively “high concentration” and cavitation occurs. Then, the process proceeds to step S106.

ステップS106において、ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態(機関回転速度及び機関負荷)が、所定の低負荷側領域にあるか否かを判定する。すなわち、ECU200は、ディーゼル機関10の機関負荷が、各機関回転速度に対応して予め設定された判定負荷以上であるか否かを判定している。当該低負荷側領域は、燃料噴射弁80の1サイクルあたりの燃料噴射量が比較的少なく、高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁105の開度が小さくなる(絞りが強くなる)運転領域に設定されている。すなわち、低負荷側領域は、高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが比較的発生し易い運転領域に設定されている。低負荷側領域は、予め適合実験等により求められており、制御定数(各機関回転速度に対する判定負荷)として、ECU200のROMに記憶されている。   In step S106, the ECU 200 determines whether or not the operating state (engine rotational speed and engine load) of the diesel engine 10 is in a predetermined low load side region. That is, ECU 200 determines whether or not the engine load of diesel engine 10 is equal to or greater than a predetermined determination load corresponding to each engine rotation speed. The low load side region is an operating region in which the fuel injection amount per cycle of the fuel injection valve 80 is relatively small, and the opening of the intake metering valve 105 of the high-pressure fuel supply pump 100 is small (the throttle is increased). Is set. That is, the low load side region is set to an operation region where cavitation is relatively likely to occur in the high pressure fuel supply pump 100. The low load side region is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the ROM of the ECU 200 as a control constant (determination load for each engine rotation speed).

ディーゼル機関10の運転状態が、所定の低負荷側領域にはない場合(S106:No)、ECU200は、高圧燃料供給ポンプ100において、キャビテーションが発生する可能性がほとんどないものと判定して、「通常目標高圧側燃圧」に従って高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁105の開度を調整することで、高圧側燃圧(レール圧)を制御する。   When the operation state of the diesel engine 10 is not in the predetermined low load side region (S106: No), the ECU 200 determines that there is almost no possibility of cavitation occurring in the high-pressure fuel supply pump 100. The high pressure side fuel pressure (rail pressure) is controlled by adjusting the opening of the intake metering valve 105 of the high pressure fuel supply pump 100 in accordance with “normal target high pressure side fuel pressure”.

一方、ディーゼル機関10の運転状態が、所定の低負荷側領域にある場合(S106:Yes)、ECU200は、高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが発生する可能性があるものと判定して、目標高圧側燃圧を、上述の「通常目標高圧側燃圧」に対して所定の倍数Kを乗じて補正した、新たな目標高圧側燃圧(以下、新目標高圧側燃圧と記す)に切替える。ECU200は、運転状態が低負荷側領域にある場合、当該「新目標高圧側燃圧」に従って高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁105の開度を調整することで、高圧側燃圧(レール圧)を制御する(S108)。   On the other hand, when the operation state of the diesel engine 10 is in the predetermined low load side region (S106: Yes), the ECU 200 determines that cavitation may occur in the high pressure fuel supply pump 100, and the target high pressure The side fuel pressure is switched to a new target high-pressure side fuel pressure (hereinafter referred to as a new target high-pressure side fuel pressure) corrected by multiplying the above-mentioned “normal target high-pressure side fuel pressure” by a predetermined multiple K. The ECU 200 adjusts the opening of the intake metering valve 105 of the high-pressure fuel supply pump 100 in accordance with the “new target high-pressure side fuel pressure” when the operating state is in the low load side region, so that the high-pressure side fuel pressure (rail pressure) is adjusted. Is controlled (S108).

この「新目標高圧側燃圧」は、図6及び図7に示すように、ディーゼル機関10の運転状態がいずれの運転領域にあるかに応じて、以下のように設定されている。なお、倍数Kは、以下の予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU200のROMに記憶されている。   As shown in FIGS. 6 and 7, this “new target high-pressure side fuel pressure” is set as follows depending on which operating region the diesel engine 10 is in. The multiple K is obtained in advance by a fitting experiment or the like below, and is stored in the ROM of the ECU 200 as a control constant.

