JP2554077B2 - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンの燃料噴射装置に関するものであ
る。

［従来技術］ 燃料供給量ないし空燃比をより精密に制御するために
燃料噴射弁を用いて吸気に燃料を供給するようにした、
電子制御燃料噴射式エンジン（EGIエンジン）はよく知
られている。

ところで、自動車を走行させた後エンジンを停止する
と、エンジンルーム内の空気の流通が悪いのでエンジン
まわりが高温化するが、上記EGI車においては、このよ
うな熱間燃料噴射弁に直接燃料を供給するフューエルパ
イプが高温となり、その内部の燃料も高温となる。そし
て、例えば燃料が通常の良質ガソリンの場合はその温度
が約100℃で沸騰するものと評価されており、このよう
にフューエルパイプ内の燃料温度が100℃を越え、燃料
中にベーパが混在する状態となった場合、再びエンジン
を始動させようとすると、燃料噴射弁からは液体燃料だ
けではなく、ベーパも噴射され、したがって、予定され
た量の燃料が供給されず空燃比が超リーンとなり、始動
が困難となったり、あるいは始動後ラフアイドルが発生
するといった問題があった。

これを防止するために、例えば、エンジン水温、吸気
温度、サージタンク温度等を検出するようにして、上記
検出値が所定の条件に該当するときには、フューエルパ
イプ内の燃料が沸騰を起こして、燃料中にベーパが混合
しているものとみなし、エンジンの熱間再始動時には燃
料噴射パルス時間を増加させたり燃料噴射圧力を増加さ
せるなどして所定の燃料噴射量を確保して、始動性の悪
化防止あるいは始動後のラフアイドルの防止を図ったも
のが提案されている（例えば、特開昭60−132068号公報
参照）。

しかし、近年、燃料としてメタノール混合ガソリン
（例えば、メタノール含有率５％のM5ガソリン）が用い
られたり、あるいは沸点の低い炭化水素を混入した粗悪
ガソリンが用いられるようになり、このような燃料は通
常の良質ガソリンより沸点が低いので、前記のようなフ
ューエルパイプ内でのベーパの発生量が大幅に多くな
り、上記従来のベーパ対策では対処しきれないといった
問題がある。さりとて、M5ガソリンあるいは粗悪ガソリ
ンに合わせて、熱間再始動時の燃料噴射パルス時間、あ
るいは燃料噴射圧力の増量値を設定すると、通常のガソ
リンを使用した場合にはベーパはそれ程発生しないの
で、燃料が過剰に供給され、混合気が超リッチとなり、
エンストが発生するといった問題が生じ、これらすべて
の燃料について有効に対処できるものはないのが現状で
ある。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、燃料として通常の良質ガソリンを使用する場合、
あるいは、M5ガソリン、粗悪ガソリン等の沸点の異なる
燃料を使用した場合のいずれに対しても、通常の温間始
動時と熱間エンジン再始動時の始動性を良好に保つエン
ジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明は上記の目的を達するため、燃料タンクから燃
料供給通路を介して供給される燃料を吸気中に噴射する
燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料供給装置において、 燃料噴射弁から噴射されなかった燃料を燃料タンクへ
戻す燃料戻り通路に、所定の熱容量を有するとともに所
定の絞り部を備えたオリフィス部材を設ける一方、上記
絞り部より上流側に燃圧検出手段を設け、該燃圧検出手
段の出力に応じて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御
手段を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置
を提供する。

［発明の効果］ 本発明によれば、エンジン温間時等、フューエルパイ
プ内や燃料戻り通路内で燃料が沸騰せずベーパが発生し
ないときには、オリフィス部材中の絞り部内を燃料が液
体で流れ、その流速は非常に小さいので、絞り部では圧
力損失が実質的に発生せず、オリフィス部材を備えてい
ない従来のEGIシステムの燃料噴射弁と同様に設定通り
の精密な燃料供給が行なえる。

