JP2501672Y2 - 複燃料供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の例えばアルコールを主燃料とし、
軽油を副燃料として使用する複燃料供給装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼル機関においてアルコールを燃料として使用
する場合、アルコール自体は自己着火性がよくないので
着火性を改善するために小量の軽油を噴射の初期に供給
して火種とすることが考えられている。特開昭58-20686
7号公報は、そのような複燃料供給装置を開示してい
る。この公報では、主燃料であるアルコールを燃料噴射
ポンプによって燃料噴射弁へ供給するとともに、副燃料
である軽油を前記燃料噴射ポンプの主燃料吐出圧で作動
する油圧式燃料圧送器によって燃料噴射弁へ供給するよ
うになっている。なおこの燃料圧送器は気筒数と同数だ
け設けられている。さらに、燃料噴射ポンプ及び燃料圧
送器に接続する第１の燃料通路と第２の燃料通路を有す
る燃料噴射弁が設けられ、ある気筒の燃料噴射弁に他の
気筒の燃料噴射時に作動される燃料圧送器からの副燃料
が開弁圧力よりも低い圧力で予め充填されるようになっ
ている。

ところで一般には、上述した燃料噴射ポンプは燃料を
吸入し圧送する圧送機構部と、噴射量を調節する調節機
構部とを有し、アクセルの踏込み量とエンジンの回転数
により燃料噴射ポンプからの燃料噴射量が決定され圧送
機構部より圧送される。

燃料噴射ポンプからの燃料の圧送は、デリバルバルブ
と呼ばれる逆止弁を作動させることにより噴射管の中へ
圧送されるようになっている。このデリバリバルブには
噴射管内の残圧変動による異常噴射を防止するため、第
５図に示される定残圧バルブが用いられる。第５図を参
照すると、バルブ本体503の中にはチェックボール501及
びスプリング502から構成されるリリーフバルブが設け
られ、噴射管内の残圧を一定に保つようになっており、
残圧レベルはこのリリーフバルブの開弁圧で設定され
る。

このような燃料噴射ポンプを用いた複燃料供給装置に
おいては、前述した副燃料の燃料噴射弁への供給圧は、
燃料噴射圧の主燃料による開弁圧よりも低く、かつデリ
バリバルブによって設定される主燃料の残圧よりも高く
なるようになっている。従って、機関のサイクルごとに
燃料噴射弁を開弁させることなく、所定量の副燃料が第
２の燃料通路の先端部に供給されることになる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、車両の減速時のようにアクセルペダル
は踏み込まれず、エンジン回転数は高いという状態にあ
っては、燃料噴射ポンプの特性により燃料噴射ポンプか
らの主燃料の吐出圧力は低く燃料噴射弁を開弁するまで
には至らない。これを第６図に基づき詳細に説明する。
第６図はアイドルアクセルペダル位置、即ちアクセルペ
ダルが踏み込まれてない時のエンジン回転数Neと主燃料
吐出圧力の関係を示したものである。図中Paは燃料噴射
弁の開弁圧力、Pbは副燃料圧送器の吐出設定圧力、Nidl
eはアイドル回転数を表わす。前述したとおりエンジン
回転数Neがアイドル回転数Nidleよりも大きい時には主
燃料噴射ポンプの吐出圧力Ｐ_Mは燃料噴射弁の開弁圧力P
aに至らない。一方、副燃料の圧送作動を行う副燃料圧
送器は、主燃料吐出圧力が副燃料圧送器の吐出設定圧力
以上の時には機関のサイクルごとに常に一定量の副燃料
を燃料噴射弁へ供給する。この時供給される充填圧力が
デリバリバルブによって設定される残圧よりも高いた
め、副燃料が次々に第１の燃料通路へ供給され、主燃料
であるアルコールが多量に副燃料の軽油によって押し戻
され置換されてしまう。そのため機関の減速状態からア
クセルペダルを急激に踏み込んで加速を行うと、燃料噴
射弁から置換された多量の副燃料である軽油が噴射さ
れ、エンジンの排気管から多量の黒煙が排出されること
になる。

