JP2003120460A - 内燃機関の高圧燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デリバリパイプ内の燃料蒸気及び空気の空間
による機関始動時間の延長を防止することできる内燃機
関の高圧燃料供給装置を提供することである。 【解決手段】 機関停止中にデリバリパイプ２内に燃料
蒸気及び空気の空間が形成されていると推定された時に
は、デリバリパイプ内の燃料圧力が高圧ポンプ７によっ
て所定圧力へ昇圧される以前の低圧ポンプ４の定格吐出
圧力近傍となった時に燃料噴射弁１での燃料噴射を開始
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の高圧燃
料供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の気筒内へ直接的に燃料を噴射
するには、各燃料噴射弁へ高圧燃料を供給することが必
要であり、そのための高圧燃料供給装置が公知である。

【０００３】一般的な高圧燃料供給装置は、各燃料噴射
弁へ通じるデリバリパイプと、デリバリパイプへ高圧燃
料を圧送するための高圧ポンプと、高圧ポンプへの燃料
吸入を確実にするために高圧ポンプの吸入側と接続され
た低圧ポンプとを有している。一般的に、高圧ポンプは
機関駆動式であり、また、低圧ポンプは電気駆動式であ
る。機関運転中において、デリバリパイプ内は高圧ポン
プによって供給される燃料により目標高燃料圧力近傍に
維持され、各燃料噴射弁を介して高圧燃料の噴射が可能
となる。

【０００４】ところで、機関停止となれば、燃料噴射弁
を介しての燃料噴射が停止されると共に、高圧ポンプ及
び低圧ポンプも停止されて燃料が供給されなくなるため
に、デリバリパイプ内には所定圧力の燃料が密閉される
こととなる。デリバリパイプ内の燃料温度は、機関停止
時において機関温度より低いが、機関停止後に機関温度
まで上昇し、その後、機関温度と共に徐々に低下するこ
ととなる。

【０００５】温度低下に伴って燃料は熱収縮し、それに
よって、デリバリパイプ内の燃料圧力は低下することと
なる。この時、燃料の熱膨張率はそれほど小さくないた
めに、温度低下に伴う燃料圧力の低下は比較的急激とな
る。それにより、燃料が所定温度へ温度低下した時点
で、デリバリパイプ内の燃料圧力は、この所定温度にお
ける飽和蒸気圧より低くなってデリバリパイプ内には燃
料蒸気が発生することがある。こうしてデリバリパイプ
内に燃料蒸気による空間が形成されると、その後、デリ
バリパイプ内の圧力は、温度低下に伴って各温度での飽
和蒸気圧近傍で推移し、デリバリパイプ内では徐々に燃
料蒸気の空間が大きくなる。こうして、機関始動時にお
いてデリバリパイプ内には大きな空間が形成されている
ことがある。

【０００６】特開平８−３３４０７６号公報には、機関
始動時において電気駆動式の低圧ポンプを作動し、デリ
バリパイプ内の燃料蒸気の空間をなくすために、この作
動当初はデリバリパイプ内を燃料タンクへ連通して燃料
蒸気の一部をデリバリパイプ内から排出し、残りの燃料
蒸気は、低圧ポンプの吐出圧力によって圧縮して液化
し、次いで機関駆動式の高圧ポンプの作動を有効にして
デリバリパイプ内の燃料圧力を所定圧力へ高めて燃料噴
射を開始することが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】機関始動時において、
デリバリパイプ内の空間が燃料蒸気だけによって満たさ
れていれば、前述の従来技術のようにして低圧ポンプの
吐出圧力によってデリバリパイプ内の空間をなくすこと
ができる。しかしながら、デリバリパイプ内に燃料蒸気
による空間が形成されると、この空間内へは燃料内に溶
解している空気が徐々に析出するために、通常の始動時
のように機関停止からの時間が比較的長いと、デリバリ
パイプ内の空間内には比較的多量の空気が含まれてい
る。

【０００８】低圧ポンプの吐出圧力では燃料蒸気を液化
することはできても、空気を再び燃料内へ溶解すること
はできない。それにより、前述の従来技術では、高圧ポ
ンプの作動を有効にしても、デリバリパイプ内には空気
による空間が存在しているために、燃料圧力を所定圧力
まで高めるのには、高圧ポンプによって比較的多量の燃
料を圧送しなければならず、機関始動時において運転者
が始動を意図してから実際に燃料噴射が開始されて始動
するまでに長い時間が必要となってしまう。

