JP2002242786A - 内燃機関用燃料噴射装置への燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力調整器を用いることなくインジェクタに与
える燃圧を一定にすることができる内燃機関用燃料噴射
装置への燃料供給装置を提供する。 【解決手段】吸入口５０６の一端及び吐出口５０７の一
端が連通したポンプ室５０１を有するポンプハウジング
５Ａと、ポンプ室５０１の開口部を閉じるように取り付
けたダイヤフラム５１０と、ポンプ室５０１の容積を縮
小する方向にダイヤフラム５１０を付勢するバネ５２２
と、ダイヤフラム５１０をバネ５２２の付勢力に抗して
ポンプ室５０１の容積を拡大する方向に付勢するアクチ
ュエータ５３０とを備えた燃料ポンプ５を用いる。イン
ジェクタが燃料を噴射した直後に短時間だけアクチュエ
ータのソレノイドコイル５１１に給電し、インジェクタ
から燃料を噴射するまでの間に燃圧の脈動を収束させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に燃料を
供給する燃料噴射装置のインジェクタに燃料を供給する
燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）を用
いて内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置（ＥＦＩ）
は、機関の吸気管や燃焼室内に燃料を噴射するように取
り付けられるインジェクタと、燃料タンクからインジェ
クタの燃料供給口に燃料を供給する燃料供給装置と、所
定の噴射タイミングでインジェクタから燃料を噴射させ
るようにインジェクタを制御する電子式制御ユニット
（ＥＣＵ）とにより構成される。

【０００３】インジェクタに燃料を与えるために用いら
れている従来の燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を
汲み出してインジェクタの燃料供給口に圧送する燃料ポ
ンプと、インジェクタの燃料供給口に与えられる燃圧
（燃料の圧力）を設定値に保つように調整する圧力調整
装置とを備えている。圧力調整装置は、燃料ポンプとイ
ンジェクタとの間をつなぐ燃料配管に一端が接続されて
燃圧が設定値を超えたときに開く圧力調整バルブと、該
圧力調整バルブの他端と燃料タンクとの間を接続するリ
ターンパイプとを備えていて、インジェクタに与えられ
る燃圧が設定値を超えたときにインジェクタの燃料供給
口に供給される余剰燃料を圧力調整バルブとリターンパ
イプとを通して燃料タンクに戻すことにより、インジェ
クタに与えられる燃圧を設定値に保つ。

【０００４】このように、インジェクタに与えられる燃
圧は一定に保たれているため、インジェクタからの燃料
噴射量は、インジェクタから燃料を噴射する時間（噴射
時間）により決まる。

【０００５】ＥＣＵは、大気圧、機関の吸気温度、機関
の冷却水温度、回転速度などの各種の制御条件に対して
燃料噴射量を演算し、演算した噴射量を噴射させるため
に必要な噴射時間を演算して、該噴射時間に相当する信
号幅を有する噴射指令信号をインジェクタ駆動回路に与
える。インジェクタ駆動回路は、噴射指令信号が与えら
れている間インジェクタに所定の駆動電流を与えて燃料
を噴射させる。

【０００６】オートバイ、スノーモビル等の小形の車
両、及び船外機、ジェットスキー等の小型の船舶を駆動
する内燃機関や、汎用の内燃機関は、その性質上、占有
できるスペースに厳しい制約があるため、機関本体及び
その周辺機器の小形軽量化を図ることが望まれる。

【０００７】そのため、燃料噴射装置に燃料を供給する
燃料供給装置も、その小形軽量化を図ることが望まれて
いるが、従来の燃料供給装置では、燃料の循環経路を構
成する配管類や、プレッシャーレギュレータなどの部材
の体積が大きいため、装置全体を小形にする上で限界が
あった。また、従来の燃料供給装置は部品点数が多いた
め、車体等へ組み付ける際の工数が多くなって、コスト
が高くなるという問題があった。

【０００８】この問題を解決する方法として、特開２０
００−２４９０１３号では、圧力調整バルブ及びリター
ンパイプからなる圧力調整装置を無くし、その代わりに
燃料配管に燃圧センサを設けて、該燃圧センサにより検
出された燃圧を目標値に保つように電動燃料ポンプをフ
ィードバック制御する方法が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開２０００−２４９
０１３号で提案された方法によれば、圧力調整器を省略
することができるが、この既提案の方法では、圧力調整
器を省略する代わりに高価な燃圧センサを設けている上
に、機関の加速時などの過渡時に圧力調整の応答が間に
合わないために生じる燃圧の脈動を吸収するために、燃
料配管にダンパを接続しておく必要があるため、小形軽
量化及びコストの低減を図る上で限界があった。

【００１０】本発明の目的は、圧力調整器や燃圧センサ
を用いることなく、またダンパを設けることなしに、イ
ンジェクタに与える燃圧を設定値に保つことができるよ
うにして、機関の小形軽量化に寄与することができるよ
うにした内燃機関用燃料噴射装置への燃料供給装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関用燃
料噴射装置のインジェクタに燃料を供給する燃料供給装
置に係わるものである。