一方、エンジンの熱間再始動時等、フューエルパイプ
内ないし燃料噴射弁内の燃料が沸騰してベーパが発生す
るような状況下では、オリフィス部材の熱容量ないし熱
伝達量をフューエルパイプないし燃料噴射弁のそれとほ
ぼ同一となるように設定しておけば、オリフィス部材内
でもフューエルパイプないし燃料噴射弁まわりの状態に
対応してほぼ同量のベーパが発生する。そして、液体燃
料が気化すると体積が数百倍に増えるので、オリフィス
部材中の絞り部内を流れるベーパの流速は非常に大きく
なり、絞り部における圧力損失が増加する。このとき
も、絞り部下流の燃料戻り通路はほぼ大気圧で一定に保
たれるので、絞り部より上流側では上記圧力損失に相当
する圧力上昇が生じる。この圧力が燃圧検出手段によっ
て検出され、この燃圧検出手段からの出力を受けて燃料
噴射量制御手段が燃料噴射パルス時間あるいは燃料噴射
圧を所定量増加させて、燃料噴射量が所定の値に保たれ
空燃比が適正値に維持される。したがって、燃料の沸点
の高低、あるいはエンジンの温間、熱間の状態とはかか
わりなく、フューエルパイプ内あるいは燃料噴射弁内に
ベーパが発生したときには、これが検出され、空燃比を
適正に維持するような対応がなされるので、燃料の品質
やエンジンの温度状態に関係なく常にエンジンの良好な
始動性が確保される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

〈第１実施例〉 第１図に示すように、EGIシステムを採用したエンジ
ンの燃料供給系統Ｆは、燃料タンク１に貯留された燃料
を燃料供給通路２を通して、各気筒の燃料噴射弁３に均
等に燃料を分配するための容積部ないし均圧部となるフ
ューエルパイプ４へ供給するとともに、燃料噴射弁３を
介して吸気中へ噴射されなかった過剰の燃料を燃料戻り
通路５を通して、燃料タンク１へ戻すような基本構成と
なっている。

燃料供給通路２には、上流から順に、燃料供給通路２
と燃料戻り通路５とを通して燃料を循環させるための燃
料ポンプ６と、燃料中のごみを除去する燃料フィルタ７
と、燃料ポンプ６によって吐出される燃料の脈動を吸収
して燃料供給量が均一となるように調整するダンパ８と
が介設されている。そして、燃料供給通路２の燃料ポン
プ６上流かつ燃料フィルタ７下流となる位置と、燃料ポ
ンプ６下流となる位置とを連通するリリーフ通路９が設
けられ、このリリーフ通路９には、燃料ポンプ６から吐
出される燃料の一部を燃料ポンプ６下流の燃料供給通路
２に戻すことによって、燃料ポンプ６の吐出圧を所定値
に調整するリリーフ弁11が介設されている。

一方、燃料戻り通路５にはフューエルパイプ４のやや
下流となる位置において、フューエルパイプ４内の燃料
圧すなわち、燃料噴射弁３の燃料噴射圧力を所定値（例
えば、2.9kg/cm²）に維持するための、圧力レギュレー
タ12が介設されている。この圧力レギュレータ12は燃料
室13内の燃料の圧力が上昇すると燃料がダイヤフラム14
をコイルばね15の付勢力に従って圧力室16側に後退さ
せ、これによってダイヤフラム14に取付けられた圧力調
節弁17の開度が大きくなり、燃料室13内の燃料の圧力が
下流側へリリースされ、所定の圧力（例えば、2.9kg/cm
²）を越えないようになっている。一方、燃料室13内の
燃料圧力が低下すると、ダイヤフラム14がコイルばね15
によって燃料室13側に押し戻され、これによって圧力調
節弁17の開度が小さくなり、圧力調節弁17における圧力
損失が増加して、これに相当する分燃料室13内の燃料圧
が所定値まで上昇するようになっている。なお、圧力導
入通路18を介して圧力室16に負圧または正圧を導入する
ことによって、圧力レギュレータ12の燃料圧設定値を変
えられるようになっている。

そして、圧力レギュレータ12のやや下流となる位置に
おいて、燃料戻り通路５には所定の熱容量を有するとと
もに、燃料戻り通路５よりは小径に形成された絞り部21
を備えたオリフィス部材22が介設されている。このオリ
フィス部材22の熱容量は、そのまわりから燃料に伝達さ
れる熱量が、各燃料噴射弁３近傍においてのまわりから
燃料に伝達される熱量とほぼ同等となるように、すなわ
ち、熱間時等において燃料が沸騰しベーパを発生するよ
うな状況下では、両者のベーパ発生量がほぼ等しくなる
ような所定の値に設定されている。