「低回転低負荷領域」=「中圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、低回転低負荷領域にある場合、目標高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(低圧)に比べて高い値である「中圧」に変更する。これは、低負荷側領域であるため、高圧燃料供給ポンプ100が燃料レール88に向けて1サイクルあたりに送出すべき燃料量が少なく、通常目標高圧側燃圧と同じ値にしたのでは、高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが生じ、バイオディーゼル燃料の酸化劣化が生じる虞があるためである。ECU200は、運転状態が低回転低負荷領域にあり、且つバイオ濃度が高濃度である場合には、通常目標高圧側燃圧に比べて高圧側燃圧を上昇させる、すなわち吸入調量弁105の開度を増大させることで、高圧燃料供給ポンプ100におけるキャビテーションの発生を抑制し、バイオディーゼル燃料の酸化劣化が生じることを抑制している。
"Low rotation and low load range" = "Medium pressure"
The ECU 200 changes the target high-pressure side fuel pressure to “medium pressure” that is higher than the normal target high-pressure side fuel pressure (low pressure) when the operating state of the diesel engine 10 is in the low rotation and low load region. Since this is a low load side region, the amount of fuel that the high pressure fuel supply pump 100 should send out to the fuel rail 88 per cycle is small, and if it is set to the same value as the normal target high pressure side fuel pressure, the high pressure fuel This is because cavitation occurs in the supply pump 100 and there is a risk of oxidative degradation of the biodiesel fuel. The ECU 200 increases the high-pressure side fuel pressure compared to the normal target high-pressure side fuel pressure when the operating state is in the low rotation and low load region and the bioconcentration is high, that is, the opening of the intake metering valve 105 As a result, the occurrence of cavitation in the high-pressure fuel supply pump 100 is suppressed, and the oxidative deterioration of the biodiesel fuel is suppressed.

「低回転高負荷領域」=「中圧/低圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、低回転高負荷領域にある場合、目標高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(中圧)と同じ値である「中圧」に設定する。これは、高負荷領域であるため、高圧燃料供給ポンプ100が燃料レール88に向けて1サイクルあたりに送出すべき燃料量が比較的多く、高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが生じる可能性が小さいためである。なお、運転状態が低回転高負荷領域にあり、且つバイオ濃度が高濃度である場合、目標高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(中圧)よりも低い値である「低圧」に変更するものとしても良い。これは、バイオ濃度が高濃度である場合には、燃料中の含酸素化合物により燃料の燃焼が促進されるため、燃料の微粒化を図る必要性が比較的低く、燃料噴射弁80の噴射圧力すなわち高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(中圧)に比べて低下させても、燃料噴射弁80から噴射した噴射燃料を気筒内において十分に燃焼させることができるからである。
"Low rotation and high load range" = "Medium pressure / Low pressure"
The ECU 200 sets the target high-pressure side fuel pressure to “medium pressure” that is the same value as the normal target high-pressure side fuel pressure (intermediate pressure) when the operating state of the diesel engine 10 is in the low rotation and high load region. Since this is a high load region, the amount of fuel that the high-pressure fuel supply pump 100 should deliver to the fuel rail 88 per cycle is relatively large, and the possibility of cavitation occurring in the high-pressure fuel supply pump 100 is small. It is. When the operating state is in the low rotation high load region and the bioconcentration is high, the target high pressure side fuel pressure is changed to “low pressure” that is a value lower than the normal target high pressure side fuel pressure (intermediate pressure). It is good as a thing. This is because, when the bioconcentration is high, the combustion of the fuel is promoted by the oxygen-containing compound in the fuel, so the necessity for atomizing the fuel is relatively low, and the injection pressure of the fuel injection valve 80 That is, even if the high-pressure side fuel pressure is reduced compared to the normal target high-pressure side fuel pressure (intermediate pressure), the injected fuel injected from the fuel injection valve 80 can be sufficiently burned in the cylinder.

