JP2517869Y2 - 燃料噴射式内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 （１）産業上の利用分野 本考案は燃料噴射式内燃機関の燃料供給制御装置に関
する。

（２）従来の技術 燃料噴射式内燃機関の燃料供給系統は一般的に第４図
に示すような構造となっている（例えば、特開昭56−60
58号公報参照）。

すなわち、燃料ポンプ２の作動によって燃料は燃料タ
ンク１より燃料フィルタ３を通り、燃料供給管５に圧送
され、該燃料供給管５から分岐した分岐導管６に設けた
インジェクタ７によって機関の吸気系に噴射される。そ
して、インジェクタ７より噴射しない余分の燃料は燃料
圧力レギュレータ９を介してリターン燃料通路８を通っ
て燃料タンク１に戻される。

従来の燃料圧力レギュレータ９は第５図に示すよう
に、ダイアフラム91を介して背圧室92と燃料室93とに区
画され、該背圧室92に負圧導管94を介して機関の吸気マ
ニホルドからの負圧を導いて、背圧室92及び燃料室93と
の圧力差によりばね95の付勢力に抗してダイアフラム91
及びこれに取り付けた弁体96を作動させ、リターン燃料
通路８に連通する流出導管97を開閉させ、これによっ
て、インジェクタ７に付加される燃圧を調整している。

従って、この従来の燃料圧力レギュレータ９はインジ
ェクタの吐出燃料圧力を吸気マニホルド負圧に応じて調
整することにより、機関の運転状態に対応して燃料消費
量の変化に追従しているが、この従来のものでは、吸気
マニホルド負圧の可変幅の制約、あるいは、該負圧の伝
播速度及びばねの引戻しの速度の遅れから、機関始動時
や、高回転・高出力時の噴射燃料の増量が要求される時
に十分高い燃料圧力が得られなかったり、機関のアイド
リング運転時や減速時等に微小燃料吐出を可能にするだ
け十分に燃料圧力を低くすることができないでいる。

更には、空燃比の異なる燃料が混合して使用される場
合には、要求空燃比に対して燃料噴射量の過不足を生じ
ることになる。

（３）考案が解決しようとする問題点 本考案は前記実情に鑑みなされたものであり、機関の
運転状態に応じて燃料圧力を更に自由に変化させうるこ
とができるとともに、反応速度に遅れがない機敏な作動
が実現できる燃料圧力レギュレータを用いた燃料噴射式
内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とす
る。

B.考案の構成 （１）問題点を解決するための手段 本考案の燃料噴射式内燃機関の燃料供給制御装置によ
れば、燃料噴射式内燃機関の燃料供給系統において、ダ
イアフラムを介して背圧室と燃料室とに区画されるダイ
アフラム型の低圧燃料圧力レギュレータＡと高圧燃料圧
力レギュレータＢとからなる燃料圧力レギュレート装置
10を設け、前記２つの燃料圧力レギュレータA,Bの燃料
室14,23は連結導管27により低圧燃料圧力レギュレータ
Ａから高圧燃料圧力レギュレータＢへと導通状態とさ
れ、前記低圧燃料圧力レギュレータＡにおいては、その
燃料室14に燃料供給管５の流出端が接続されるととも
に、前記連結導管27の一端の上流側が接続され、かつ、
該燃料室14内に延設され、その一端部の管口をダイアフ
ラム12に臨んで導通される流出導管18は他端をリターン
燃料通路８に接続されるとともに、該流出導管18にはジ
ェット19が形成され、前記高圧燃料圧力レギュレータＢ
においては、その燃料室23に流出導管26が接続されると
ともに、該流出導管26の他端はリターン燃料通路８に接
続され、かつ、前記連結導管27の他端の下流側は燃料室
23内に延設され、その端部の管口をダイアフラム21に臨
んで配され、前記燃料供給管５への燃料の供給は、少な
くとも、前記低圧燃料圧力レギュレータＡの設定圧に対
応する小流量と、前記高圧燃料圧力レギュレータＢの設
定圧に対応する大流量とに制御装置100により切換え可
能な燃料ポンプ２によってなされることを特徴とする。