【０００９】従って、本発明の目的は、デリバリパイプ
内の燃料蒸気及び空気の空間による機関始動時間の延長
を防止することできる内燃機関の高圧燃料供給装置を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の高圧燃料供給装置は、各燃料噴射弁に
通じるデリバリパイプと、前記デリバリパイプへ接続さ
れた機関駆動式の高圧ポンプと、前記高圧ポンプを介し
て又は直接的に前記デリバリパイプへ接続された低圧ポ
ンプとを具備し、機関始動時には、前記低圧ポンプによ
り前記デリバリパイプ内を昇圧し、前記低圧ポンプによ
る昇圧と同時に又は前記低圧ポンプによる昇圧後に前記
高圧ポンプにより前記デリバリパイプ内を昇圧し、前記
デリバリパイプ内の燃料圧力が前記低圧ポンプの定格吐
出圧力より高い所定圧力となった時に前記燃料噴射弁で
の燃料噴射を開始する内燃機関の高圧燃料供給装置にお
いて、機関停止中に前記デリバリパイプ内に燃料蒸気及
び空気の空間が形成されていると推定された時には、前
記デリバリパイプ内の燃料圧力が前記低圧ポンプの前記
定格吐出圧力近傍となった時に前記燃料噴射弁での燃料
噴射を開始することを特徴とする。

【００１１】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項１に記載の内燃機関
の高圧燃料供給装置において、前記低圧ポンプ又は前記
高圧ポンプによる前記デリバリパイプ内の昇圧状態に基
づき前記デリバリパイプ内に前記空間が形成されている
か否かを推定することを特徴とする。

【００１２】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項１に記載の内燃機関
の高圧燃料供給装置において、機関停止中における前記
デリバリパイプ内の燃料温度変化に基づき前記デリバリ
パイプ内に前記空間が形成されているか否かを推定する
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明による請求項４に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項１に記載の内燃機関
の高圧燃料供給装置において、前記低圧ポンプは前記高
圧ポンプを介して前記デリバリパイプへ接続されてお
り、前記デリバリパイプ内に前記空間が形成されている
と推定された時には、前記高圧ポンプの作動を無効にし
て前記低圧ポンプの吐出燃料が常に前記デリバリパイプ
へ供給されるようにすることを特徴とする。

【００１４】また、本発明による請求項５に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、各燃料噴射弁に通じるデリ
バリパイプと、機関停止中に前記デリバリパイプ内の燃
料圧力が設定圧力以下とならないように前記デリバリパ
イプ内の燃料を加圧する加圧手段とを具備することを特
徴とする。

【００１５】また、本発明による請求項６に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項５に記載の内燃機関
の高圧燃料供給装置において、前記設定圧力は、機関停
止中における前記デリバリパイプ内の燃料温度変化範囲
内の所定温度における飽和蒸気圧であることを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明による請求項７に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項５又は６に記載の内
燃機関の高圧燃料供給装置において、前記加圧手段はポ
ンプであることを特徴とする。

【００１７】また、本発明による請求項８に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項７に記載の内燃機関
の高圧燃料供給装置において、前記デリバリパイプへ接
続された機関駆動式の高圧ポンプと、前記高圧ポンプを
介して前記デリバリパイプへ接続された電気駆動式の低
圧ポンプとを具備し、前記加圧手段としての前記ポンプ
は前記低圧ポンプであることを特徴とする。

【００１８】また、本発明による請求項９に記載の内燃
機関の高圧燃料供給装置は、請求項５又は６に記載の内
燃機関の高圧燃料供給装置において、前記加圧手段はア
キュームレータであることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明による高圧燃料供給
装置の実施形態を示す概略図である。同図において、１
は燃料噴射弁であり、例えば、内燃機関の各気筒内へ直
接的に燃料を噴射するためのものである。２は各燃料噴
射弁１へ高圧燃料を供給するためのデリバリパイプであ
る。３は燃料タンクであり、燃料タンク３内には低圧ポ
ンプ４が配置されている。低圧ポンプ４は、バッテリに
より駆動される電気式ポンプであり、例えば、０．３Ｍ
Ｐａの定格吐出圧力を有している。低圧ポンプ４は、ス
タータスイッチのオン信号と同時に作動される。低圧ポ
ンプ４の吸入側には、燃料タンク３から燃料を吸入する
際の異物を除去するためのフィルタ６が設けられてい
る。