「高回転低負荷領域」=「高圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、高回転低負荷領域にある場合、目標高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(中圧)に比べて高い値である「高圧」に変更する。これは、低負荷側領域であるため、高圧燃料供給ポンプ100が燃料レール88に向けて1サイクルあたりに送出すべき燃料量が少なく、加えて、高回転速度領域であるため、高圧ポンプ110の偏心カム112が比較的高速で回転駆動されて、昇圧室120,121の容積が比較的高い周波数で周期的に変化し、吸入調量弁105の下流側の通路106,107,108に生じる吸入負圧が大きく、特に高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが発生し易いためである。ECU200は、運転状態が高回転低負荷領域にあり、且つバイオ濃度が高濃度である場合、通常目標高圧側燃圧と同じ値の目標高圧側燃圧としたのでは、高圧燃料供給ポンプ100におけるキャビテーションの発生により、バイオディーゼル燃料の酸化劣化が生じ易いと判断して、通常目標高圧側燃圧に比べて高圧側燃圧を上昇させ、すなわち吸入調量弁105の開度を増大させることで、キャビテーションの発生を抑制して、バイオディーゼル燃料の酸化劣化が生じることを抑制している。
"High rotation and low load range" = "High pressure"
The ECU 200 changes the target high-pressure side fuel pressure to “high pressure”, which is a higher value than the normal target high-pressure side fuel pressure (intermediate pressure), when the operating state of the diesel engine 10 is in the high rotation and low load region. Since this is a low load side region, the amount of fuel that the high pressure fuel supply pump 100 should send out to the fuel rail 88 per cycle is small, and in addition, because it is a high rotation speed region, the high pressure pump 110 The eccentric cam 112 is rotationally driven at a relatively high speed, and the volumes of the pressure-increasing chambers 120 and 121 periodically change at a relatively high frequency, and the suction generated in the passages 106, 107 and 108 on the downstream side of the suction metering valve 105. This is because the negative pressure is large and cavitation is likely to occur particularly in the high-pressure fuel supply pump 100. When the operation state is in the high rotation and low load region and the bio concentration is high, the ECU 200 sets the target high pressure side fuel pressure to the same value as the normal target high pressure side fuel pressure. Occurrence of cavitation is determined by determining that the oxidative degradation of biodiesel fuel is likely to occur due to the occurrence, and increasing the high-pressure side fuel pressure compared to the normal target high-pressure side fuel pressure, that is, increasing the opening of the intake metering valve 105 This suppresses the oxidative degradation of biodiesel fuel.

「高回転高負荷領域」=「高圧/中圧」
ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が、高回転高負荷領域にある場合、目標高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(高圧)と同じ値である「高圧」に設定する。これは、高負荷領域であるため、高圧燃料供給ポンプ100が燃料レール88に向けて1サイクルあたりに送出すべき燃料量が比較的多く、高圧燃料供給ポンプ100においてキャビテーションが生じる可能性が小さいためである。なお、運転状態が高回転高負荷領域にあり、且つバイオ濃度が高濃度である場合、目標高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(高圧)よりも低い値である「中圧」に設定するものとしても良い。これは、バイオ濃度が高濃度である場合には、燃料中のバイオディーゼル燃料成分(含酸素化合物)により燃料の燃焼が促進されるため、燃料の微粒化を図る必要性が比較的低く、燃料噴射弁80の噴射圧力すなわち高圧側燃圧を、通常目標高圧側燃圧(高圧)に比べて低下させても、燃料噴射弁80から噴射した噴射燃料を気筒内において十分に燃焼させることができるからである。
"High rotation and high load range" = "High pressure / Medium pressure"
The ECU 200 sets the target high-pressure side fuel pressure to “high pressure”, which is the same value as the normal target high-pressure side fuel pressure (high pressure), when the operating state of the diesel engine 10 is in the high rotation high load region. Since this is a high load region, the amount of fuel that the high-pressure fuel supply pump 100 should deliver to the fuel rail 88 per cycle is relatively large, and the possibility of cavitation occurring in the high-pressure fuel supply pump 100 is small. It is. When the operating state is in the high rotation and high load region and the bioconcentration is high, the target high-pressure side fuel pressure is set to “medium pressure” that is lower than the normal target high-pressure side fuel pressure (high pressure). It is good as a thing. This is because, when the bioconcentration is high, the combustion of the fuel is promoted by the biodiesel fuel component (oxygen-containing compound) in the fuel, so the necessity for atomizing the fuel is relatively low. Even if the injection pressure of the injection valve 80, that is, the high-pressure side fuel pressure is reduced compared to the normal target high-pressure side fuel pressure (high pressure), the injected fuel injected from the fuel injection valve 80 can be sufficiently burned in the cylinder. is there.