本考案は上記問題点に鑑み、減速時副燃料の圧送を抑
制することで、燃料噴射ポンプの特性により車両の減速
状態から加速した時に引き起こされる問題、即ち主燃料
が副燃料に置換され、加速時に副燃料が多量に排出され
るという問題を解決することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

燃料圧力によって開閉作動される燃料噴射弁と、機関
の所定サイクルにおいて燃料噴射弁に該燃料噴射弁を開
弁に至らしめる圧力の主燃料を供給する主燃料圧送手段
と、該主燃料圧送手段と前記燃料噴射弁とを連通する主
燃料噴射管と、主燃料圧送手段によって圧送される主燃
料圧力によって駆動され、主燃料の噴射を行う前記所定
サイクルに先立って燃料噴射弁が開弁に至らない程度の
圧力で副燃料を燃料噴射弁へ圧送する副燃料圧送手段
と、機関の減速状態を判断する手段と、前記主燃料圧送
手段からの圧送作用を停止する手段とを備えた複燃料供
給装置において、 前記主燃料圧送手段は前記主燃料噴射管内の残圧を一
定にする残圧保持機構を備え、前記副燃料圧送手段から
の副燃料圧送圧力が、該残圧保持機構によって設定され
る主燃料の残圧よりも高く設定されており、前記機関の
減速状態判断手段により機関が減速状態と判断された時
に主燃料圧送手段からの圧送を停止するようにしたこと
を特徴とする。

〔作用〕

本考案によれば、車両が減速状態であると判断される
と、即ち主燃料圧送手段からの圧送圧力が燃料噴射弁の
開弁圧力に達してないと判断された場合、主燃料圧送手
段からの燃料の圧送は停止される。そのため、燃料噴射
弁の開弁圧力に至らない主燃料の脈動圧力によっても作
動する副燃料圧送手段も、主燃料圧送手段が停止される
ことで、副燃料を圧送しない。従って減速時に主燃料が
副燃料に押し戻され置換されることがない。

〔実施例〕

本考案の実施例について図面を参照して以下に説明す
る。第１図は第１の実施例を示す。

第１図を参照すると、38は第１の燃料タンクであって
燃料として主燃料であるアルコール収容されている。40
は第２の燃料タンクであって副燃料の軽油が収容されて
いる。第１の燃料タンク38は主燃料導管42を通って後述
する燃料噴射ポンプ10に接続される。主燃料導管42の途
中には主燃料フィードポンプ44が配置される。また第２
の燃料タンク40は副燃料フィードポンプ46を介在する副
燃料導管48を通って後述する副燃料圧送器50へ接続され
る。

燃料噴射ポンプ10は４気筒機関のための列型燃料噴射
ポンプであって、図示しない機関によって回転せしめら
れる回転軸11を有し、回転軸11に取り付けたカム（図示
せず）によってプランジャ12を往復作動させ、よってデ
リバリバルブから燃料を圧送するようになっている（デ
リバリバルブは第１から第４気筒に対応して14a,14b,14
c,14dで示されている）。

デリバリバルブ14a〜14dは所謂定残圧バルブと呼ばれ
るもので、第５図に示されるようにバルブ本体の中にチ
ェックボール501とスプリング502とから成るリリーフバ
ルブが設けられ、常に噴射管内の残圧を一定に保持する
ようになっている。プランジャ12はプランジャバレル16
の外周側のコントロールスリーブに取り付けられる。コ
ントロールラック20はコントロールピニオン18と係合し
てプランジャ12の回転位置を定めるようになっている。
プランジャ12の先端部にはリード13が設けられ、プラン
ジャバレル16に設けた燃料フィードホール（図示せず）
と協働し、コントロールラック20の位置に応じて燃料噴
射量の制御を行うことができるようになっている。コン
トロールラック20はガバナリンク26を介してフライウェ
イト28に連結されると共に、リンク22を介してアクセル
ペダル24に連結される。従ってアクセルペダル24の踏込
み量が大きい程コントロールラック20は図右方向（燃料
噴射量が大きくなる方向）へ移動され、また同じアクセ
ルペダル24の踏込み量では、フイラウェイト28のガバナ
機構により機関の回転数が大きい程コントロールラック
20は図左方向（燃料噴射量が小さくなる方向）へ移動さ
れる。またコントロールラック20に係合するガバナリン
ク26の近傍にはコントロールラック20を図左方向に規制
するストッパ30が設けられる。ストッパ30はリンク32に
連結され、さらにリンク32はロッド37に連結される。ロ
ッド37は電磁弁式アクチュエータ34の作動により図左右
方向への位置が規制され、これによりストッパ30がガバ
ナリンク26に当接しない位置と、ガバナリンク26に当接
しコントロールラック20を図左方向、即ち燃料吐出休止
側に移動せしめる位置とに規制される。電磁弁式アクチ
ュエータ34はスプリング36とムービングコア39から構成
され、駆動回路108からの信号により駆動される。駆動
回路108はマイクロコンピュータ106からの信号が後述す
る条件を満足した時に、電磁弁式アクチュエータ34を作
動させコントロールラック20を燃料吐出休止側位置に移
動せしめる信号を発生する。マイクロコンピュータ106
にはアクセルペダル24に連結するアイドルスイッチ104
の接点信号と、エンジン回転円板100のパルス信号を受
信する回転数センサ102からの信号が入力される。