【００２０】７はデリバリパイプ２内の燃料圧力を目標
高燃料圧力近傍に維持するための高圧ポンプである。こ
の高圧ポンプ７は、クランクシャフトと連動するカム７
ｅによって駆動される機関駆動式である。高圧ポンプ７
は、吸入口７ｂを介してシリンダ７ｄ内に吸入された燃
料を吐出口７ｃから吐出するものであり、このためにシ
リンダ７ｄ内を摺動するプランジャ７ａを有している。
吸入口７ｂは低圧配管８を介して低圧ポンプ４の吐出側
に接続され、吐出口７ｃは高圧配管１１を介してデリバ
リパイプ２へ接続されている。低圧配管８にも、燃料中
の異物を除去するためのフィルタ１０が配置されてい
る。

【００２１】プランジャ７ａは、吸入行程としてバネ７
ｆによりシリンダ７ｄ内の空間を拡大させるように動か
され、吐出行程としてカム７ｅによりシリンダ７ｄ内の
空間を縮小させるように動かされる。１６は吸入口７ｂ
を開閉するための弁体であり、バネ１６ｂによって開弁
方向に常に付勢されている。１６ａは弁体１６をバネ１
６ｂに逆らって閉弁方向に付勢するためのソレノイドで
ある。ソレノイド１６ａは高圧ポンプ７の吸入行程にお
いて非励磁状態とされ、弁体１６がバネ１６ｂによって
開弁させられるために、吸入口７ｂを介して低圧配管８
からシリンダ７ｄ内に燃料が吸入される。この燃料は低
圧ポンプ４によって前述したように０．３ＭＰａに昇圧
されているために、吸入行程中において低圧配管８内で
負圧に伴う燃料蒸気が発生することはない。

【００２２】一方、高圧ポンプ７の吐出行程において、
ソレノイド１６ａは所望時期に励磁状態とされ、弁体１
６を閉弁させる。シリンダ７ｄ内の燃料は、弁体１６の
閉弁以前において、高圧のデリバリパイプ２内へ圧送さ
れることなく低圧配管８を介して低圧ポンプ４へ戻され
るが、弁体１６の閉弁後においてデリバリパイプ２内へ
圧送される。本高圧燃料供給装置においては、二つの気
筒の燃料噴射毎に高圧ポンプ７の吐出行程がもたらされ
るようになっており、弁体１６の閉弁時期を制御して、
これら二気筒への燃料噴射に使用された燃料量に調量し
てデリバリパイプ２内へ燃料を圧送することにより、デ
リバリパイプ２内を目標高燃料圧力近傍に維持すること
が可能となる。

【００２３】高圧配管１１には、高圧ポンプ７により発
生する圧力脈動によって燃料が逆流することを防止する
ために、設定圧力で開弁する逆止弁１２が配置されてい
る。２１はデリバリパイプ２内の燃料圧力を監視するた
めの圧力センサである。

【００２４】このように、プランジャ７ａによって吐出
される全燃料のうちで不必要な分の燃料は低圧配管８を
介して燃料タンク３へ戻されるために、この時には高圧
の燃料が低圧ポンプ４内を逆流することとなる。この逆
流を防止するために、低圧ポンプ４の定格吐出圧力を僅
かに越える圧力で開弁する安全弁を介して低圧配管８を
燃料タンク３へ連通させるようにしても良い。

【００２５】機関運転中は高圧ポンプ７が良好に作動す
るために、意図する燃料吐出が可能となってデリバリパ
イプ２内を目標高燃料圧力近傍に維持することができ、
燃料噴射弁１を介して良好な燃料噴射が可能となる。目
標高燃料圧力は、燃料噴射量に係わらずに、例えば、１
２ＭＰａのような第一目標高燃料圧力に固定しても良い
が、機関低負荷時のような燃料噴射量が少ない時には、
燃料噴射弁の開弁時間が非常に短くなって正確な燃料噴
射量の制御が難しくなるために、この時のために、例え
ば、８ＭＰａのような第二目標高燃料圧力を有するよう
にしても良い。

【００２６】ところで、機関停止すると、燃料噴射弁１
を介しての燃料噴射が停止されると共に、高圧ポンプ７
及び低圧ポンプ４も停止されて燃料が供給されなくなる
ために、デリバリパイプ２内には目標高燃料圧力の燃料
が密閉されることとなる。機関停止時におけるデリバリ
パイプ内の燃料温度は、機関運転中において燃料タンク
３から比較的低温度の燃料が次から次へと供給されてい
るために機関温度より低くなっているが、機関停止後に
は比較的低温度の燃料供給がなくなるために機関温度ま
で上昇し、その後、機関温度と共に徐々に低下すること
となる。