以上、図2、図5〜図7に示したように、ECU200は、高圧燃料供給ポンプ100に供給される燃料中のバイオ濃度が所定の判定濃度(例えば、50%)以上の「高濃度」であり、且つディーゼル機関10の運転状態が、所定の低負荷側領域(すなわち低回転低負荷領域及び高回転低負荷領域)にある場合には、判定濃度を下回る「低濃度」である場合に比べて高圧側燃圧が上昇するよう制御する。詳細には、高圧燃料供給ポンプ100の吸入調量弁105の開度を増大させている。これにより、バイオ濃度が比較的高く、キャビテーションの発生によるバイオディーゼル燃料の酸化劣化が問題となる場合には、高圧燃料供給ポンプにおけるキャビテーションの発生を抑制することで、バイオディーゼル燃料の酸化劣化を抑制することができる。   As described above, as shown in FIG. 2 and FIG. 5 to FIG. And when the operating state of the diesel engine 10 is in a predetermined low load side region (that is, a low rotation low load region and a high rotation low load region), the “low concentration” is lower than the determination concentration. Control is performed so that the high-pressure side fuel pressure rises. Specifically, the opening of the intake metering valve 105 of the high-pressure fuel supply pump 100 is increased. As a result, when the bioconcentration is relatively high and oxidative degradation of biodiesel fuel due to the occurrence of cavitation becomes a problem, oxidative degradation of biodiesel fuel is suppressed by suppressing the occurrence of cavitation in the high-pressure fuel supply pump. can do.

なお、本実施形態においては、ECU200は、燃料中のバイオ濃度が所定の判定濃度以上であるか否かを判定し、判定濃度以上である「高濃度」と判定した場合において、ディーゼル機関10の運転状態が所定の低負荷側領域にある場合に、判定濃度を下回る「低濃度」である場合に比べて高圧側燃圧を上昇させるよう制御するものとしたが、高圧側燃圧の制御態様は、これに限定されるものではない。   In the present embodiment, the ECU 200 determines whether or not the bioconcentration in the fuel is equal to or higher than a predetermined determination concentration. When the ECU 200 determines that the “high concentration” is equal to or higher than the determination concentration, the ECU 200 When the operating state is in a predetermined low load side region, the high pressure side fuel pressure is controlled to be increased compared to the case where the low concentration is lower than the determination concentration, but the control mode of the high pressure side fuel pressure is It is not limited to this.

例えば、ECU200が、燃料中のバイオ濃度が、「低濃度」、「中濃度」及び「高濃度」のいずれかであるかを判定し、ディーゼル機関10の運転状態が所定の低負荷側領域にある場合においてバイオ濃度が「中濃度」である場合には、「低濃度」である場合に比べて高圧側燃圧が高くなるよう制御し、バイオ濃度が「高濃度」である場合には、「中濃度」である場合に比べて更に高圧側燃圧が高くなるよう制御するものとしても良い。   For example, the ECU 200 determines whether the bioconcentration in the fuel is any one of “low concentration”, “medium concentration”, and “high concentration”, and the operation state of the diesel engine 10 falls within a predetermined low load side region. In some cases, when the bioconcentration is “medium concentration”, the fuel pressure on the high-pressure side is controlled to be higher than when it is “low concentration”, and when the bioconcentration is “high concentration”, “ Control may be performed such that the high-pressure side fuel pressure is further increased as compared with the case of “medium concentration”.