次に燃料噴射ポンプ10から吐出される主燃料の燃料経
路の構成について説明する。

燃料噴射ポンプ10の各デリバリバルブ14a,14b,14c,14
dから高圧パイプ62a,62b,62c,62dがそれぞれ引き出さ
れ、対応する気筒の燃料噴射弁（第２気筒及び第４気筒
に対応する燃料噴射弁64b,64dのみ示す）に接続され
る。燃料噴射弁（代表的に１個だけ詳細に示す）64bは
従来のものと同様に下端に噴口に形成したボディ65と、
ボディ65内に配置され噴口を開閉可能なニードル弁66
と、ニードル弁66を閉弁方向に付勢するスプリング（図
示せず）とから成る。また燃料噴射弁64bには下端の噴
口付近で合流する２個の燃料通路68,70が形成される。
第１の燃料通路68は前述した燃料噴射ポンプ10から主燃
料の供給を受ける。ニードル弁66はこの供給された主燃
料の主燃料圧力を受ける受圧部69を有し、主燃料の圧力
が前記スプリングの付勢力に打ち勝つとニードル弁66は
開弁し燃料噴射弁64bの下端から燃料が勢い良く噴射さ
れる。また第２の燃料通路70はニードル弁66の中心に形
成され副燃料である軽油を含む。第２の燃料通路70は後
述する副燃料圧送器50に接続され、その気筒の噴射サイ
クル前において予め充填され、この充填された軽油は燃
料噴射サイクル時にアルコールの噴射に先立って燃料噴
射弁64bによりシリンダ内に噴出される。これにより先
ず軽油が圧縮着火し、その後アルコールに引火すること
で燃焼が行われる。

次に各気筒の燃料噴射弁にその燃料噴射に先立って副
燃料としての軽油を充填する副燃料圧送器50について説
明する。

この副燃料圧送器50は気筒数と同数だけ設けられ、燃
料噴射ポンプ10から延びる各高圧パイプ62a,62b,62c,62
dの途中に配置される。ここでは１個の副燃料圧送器50
について詳細に説明する。

副燃料圧送器50は第４気筒の燃料噴射弁64dに通じる
高圧パイプ62dの途中に配置され後述する作動により副
燃料を導管72bから第２気筒の燃料噴射弁64bの第２の燃
料通路70に供給する。副燃料圧送器50は高圧パイプ62d
の主燃料の圧送圧力によって作動するピストン74を有す
る。即ちピストン74の後方側（図中左側）に主燃料の圧
力が導かれ、その前方側（図中右側）にリターンスプリ
ング76が配置される。またピストン74の前端部を横断し
て燃料室78が形成され、燃料室78の入口部80及び出口部
82に副燃料の逆流を防止する逆止弁が配置される。燃料
室78には副燃料フィードポンプ46によって常に副燃料が
供給され、主燃料吐出圧によってピストン74が図右方向
に移動するときに燃料室78内の副燃料を圧縮して副燃料
を燃料噴射弁64bの第２の燃料通路70に供給する。