（２）作用 燃料供給管５を介して圧送される燃料は低圧燃料圧力
レギュレータＡの燃料室14に入り、更には連結導管27を
通って高圧燃料圧レギュレータＢに達する。

アイドリンク時や定地走行時や減速時の低負荷時にお
いては、制御装置100により燃料ポンプ２の吐出量は少
なくされ、これに対応して低圧燃料圧力レギュレータＡ
のみが作動し、燃料供給管５より燃料室14に入った燃料
は、低い圧力で弁体15が開弁するため流出導管18へ流出
する。流出導管18にはジェット19が設けられているが、
リターン燃料流量が少ないため、燃料室14及び連結導管
27の燃料圧力が高圧になることはない。この結果、燃料
供給管５の圧力は所定の低い燃料圧力領域に保たれる。

高速走行時や登坂時の高負荷時においては、制御装置
100の指令により燃料ポンプ２には大電流が流れて燃料
ポンプ２からの吐出量が多くなる。これにより、低圧燃
料圧力レギュレータＡの流出導管18へ流出するリターン
燃料の流量は増大し、低圧燃料圧力レギュレータＡの弁
体15は開弁状態のままとなるが、流出導管18はジェット
19が設けられているため大量の流体が通りにくくなって
おり、ジェット19を通過しようとするリターン燃料流出
が増大すると、それに伴い燃料室14及びそれに連通した
連結導管27の燃料圧力が増大する。

連結導管27の燃料圧力の増大に伴い高圧燃料圧力レギ
ュレータＢが作動する。すなわち、連結導管27の先端の
管口の圧力が当該高圧燃料圧力レギュレータＢに設定さ
れたばね25の付勢力に打ち勝ち、弁体24を押し上げ、燃
料は燃料室23及び流出導管26を通って流れ出る。これに
より、連結導管27の上流側の燃料供給管５の燃料圧力は
高圧燃料圧力レギュレータＢによりコントロールされ、
所定の高い燃料圧力領域に保持される。

（３）実施例 本考案の燃料噴射式内燃機関の燃料供給制御装置の実
施例を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） 第１図はその一実施例（第１実施例）を示す。

図において、燃料タンク１、燃料ポンプ２、燃料フィ
ルタ３、燃料供給管５、分岐導管６、インジェクタ７及
びリターン燃料通路８は従来の燃料噴射式内燃機関の燃
料供給系統を構成するものである。但し、燃料ポンプは
小流量吐出と大量吐出とに切換え可能なものが使用され
る。

本燃料供給制御装置は、この燃料供給系統において、
従来の燃料圧力レギュレータ９に替えて、低圧燃料圧力
レギュレータＡ及び高圧燃料圧力レギュレータＢとが連
動されてなる燃料圧力レギュレート装置10を配したこと
を特徴とする。

もっと詳しくは、低圧燃料圧力レギュレータＡ及び高
圧燃料圧力レギュレータＢはともにダイアフラム型の燃
料圧力レギュレータであり、低圧燃料圧力レギュレータ
Ａにおいては、ダイアフラム12を介して背圧室13と燃料
室14とが区画形成され、ダイアフラム12には弁体15が取
り付けられ、背圧室13には一定のばね付勢力を有するば
ね16が装備されるとともに、負圧導管17によって機関の
吸気マニホルドの負圧が導かれることは従来のものと基
本的構成において変わりはない。

そして、該低圧燃料圧力レギュレータＡの燃料室14に
は燃料供給管５が接続され、また、燃料室14内に延設さ
れるとともにその一端の管口を弁体15に対峙して配され
る流出導管18は他端をリターン燃料通路８に接続され
る。該流出導管18は弁座をなすその管口が弁体15に離接
することにより燃料流を断続する。