また、ディーゼル機関10の運転状態が所定の低負荷側領域にある場合においては、ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が同一であっても、燃料中のバイオ濃度が高くなるに従って、高圧側燃圧がより高くなるよう(すなわち吸入調量弁105の開度が大きくなるよう)制御するものとしても良い。   Further, when the operation state of the diesel engine 10 is in a predetermined low load side region, the ECU 200 increases the high-pressure side fuel pressure as the bioconcentration in the fuel increases even if the operation state of the diesel engine 10 is the same. May be controlled to be higher (that is, the opening of the intake metering valve 105 is increased).

以上に説明したように本実施形態に係るディーゼル機関10は、複数の気筒を有し、気筒ごとに燃料噴射弁80を備え、各燃料噴射弁80が燃料の供給を受ける共通の高圧側燃料通路である燃料レール88に、低圧側燃料通路(例えば、低圧燃料通路222)から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプ100を備えたものであり、ディーゼル機関用制御装置としてのECU200は、高圧側燃料通路における燃料圧力である高圧側燃圧(レール圧)を制御可能なものである。ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態(機関回転速度及び機関負荷)が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度である「バイオ濃度」が所定の判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧(レール圧)が高くなるよう制御する。運転状態が低負荷側領域にある場合に、高圧燃料供給ポンプ100内の燃料流路において燃料圧力が低い部位が生じて、当該部位においてキャビテーションが生じることを抑制することができ、キャビテーションに起因するバイオディーゼル燃料の酸化劣化を抑制することができる。   As described above, the diesel engine 10 according to the present embodiment has a plurality of cylinders, and includes the fuel injection valve 80 for each cylinder, and each fuel injection valve 80 receives a supply of fuel. Is provided with a high-pressure fuel supply pump 100 that boosts and supplies fuel sucked from a low-pressure side fuel passage (for example, the low-pressure fuel passage 222), and an ECU 200 as a control device for a diesel engine includes: The high pressure side fuel pressure (rail pressure), which is the fuel pressure in the high pressure side fuel passage, can be controlled. The ECU 200 has the operating state (engine speed and engine load) of the diesel engine 10 in a predetermined low load side region, and the “bio concentration” that is the concentration of biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than a predetermined determination concentration. In such a case, control is performed so that the high-pressure side fuel pressure (rail pressure) becomes higher than that in the case where it falls below the determination concentration. When the operating state is in the low load side region, it is possible to suppress the occurrence of a cavitation in the portion where the fuel pressure is low in the fuel flow path in the high-pressure fuel supply pump 100 and the cavitation is caused in the portion. Oxidative degradation of biodiesel fuel can be suppressed.

本実施形態において、高圧燃料供給ポンプ100は、絞り作用により昇圧室に吸入される燃料流量を調整する吸入調量弁105を備えるものであり、ECU200は、ディーゼル機関10の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つバイオ濃度が判定濃度以上である場合には、当該判定濃度を下回る場合に比べて吸入調量弁105の開度が大きくなるよう制御するものとした。高圧燃料供給ポンプ100が1サイクルあたりに高圧側燃料通路に送出すべき燃料量が少なくなる低負荷側領域において、且つ燃料中のバイオ濃度が高い場合には、判定濃度を下回る場合に比べて吸入調量弁105の開度を大きくすることで、吸入調量弁105の「絞り」による圧力低下を抑制してキャビテーションの発生を抑制することで、キャビテーションの発生に起因するバイオディーゼル燃料の酸化劣化を抑制することができる。   In the present embodiment, the high-pressure fuel supply pump 100 is provided with an intake metering valve 105 that adjusts the flow rate of fuel sucked into the booster chamber by a throttling action, and the ECU 200 operates the diesel engine 10 at a predetermined low level. When it is in the load side region and the bioconcentration is equal to or higher than the determination concentration, the opening of the intake metering valve 105 is controlled to be larger than when the bioconcentration is lower than the determination concentration. In the low load side region where the amount of fuel to be sent to the high pressure side fuel passage per cycle by the high pressure fuel supply pump 100 is small, and when the bioconcentration in the fuel is high, the intake is in comparison with the case where the fuel concentration is below the determination concentration By increasing the opening of the metering valve 105, the pressure drop due to the “throttle” of the intake metering valve 105 is suppressed and the occurrence of cavitation is suppressed, so that the oxidative degradation of biodiesel fuel due to the occurrence of cavitation Can be suppressed.