【００２７】温度低下に伴ってデリバリパイプ２及び燃
料は熱収縮することとなるが、金属製のデリバリパイプ
２に比較して燃料の熱膨張率が大きいために、結果とし
てデリバリパイプ２内の燃料圧力が低下する。図２は、
機関停止直前の目標高燃料圧力が第二目標高燃料圧力で
あった場合を示している。前述したように、デリバリパ
イプ２内の燃料温度は、機関停止後に機関温度Ｔ１まで
上昇し、この時の燃料圧力がＰ１となる。温度低下に伴
う相対的な熱収縮の結果、図２に実線で示すように、デ
リバリパイプ２内の燃料圧力は、燃料温度がＴ２へ低下
するまではほぼ直線的に低下してＰ２となる。

【００２８】図２における点線は、燃料温度に対する燃
料の飽和蒸気圧を示している。燃料温度Ｔ２における飽
和蒸気圧はＰ２であり、それにより、この時点でデリバ
リパイプ２内の燃料は気化し始める。こうしてデリバリ
パイプ２内に燃料蒸気による空間が形成されると、その
後、デリバリパイプ２内の燃料圧力は、温度低下に伴っ
て各温度での飽和蒸気圧近傍で推移し、デリバリパイプ
２内では徐々に燃料蒸気の空間が大きくなる。こうし
て、機関始動時においてデリバリパイプ２内には大きな
空間が形成されることがある。

【００２９】本高圧燃料供給装置が取り付けられる内燃
機関は筒内噴射式であるために、吸気行程での燃料噴射
によって気筒内に均質混合気を形成する均質燃焼と、圧
縮行程での燃料噴射によって点火プラグ近傍だけに可燃
混合気を形成する成層燃焼とを実施可能である。一般的
には、高負荷側では均質燃焼が実施され、低負荷側では
成層燃焼が実施される。機関始動時には、大気圧近傍へ
低下しているデリバリパイプ２内の燃料圧力を目標高燃
料圧力にすることは困難であるために、筒内圧の低い吸
気行程での燃料噴射が可能な均質燃焼が実施される。

【００３０】しかしながら、吸気行程噴射においても、
噴射圧が高いほど吸気との摩擦力が大きくなって噴射燃
料の気化が促進されるために、できるだけ高圧で燃料を
噴射することが好ましい。それにより、一般的には、低
圧ポンプ４による加圧に加えて高圧ポンプ７によっても
加圧することにより、デリバリパイプ２内を低圧ポンプ
４の定格吐出圧力より高い所定圧力に昇圧して燃料噴射
を開始するようになっている。

【００３１】機関始動時において、デリバリパイプ２内
に前述の空間が形成されている時にこのような一般的な
昇圧制御を実施すると、空間が燃料蒸気だけによって満
たされているのであれば、低圧ポンプ４による加圧でも
燃料蒸気を液化して容易に空間をなくすことができる。
もちろん、この時には空間が形成されていない時に比較
して低圧ポンプ４は多量に燃料を圧送しなければならな
いが、低圧ポンプ４は電気駆動式であるために、機関始
動時から多量の燃料圧送が可能であり、デリバリパイプ
内を低圧ポンプ４の定格吐出圧力へ昇圧するのに僅かに
時間が延長するだけである。

【００３２】しかしながら、デリバリパイプ２内に燃料
蒸気による空間が形成されると、この空間内へは燃料内
に溶解している空気が徐々に析出するために、再始動の
ように機関停止から始動までの時間が短くないと、空間
内には比較的多量の空気が含まれることとなる。

【００３３】低圧ポンプの吐出圧力では燃料蒸気を液化
することはできても、空気を再び燃料内へ溶解すること
はできない。それにより、低圧ポンプ４によってデリバ
リパイプ２内をその定格吐出圧力へ昇圧した段階では、
デリバリパイプ２内には空気による空間が依然として存
在している。

【００３４】この状態で高圧ポンプによってデリバリパ
イプ２内を加圧することとなるが、機関始動時に意図す
る所定圧力では、やはり空気を燃料内へ溶解させること
はできず、それにより、空間内の空気を圧縮して所定圧
力とすることとなる。このためには、空間が存在しない
時に比較して多量の燃料をデリバリパイプ２内へ圧送し
なければならないが、高圧ポンプ７は機関駆動式であ
り、機関始動時のクランキングのような極低回転ではこ
のように多量の燃料を圧送するのに比較的長い時間が必
要となる。こうして、運転者が始動を意図してからデリ
バリパイプ内の燃料圧力が所定圧力となって実際に燃料
噴射が開始され始動するまでに長い時間が必要となって
しまう。