【００１２】本発明に係わる燃料供給装置は、燃料ポン
プと、該燃料ポンプを駆動するポンプ駆動手段とにより
構成される。

【００１３】本発明で用いる燃料ポンプは、ポンプ室と
該ポンプ室内に一端が接続された吸入口及び吐出口とを
有して、吸入口及び吐出口の他端がそれぞれ燃料供給源
及びインジェクタの燃料供給口に接続されるポンプハウ
ジングと、少なくとも一部がポンプ室内に臨むように設
けられてポンプ室の容積を拡大する方向と縮小する方向
とに変位させられるポンプ駆動部材と、ポンプ室の容積
を縮小する方向にポンプ駆動部材を付勢する付勢手段
と、給電されたときにポンプ駆動部材を付勢手段の付勢
力に抗してポンプ室の容積を拡大する方向に駆動する電
気的アクチュエータと、ポンプ室の容積が拡大したとき
に吸入口を通してポンプ室内に燃料が流入するのを許容
し、ポンプ室の容積が縮小したときには吸入口を通して
燃料が流出するのを阻止するように設けられた第１のチ
ェックバルブと、ポンプ室の容積が拡大したときに吐出
口を通して燃料が流入するのを阻止し、ポンプ室の容積
が縮小したときに吐出口を通して燃料が吐出するのを許
容するように設けられた第２のチェックバルブとを備え
ていて、上記付勢手段による付勢力に相応した燃圧を吐
出口を通してインジェクタに与える。

【００１４】上記ポンプ駆動手段は、インジェクタから
の各燃料噴射が完了した後次の燃料噴射が開始されるま
での間にアクチュエータに設定時間の間だけ給電して該
アクチュエータを駆動するように構成される。

【００１５】そして、アクチュエータへの給電が完了し
た後インジェクタからの次の燃料噴射が開始されるまで
の間に、アクチュエータの駆動により生じた燃圧の脈動
を収束させるために必要な時間が残されるように、アク
チュエータに給電するタイミングとアクチュエータに給
電する時間とが設定される。

【００１６】上記のように構成すると、ポンプ駆動部材
を付勢する付勢手段の付勢力により燃圧が決まる。また
上記のように、アクチュエータへの給電が完了した後イ
ンジェクタからの次の燃料噴射が開始されるまでの間
に、アクチュエータの駆動により生じた燃圧の脈動を収
束させるために必要な時間が残されるように、アクチュ
エータに給電するタイミングとアクチュエータに給電す
る時間とを設定すると、アクチュエータを駆動した際に
生じる吐出圧の脈動により燃料噴射時の燃圧が変動する
のを防ぐことができる。そのため、特別の制御を行うこ
となく、また燃圧の脈動を吸収するダンパを設けること
なく、燃料ポンプに設ける付勢手段の付勢力を適当に調
整しておくだけで、燃料噴射時にインジェクタに与える
燃圧を設定値に保つことができる。

【００１７】上記のように、本発明によれば、燃料ポン
プ自体に圧力調整機能を持たせることができるため、従
来必要とした圧力調整装置を省略して、部品点数を削減
することができ、また燃圧の脈動を吸収するダンパも必
要としない。更に、燃料ポンプをフィードバック制御す
る必要がないため、高価な燃圧センサを設ける必要がな
い。

【００１８】従って、本発明によれば、燃料供給装置の
小形化と組み立て工数の削減とを図ることができ、内燃
機関の小形軽量化とコストの低減とに寄与することがで
きる。

【００１９】更に、本発明に係わる燃料供給装置では、
燃圧を調整するために余剰燃料を燃料タンクに戻す必要
がないため、燃料ポンプにはインジェクタが噴射した燃
料を補給するだけの必要最小限の仕事をさせればよい。
従って、燃料供給装置を駆動するために必要な電力を少
なくすることができ、省エネルギーを図ることができ
る。

【００２０】上記のように、本発明に係わる燃料供給装
置は、必要最小限の電力で駆動できるため、バッテリを
搭載しないバッテリレスの内燃機関にも容易に適用する
ことができる。

【００２１】本発明の好ましい態様では、上記ポンプ駆
動部材としてダイヤフラムを用いる。ポンプ駆動部材と
してダイヤフラムを用いる場合には、ポンプ室の一部に
開口部を設けておき、該開口部を閉じるようにダイヤフ
ラムを取り付ける。この場合、付勢手段としては、コイ
ルスプリングなどのバネを用い、このバネによりポンプ
室の容積を縮小する方向にダイヤフラムを付勢する。電
気アクチュエータは、給電されたときにダイヤフラムを
バネの付勢力に抗してポンプ室の容積を拡大する方向に
駆動するように設ける。この場合、第１及び第２のチェ
ックバルブの設け方及びポンプ駆動手段の構成は前記と
同様である。

【００２２】本発明の他の好ましい態様では、上記ポン
プ駆動部材としてピストンを用いる。ポンプ駆動部材と
してピストンを用いる場合には、ポンプ室をシリンダ状
に形成し、このポンプ室の一端に設けた開口部を通して
ポンプ室内にピストンを嵌合させる。

【００２３】また付勢手段としては、コイルスプリング
などのバネを用い、このバネによりポンプ室の容積を縮
小する方向にピストンを付勢する。電気アクチュエータ
は、給電されたときにピストンをバネの付勢力に抗して
ポンプ室の容積を拡大する方向に駆動するように設け
る。この場合も、第１及び第２のチェックバルブの設け
方及びポンプ駆動手段の構成は前記と同様である。

【００２４】上記ポンプ駆動手段は、例えば、インジェ
クタからの燃料の噴射が完了した直後にポンプ駆動指令
を発生するポンプ駆動指令発生手段と、ポンプ駆動指令
が発生した時にアクチュエータに給電するアクチュエー
タ駆動回路とを備えた構成することができる。

【００２５】また上記ポンプ駆動手段として、内燃機関
により駆動される磁石発電機を用いることもできる。こ
の場合には、内燃機関により駆動される磁石発電機に設
けられた発電コイルの一方の半波の出力でアクチュエー
タに給電するようにしておき、インジェクタが燃料の噴
射を完了した直後に一方の半波の出力を発生するように
発電コイルを設けておく。