ここで、副燃料の第２燃料通路70への供給圧、言い換
えれば、燃料室78の出口部82に設けられた逆止弁の開弁
圧は燃料噴射弁64bの主燃料による開弁圧よりりも低
く、かつ前述したデリバリバルブ14bによって設定され
る主燃料の残圧よりも高くなっている。従って供給され
た副燃料は燃料噴射弁64bを開弁させることなく第１の
燃料通路68の先端部の主燃料と置換することになる。ま
た導管72bには逆止弁84が配置され、次の機関の噴射サ
イクルでの主燃料の圧送の時に導管72bを副燃料が逆流
しないようになっている。なお導管72bに逆止弁84を配
置する代わりに第２燃料通路70に逆止弁を配置しても良
い。

次に上述した副燃料圧送器50に係わる作動について説
明する。

燃料噴射ポンプ10は第４気筒の噴射タイミングになっ
ており、主燃料が高圧パイプ62dを通って第４気筒の燃
料噴射弁64dに圧送される。このとき主燃料の圧送圧力
によって副燃料圧送器50のピストン74がスプリング76に
抗して押し進められ、副燃料を燃料室78により吐出せし
め、第２気筒の燃料噴射弁64bの第２燃料通路70へと供
給する。このときの燃料室78から副燃料の吐出量は機関
回転数によってほとんど変化せず略々一定である。従っ
て第２気筒の燃料噴射弁64bの第２燃料通路の先端に副
燃料が常に一定量の割合で充填される。その後第２気筒
の噴射タイミングになると第１燃料通路68の先端の副燃
料が先に噴射されて容易に着火し、続いて噴射する主燃
料に確実に着火できるようになる。なお、主燃料が燃料
噴射ポンプ10より圧送されないときには副燃料もまた燃
料室78から吐出されないことは上述の説明から容易に解
るであろう。

以上の構成において、第１の実施例における複燃料供
給装置の作動について説明する。

先ずマイクロコンピュータ106の作動を第２図のフロ
ーチャート図に基づいて説明する。このフローチャート
図は電磁弁式アクチュエータ34の作動を制御するルーチ
ンであり、繰り返し実行される。

ステップ200でスタートし、ステップ202で第１図のア
クセルペダル24のアイドルスイッチ104のon-off信号が
読み込む。次にステップ204でアイドル信号がonか否
か、即ちアクセルペダル24が踏込まれているかどうかを
判断する。アイドル信号がonの時（アクセルペダル24が
踏込まれていない時）はステップ206に進み、そうでな
い時はステップ220で駆動回路108に電磁弁アクチュエー
タ34を非作動にする信号を与え、本ルーチンを終了す
る。ステップ206ではエンジン回転円板100のパルス信号
を受けたエンジン回転数センサ102からの回転数Ｎを読
み込む。このエンジン回転数Ｎはステップ208で予め接
点された回転数Ｎ_sと比較される。Ｎ_sはアイドルエンジ
ン回転よりも高い回転数が設定される。ステップ208で
読み込まれたエンジン回転数Ｎが設定エンジン回転数Ｎ
_sよりも大きいと判断された場合はステップ210に進み、
そうでない場合は駆動回路108にoff信号を与えた後、本
ルーチンを終了する。ステップ210では駆動回路108へon
信号、即ち電磁弁式アクチュエータ34が作動するための
信号が与えられる。以上説明したとおり車両が減速状態
であると判断された場合、駆動回路108により電磁弁式
アクチュエータ34を作動することになる。