【００３５】本高圧燃料供給装置は、機関始動に際し
て、このように長い時間がかからないように、機関停止
中にデリバリパイプ内に燃料蒸気及び空気の空間が形成
されていると推定された時には、高圧ポンプ７によって
デリバリパイプ２内を所定圧力へ昇圧する以前におい
て、デリバリパイプ２内が低圧ポンプ４の定格吐出圧力
となった時に、すなわち、低圧ポンプ４によってデリバ
リパイプ２内を最大限に加圧した時に、燃料噴射を開始
して始動させるようになっている。低圧ポンプ４は前述
したように、電気駆動式であり、デリバリパイプ２内に
燃料蒸気及び空気の空間が形成されている場合において
も、定格吐出圧力までデリバリパイプ内を昇圧するのに
それほど長い時間を必要としない。それによって、噴射
圧が低くなるために噴射燃料の気化が若干悪化すること
となるが、機関始動は十分に可能である。

【００３６】この始動制御をさらに詳細に説明する。機
関始動時において、例えば、一番気筒の吸気上死点毎に
パルスを発生させるような気筒判別センサによって、こ
のパルスが検出されて気筒判別されるまでの間は、何番
気筒が何の行程にあるかも判断することができず、すな
わち、クランク角度を判断することができない。それに
より、クランクシャフトに連動する高圧ポンプ７が吸入
行程であるか吐出行程であるかも判断することができ
ず、吐出行程開始と同時に弁体を閉弁させることは難し
い。それにより、少なくともクランキング開始から気筒
判別されるまでの間は、ソレノイド１６ａは非励磁状態
とされて弁体１６は開弁され続けるために、高圧ポンプ
７による燃料圧送は行われない。

【００３７】この間において、低圧ポンプ４は電気駆動
式であってクランキング開始から定格吐出圧力での燃料
圧送が可能であるために、高圧ポンプ７のシリンダ７ｄ
内を介して低圧ポンプ４の吐出燃料をデリバリパイプ内
に供給し、デリバリパイプ内は低圧ポンプの定格吐出圧
力（例えば、０．３ＭＰａ）に昇圧される。もし、気筒
判別される以前に高圧ポンプ７の弁体１６を適当に閉弁
すると、吸入行程で弁体１６が閉弁されることもあり、
この間においては低圧ポンプ４によりデリバリパイプ２
内が加圧されないこととなってしまう。それにより、本
高圧燃料供給装置では、気筒判別されるまでは、弁体１
６を閉弁し続けるようにしている。

【００３８】この低圧ポンプ４の加圧過程を圧力センサ
２１によって監視することにより、デリバリパイプ２内
に燃料蒸気及び空気の空間が形成されているか否かを判
断することができる。例えば、低圧ポンプ４の作動開始
時点におけるデリバリパイプ２内の初期燃料圧力と、こ
の初期燃料圧力から低圧ポンプ４の定格吐出圧力となる
までの昇圧時間とによって前述の判断が可能である。す
なわち、デリバリパイプ２内が燃料によって満たされて
空間が形成されていない時の初期燃料圧力に対する昇圧
時間を把握していれば、同じ初期燃料圧力に対して昇圧
時間が延長すればデリバリパイプ２内には空間が形成さ
れていると判断可能である。

【００３９】ここで、機関停止から始動までの時間が短
い機関再始動の場合には、デリバリパイプ２内に空間が
形成されていても、この空間はほぼ燃料蒸気によって満
たされ、燃料中の空気はあまり析出していないために、
昇圧時間が延長しても、機関再始動時には、デリバリパ
イプ２内に燃料蒸気及び空気の空間は形成されていない
と判断しても良い。こうして、デリバリパイプ２内に燃
料蒸気及び空気の空間が形成されていると判断されれ
ば、デリバリパイプ２内が低圧ポンプ４の定格吐出圧力
となった時点で燃料噴射を開始する。もちろん、気筒判
別までの時間が短く、この時点でデリバリパイプ２内が
低圧ポンプ４の定格吐出圧力となっていなければ、依然
として高圧ポンプ７の弁体１６を開弁し続け、高圧ポン
プ７を無効とすることが好ましい。また、昇圧時間の延
長がなければ、デリバリパイプ２内には燃料蒸気及び空
気の空間は形成されていないと判断され、気筒判断の後
に、高圧ポンプ７によって吐出行程初期から弁体１６を
閉弁して最大吐出量での加圧を実施し、デリバリパイプ
２内が所定圧力となった時に燃料噴射を開始する。本実
施形態において、デリバリパイプ内を昇圧するのに高圧
ポンプ７の吸入側に接続された電気駆動式の低圧ポンプ
４を使用したが、もちろん、デリバリパイプ２へ直接的
に接続された電気駆動式の低圧ポンプを有する構成であ
れば、機関始動時に、この低圧ポンプを使用してデリバ
リパイプ内を昇圧するようにしても良い。