この流出導管18内の途中に流出燃料の流量を計量する
ジェット19が形成される。

一方、高圧燃料圧力レギュレータＢにおいては、ダイ
アフラム21を介して背圧室22と燃料室23とが区画形成さ
れ、ダイアフラム21に弁体24が取り付けられ、背圧室22
は負圧導管17に接続されるものであることは低圧燃料圧
力レギュレータＡの構成と変わりはない。また、該背圧
室22に装備されるばね25のばね定数は当該高圧燃料圧力
レギュレータＢが制御する燃料圧力に対応して決められ
る。

そして、該高圧燃料圧力レギュレータＢの燃料室23に
は流出導管26が接続され、該流出導管26の他端はリター
ン燃料通路８に接続される。

しかして、低圧燃料圧力レギュレータＡと高圧燃料圧
力レギュレータＢとはその燃料室14,23相互間を連結導
管27を介して接続され、燃料は燃料室14から燃料室23へ
と導通状態となる。

詳しくは、連続導管27の一端の流入側（上流側）が低
圧燃料圧力レギュレータＡの燃料室14に接続され、該連
結導管27の他端の流出側（下流側）は、高圧燃料圧力レ
ギュレータＢの燃料室23内に導入され、ダイアフラム21
に装着された弁体24の近傍まで延設される。そして、弁
座をなすその端部の管口は弁体24に離接可能に対向して
配され、その離接により燃料流を断続する。

なお、図例では、流出導管18,26はともにリターン燃
料通路８に接続されたものとなっているが、それらを独
立して直接的に燃料タンク１に接続しても作用的に何ら
変わりはない。

前記燃料供給管５への燃料の供給は制御装置としての
コントロールユニット100からの信号により吐出量が小
流量吐出から大流量吐出に２段階に制御される燃料ポン
プ２によってなされる。

このコントロールユニット100には水温センサ信号、
車速センサ信号、吸入空気量信号、圧力センサ信号、O2
センサ信号等の信号が入力され、該コントロールユニッ
ト100がこれらの入力信号を演算処理し、機関の運転状
態に応じた最適な燃料噴射時間や燃料ポンプ２の燃料吐
出量を決定し、その結果を制御信号としてインジェクタ
７や燃料ポンプ２へ送っている。

（実施例の作用・効果） 叙上の構成からなる本実施例の燃料噴射式内燃機関の
燃料供給制御装置は次のように作用する。

燃料タンク１から燃料供給管５へ燃料ポンプ２により
圧送された燃料は、インジェクタ７に燃料を供給すると
ともに低圧燃料圧力レギュレータＡの燃料室14に送ら
れ、更には連結導管27を通って高圧燃料圧力レギュレー
タＢに達する。

しかして、アイドリンク時や定地走行時や減速時の低
負荷運転時においては、制御装置100の指令により燃料
ポンプ２の吐出量は少なくされ、これに対応して低圧燃
料圧力レギュレータＡのみが作動し、燃料供給管５の燃
料圧力は所定の低圧力に保持される。

すなわち、燃料供給管５及び燃料室14更には連結導管
27へ燃料が送られるが、高圧燃料圧力レギュレータＢで
は燃料圧力が高圧にならないと弁体24が開弁しないため
燃料は流出導管26へ流れていかないのに対し、低圧燃料
圧力レギュレータＡでは低い圧力で弁体15が開弁し、燃
料室14内の燃料は流出導管18へ流出する。流出導管18に
はジェット19が設けられているが、リターン燃料流量が
少ないため、燃料室14及び燃料供給管５の燃料圧力が高
圧になることはない。

この結果、燃料供給管５は所定の低い燃料圧力領域値
に保たれる。

高速走行時や登坂時の高負荷運転時においては、制御
装置100の指令により燃料ポンプ２には大電流が流れて
燃料ポンプ２からの吐出量が多くなる。これにより、低
圧燃料圧力レギュレータＡの流出導管18へ流出するリタ
ーン燃料は増大し、低圧燃料圧力レギュレータＡは開弁
状態のままとなるが、流出導管18にはジェット19が設け
られているため大量の流体が通りにくくなっており、ジ
ェット19を通過しようとするリターン燃料流量が増大す
ると、それに伴い燃料室14及びそれに連通した連結導管
27の燃料圧力が増大する。