【００２６】上記電動アクチュエータとしては、ソレノ
イド（電磁石）を駆動源としてプランジャを直線駆動す
るようにしたリニアソレノイドを用いるのが好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１はＥＣＵにより内燃機関を制
御するシステムの構成例を示した構成図である。図示の
内燃機関１は単気筒の４サイクル機関で、シリンダ１ａ
と、ピストン１ｂと、ピストン１ｂにコンロッドを介し
て連結されたクランク軸１ｃと、吸気ポート１ｄ及び排
気ポート１ｅを有するシリンダヘッド１ｆと、吸気ポー
ト及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ１ｇ及
び排気バルブ１ｈと、クランク軸１ｃにより駆動される
カム軸１ｉと、カム軸１ｉの回転に伴って吸気バルブ１
ｇ及び排気バルブ１ｈを駆動するバルブ駆動機構１ｊ
と、吸気ポート１ｄに接続された吸気管１ｋとを備えて
おり、吸気管１ｋ内にはスロットルバルブ１ｍが設けら
れている。

【００２８】内燃機関１のシリンダヘッド１ｆには点火
プラグ２が取り付けられ、この点火プラグ２は、点火コ
イルＩＧの二次コイルに高圧コードを通して接続されて
いる。

【００２９】また内燃機関の吸気管１ｋには、インジェ
クタ（電磁燃料噴射弁）３が取り付けられている。図示
のインジェクタ３は、燃料噴射口を先端に有し、燃料供
給口を後端部寄りに有するインジェクタボディと、該イ
ンジェクタボディ内で燃料噴射口を開く位置（開位置）
と閉じる位置（閉位置）との間を変位し得るように設け
られたバルブ部材と、該バルブ部材を常時閉位置側に付
勢する付勢手段と、バルブ部材を開位置側に駆動するソ
レノイドとを備えた周知のもので、ソレノイドに駆動電
流が与えられている間その燃料噴射口を開いて内燃機関
の吸気管内に燃料を噴射する。

【００３０】４は機関に供給する燃料を蓄える燃料タン
ク、５は燃料タンク４内の燃料をインジェクタ３に供給
する燃料ポンプ、６はマイクロコンピュータを備えた電
子式制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ６内には、
ハードウェア回路としてインジェクタ駆動回路と、ポン
プ駆動回路とが設けられる外、点火コイルＩＧとともに
内燃機関用点火装置を構成する点火回路が設けられてい
て、インジェクタ駆動回路の出力端子及びポンプ駆動回
路の出力端子にそれぞれインジェクタ３及び燃料ポンプ
４が接続され、点火回路の出力端子に点火コイルＩＧの
一次コイルが接続されている。

【００３１】７は機関のクランク軸１ｃにより駆動され
る磁石発電機で、図示の磁石発電機は、クランク軸１ｃ
に取り付けられた磁石回転子７ａと、機関のケース等に
固定された固定子７ｂとからなっている。図示の磁石回
転子７ａは、クランク軸１ｃに取り付けられたカップ状
のフライホイール７ｃと、このフライホイールの内周に
取り付けられた複数の永久磁石７ｄとを備えた周知のフ
ライホイール磁石回転子からなっている。また固定子７
ｂは、多数の歯部が放射状に形成された多極星形鉄心
と、該鉄心の多数の歯部にそれぞれ巻回された多数の発
電コイルとからなっていて、固定子７ｄを構成する多極
星形鉄心の各歯部の先端の磁極部が磁石回転子７ａの磁
極部に所定のギャップを介して対向させられている。

【００３２】８は磁石発電機７の固定子に設けられたバ
ッテリ充電用発電コイルの出力電圧Ｖｂにより、整流器
と電圧調整器とを備えたレギュレータ９を通して充電さ
れるバッテリで、このバッテリの出力電圧は、各種の電
装品を駆動するために用いられる。

【００３３】図示の例では、磁石発電機７の固定子に設
けられたＥＣＵ駆動用発電コイルの出力電圧ＶｅがＥＣ
Ｕ内の電源回路に印可されている。ＥＣＵ内の電源回路
は、ＥＣＵ駆動用発電コイルの出力電圧をマイクロコン
ピュータを駆動するのに適した電圧と、燃料ポンプ及び
インジェクタを駆動するのに適した電圧と、点火装置を
駆動する電圧とに変換する回路で、この電源回路からＥ
ＣＵ内のマイクロコンピュータに電源電圧が与えられる
とともに、燃料ポンプ駆動回路、インジェクタ駆動回
路、点火回路等に電源電圧が与えられる。

【００３４】ＥＣＵ８には、インジェクタ３から噴射さ
せる燃料の量を制御するための制御条件と、機関の点火
時期を制御するための制御条件とを検出する各種のセン
サの出力が入力されている。

【００３５】図示の例では、吸気管１ｋ内の圧力を検出
する圧力センサ１０と、機関の吸気温度を検出する吸気
温度センサ１１と、機関の潤滑油の温度を検出する油温
センサ１２と、スロットルバルブバルブ１ｍの開度を検
出するスロットルバルブセンサ１３とが設けられてい
て、これらのセンサの出力がＥＣＵ６のＡ／Ｄ入力ポー
トに入力されている。

【００３６】また機関の回転情報（回転角度位置情報及
び回転速度情報）を得るため、パルサ１４が設けられて
いて、このパルサの出力がＥＣＵ６に入力されている。
パルサ１４は、フライホイール７ｃの外周に形成された
突起または凹部（図示の例では突起）からなるリラクタ
７ｅのエッジを検出してパルスを発生するもので、例え
ば、リラクタ７ｅに対向する磁極部を先端に有する鉄心
と、該鉄心に磁気結合された永久磁石と、該鉄心に巻回
された信号コイルとにより構成されている。