【００４０】機関停止直前の機関運転状態は、アイドル
時のように燃料噴射量が少なく、デリバリパイプ２内の
目標高燃料圧力は第二目標高燃料圧力であることが多い
が、第一目標高燃料圧力であれば、機関停止時における
デリバリパイプ２内の燃料圧力は前述したＰ１より高く
なるために、燃料温度低下に伴って燃料圧力が低下して
も、各燃料温度における飽和蒸気圧に達しないこともあ
り、この時にはデリバリパイプ２内に燃料蒸気及び空気
による空間は形成されない。また、機関停止直前の目標
高燃料圧力が第二目標高燃料圧力であっても、例えば、
外気温度が高いために燃料温度変化が小さくなる時、又
は、始動直後の機関停止のように機関温度が低いために
燃料温度変化が小さくなる時には、各燃料温度における
飽和蒸気圧に達しないこともあり、デリバリパイプ２内
に燃料蒸気及び空気による空間は形成されない。このよ
うに、機関停止毎に必ずデリバリパイプ２内に燃料蒸気
及び空気の空間が形成されるわけではなく、デリバリパ
イプ２内の燃料温度を検出する温度センサを設けて、例
えば、燃料温度変化が小さい時等のような燃料温度や燃
料圧力の条件によってデリバリパイプ２内に燃料蒸気及
び空気の空間が形成されているか否かを判断するように
しても良い。

【００４１】本高圧燃料供給装置は、前述したように、
気筒判別されるまでは、高圧ポンプ７の弁体１６を開弁
し続けて、言わば、高圧ポンプ７を無効にして、低圧ポ
ンプ４によってデリバリパイプ２内を加圧するようにな
っている。しかしながら、機関始動時において、気筒判
別に関係なく、高圧ポンプ７の弁体１６へ短い周期（高
圧ポンプの周期の半分より短い周期）で閉弁指令を与え
るようにしても良い。こうすることにより、高圧ポンプ
７の吸入行程においては、弁体１６が瞬間的に閉弁され
ても、圧力差によって直ぐに開弁され、高圧ポンプ７の
吸入行程が阻害されることはなく、一方、高圧ポンプ７
の吐出行程において弁体１６が閉弁されると、それ以降
は、閉弁指令が解除されてもシリンダ７ｄ内の燃料圧力
により弁体１６が開弁されないために燃料吐出が実現さ
れる。こうして、機関始動時において高圧ポンプ７を直
ぐに作動させることができる。

【００４２】このような場合においては、例えば、高圧
ポンプ７の数回の燃料吐出によって意図するようにデリ
バリパイプ２内の燃料圧力が上昇しなければ、デリバリ
パイプ２内には燃料蒸気及び空気の空間が形成されてい
ると判断することができる。このように判断された時に
は、前述同様に、弁体１６を開弁させ続けるようにし
て、デリバリパイプ２内を低圧ポンプ４によってその定
格吐出圧力へ加圧して燃料噴射を開始する。

【００４３】このようにして、機関停止中にデリバリパ
イプ内に燃料蒸気及び空気の空間が形成されていると判
断された時には、低圧ポンプ４による加圧だけで燃料噴
射を開始し、機関始動時間の延長を防止しても良いが、
機関始動時においてデリバリパイプ２内に燃料蒸気及び
空気の空間が形成されていないようにして、機関始動時
間の延長を防止しても良い。

【００４４】例えば、機関停止中において、圧力センサ
２１によってデリバリパイプ２内の燃料圧力を監視し、
この燃料圧力が低圧ポンプ４の定格吐出圧力より若干低
くなった時に低圧ポンプ４を作動させるようにすれば良
い。もし、この時点においてデリバリパイプ２内の燃料
圧力が燃料温度との関係で飽和蒸気圧となっていてデリ
バリパイプ２内に燃料蒸気による空間が形成されていて
も、空間が形成されてからの時間が短いために燃料中の
空気は空間内へ殆ど析出していない。それにより、低圧
ポンプ４によって加圧すれば、デリバリパイプ２内の燃
料蒸気を容易に液化することができ、燃料蒸気による空
間を容易になくすことができる。