次に、駆動回路108からのon信号により電磁弁式アク
チュエータ34が作動すると、スプリング36の付勢力に打
ち勝ってムービングコア39を図中左方向に引き寄せると
ともに、ムービングコア39に連結されたロッド37を同方
向へ引き寄せる。これによりリンク32が回転運動し、ス
トッパ30が図左方向に移動しガバナリンク26に当接して
ガバナリンク26を図左方向へ押し戻す。このときのスト
ッパの移動量はガバナリンク26に係合して燃料噴射量を
調節するコントロールラック20の引き代ろを噴射量が０
になるように予め設定されており、電磁式弁アクチュエ
ータ34の作動によって燃料噴射ポンプ10の噴射量はフラ
イウェイト28から構成されるガバナ機構とは無関係に一
時的に０に保持される。これらの作動によりプランジャ
12から圧送される燃料は図示しないフィードホールから
溢流され、従って高圧パイプ62a,62b,62c,62d内での噴
射に伴う脈動圧は発生せず、副燃料圧送器50からの副燃
料の圧送作用は停止することになる。即ち、燃料噴射弁
の開弁圧力に至らない主燃料の脈動圧によって副燃料が
副燃料圧送器50より吐出し主燃料が副燃料に置換される
とう問題は発生せず、以って車両の減速後アクセルペダ
ルを急激に踏込んだとしても、多量の副燃料である軽油
が噴出されることが無い。

第３図は本考案の第２実施例を示すものであり、第１
図と重複する部分については省略して説明する。

第３図を参照すると、車両の減速時の燃料噴射量を規
制する手段として、第１図に示す電磁弁式アクチュエー
タ34の代わりに負圧アクチュエータ110を設けたもので
ある。負圧アクチュエータ110はダイヤフラム112とスプ
リング114及びダイヤフラム112に係合するロッド116と
から構成され、圧力作動室118と大気圧室119を有する。
圧力作動室118は三方切換弁120を介して負圧ポンプ122
または大気ポート124のいずれか一方に選択的に連通さ
れる。三方切換弁120には駆動回路108から駆動信号が送
られ、マイクロコンピュータ106で車両が減速状態であ
ることが判断されると圧力作動室118に負圧ポンプ122の
負圧が作用し、スプリング114の付勢力に打ち勝ってロ
ッド116が図左方向に引き寄せられるとともに、ロッド1
16に連結するリンク32を介してコントロールラック20を
燃料噴射ポンプ10の燃料噴射量を０にすべくその位置を
規制する。なお、マイクロコンピュータ106での車両の
減速状態の判断は第１実施例と同様、第２図のフローチ
ャート図に基づいて行われる。また車両の加速状態が検
出されると三方切換弁120への非作動信号が送られ、図
中の白抜きの回路が開いて圧力作動室118に大気ポート1
24からの大気が導入される。従ってスプリング114の付
勢力によりロッド116は再び元の位置に戻り、燃料噴射
ポンプ10よりその時の車両状態に応じた主燃料の噴射量
が吐出される。

次に本考案に係わる第３の実施例について第４図を参
照しながら説明する。なお第１及び第２実施例と重複す
る部分について同一符号を付してその説明を省略する。

高圧パイプ62a,62b,62c,62dのいずれか一つのパイプ
に圧力センサ130が配置されパイプ内の圧力が測定され
る。この実施例においては、燃料噴射弁64bに連通する
高圧パイプ62bに圧力センサ130が配置される。圧力セン
サ130により検出された圧力は圧力信号としてマイクロ
コンピュータ106に入力され次の処理手順により車両が
減速状態であるかどうかが判断される。

先ず、マイクロコンピュータ106には上述した圧力セ
ンサ130により検出された高圧パイプ62bの圧力が読み込
まれ、所定時間内における最高圧力Ｐが記憶される。上
述した所定時間はおおよそ機関が一回転するのに要する
時間であって、予めマイクロコンピュータ106に記憶さ
れている。そして記憶された高圧パイプ62bの所定時間
内における最高圧力Ｐが設定された所定圧力Pcよりも小
さいと判断された時をもって車両の減速状態と判断す
る。なお設定圧力Pcは予めマイクロコンピュータ106に
記憶されているものであって、燃料噴射弁64の開弁圧力
と同程度の圧力が圧力信号として記憶されている。以上
のように車両の減速状態を判断するのに燃料噴射ポンプ
10からの吐出圧力を直接検出して判断しても良い。