【００３７】パルサ１４は、リラクタ７ｅの回転方向の
前端縁を検出したとき、及び該リラクタ７ｅの回転方向
の後端縁を検出したときにそれぞれ極性が異なる対のパ
ルスを発生する。これら対のパルスの内の一方が基準パ
ルスとして用いられ、該基準パルスにより機関のクラン
ク軸の基準回転角度位置（クランク角の計測を行う際の
基準となる位置）が検出される。

【００３８】また図示の例では、磁石発電機７の固定子
鉄心の一つの歯部に巻回された発電コイルが回転角セン
サ１６として用いられ、この回転角センサを構成する発
電コイルの出力電圧ＶｃがＥＣＵ６に入力されている。
回転角センサ１６は、機関の回転に同期して１回転当た
り、多数サイクルの交流電圧を発生するもので、ＥＣＵ
は、この回転角センサ１６が出力する交流電圧の一連の
ゼロクロス点を検出することにより、機関のクランク角
の情報を得る。

【００３９】本発明においては、ＥＣＵ６のマイクロコ
ンピュータに所定のプログラムを実行させることによ
り、回転速度演算手段、噴射量演算手段、噴射指令信号
発生手段、燃料ポンプ駆動手段、点火時期演算手段及び
点火信号発生手段等の各種の機能実現手段を実現する。

【００４０】ＥＣＵ６により実現される機能実現手段の
うち、回転速度演算手段は、パルサ１４が出力するパル
スの発生間隔から機関の回転速度を演算する。

【００４１】噴射量演算手段は、圧力センサ１０、吸気
温度センサ１１、油温センサ１２及びスロットルバルブ
センサ１３等のセンサから得られる制御条件を基にして
燃料噴射量を演算する。

【００４２】噴射指令信号発生手段は、上記噴射量演算
手段により演算された量の燃料をインジェクタ３から噴
射させるために必要な噴射時間（インジェクタのバルブ
を開いておく時間）を演算し、所定の噴射開始タイミン
グが検出されたときに該噴射時間に相当する信号幅を有
する噴射指令信号をＥＣＵ内のインジェクタ駆動回路に
与える。ＥＣＵ内のインジェクタ駆動回路は、噴射指令
信号が与えられている間インジェクタ３に駆動電流を供
給して、該インジェクタから燃料を噴射させる。噴射タ
イミングの検出は、例えば、パルサ１４が基準パルスを
発生したタイミングを基準にして、回転角センサ１６の
出力から検出されるクランク角を計測することにより行
う。

【００４３】また点火時期演算手段は、回転速度演算手
段により演算された回転速度に対して点火時期を演算す
る。点火信号発生手段は、点火時期演算手段により演算
された点火時期をパルサが発生する基準パルスを基準に
して計測して、点火時期が検出されたときに点火回路に
点火信号を与える。

【００４４】ＥＣＵ６内の点火回路は、点火信号が与え
られたときに点火コイルＩＧの一次電流に急激な変化を
生じさせて、点火コイルＩＧの二次コイルに点火用の高
電圧を誘起させる。この高電圧は点火プラグ２に印加さ
れるため、該点火プラグで火花放電が生じて機関が点火
される。

【００４５】またポンプ駆動手段は、噴射指令信号発生
手段が発生した噴射指令信号が消滅した直後に設定され
た短い時間の間燃料ポンプ５を駆動する。このポンプ駆
動手段と燃料ポンプ５とによりインジェクタに燃料を供
給する燃料供給装置が構成される。

【００４６】本発明では、燃料ポンプ５として、吐出圧
力を一定に保つ機能（レギュレータ機能）を有する電動
ポンプを用いる。本発明で用いるのに適した燃料ポンプ
の一例を図２に示した。

【００４７】図２において５Ａはポンプハウジング、５
Ｂはポンプハウジング５Ａに接続された駆動部ハウジン
グ、５Ｃは駆動部ハウジング５Ｂに固定された駆動部支
持フレームである。

【００４８】図示のポンプハウジング５Ａは、ポンプハ
ウジング本体５A1と、該ポンプハウジング本体５A1の一
端側に配置されたポンプハウジングヘッド５A2とからな
っている。図示の例では、ポンプハウジング本体５A1が
シリンダ状に形成されていて、その内側には、該ポンプ
ハウジング本体の他端側（ヘッド５A2と反対側）に開口
したポンプ室５０１が形成され、ポンプハウジング本体
５A1の一端には、ポンプ室５０１の内外を連通させるよ
うに燃料導入孔５０２と燃料導出孔５０３とが形成され
ている。

【００４９】図示のポンプハウジングヘッド５A2は円板
状に形成されていて、このヘッド５A2には、ポンプハウ
ジング本体５A1の燃料導入孔５０２及び燃料導出孔５０
３にそれぞ整合する吸入孔５０４及び吐出孔５０５が形
成されている。ポンプハウジングヘッド５A2にはまた、
短管からなる吸入口５０６及び吐出口５０７が取り付け
られ、吸入口５０６の一端は吸入孔５０４と導入孔５０
２とを通してポンプ室５０１に連通させられている。ま
た吐出口５０７の一端は、吐出孔５０５と導出孔５０３
とを通してポンプ室５０１内に連通させられている。

【００５０】吸入口５０６の他端は、燃料供給源として
の燃料タンク４に配管２０（図１参照）を通して接続さ
れる。また吐出口５０７は、インジェクタ３の燃料供給
口に配管２１を通して接続される。