上記絞り部21上流の燃料戻り通路５内の燃料圧を検出
するために、圧力センサ23が設けられており、この圧力
センサ23で検出される絞り部21上流の燃料戻り通路５内
の燃料圧（以下、絞り部前燃圧という）は、制御回路24
に入力され、制御回路24はこの絞り部前燃圧を制御情報
として、フューエルパイプ４内ないし燃料噴射弁３内に
ベーパが発生しているか否かを判定し、ベーパ発生時に
は燃料噴射弁３の噴射パルス時間を所定時間増やして、
燃料噴射量が設定値と一致するようにしている。

以下、制御回路24による制御方法について説明する。

エンジンＥの温間時等フューエルパイプ４ないし燃料
噴射弁３内の燃料にそれ程多くの熱が伝達されない場合
は、燃料ベーパは発生しない。このとき、燃料への熱伝
達量がフューエルパイプ４とほぼ一致するように設定さ
れたオリフィス部材22内の燃料戻り通路５内にも燃料ベ
ーパは発生しない。ここで、オリフィス部材22内の絞り
部21を流れる燃料の圧力損失が0.2kg/cm²程度となるよ
うに、絞り部21の内径が設定されている。そして、絞り
部21下流では燃料戻り通路５内の燃料圧はほぼ大気圧で
あるので、絞り部前燃圧Prは約0.2kg/cm²の上記圧力損
失とほぼ同一となり、この燃圧Prが圧力センサ23によっ
て検出される。制御回路24は絞り部前燃圧が0.2kg/cm²
よりは大きい所定の値以下（例えば0.8kg/cm²）のとき
は、フューエルパイプ４内に燃料ベーパは発生していな
いと判定するようにしているので、このときは、燃料噴
射弁３の噴射パルス時間の増量補正は行なわれない。な
おこのとき、燃料噴射弁３の燃料噴射圧は圧力レギュレ
ータによって、例えば2.9kg/cm²に保たれる。

一方、熱間時等においてフューエルパイプ４ないし燃
料噴射弁３内の燃料に多量の熱が伝達され、燃料ベーパ
が発生するような場合には、絞り部21上流の燃料戻り通
路５内にもほぼ同量の燃料ベーパが発生する。このベー
パが絞り部21内を流れる際非常に高速となるので、絞り
部21における圧力損失はベーパが発生していない場合に
比べて非常に大きくなり、例えば熱間時通常ガソリンで
は2.5kg/cm²、M5ガソリンでは3.9kg/cm²程度となる。な
お、圧力レギュレータ12下流の燃料戻り通路５内の燃料
圧が圧力レギュレータ12の設定値2.9kg/cm²より高いと
きには、圧力レギュレータ12は圧力調節機能を失うの
で、圧力レギュレータ12の上流側と下流側の燃料圧はほ
ぼ等しくなる。したがって、熱間時M5ガソリン使用時絞
り部前燃圧が3.9kg/cm²となったときには、フューエル
パイプ４内の燃料圧は4kg/cm²程度となる。そして、制
御回路24は圧力センサ23で検出される絞り部前燃圧Prの
値に応じて、例えば第４図の折線G₁で示すような燃料噴
射パルス時間の増量を行なう。これによって、空燃比が
所定の値に保持され、熱間再始動時にも良好な始動性が
得られる。このようにして、例えば熱間時にM5ガソリン
を使用してエンジンを再始動させた場合の燃料噴射パル
ス時間の増量値の経時変化の一例を第５図中の曲線G₂で
示す。従来のもののように、通常ガソリンの物性に合わ
せて燃料噴射パルス時間の増量値を設定した場合は増量
値は第５図中の曲線G₃のようになり、必要な燃料が供給
されず、混合気は超リーンとなり、始動不能あるいは始
動後のラフアイドルが発生するが、本案によれば、所定
の必要量の燃料が供給され、従来のもののような不具合
は防止される。