連結導管27の燃料圧力が増大し、所定圧に達すると高
圧燃料圧力レギュレータＢが作動する。すなわち、連結
導管27の先端の管口の圧力が一定圧に達すると、ダイア
フラム21並びに弁体24を介して作用するばね25の付勢力
に打ち勝ち、弁体24を押し上げ、燃料は燃料室23及び流
出導管26を通って流れ出る。これにより、連結導管27の
上流側の燃料供給管５の燃料圧力は高圧燃料圧力レギュ
レータＢによりコントロールされ、所定の高い燃料圧力
領域値に保持される。 この高圧燃料圧力レギュレータ
Ｂの作動において、連結導管27の先端の管口は小面積で
あるので、ダイアフラム21に対して大きな力が作用せ
ず、ばね25のばね定数は小さなものでよい。従って、連
結導管27に作用する圧力変動に対する弁体24の開閉動作
の追従性がよく、迅速に作動する。これにより、高圧燃
料圧力レギュレータＢの設定圧力の制御特性が向上し、
弁体24のハンチング現象が生じなくなる。

更にまた、燃料室23内の圧力はリターン燃料圧力とな
るから、ダイアフラム21への加圧は小さく、耐圧的に有
利となる。

第２図はこのリターン燃料流量と燃料圧力との関係を
示す。すなわち、燃料ポンプ２に小電流が流れている間
はリターン燃料流量が増えても燃料圧力の上昇は少な
く、低圧燃料圧力レギュレータＡしか作動しないが、制
御装置100からの信号により燃料ポンプ２に大電流が流
れるようになると、燃料ポンプ２の吐出圧力が急激に増
大するため燃料圧力が急激に高くなり、高圧燃料圧力レ
ギュレータＢが作動するようになる。

本実施例によれば、この２段階の切換えが円滑になさ
れ、高圧燃料圧力レギュレータＢの設定圧の近傍部で起
り勝ちなハンチング現象がなく、図の実線で示す理想的
な流量−圧力特性曲線が得られる。

このようにして、機関の運転状態に応じて、燃圧は広
い領域で可変的に調整される。この燃圧の変化とインジ
ェクタでの噴射時間の制御とを組み合わせることによ
り、従来の噴射式内燃機関では得られなかった噴射領域
の拡大化を図ることができる。

従って、一定の空気量に対しガソリン等の低い燃料消
費量を要求する燃料とアルコール等の高い燃料消費量を
要求する燃料を交互に使用する場合、あるいは、これら
の燃料を混合して使用する場合、要求空燃比が変化する
が、この変化にも容易に追従でき、高出力時の燃料噴射
量の不足を来たすことがない。

（第２実施例） 第３図は本考案の他の実施例（第２実施例）を示す。
先の第１実施例と同等の部材については同一の符合が付
されている。なお、本図は第１図の左半分を省略したも
のである。本実施例では、第１実施例の流出導管18に設
けられているジェット部19をソレノイド弁30に置き換え
たものである。このソレノイド弁30はコントロールユニ
ット100からの指令により弁体31を開閉作動させ、連結
導管18内の燃料量を制御する。

これによって、更に広いレンジにわたって燃料圧力を
制御することができる。なお、第３図では、燃料ポンプ
２はコントロールユニット100の指令により切換え可能
となっており、これにより低消費電力が図られる。