また、第３の実施例ではそれぞれの高圧パイプ62a,62
b,62c,62dには各燃料噴射弁をバイパスする主燃料バイ
パス通路が設けられる。（燃料噴射弁64b,64dをバイパ
スする主燃料バイパス通路91b,91dのみ全体を示す。）
各主燃料バイパス通路には各々主燃料バイパス通路を開
閉制御可能なバイパス制御弁93a〜93dが設けられてい
る。また各主燃料バイパス通路はその途中で１本の集合
管92に集合せしめられ、第１の燃料タンク38に導かれ
る。前述したバイパス制御弁93a〜93dはマイクロコンピ
ュータ106からの信号により開閉制御され、マイクロコ
ンピュータ106で減速状態と判断されたときに各主燃料
バイパス通路を開くように制御される。従って減速時に
は燃料噴射ポンプ10より吐出された主燃料は、高圧パイ
プ62a〜62dから第１の燃料タンク38へ溢流されることに
なり、高圧パイプ62a〜62d内には副燃料の圧送を行う脈
動圧は作用しない。なお上述したバイパス制御弁93a〜9
3dを閉める場合の判断はアクセルペダル24に連結したア
イドルスイッチがoff、つまりアクセルが踏み込まれた
時に閉作動するようすれば良い。

以上説明したとおり、車両の減速時には副燃料が主燃
料に規定量以上に置換されることが無いので、次のアク
セルペダル踏込み時に多量の黒煙が排出されることがな
い。なお本実施例においては主燃料を圧送する燃料噴射
ポンプとして所謂列型噴射ポンプを例に挙げて説明した
が、この代わりに所謂分配型の燃料噴射ポンプを用いて
も良い。

〔考案の効果〕

本考案によれば、副燃料の軽油が主燃料のアルコール
に置換されることがないため、車両が減速した状態から
アクセルを急激に踏み込んだ時に多量の黒煙がエンジン
の排気管から排出されることが防止できる。また減速時
に燃料噴射ポンプから圧送される主燃料を溢流させ副燃
料圧送手段を停止せしめたものであるから、主燃料噴射
ポンプの圧送による仕事損失を低減することができ燃費
の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の全体構成図、第２図はア
クチュエータの作動を制御するフローチャート図、第３
図は本考案の第２の実施例の全体構成図、第４図は本考
案の第３の実施例の全体構成図、第５図はデリバリバル
ブの概略図、第６図はアイドルアクセルペダル位置のエ
ンジン回転数と主燃料吐出圧力の関係図を示す。 10……燃料噴射ポンプ（主燃料圧送手段） 14a,14b,14c,14d……デリバリバルブ 20……コントロールラック 26……ガバナリンク 28……フライウェイト 30……ストッパ 34……電磁弁式アクチュエータ 38……第１の燃料タンク 40……第２の燃料タンク 50……副燃料圧送器（副燃料圧送手段） 64b,64d……燃料噴射弁 62a,62b,62c,62d……高圧パイプ（主燃料噴射管） 91b,91d……主燃料バイパス通路 92……集合管 93a,93b,93c,93d……バイパス制御弁 102……回転数センサ 104……アイドルスイッチ 110……負圧式アクチュエータ 120……三方切換弁 122……負圧ポンプ 130……圧力センサ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料圧力によって開閉作動される燃料噴射
   弁と、機関の所定サイクルにおいて燃料噴射弁に該燃料
   噴射弁を開弁に至らしめる圧力の主燃料を供給する主燃
   料圧送手段と、該主燃料圧送手段と前記燃料噴射弁とを
   連通する主燃料噴射管と、前記主燃料圧送手段によって
   圧送される主燃料圧力によって駆動され、主燃料の噴射
   を行う前記所定サイクルに先立って燃料噴射弁が開弁に
   至らない程度の圧力で副燃料を燃料噴射弁へ圧送する副
   燃料圧送手段と、機関の減速状態を判断する手段と、前
   記主燃料圧送手段からの圧送作用を停止する手段とを備
   えた複燃料供給装置において、 前記主燃料圧送手段は前記主燃料噴射管内の残圧を一定
   にする残圧保持機構を備え、前記副燃料圧送手段からの
   副燃料の圧送圧力が該残圧保持機構によって設定される
   主燃料の残圧よりも高く設定されており、前記機関の減
   速状態判断手段により機関が減速状態と判断された時に
   前記主燃料圧送手段からの圧送を停止するようにしたこ
   とを特徴とする複燃料供給装置。