【００５１】図２に示した例では、ポンプ室５０１の容
積を変化させるポンプ駆動部材としてダイヤフラム５１
０が用いられている。ダイヤフラム５１０は、ポンプ室
５０１の開口部を液密に閉じるように設けられていて、
ポンプハウジング５Ａと駆動部ハウジング５Ｂとを接続
する際に、ポンプハウジング５Ａと駆動部ハウジング５
Ｂとの間に挟み込まれた状態で固定される。

【００５２】駆動部ハウジング５Ｂは、一端が開口した
円筒体からなっていて、この駆動部ハウジングの内周に
ソレノイドコイル５１１が保持されている。駆動部ハウ
ジング５Ｂは、その他端とポンプハウジング本体５A1の
他端との間にダイヤフラム５１０を挟んだ状態で配置さ
れ、ポンプハウジングヘッド５A2と、ポンプハウジング
本体５A1と、ダイヤフラム５１０とを貫通させて駆動部
ハウジング５Ｂに捩じ込まれたボルト５１２により、ポ
ンプハウジング５Ａと駆動部ハウジング５Ｂとが締結さ
れている。これによりポンプハウジング本体５A1とポン
プハウジングヘッド５A2とが相互に締結されてポンプハ
ウジング５Ａが組み立てられるとともに、ダイヤフラム
５１０がポンプハウジング５Ａ及び駆動部ハウジング５
Ｂに対して固定されている。

【００５３】駆動部支持フレーム５Ｃは、駆動部ハウジ
ング５Ｂと軸線を共有した状態で該駆動部ハウジング５
Ｂ内に配置された円筒部５１３と、円筒部５１３の後端
部の外周部から径方向の外側に突出したフランジ部５１
４と、フランジ部５１４の円筒部５１３と反対側の面の
中央部から円筒部５１３と反対側に突出したカップ状の
膨出部５１５とからなっていて、そのフランジ部５１４
が、駆動部ハウジング５Ｂに設けられたフランジにボル
ト５１６により締結されて、駆動部ハウジング５Ｂに固
定されている。駆動部支持フレーム５Ｃの内側には、そ
の円筒部５１３の先端部から膨出部５１５の底部まで連
続的に伸びる断面円形の中空部が形成され、円筒部５１
３の先端部に円柱状に形成された鉄製のプランジャ５１
８が保持されている。

【００５４】プランジャ５１８は、支持フレーム５Ｃの
円筒部５１３の先端部の内周と、駆動部ハウジング５Ｂ
の他端側の端部壁の中央部に形成された孔とにスライド
自在に嵌合され、プランジャ５１８の後端部の外周部か
ら外径方向に突出したストッパ突起５１８ａが、円筒部
５１３の周壁部の先端に形成された溝５１３ａ内に緩く
嵌合されている。ストッパ突起５１８ａと溝５１３ａと
の嵌合により、プランジャ５１８の回り止めが図られる
とともに、プランジャ５１８の軸線方向の可動範囲が規
制されている。

【００５５】プランジャ５１８の先端部には、該プラン
ジャの軸線方向に伸びるネジ部５１８ｂが突設され、こ
のネジ部５１８ｂがダイヤフラム５１０の中央部を貫通
してポンプ室５０１に導入されている。ネジ部５１８ｂ
には、ダイヤフラム５１０を間にして相対するワッシャ
５１９及び５２０が嵌合され、ネジ部５１８ｂに螺合さ
れたナット５２１により、プランジャ５１８がダイヤフ
ラム５１０に締結されている。

【００５６】駆動部支持フレーム５Ｃの円筒部５１３内
には、コイルバネ５２２が収容され、このコイルバネ５
２２の一端は、駆動部支持フレーム５Ｃの内側の中空部
にスライド自在に嵌合されたバネ受け部材５２３を介し
てプランジャ５１８の後端部に当接されている。コイル
バネ５２２の他端は、駆動部支持フレーム５Ｃの中空部
の内周にスライド自在に嵌合されたバネ受け部材５２４
に当接され、バネ受け部材５２４は、膨出部５１５の底
部（駆動部支持フレーム５Ｃの端部壁）を貫通したネジ
孔に螺合された燃圧調整ネジ５２５の先端に当接されて
いる。この例では、コイルバネ５２２により、ポンプ室
５０１の容積を縮小する方向に付勢する付勢手段が構成
されている。また燃圧調整ネジ５２５と該ネジ５２５が
螺合されたネジ孔とにより、コイルバネ５２２の付勢力
を調整する付勢力調整機構が構成され、ネジ５２５を回
転させることによりバネ５２２の付勢力（燃圧）が調整
されるようになっている。

【００５７】駆動部ハウジング５Ｂ及び駆動部支持フレ
ーム５Ｃは鉄等の強磁性体からなっていて、ハウジング
５Ｂと円筒部５１３とにより、コイル５１１から生じる
磁束を流す磁路が構成され、ソレノイドコイル５１１が
励磁された際に、プランジャ５１８がコイルバネ５２２
側に直線駆動されるようになっている。この例では、ソ
レノイドコイル５１１と駆動部ハウジング５Ｂ及び駆動
部支持フレーム５Ｃとプランジャ５１８とによりリニア
ソレノイドが構成され、このリニアソレノイドにより、
ダイヤフラム５１０をバネ５２２の付勢力に抗してポン
プ室５０１の容積を拡大する方向に駆動する電気的アク
チュエータ５３０が構成されている。