C.考案の効果 本考案によれば、燃料ポンプの吐出流量が制御装置を
もって小流量と大流量とに変えられ、燃料ポンプのそれ
ぞれの吐出流量に対応してインジェクタに導通する燃料
圧力を低圧燃料圧力レギュレータ及び高圧燃料圧力レギ
ュレータの２つの燃料圧力レギュレータで制御するもの
であるので、低圧燃料域と高圧燃料域との幅が拡大され
るとともに、低圧燃料域と高圧燃料域との燃圧の切換え
が円滑になされ、しかも、それぞれの燃料圧力領域で安
定した燃料調節をなすことができる。この結果、機関の
運転状態に応じて広いレンジで燃料圧力を変化させるこ
とができ、要求空燃比の異なる燃料を交互もしくは混合
して使用する場合において、要求空燃比の変化に容易に
対応することができる。

また、本考案では連結導管の端部の管口が高圧燃料圧
力レギュレータのダイアフラムに設置した弁体に対向す
る配置となっており、高圧燃料圧力レギュレータへのダ
イアフラムへの加圧を少なくでき、ばね付勢力を小さく
採ることができる。これにより、連結導管に作用する圧
力変動に対する高圧燃料圧力レギュレータの弁体の開閉
動作の追従性がよく、迅速に作動し、高圧燃料圧力レギ
ュレータの設定圧力の制御特性が向上し、弁体のハンチ
ング現象が生じなくなる。また、高い燃料圧力域におい
ても耐圧的に有利な燃料圧力レギュレータを提供するこ
とができる。

更に、ジェットのかわりに制御装置により制御される
ソレノイド弁を用いた場合には、リターン燃料圧力を更
に広いレンジで制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の燃料噴射式内燃機関の燃料供給制御装
置の実施例（第１実施例）を示す図、第２図は燃料供給
管内の燃料圧力がリターン燃料流量によりどのように変
わるかを示した図、第３図は本考案の他の実施例（第２
実施例）を示す図である。第４図は従来公知の燃料噴射
式内燃機関の燃料供給系統を示す図、第５図は従来公知
の燃料圧力レギュレータを示す図である。 ２……燃料ポンプ、５……燃料供給管、８……リターン
燃料通路、10……燃料圧力レギュレート装置、Ａ……低
圧燃料圧力レギュレータ、Ｂ……高圧燃料圧力レギュレ
ータ、12,21……ダイアフラム、13,22……背圧室、14,2
3……燃料室、18,26……流出導管、19……ジェット、27
……連結導管、100……制御装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−116851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−190660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−197755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−16160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−23266（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−170683（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−128348（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−122146（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−21762（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射式内燃機関の燃料供給系統におい
   て、ダイアフラムを介して背圧室と燃料室とに区画され
   るダイアフラム型の低圧燃料圧力レギュレータと高圧燃
   料圧力レギュレータとからなる燃料圧力レギュレート装
   置を設け、 前記２つの燃料圧力レギュレータの燃料室は連結導管に
   より低圧燃料圧力レギュレータから高圧燃料圧力レギュ
   レータへと導通状態とされ、 前記低圧燃料圧力レギュレータにおいては、その燃料室
   に燃料供給管の流出端が接続されるとともに、前記連結
   導管の一端の上流側が接続され、かつ、該燃料室内に延
   設され、その一端部の管口をダイアフラムに臨んで導通
   される流出導管は他端をリターン燃料通路に接続される
   とともに、該流出導管にはジェットが形成され、 前記高圧燃料圧力レギュレータにおいては、その燃料室
   に流出導管が接続されるとともに、該流出導管の他端は
   リターン燃料通路に接続され、かつ、前記連結導管の他
   端の下流側は燃料室内に延設され、その端部の管口をダ
   イアフラムに臨んで配され、 前記燃料供給管への燃料の供給は、少なくとも、前記低
   圧燃料圧力レギュレータの設定圧に対応する小流量と、
   前記高圧燃料圧力レギュレータの設定圧に対応する大流
   量とに制御装置により切換え可能な燃料ポンプによって
   なされる、 ことを特徴とする燃料噴射式内燃機関の燃料供給制御装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、ジェットに替えて流出
   導管の途中に制御装置により制御されるソレノイド弁が
   介装されてなることを特徴とする燃料噴射式内燃機関の
   燃料供給制御装置。