【００４５】また、デリバリパイプ２内の燃料温度が低
圧ポンプの定格吐出圧力を飽和蒸気圧とする燃料温度よ
り若干低くなった時に低圧ポンプ４を作動させるように
しても良い。これらのいずれにおいても、低圧ポンプ４
の作動によってデリバリパイプ２内の空間をなくすこと
ができるが、さらなる燃料温度の低下によって燃料圧力
が飽和蒸気圧に達する若干の可能性があり、確実を期す
るには、燃料温度が外気温度へ低下して、さらなる燃料
温度低下がない時点で低圧ポンプを作動するようにして
も良い。しかしながら、デリバリパイプ内に空間が形成
されて時間が経過するほど空間内へ燃料内の空気が析出
し易くなるために、低圧ポンプの作動は、燃料蒸気によ
る空間が形成されてからあまり時間経過しない時に実施
することが好ましい。とは言っても、もちろん、デリバ
リパイプ２内の燃料圧力が低圧ポンプ２の定格吐出圧力
より高ければ、低圧ポンプを作動させても意味はない。

【００４６】また、本高圧燃料供給装置は、図１に示す
ように、デリバリパイプ２に接続されたアキュームレー
タ２２を具備している。このアキュームレータ２２は、
デリバリパイプ２内と連通する燃料室とダイヤフラム等
を介して燃料室に隣接する気体室とを有する一般的なも
ので、機関運転中における燃料噴射時及び高圧ポンプ７
による燃料吐出時のデリバリパイプ２内の圧力変動を抑
制するためのものである。このアキュームレータ２２の
特に気体室を大きくすれば、機関停止中においてデリバ
リパイプ２内の燃料が熱収縮しても、その分をアキュー
ムレータ２２の気体室が膨張すれば良いために、デリバ
リパイプ２内の燃料圧力が大幅に低下して燃料温度に関
係する飽和蒸気圧に達することはない。こうして、機関
停止中においてデリバリパイプ２内の燃料はアキューム
レータ２２によって加圧され、デリバリパイプ２内に燃
料蒸気及び空気の空間が形成されることを防止すること
ができる。このアキュームレータ２２の気体室は断熱又
は冷却されて、機関運転中においては気体室内の気体を
できる限り熱膨張させないことが好ましい。

【００４７】また、低圧配管８に同様に気体室の大きな
アキュームレータを設置しても良い。このアキュームレ
ータは燃料タンク３近傍に配置されるために、気体室内
の気体は機関運転中おいてそれほど熱膨張することはな
い。それにより、機関停止中において、前述した低圧ポ
ンプを作動させるのと同様に、機関運転中に蓄えた低圧
ポンプの定格吐出圧力の燃料をデリバリパイプ２内へ供
給して、デリバリパイプ２内の燃料圧力が定格吐出圧力
より低下することを防止することができる。こうして、
機関停止中においてデリバリパイプ２内の燃料はこのア
キュームレータによって加圧され、デリバリパイプ２内
に燃料蒸気及び空気の空間が形成されることを防止する
ことができる。この低圧配管８のアキュームレータは、
高圧ポンプ７の吸入行程における騒音を伴う低圧配管８
内の圧力変動を抑制するのにも使用可能である。

【００４８】

【発明の効果】本発明による内燃機関の高圧燃料供給装
置によれば、機関停止中にデリバリパイプ内に燃料蒸気
及び空気の空間が形成されていると推定された時には、
デリバリパイプ内の燃料圧力が高圧ポンプによって所定
圧力へ昇圧される以前の低圧ポンプの定格吐出圧力近傍
となった時に燃料噴射弁での燃料噴射を開始するように
なっている。それにより、クランキング中の極低回転で
の高圧ポンプの作動によってデリバリパイプ内の空気の
空間を圧縮して所定圧力へ昇圧するには長い時間が必要
となるが、この時間無しに燃料噴射が開始され、機関始
動時間の延長を防止することできる。