【００５８】また図示の燃料ポンプにおいては、ポンプ
室５０１の容積が拡大したときに吸入口５０６を通して
ポンプ室５０１内に燃料が流入するのを許容し、ポンプ
室５０１の容積が縮小したときにはポンプ室から吸入口
５０６を通して燃料が流出するのを阻止する第１のチェ
ックバルブ５３１が、導入孔５０２と吸入孔５０４との
間に介在した状態で、かつポンプハウジング５Ａの本体
５A1とヘッド５A2との間に挟み込まれた状態で取り付け
られている。

【００５９】またポンプ室５０１の容積が拡大したとき
にポンプ室から吐出口５０７を通して燃料が流入するの
を阻止し、ポンプ室の容積が縮小したときにポンプ室か
ら吐出口を通して燃料が吐出するのを許容する第２のチ
ェックバルブ５３２が、導出孔５０３と吐出孔５０５と
の間に介在した状態で、かつポンプハウジング５Ａの本
体５A1とヘッド５A2との間に挟み込まれた状態で取り付
けられている。

【００６０】上記の燃料ポンプのアクチュエータ５３０
は、図１に示したＥＣＵ６に設けられたポンプ駆動手段
により、インジェクタ３からの各燃料噴射が完了した後
次の燃料噴射が開始されるまでの間に設定された短い時
間の間だけ給電される。この場合、アクチュエータ５３
０への給電が完了した後インジェクタ３からの次の燃料
噴射が開始されるまでの間に、アクチュエータ５３０の
駆動により生じた燃圧の脈動を収束させるために必要な
時間が残されるように、アクチュエータに給電するタイ
ミングとアクチュエータに給電する時間とが設定され
る。

【００６１】図３は、上記の燃料ポンプ５からインジェ
クタ３に与えられる燃圧Ｐの変化を時間ｔに対して示し
たもので、同図においてｔi1はインジェクタ３からの燃
料噴射を開始するタイミングを示し、ｔi2は該燃料噴射
が完了するタイミングを示している。またｔp1は燃料ポ
ンプのアクチュエータ５３０への給電を開始する給電開
始タイミングを示し、ｔp2は燃料ポンプのアクチュエー
タ５３０への給電を停止する給電停止タイミングを示し
ている。

【００６２】図２に示した燃料ポンプにおいて、給電開
始タイミングｔp1においてソレノイドコイル５１１に駆
動電流が供給されると、プランジャ５１８がバネ５２２
の付勢力に抗して変位して、ダイヤフラム５１０をポン
プ室５０１の容積を拡大する方向に変位させるため、燃
料タンクから吸入口５０６と第１のチェックバルブ５３
１とを通してポンプ室５０１内に燃料が流入する。給電
停止タイミングｔp2においてソレノイドコイル５１１へ
の給電が停止すると、プランジャ５１８による駆動力が
除去されるため、コイルバネ５２２がポンプ室５０１の
容積を縮小する側にダイヤフラム５１０を変位させる。
これにより、ポンプ室５０１内の燃料が加圧され、吐出
口５０７を通してインジェクタ３に燃圧が与えられる。

【００６３】燃料ポンプ５からインジェクタ３に与えら
れる燃圧Ｐは、ソレノイドコイル５１１に給電した際に
脈動するが、この脈動は、ソレノイドコイルへの給電を
停止した後しばらくすると収束し、燃圧は設定燃圧Ｐo
に落ち着く。ここで設定燃圧Ｐo はコイルバネ５２２の
付勢力により決まるため、燃圧調整ネジ５２５によりコ
イルバネ５２２の付勢力を調整することにより設定燃圧
Ｐo を適宜に調整することができる。

【００６４】上記のように、燃料ポンプ５からインジェ
クタ３に与えられる燃圧は、アクチュエータへの給電を
停止した後設定燃圧Ｐo に収束するため、アクチュエー
タへの給電が完了した後インジェクタ３からの次の燃料
噴射が開始されるまでの間に、アクチュエータの駆動に
より生じた燃圧の脈動を収束させるために必要な時間Ｔ
が残されるように、アクチュエータに給電するタイミン
グと給電時間（ｔp2−ｔp1）とを設定することにより、
インジェクタからの燃料噴射を開始する際の燃圧を設定
燃圧Ｐo に保つことができる。

【００６５】上記のようにアクチュエータを駆動するに
は、図３に示した例のように、インジェクタ３からの燃
料の噴射が完了した直後にアクチュエータへの給電を開
始させるようにするのが好ましい。

【００６６】上記の例では、燃料ポンプ５のアクチュエ
ータ（ソレノイドコイル）に所定のタイミングで給電す
るポンプ駆動手段をＥＣＵ６により実現するようにした
が、図４に示すように、内燃機関により駆動される磁石
発電機７´が出力する交流電圧の一方の半波の出力で燃
料ポンプ５を駆動するようにすることもできる。

【００６７】図４に示した磁石発電機７´は、機関のク
ランク軸１ｃに取り付けられたフライホイール７０１の
外周に設けた凹部内に永久磁石７０２を取り付けてフラ
イホイールの外周に３極の磁極を構成した磁石回転子７
ａ´と、磁石回転子７ａ´の外周の磁極に対向する磁極
部を両端に有するコの字形鉄心７０３に発電コイル７０
４を巻回して構成した固定子７ｂ´とからなっている。
この磁石発電機では、クランク軸１ｃが１回転する間に
発電コイル７０４が第１の負の半波と正の半波と第２の
負の半波とからなる１サイクル半の交流電圧を誘起す
る。図４に示した例では、クランク軸の１回転当たり１
回発生する発電コイル７０４の正の半波の誘起電圧が整
流器２５を通して燃料ポンプ５のソレノイドコイル５１
１に印加されている。