また本実施形態において、ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にはなく(すなわち高負荷側領域にあり)、且つ燃料中のバイオ濃度が判定濃度以上である場合には、判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧が高くなるよう制御するものとした、バイオ濃度が高濃度である場合、燃料中の含酸素化合物により気筒内における燃料の燃焼が促進されるため、燃料の微粒化を図る必要性が低く、燃料噴射弁80の噴射圧力すなわち高圧側燃圧を低下させることができる。高圧側燃圧を低下させることで、高圧燃料供給ポンプ100の駆動に用いられる機械的動力を低減することが可能となる。   Further, in this embodiment, when the operation state of the diesel engine is not in the predetermined low load side region (that is, in the high load side region) and the bioconcentration in the fuel is equal to or higher than the determination concentration, the determination concentration is set. The fuel pressure is controlled so that the fuel pressure on the high-pressure side is higher than the lower limit. When the bioconcentration is high, the combustion of fuel in the cylinder is promoted by oxygenated compounds in the fuel. Therefore, the injection pressure of the fuel injection valve 80, that is, the high-pressure side fuel pressure can be reduced. By reducing the high-pressure fuel pressure, the mechanical power used to drive the high-pressure fuel supply pump 100 can be reduced.

なお、本実施形態において、ディーゼル機関10は、EGR装置70やターボ過給機60を備え、排気後処理装置としてNOx吸蔵還元型触媒55a及びDPNR触媒システム55cを備えるものとしたが、本発明を適用可能なディーゼル機関の構成は、この態様に限定されるものではない。燃料噴射弁80が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路(例えば、燃料レール88)に、低圧側燃料通路(例えば、低圧燃料通路222)から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプ100を備えたディーゼル機関であれば本発明を適用することができる。   In the present embodiment, the diesel engine 10 includes the EGR device 70 and the turbocharger 60, and includes the NOx occlusion reduction type catalyst 55a and the DPNR catalyst system 55c as exhaust aftertreatment devices. The configuration of the applicable diesel engine is not limited to this aspect. The high-pressure fuel supply pump 100 that boosts and supplies the fuel sucked from the low-pressure side fuel passage (for example, the low-pressure fuel passage 222) to the high-pressure side fuel passage (for example, the fuel rail 88) to which the fuel injection valve 80 is supplied with fuel. The present invention can be applied to any diesel engine provided with

以上のように、本発明に係るディーゼル機関の制御装置は、燃料噴射弁が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを備えたディーゼル機関に有用である。   As described above, the control device for a diesel engine according to the present invention includes the high pressure fuel supply pump that boosts and supplies the fuel sucked from the low pressure side fuel passage to the high pressure side fuel passage where the fuel injection valve receives the supply of fuel. Useful for equipped diesel engines.