【００４９】また、本発明によるもう一つの内燃機関の
高圧燃料供給装置によれば、機関停止中にデリバリパイ
プ内の燃料圧力が設定圧力以下とならないようにデリバ
リパイプ内の燃料を加圧する加圧手段を具備するため
に、機関停止中にデリバリパイプの燃料圧力が飽和蒸気
圧で推移することは防止され、機関停止中にデリバリパ
イプ内に燃料蒸気の空間が形成されたままとはならない
ために、機関始動時にデリバリパイプ内に燃料蒸気及び
空気の空間が形成されていることはなく、それに伴う機
関始動時間の延長を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高圧燃料供給装置の実施形態を示
す概略図である。

【図２】機関停止中におけるデリバリパイプ内の燃料温
度と燃料圧力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…燃料噴射弁 ２…デリバリパイプ ４…低圧ポンプ ７…高圧ポンプ １６…弁体 ２２…アキュームレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 55/00 Ｆ０２Ｍ 55/00 Ａ 55/02 ３１０ 55/02 ３１０Ｃ ３５０ ３５０Ｅ 59/34 59/34 63/02 63/02 Ａ Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA00 BA14 BA37 CA01S CA04U CA08 CA09 CB01 CB13T CC01 CD02 CD03 CD12 CD26 CD29 CE13 CE22 DA06 DB01 DB02 DB19 DC15 DC18 3G084 AA03 BA11 CA01 CA07 DA09 EA04 EB08 EC00 3G301 HA01 HA04 HA06 JA12 JA23 KA01 KA04 LB04 LB07 LB13 LC01 MA28 NC02 PB01Z PB08Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各燃料噴射弁に通じるデリバリパイプ
   と、前記デリバリパイプへ接続された機関駆動式の高圧
   ポンプと、前記高圧ポンプを介して又は直接的に前記デ
   リバリパイプへ接続された低圧ポンプとを具備し、機関
   始動時には、前記低圧ポンプにより前記デリバリパイプ
   内を昇圧し、前記低圧ポンプによる昇圧と同時に又は前
   記低圧ポンプによる昇圧後に前記高圧ポンプにより前記
   デリバリパイプ内を昇圧し、前記デリバリパイプ内の燃
   料圧力が前記低圧ポンプの定格吐出圧力より高い所定圧
   力となった時に前記燃料噴射弁での燃料噴射を開始する
   内燃機関の高圧燃料供給装置において、機関停止中に前
   記デリバリパイプ内に燃料蒸気及び空気の空間が形成さ
   れていると推定された時には、前記デリバリパイプ内の
   燃料圧力が前記低圧ポンプの前記定格吐出圧力近傍とな
   った時に前記燃料噴射弁での燃料噴射を開始することを
   特徴とする内燃機関の高圧燃料供給装置。
2. 【請求項２】 前記低圧ポンプ又は前記高圧ポンプによ
   る前記デリバリパイプ内の昇圧状態に基づき前記デリバ
   リパイプ内に前記空間が形成されているか否かを推定す
   ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の高圧燃
   料供給装置。
3. 【請求項３】 機関停止中における前記デリバリパイプ
   内の燃料温度変化に基づき前記デリバリパイプ内に前記
   空間が形成されているか否かを推定することを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記低圧ポンプは前記高圧ポンプを介し
   て前記デリバリパイプへ接続されており、前記デリバリ
   パイプ内に前記空間が形成されていると推定された時に
   は、前記高圧ポンプの作動を無効にして前記低圧ポンプ
   の吐出燃料が常に前記デリバリパイプへ供給されるよう
   にすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の高
   圧燃料供給装置。
5. 【請求項５】 各燃料噴射弁に通じるデリバリパイプ
   と、機関停止中に前記デリバリパイプ内の燃料圧力が設
   定圧力以下とならないように前記デリバリパイプ内の燃
   料を加圧する加圧手段とを具備することを特徴とする内
   燃機関の高圧燃料供給装置。
6. 【請求項６】 前記設定圧力は、機関停止中における前
   記デリバリパイプ内の燃料温度変化範囲内の所定温度に
   おける飽和蒸気圧であることを特徴とする請求項５に記
   載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
7. 【請求項７】 前記加圧手段はポンプであることを特徴
   とする請求項５又は６に記載の内燃機関の高圧燃料供給
   装置。
8. 【請求項８】 前記デリバリパイプへ接続された機関駆
   動式の高圧ポンプと、前記高圧ポンプを介して前記デリ
   バリパイプへ接続された電気駆動式の低圧ポンプとを具
   備し、前記加圧手段としての前記ポンプは前記低圧ポン
   プであることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の
   高圧燃料供給装置。
9. 【請求項９】 前記加圧手段はアキュームレータである
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の高
   圧燃料供給装置。