【００６８】図４に示した例では、インジェクタ３が燃
料の噴射を完了した直後に発電コイル７０４が正の半波
の出力電圧を発生するように、固定子７ｂ´の取り付け
位置が設定されている。

【００６９】内燃機関が４サイクル機関である場合に、
図４に示したように、磁石発電機７´の出力の半波によ
り機関の１回転当たり１回燃料ポンプ５を駆動するよう
にした場合には、１燃焼サイクル当たり燃料ポンプ５が
２回駆動されることになるが、何等差し支えない。

【００７０】図示してないが、図４に示した磁石発電機
７´においては、フライホイール７０１の内周にも永久
磁石が取り付けられていて、該永久磁石によりフライホ
イール７０１の内周側にも磁石界磁が構成されている。
フライホイール７０１の内側には、図１に示した磁石発
電機で用いられた固定子７ｂと同様な固定子が配置さ
れ、該固定子の出力が図１に示した例と同様に、ＥＣＵ
６やバッテリに与えられている。

【００７１】図２に示した例では、ポンプ室の容積を変
化させるポンプ駆動部材としてダイヤフラムを用いてい
るが、ダイヤフラムに代えて、ピストンをポンプ駆動部
材として用いることもできる。

【００７２】図５はポンプ駆動部材としてピストンを用
いた例を示したもので、この例では、ポンプハウジング
本体５A1がシリンダ状に形成されていて、ポンプ室５０
１の内周にアクチュエータのプランジャを兼ねるピスト
ン５４０が嵌合されている。その他の点は図２に示した
例と同様に構成されている。

【００７３】上記の例では、４サイクル内燃機関を例に
とっているが、２サイクル内燃機関にも本発明を適用で
きるのはもちろんである。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、、燃料
ポンプ自体に圧力調整機能を持たせたため、従来必要と
した圧力調整装置を省略することができる。本発明では
またインジェクタから燃料を噴射する際に燃圧の脈動を
生じさせないように、燃料ポンプを駆動するので、燃圧
の脈動を吸収するダンパを省略することができ、燃料ポ
ンプをフィードバック制御する必要がないため、燃圧セ
ンサを省略することができる。従って、本発明によれ
ば、燃料供給装置の小形化と組み立て工数の削減とを図
ることができ、内燃機関の小形軽量化とコストの低減と
に寄与することができる。

【００７５】更に、本発明によれば、燃圧を調整するた
めに余剰燃料を燃料タンクに戻す必要がないため、燃料
ポンプにはインジェクタが噴射した燃料を補給するだけ
の必要最小限の仕事をさせればよい。従って、燃料供給
装置を駆動するために必要な電力を少なくすることがで
き、省エネルギーを図ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる燃料供給装置を用いた制御シス
テムの構成例を示したブロックずである。