本実施形態に係るディーゼル機関を含む車両の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of vehicles containing a diesel engine concerning this embodiment. 本実施形態に係る燃料供給システムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the composition of the fuel supply system concerning this embodiment. 本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the high pressure fuel supply pump which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る高圧燃料供給ポンプの吸入調量弁の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the intake metering valve of the high pressure fuel supply pump which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るディーゼル機関用制御装置(ECU)が実行する目標高圧側燃圧設定制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the target high pressure side fuel pressure setting control which the control apparatus (ECU) for diesel engines which concerns on this embodiment performs. 本実施形態に係るディーゼル機関の運転領域と、高圧側燃圧の目標値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the driving | running area | region of the diesel engine which concerns on this embodiment, and the target value of a high side fuel pressure. 本実施形態に係るディーゼル機関に供給される燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度と、高圧側燃圧の目標値との関係を示す図表である。It is a graph which shows the relationship between the density | concentration of the biodiesel fuel in the fuel supplied to the diesel engine which concerns on this embodiment, and the target value of a high side fuel pressure.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両
5 燃料供給システム
10 ディーゼル機関
80 燃料噴射弁
82 燃料分配管
88 燃料レール(燃料室、高圧側燃料通路)
98 A/Fセンサ
100 高圧燃料供給ポンプ(高圧サプライポンプ)
102 フィードポンプ
105 高圧燃料供給ポンプの吸入調量弁
200 ディーゼル機関用電子制御装置(ECU、制御手段、記憶手段、バイオ濃度推定手段)
220 燃料タンク
222 低圧燃料通路(低圧側燃料通路)
228 燃料性状検出センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 5 Fuel supply system 10 Diesel engine 80 Fuel injection valve 82 Fuel distribution pipe 88 Fuel rail (fuel chamber, high pressure side fuel passage)
98 A / F sensor 100 High pressure fuel supply pump (High pressure supply pump)
102 Feed Pump 105 Suction Metering Valve for High Pressure Fuel Supply Pump 200 Electronic Control Device for Diesel Engine (ECU, Control Unit, Storage Unit, Bio Concentration Estimation Unit)
220 Fuel tank 222 Low pressure fuel passage (low pressure side fuel passage)
228 Fuel property detection sensor

Claims (4)

燃料噴射装置が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを備えたディーゼル機関に用いられ、高圧側燃料通路における燃料圧力である高圧側燃圧を制御可能な制御装置であって、
ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、
当該判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧が高くなるよう制御する
ディーゼル機関用制御装置。
The fuel injection device is used in a diesel engine having a high-pressure fuel supply pump that supplies a high-pressure side fuel passage to which fuel is supplied by boosting fuel sucked from the low-pressure side fuel passage. A control device capable of controlling a certain high-pressure side fuel pressure,
When the operation state of the diesel engine is in a predetermined low load side region and the concentration of biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration,
A control device for a diesel engine that controls the fuel pressure on the high-pressure side to be higher than when the concentration falls below the determination concentration.
請求項1に記載のディーゼル機関用制御装置において、
高圧燃料供給ポンプは、絞り作用により昇圧室に吸入される燃料流量を調整する吸入調量弁を備えるものであり、
ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、
当該判定濃度を下回る場合に比べて吸入調量弁の開度が大きくなるよう制御する
ディーゼル機関用制御装置。
The control device for a diesel engine according to claim 1,
The high-pressure fuel supply pump includes an intake metering valve that adjusts the flow rate of fuel drawn into the booster chamber by a throttling action.
When the operation state of the diesel engine is in a predetermined low load side region and the concentration of biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration,
A control device for a diesel engine that controls the opening of the intake metering valve to be larger than when the concentration is lower than the determination concentration.
請求項1に記載のディーゼル機関用制御装置において、
ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にはなく、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が前記判定濃度以上である場合には、
前記判定濃度を下回る場合に比べて高圧側燃圧が高くなるよう制御する
ディーゼル機関用制御装置。
The control device for a diesel engine according to claim 1,
When the operation state of the diesel engine is not in the predetermined low load side region and the concentration of the biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration,
A control device for a diesel engine that controls the fuel pressure on the high-pressure side to be higher than when the concentration is lower than the determination concentration.
燃料噴射装置が燃料の供給を受ける高圧側燃料通路に、低圧側燃料通路から吸入した燃料を昇圧して供給する高圧燃料供給ポンプを有し、当該高圧燃料供給ポンプは、絞り作用により昇圧室に吸入される燃料流量を調整する吸入調量弁を備えたディーゼル機関に用いられ、当該吸入調量弁の開度を制御可能な制御装置であって、
ディーゼル機関の運転状態が所定の低負荷側領域にあり、且つ燃料中のバイオディーゼル燃料の濃度が判定濃度以上である場合には、
当該判定濃度を下回る場合に比べて吸入調量弁の開度が大きくなるよう制御する
ディーゼル機関用制御装置。
The fuel injection device has a high-pressure fuel supply pump that boosts and supplies the fuel sucked from the low-pressure fuel passage to the high-pressure fuel passage that receives the supply of fuel. A control device that is used in a diesel engine equipped with an intake metering valve that adjusts the amount of fuel sucked, and that can control the opening of the intake metering valve,
When the operation state of the diesel engine is in a predetermined low load side region and the concentration of biodiesel fuel in the fuel is equal to or higher than the determination concentration,
A control device for a diesel engine that controls the opening of the intake metering valve to be larger than when the concentration is lower than the determination concentration.
JP2008335140A 2008-12-26 2008-12-26 Control device for diesel engine Expired - Fee Related JP5287234B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008335140A JP5287234B2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Control device for diesel engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008335140A JP5287234B2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Control device for diesel engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010156275A true JP2010156275A (en) 2010-07-15
JP5287234B2 JP5287234B2 (en) 2013-09-11