〈第２実施例〉 第２図に示すように、第２実施例では、オリフィス部
材22内に、絞り部21上流となる位置で上流側燃料戻り通
路５と絞り部21とに連通する燃料溜31を設けている。そ
して、この燃料溜31の上部空間部と圧力レギュレータ12
の圧力室16とを連通する絞り部前燃圧導入通路18を設け
るとともに、この絞り部前燃圧導入通路32にはソレノイ
ド式三方弁33を介設している。この三方弁33のもう一つ
の接続部は圧力導入路34を介して吸気通路（図示せず）
に接続されている。そして、通常三方弁33は燃料溜31と
圧力室16とを連通する側に接続されており、圧力レギュ
レータ12の圧力室16には常時絞り部前燃圧が導入される
ようになっている。なお、燃料溜31内にはフロート35が
入れられており、燃料溜31内の燃料の液面が上昇したと
きには、フロート35の上端部に取付けられた閉止弁36が
絞り部前燃圧導入通路18を閉止して、燃料が燃料溜31か
らオーバフローしないようになっている。

第２実施例においては、燃料ベーパが発生して絞り部
前燃圧Prが上昇すると、この圧力が圧力レギュレータ12
の圧力室16に導入され、ダイヤフラム14を燃料室13側へ
押圧するので、圧力調節弁17の開度が小さくなり、これ
によって燃料室１内の燃料圧を本来の設定値2.9kg/cm²
以上に上昇させる。したがって、フューエルパイプ４内
に燃料圧すなわち燃料噴射圧が上昇して、燃料噴射弁３
からの燃料噴射量の減少分を補うようにしている。その
他の構成、作用及び効果については第１実施例と同様で
あるので説明を省略する。

〈第３実施例〉 第３図に示すように、第３実施例ではオリフィス部材
22を、圧力レギュレータ12より下流側に位置する燃料戻
り通路５の燃料室13への開口部近傍において、燃料戻り
通路５内に設けている。また、燃圧検出手段としては、
ダイヤフラム14ないし圧力調節弁17のリフト量を検出す
る調節弁リフト検出スイッチ23を設けている。このよう
な構成とすれば、オリフィス部材22を圧力レギュレータ
12内に収容できるので燃料供給系統Ｆをコンパクト化で
きるという利点がある。

第３実施例では、図示していないが、エンジン始動時
には燃料噴射量を増量するとともにO₂センサにより空燃
比を検出して、燃料増量と空燃比制御を組み合わせた制
御を行ない始動性の向上を図っている。

このような制御を行なった場合、エンジン始動後の燃
料噴射パルス時間の増量値の経時変化は、ベーパ発生時
には、第６図中の折線G₄で示すような特性となり、通常
時には折線G₅で示すような特性となる。また、このとき
ベーパ発生時のエンジン始動後のエンジン回転数の経時
変化は、第７図中の曲線G₆に示すような特性となり、安
定した始動性が得られる。

なお、エンジン始動後、立ち上がり時は外乱が多いの
でフィードバック制御は停止し、第８図に示すように所
定時間ｔ経過後からフィードバック制御を行なうように
している。また、上記のような燃料増量制御によって混
合気がオーバリッチとなる場合は、これを補正制御する
ことが好ましい。なお、補正制御する場合、補正量の最
大値は第８図中の折線G₇、最小値は折線G₈で示すように
設定される。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は夫々、本発明の第１実施例と
第２実施例と第３実施例とを示す、燃料供給系統のシス
テム構成図である。 第４図は、第１実施例における燃料噴射パルス時間の増
量値を絞り部上流の燃料圧に対して表わした図である。 第５図は、第１実施例における、エンジン始動時の燃料
噴射パルス時間の増量値の経時変化を示す図である。 第６図は、第３実施例における燃料噴射パルス時間の増
量値の経時変化を示す図であり、第７図は、ベーパ発生
時に上記増量制御を行なった場合のエンジン回転数の経
時変化を示す図である。 第８図は、第３実施例における増量制御を行なった場合
のオーバリッチ化を防止するための補正制御を行なう場
合の補正値の上限と下限とを示す図である。 １……燃料タンク、２……燃料供給通路、３……燃料噴
射弁、21……絞り部、22……オリフィス部材、23……圧
力センサ（燃圧検出手段）、24……制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−149567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−199940（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−147366（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料タンクから燃料供給通路を介して供給
   される燃料を吸気中に噴射する燃料噴射弁を備えたエン
   ジンの燃料供給装置において、 燃料噴射弁から噴射されなかった燃料を燃料タンクへ戻
   す燃料戻り通路に、所定の熱容量を有するとともに所定
   の絞り部を備えたオリフィス部材を設ける一方、上記絞
   り部より上流側に燃圧検出手段を設け、該燃圧検出手段
   の出力に応じて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手
   段を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。