【図２】本発明で用いる燃料ポンプの構成例を示した断
面図である。

【図３】図２の燃料ポンプを駆動した際の燃圧の時間的
変化を示した線図である。

【図４】本発明に係わる燃料供給装置を用いた制御シス
テムの他の構成例を示したブロック図である。

【図５】本発明で用いる燃料ポンプの変形例を示した断
面図である。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…点火プラグ、３…インジェクタ、４
…燃料タンク（燃料供給源）、５…燃料ポンプ、５Ａ…
ポンプハウジング、５Ｂ…駆動部ハウジング、５Ｃ…駆
動部支持フレーム、５０１…ポンプ室、５０６…吸入
口、５０７…吐出口、５１１…ソレノイドコイル、５１
８…プランジャ、５２２…コイルバネ（付勢手段）、５
２５…燃圧調整ネジ、５３０…アクチュエータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 弘康 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 (72)発明者 薩川 龍次 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AB02 AD01 BA12 BA56 BA61 BA67 CA01U CD02 CE22 CE29 CE34 DC04 DC09 DC13 DC19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関用燃料噴射装置のインジェクタ
   に燃料を供給する燃料供給装置において、 ポンプ室と前記ポンプ室内に一端が接続された吸入口及
   び吐出口とを有して、前記吸入口及び吐出口の他端がそ
   れぞれ燃料供給源及び前記インジェクタの燃料供給口に
   接続されるポンプハウジングと、少なくとも一部が前記
   ポンプ室内に臨むように設けられて前記ポンプ室の容積
   を拡大する方向と縮小する方向とに変位させられるポン
   プ駆動部材と、前記ポンプ室の容積を縮小する方向に前
   記ポンプ駆動部材を付勢する付勢力の調整が可能な付勢
   手段と、給電されたときに前記ポンプ駆動部材を前記付
   勢手段の付勢力に抗して前記ポンプ室の容積を拡大する
   方向に駆動する電気的アクチュエータと、前記ポンプ室
   の容積が拡大したときに前記吸入口を通して前記ポンプ
   室内に燃料が流入するのを許容し、前記ポンプ室の容積
   が縮小したときには前記吸入口を通して燃料が流出する
   のを阻止するように設けられた第１のチェックバルブ
   と、前記ポンプ室の容積が拡大したときに前記吐出口を
   通して燃料が流入するのを阻止し、前記ポンプ室の容積
   が縮小したときに前記吐出口を通して燃料が吐出するの
   を許容するように設けられた第２のチェックバルブとを
   備えて、前記付勢手段による付勢力に相応した燃圧を吐
   出口を通して前記インジェクタに与える燃料ポンプと、 前記インジェクタからの各燃料噴射が完了した後次の燃
   料噴射が開始されるまでの間に前記アクチュエータに設
   定時間の間だけ給電して該アクチュエータを駆動するポ
   ンプ駆動手段とを具備し、 前記アクチュエータへの給電が完了した後前記インジェ
   クタからの次の燃料噴射が開始されるまでの間に、前記
   アクチュエータの駆動により生じた前記燃圧の脈動を収
   束させるために必要な時間が残されるように、前記アク
   チュエータに給電するタイミングと前記アクチュエータ
   に給電する時間とが設定されていることを特徴とする内
   燃機関用燃料噴射装置への燃料供給装置。
2. 【請求項２】 内燃機関用燃料噴射装置のインジェクタ
   に燃料を所定の燃圧で供給する燃料供給装置において、 一部に開口部を有するポンプ室と一端が前記ポンプ室に
   接続された吸入口及び吐出口とを有して、前記吸入口の
   他端及び吐出口の他端がそれぞれ燃料供給源及び前記イ
   ンジェクタの燃料供給口に接続されるポンプハウジング
   と、前記ポンプ室の開口部を閉じるように取り付けられ
   たダイヤフラムと、前記ポンプ室の容積を縮小する方向
   に前記ダイヤフラムを付勢するバネと、前記バネの付勢
   力を調整する付勢力調整機構と、給電されたときに前記
   ダイヤフラムを前記バネの付勢力に抗して前記ポンプ室
   の容積を拡大する方向に駆動する電気的アクチュエータ
   と、前記ポンプ室の容積が拡大したときに前記吸入口を
   通して前記ポンプ室内に燃料が流入するのを許容し、前
   記ポンプ室の容積が縮小したときには前記吸入口を通し
   て燃料が流出するのを阻止するように設けられた第１の
   チェックバルブと、前記ポンプ室の容積が拡大したとき
   に前記吐出口を通して燃料が流入するのを阻止し、前記
   ポンプ室の容積が縮小したときに前記吐出口を通して燃
   料が吐出するのを許容するように設けられた第２のチェ
   ックバルブとを備えて、前記バネの付勢力に相応した燃
   圧を前記吐出口を通して前記インジェクタに与える燃料
   ポンプと、 前記インジェクタからの各燃料噴射が完了した後次の燃
   料噴射が開始されるまでの間に前記アクチュエータに設
   定時間の間だけ給電して該アクチュエータを駆動するポ
   ンプ駆動手段とを具備し、 前記アクチュエータへの給電が完了した後前記インジェ
   クタからの次の燃料噴射が開始されるまでの間に、前記
   アクチュエータの駆動により生じた前記燃圧の脈動を収
   束させるために必要な時間が残されるように、前記アク
   チュエータに給電するタイミングと前記アクチュエータ
   に給電する時間とが設定されていることを特徴とする内
   燃機関用燃料噴射装置への燃料供給装置。
3. 【請求項３】 内燃機関用燃料噴射装置のインジェクタ
   に燃料を所定の燃圧で供給する燃料供給装置において、 一端に開口部を有するシリンダ状のポンプ室と一端が前
   記ポンプ室に接続された吸入口及び吐出口とを有して、
   前記吸入口の他端及び吐出口の他端がそれぞれ燃料供給
   源及び前記インジェクタの燃料供給口に接続されるポン
   プハウジングと、前記ポンプ室の開口部を通して前記ポ
   ンプ室の内周に嵌合されたピストンと、前記ポンプ室の
   容積を縮小する方向に前記ピストンを付勢するバネと、
   前記バネの付勢力を調整する付勢力調整機構と、駆動電
   流が与えられたときに前記ピストンを前記バネの付勢力
   に抗して前記ポンプ室の容積を拡大する方向に駆動する
   電気的アクチュエータと、前記ポンプ室の容積が拡大し
   たときに前記燃料吸入口を通して前記ポンプ室内に燃料
   が流入するのを許容し、前記ポンプ室の容積が縮小した
   ときには前記吸入口を通して燃料が流出するのを阻止す
   るように設けられた第１のチェックバルブと、前記ポン
   プ室の容積が拡大したときに前記吐出口を通して燃料が
   流入するのを阻止し、前記ポンプ室の容積が縮小したと
   きに前記吐出口を通して燃料が吐出するのを許容するよ
   うに設けられた第２のチェックバルブとを備えて、前記
   バネの付勢力に相応した燃圧を前記吐出口を通して前記
   インジェクタに与える燃料ポンプと、 前記インジェクタからの各燃料噴射が完了した後次の燃
   料噴射が開始されるまでの間に前記アクチュエータに設
   定時間の間だけ給電して該アクチュエータを駆動するポ
   ンプ駆動手段とを具備し、 前記アクチュエータへの給電が完了した後前記インジェ
   クタからの次の燃料噴射が開始されるまでの間に、前記
   アクチュエータの駆動により生じた前記燃圧の脈動を収
   束させるために必要な時間が残されるように、前記アク
   チュエータに給電するタイミングと前記アクチュエータ
   に給電する時間とが設定されていることを特徴とする内
   燃機関用燃料噴射装置への燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記ポンプ駆動手段は、前記インジェク
   タからの燃料の噴射が完了した直後にポンプ駆動指令を
   発生するポンプ駆動指令発生手段と、前記ポンプ駆動指
   令が発生した時に前記アクチュエータに給電するアクチ
   ュエータ駆動回路とを備えている請求項１ないし３のい
   ずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射装置への燃料供
   給装置。
5. 【請求項５】 前記ポンプ駆動手段は、前記内燃機関に
   より駆動される磁石発電機に設けられた発電コイルの一
   方の半波の出力で前記アクチュエータに給電するように
   構成され、 前記発電コイルは、前記インジェクタが燃料の噴射を完
   了した直後に前記一方の半波の出力を発生するように設
   けられている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の
   内燃機関用燃料噴射装置への燃料供給装置。