Family

ID=42574365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008335140A Expired - Fee Related JP5287234B2 (en) 2008-12-26 2008-12-26 Control device for diesel engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5287234B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113700567A (en) * 2020-05-21 2021-11-26 丰田自动车株式会社 Fuel type estimation system, data analysis device, and control device for fuel supply device
CN118934374A (en) * 2024-08-30 2024-11-12 东风商用车有限公司 A dual liquid fuel high pressure direct injection system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0354334A (en) * 1989-07-19 1991-03-08 Fuji Heavy Ind Ltd Fuel injection control device for alcohol engine
JP2008274905A (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Toyota Motor Corp Combustion control device for multi-fuel internal combustion engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0354334A (en) * 1989-07-19 1991-03-08 Fuji Heavy Ind Ltd Fuel injection control device for alcohol engine
JP2008274905A (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Toyota Motor Corp Combustion control device for multi-fuel internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113700567A (en) * 2020-05-21 2021-11-26 丰田自动车株式会社 Fuel type estimation system, data analysis device, and control device for fuel supply device
CN118934374A (en) * 2024-08-30 2024-11-12 东风商用车有限公司 A dual liquid fuel high pressure direct injection system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5287234B2 (en) 2013-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100404809C (en) Low emission diesel engine internal combustion system and method with low charge air oxygen concentration levels and high fuel injection pressure
US8175788B2 (en) Control unit of diesel engine
US6666020B2 (en) Method of initiating regeneration of a particulate filter for a direct-injection diesel engine with a common rail injection system
US7861693B2 (en) Injection system for an internal combustion engine, and internal combustion engine
US20070289289A1 (en) Exhaust emission purifier with additive feeder unit and pressurized air introducer unit
US10400700B2 (en) Segmented calibration for aftertreatment optimization in internal combustion engine system
AU2011342303B2 (en) Exhaust-pipe injection system
JP5414184B2 (en) Control method and control device for fuel injection device of internal combustion engine
JP5287234B2 (en) Control device for diesel engine
Tomishima et al. The advanced diesel common rail system for achieving a good balance between ecology and economy
US10746067B2 (en) Methods and systems for regenerating a particle filter
JP4692220B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5332816B2 (en) Control device for diesel engine
US10851694B2 (en) Regeneration control device for exhaust purification device
JP2009041447A (en) Fuel supply system for diesel engine
JP2009185735A (en) Exhaust purification control device
EP2527628B1 (en) Control device of an internal combustion engine
JP2007120397A5 (en)
JP2016056743A (en) Exhaust gas recirculation control device for engine
JP2013245646A (en) Internal combustion engine control device
JP2009299499A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2009257195A (en) Control device of vehicle
JP2009024533A (en) Diesel engine control device
CN103807040B (en) NOx emission limiting method
Mahr Potential of a flexible high-pressure fuel injection system for heavy duty diesel engines

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130520

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5287234

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees