JP2629329B2 - 多気筒内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、多気筒内燃機関の燃料供給装置に関する
ものである。

［従来技術］ 従来の多気筒内燃機関の燃料供給装置を第17図及び第
18図に示す。燃料タンク１内の燃料はポンプ２により圧
送され、フィルタ３で浄化された後、燃料配管４に送ら
れ、燃料噴射弁５より多気筒内燃機関６に必要な燃料を
供給し、不要な燃料は調圧弁７を通って燃料タンク１に
戻される。ここで、ポンプ２の吐出流量は内燃機関６が
要求する燃料量を満足するように最大で100/h以上必
要となる。又、調圧弁７は吸気管内の圧力に対し燃料配
管４内の燃料の圧力が常に所定圧力（通常2.5〜3kg/cm²
程度）高くなるように設定している。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、燃料噴射弁５から高い圧力で多量の燃料を
吐出する必要があるが、ポンプ２は燃料圧力が高くなる
ほど吐出量が減少するためポンプ２には高い能力が要求
され、コストが高く、消費電流が大きいことによる寿命
低下、あるいは、燃料ホースや継手部分に高い圧力がか
かることで信頼性に難点があった。

従って、調圧弁７の設定圧力は低圧化することが望ま
しいが、次のような問題があり、低圧化できなかった。

即ち、高温状態での機関再始動時にベーパーが発生し
て始動不能やストール多発、ラフアイドルになることが
知られている。ここで、第19図に示すように、ベーパー
の発生は温度と圧力によって決まるため、高負荷状態で
の走行後、機関を放置しておいたときに上昇するエンジ
ンルーム内の温度によって決まる要求圧力より設定圧力
を低くできなかった。むしろ、機関の高出力化、車両の
空力抵抗低減のためのボンネットラインの低下や補機類
の増加によるエンジンルームのすきま減少によりエンジ
ンルーム内の温度は上昇する傾向にある。又、ガソリン
にアルコール等が添加され、気化しやすくなており、同
じ温度でもベーパー発生を防ぐ要求圧力は高くなる傾向
にある。よって、調圧弁の設定圧力は高くせざるを得な
い状況にある。

そこで、常時圧力を上げない方法として、実開昭59−
75562号公報には熱間再始動時のみ圧力を上げる装置が
示されている。しかし、この方法でも、圧力上昇時の信
頼性を得るのが困難であり、相当なコストアップを招い
たり、ポンプ寿命を短かくする等の問題がある。

又、圧力を上げない装置として、実開昭62−165470号
公報にはボトムフィードインジェクタがあり、冷却を早
くすることを狙っている。しかし、この方法でもインジ
ェクタ（燃料噴射弁）が充分冷却されるまでの高温状態
ではベーパーが発生してしまいストールが発生する等の
問題がある。

この発明の目的は、熱間再始動性を確保した上で調圧
弁の設定圧力を低くし低圧対応型ポンプを使用して、燃
料配管の信頼性向上、ポンプのコストダウン、ポンプ消
費電流低減によるポンプの長寿命化を図ることができる
多気筒内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、多気筒内燃機関の各気筒ごとに設けられ
た燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の周辺部から当該燃料
噴射にの燃料を供給するホルダ部を備え、機関始動後に
ホルダ部内の残留燃料が新規燃料と入れ換わる時期を気
筒によりズラした燃料配管と、前記燃料配管内の燃料圧
力を低く設定する燃料調圧弁と、前記燃料配管に低圧の
燃料を供給する低圧対応型燃料供給ポンプとを備えた多
気筒内燃機関の燃料供給装置をその要旨とするものであ
る。

［作用］ 機関始動後にホルダ部内の残留燃料が新規燃料と入れ
換わる時期を気筒によりズラしたことにより多気筒内燃
機関の燃料噴射弁の冷却を早く行なうことができる気筒
と、燃料の残留高沸点成分（液体）を使って燃料供給を
維持する気筒に役割分担される。その結果、低圧対応型
燃料供給ポンプから低圧の燃料を燃料配管に供給すると
ともに、燃料調圧弁にて燃料配管内の燃料圧力を低く設
定することができることとなる。

［第１実施例］ この発明を具体化した第１実施例を図面に従って説明
する。

第１図はＶ型６気筒エンジンの燃料供給装置の平面図
である。Ｖ型６気筒エンジン10に供給する空気はスロッ
トル弁11の下流のサージタンク12から吸気マニホールド
13によって各気筒に分配される。この吸気マニホールド
13には各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁（イン
ジェクタ）14a〜14fを備えた燃料配管15が組付けられて
いる。

燃料タンク16から低圧対応型フューエルポンプ（低圧
対応型燃料供給ポンプ）17で圧送された燃料はフューエ
ルフィルタ18で濾過された後、燃料配管15に送られる。
そして、この燃料配管15に送られてきた燃料は、燃料噴
射弁14a〜14fによってエンジン10に必要な燃料を供給し
た後、不要な燃料は低圧型調圧弁19を通って燃料タンク
16に戻される。

低圧型調圧弁19はダイヤフラム20によりスプリング室
21と燃料室22に区画され、フェーエルポンプ17により送
られてきた燃料はダイヤフラム20を介してバルブ23を押
し上げ、設定圧力でスプリング24の力とつりあう。又、
スプリング室21とサージタンク12とは連通しており、ス
プリング室21はサージタンク12の負圧ポート12aから吸
気管圧力を受け、その吸気管圧力により燃料配管15内の
圧力が常に１〜2kg/cm²程度高くなるように設定されて
いる。このため、ポンプ17による燃料循環系統の燃料ホ
ースや継手にかかる圧力は低く信頼性向上に役立ってい
る。

又、低圧対応型フェーエルポンプ17は低圧型調圧弁19
の設定圧力（１〜2kg/cm²）のときに100/h以上燃料が
吐出できる能力を持つ。これは、第２図に示すように、
通常型のポンプより能力が低いことを示し、そのためコ
ストは安く消費電流が少なくてすみ燃費低減やポンプ自
体の寿命向上に役立っている。

燃料入口から燃料出口までの燃料配管15には燃料噴射
弁14a〜14fを収めるためのホルダ部25a〜25fが取付けら
れている。即ち、各気筒においては、第３図に示すよう
に、押え部材26をネジ27にてホルダ部25a〜25fに対して
連結固定することによりその内部に燃料噴射弁14a〜14f
が収納されている。燃料噴射弁14a〜14fには上部，下部
にＯリング28,29が配設され、ホルダ部25a〜25fとの間
に燃料が循環できるようになっている。又、燃料噴射弁
14a〜14fにはあフィールド30から燃料が入れようになっ
ている。

又、燃料配管15の燃料入口側の３気筒分のホルダ部25
a〜25cは、第４図及び第５図に示すように燃料噴射弁14
a〜14cの中心と燃料配管15の中心が一致している（オフ
セットＬ＝０）。これに対し、燃料配管15の燃料出口側
の３気筒分のホルダ部25d〜25fは、第６図及び第７図に
示すように燃料噴射弁14d〜14fの中心と燃料配管15の中
心間距離（オフセットＬ）が大きくズレている（Ｌ＝L
1）。

次に、このように構成した燃料供給装置の作用を説明
する。

エンジン10が高負荷状態で長時間運転された後エンジ
ン10が停止されると、エンジンルーム内の温度が上昇
し、燃料配管15も高温状態となる。このとき、燃料の低
沸点成分がベーパー（蒸気）となる。発生したベーパー
の圧力によりまだ液体の燃料もベーパーとともに調圧弁
19から流出していくが、燃料の高沸点成分（液体）の一
部は燃料噴射弁14a〜14f中やホルダ部25a〜25fの内部に
残っている。この状態でエンジン10を再始動すると、燃
料の残留高沸点成分（液体）によりエンジン10が再始動
される。その後、フューエルポン17が駆動することによ
り燃料タンク16内に冷えた燃料が送られてくる。

この燃料は燃料配管15の燃料入口側に入った後、入口
側３気筒の燃料噴射弁14a〜14cには直接当たるため急速
に燃料噴射弁14a〜14cが冷却される。しかし、その３気
筒分のホルダ部25a〜25c内の燃料の残留高沸点成分（液
体）は流出してしまい、さらに、新たに供給された燃料
は高温になり調圧弁19の設定圧力が低いためベーパーが
発生する（第８図（ａ））。このとき、全ての気筒（６
気筒）ともオフセットＬが小さいと、第８図（Ｃ）に示
すようにストールやラフアイドルが発生する。

一方、燃料配管15の出口側３気筒の燃料噴射弁14a〜1
4fはオフセットＬが大きく燃料が直接当たらないため燃
料の残留高沸点成分（液体）が残っており、この残留高
沸点成分（液体）が残っている間はエンジン10に燃料を
供給できる。しばらくすると、燃料配管15の出口側３気
筒の残留高沸点成分も使いはたし燃料噴射弁14d〜14fが
充分に冷却されていないためベーパーが発生する（第８
図（ｂ））。このとき、全ての気筒とも（６気筒とも）
オフセットＬが大きいと、第８図（ｄ）に示すようにス
トールやラフアイドルが発生するが、このときには入口
側３気筒の燃料噴射弁14a〜14cは充分ベーパー発生温度
より低下しており、燃料供給に問題がない。

このようにして、ストールのない高温再始動性を確保
できる（第８図（ｅ））。

尚、燃料配管15の燃料入口側の燃料噴射弁14a〜14cの
オフセットを小さく（Ｌ＝０）し早く冷却させるように
したのは、燃料タンク16から送られてくる新たな燃料が
燃料配管15内を通るだけで温度が上昇するために入口側
の方が冷却効果を大きくすることができるからである。

このように本実施例においては、ホルダ部25a〜25fへ
の配管15を当該配管15による燃料流路と燃料噴射弁14a
〜14fの中心との最小距離（オフセットＬ）を気筒によ
りい変えたことにより、機関始動後にホルダ部25a〜25f
内の残留燃料が新規燃料と入れ換わる時期を気筒により
ズラした。つまり、多気筒内燃機関の燃料噴射弁14a〜1
4cの冷却を早く行なうことができる気筒と、燃料の残留
高沸点成分（液体）を使って燃料供給を維持する気筒
（燃料噴射弁14c〜14f）に役割分担させ、燃料供給を維
持し良好な高温再始動性を得ることができる。このよう
にして、熱間再始動性を確保した上で調圧弁19の設定圧
力を低くし低圧対応型フューエルポンプ17を使用して、
燃料配管の信頼性向上、ポンプ17のコストダウン、ポン
プ消費電流低減によるポンプの長寿命化を図ることがで
きることとなる。

次に、この実施例の応用例を以下説明する。

上記実施例では燃料配管15の燃料入口側の３気筒分の
ホルダ部25a〜25cはオフセットＬを「０」としたが、
「０」でなくても燃料配管15の燃料出口側のオフセット
より充分小さな値ならよい。

又、前記実施例ではオフセットは二通り（Ｌ＝０及び
Ｌ＝L1）を設定したが、オフセットＬを燃料配管15の燃
料入口から出口にかけて徐々に変化させるようにしても
よい（燃料噴射弁14aでのオフセットL1＜燃料噴射弁14b
でのオフセットL2＜燃料噴射弁14cでのオフセットL3＜
燃料噴射弁14dでのオフセットL4＜燃料噴射弁14eでのオ
フセットL5＜燃料噴射弁14fでのオフセットL6）。これ
によって急速に冷却する燃料噴射別弁14aから燃料の残
留高沸点成分で最も多く燃料を供給する燃料噴射弁14f
まで何段にも分けることができ、燃料供給量の減少する
時期を各気筒でズラすことによってより滑らかな回転の
つながりが期待できる。

さらに、Ｖ型６気筒エンジンの他にも直列４気筒エン
ジンでもよく、要は、多気筒エンジンであればエンジン
の型、気筒数、配管の種類及びオフセットＬの設定方法
は制限されず実施できる。

以下に示す第２〜第５実施例により、第１実施例以外
の他の燃料配管の構造を説明していく。

［第２実施例］ 第９図に示すように、前記第１図と同様の構造を成す
ものについては同一の符号を付すことによりその詳細な
説明は省略する（以下の実施例についても同じ）。

ホルダ部25a〜25fの配管をホルダ部25a,25b,25cとホ
ルダ部25d,25e,25fとで並列接続するとともに、そのホ
ルダ部25a,25,25cを含む管路の入口に電磁開閉弁31を配
設する。そして、この電磁開閉弁31が非励磁状態では電
磁開閉弁31開状態であり、ホルダ部25a,25b,25cを含む
管路とホルダ部25d,25e,25fを含む管路とは燃料が同量
流れる。又、電磁開閉弁31が励磁状態では電磁開閉弁31
が閉状態であり、ホルダ部25a,25b,25cを含む管路には
燃料が流れない。

そして、高負荷状態で長時間運転された後エンジン10
が停止されたときに、燃料の高沸点成分（液体）の一部
は燃料噴射弁14a〜14f中やホルダ部25a〜25fの内部に残
っている。この際、電磁開閉弁31は開状態となってい
る。この状態でエンジン10を再始動すると、電磁開閉弁
31が閉じられ、燃料の残留高沸点成分（液体）によりエ
ンジン10が再始動される。その後、ホルダ部25a,25b,25
cを含む管路には電磁開閉弁31が閉じられているためフ
ューエルポンプ17の駆動による燃料の流路が形成されず
燃料の残留高沸点成分（液体）が残っており、この残留
高沸点成分（液体）が残っている間はエンジン10に燃料
を供給できる。

しばらくすると、そのホルダ部25a,25b,25cを含む管
路の残留高沸点成分も使いはたすが、ホルダ部25d,25e,
25fを含む管路の燃料噴射弁14d,14e,14fは低圧対応型フ
ューエルポンプ17の駆動により送られてくる燃料タンク
16内の冷えた燃料により冷却するため充分ベーパー発生
温度より低下しており、以後の燃料供給に問題がない。

このように、ホルダ部25a〜25fを含む管路をホルダ部
25a〜25cを含む管路とホルダ部25d〜25fを含む管路とに
並列接続するとともに、高温始動時の所定時間のみ開路
する電磁開閉弁31を配設することにより、その並列接続
した管路の一方の管路に燃料を流さないようにし、機関
始動後にホルダ部25a〜25f内の残留燃料が新規燃料と入
れ換わる時期を気筒によりズラすことができる。従っ
て、多気筒内燃機関の燃料噴射弁の冷却を行なうことが
できる気筒（燃料噴射弁14d〜14f）と、燃料の残留高沸
点成分（液体）を使って燃料供給を維持する気筒（燃料
噴射弁14a〜14c）に役割分担され、ストールのない高温
再始動性が確保でき、低圧型調圧弁19及び低圧対応型フ
ューエルポンプ17を使用することができる。

［第３実施例］ 第10図、第11図及び第12図に示すように、３気筒つづ
に区分したホルダ部25a〜25fへの燃料配管15途中に、即
ちホルダ部25cとホルダ部25dとの間に燃料を一時貯留す
るタンク32が配置されている。このタンク32の側面底部
から下流側のホルダ部25dへの燃料配管15が接続される
とともに、側面上部から上流側のホルダ部25cへの燃料
配管15が接続されている。さらに、タンク32の上面部か
ら燃料蒸気を抜くための蒸気配管33が接続され、その蒸
気配管33の他端部は最も下流側のホルダ部25fの下流側
の燃料配管15に接続されている。

そして、高負荷状態で長時間運転された後エンジン10
が停止したとき、燃料の高沸点成分（液体）がタンク32
に蓄えられるとともに、低沸点成分のベーパーは蒸気配
管33を経て下流側の燃料配管15に送られる。この状態で
エンジン10を再始動すると、低圧対応型フューエルポン
プ17の駆動にて燃料タンク16の燃料が送られタンク32内
の燃料の残留高沸点成分（液体）がタンク32下流の燃料
噴射弁14d〜14fに供給される。この燃料の残留高沸点成
分（液体）にてエンジン10に燃料を供給できる。この燃
料の残留高沸点成分（液体）が残っている間はエンジン
10に燃料を供給できる。

しばらくすると、そのタンク32内の残留高沸点成分も
使いはたすが、燃料配管15の入口側３気筒の燃料噴射弁
14a〜14cはフューエルポンプ17の駆動により送られてく
る燃料タンク16内の冷えた燃料により冷却するため充分
ベーパー発生温度より低下しており、以後の燃料供給に
問題がない。

このように、各気筒のホルダ部25a〜25fへの配管途中
に燃料を貯留するタンク32を配置するとともに、当該タ
ンク32から燃料蒸気を抜くための蒸気配管33をその下流
側に接続したことにより、タンク32に燃料の残留高沸点
成分（液体）が蓄えられ、その残留高沸点成分（液体）
を使って燃料供給を維持させることができる。従って、
機関始動後にホルダ部25a〜25f内の残留燃料が新規燃料
と入れ換わる時期を気筒によりズラし、ストールのない
高温再始動性が確保でき低圧型調圧弁19及び低圧対応型
フューエルポンプ17を使用することができることとな
る。

［第４実施例］ 第13図，第14図，第15図に示すように、３気筒づつに
区分したホルダ部25cと25dの配管途中に分流器34が配置
されるとともに、燃料噴射弁14f以降の配管ははい。分
流器34は水平方向に延びる連通孔34aによりホルダ部25c
への燃料配管15とホルダ部25dへの燃料配管15を連通さ
せている。又、その連通孔34aの途中から斜め上方に燃
料を燃料タンク16に戻すための連通孔34bが形成されて
いる。さらに、その連通孔34bの途中からは連通孔34cが
形成され、その連通路34cが蒸気配管35にて燃料噴射弁1
4fのホルダ部25fに接続されている。

よって、燃料噴射弁14a,14b,14cでの燃料配管15は低
圧対応型フューエルポンプ17の駆動にて燃料が循環する
循環管路となることともに、燃料噴射弁14d,14e,14fで
の燃料配管15はフューエルポンプ17が駆動しても燃料は
循環しない、いわゆる閉管路となっている。この閉管路
からは前記蒸気配管35を介して燃料蒸気を抜くことがで
きる。

そして、高負荷状態で長時間運転された後エンジン10
が停止したとき、閉管路（燃料噴射弁14d〜14f）におい
ては燃料の低沸点成分がベーパーとなり発生したベーパ
ーは蒸気配管35を経て分流器34の下流側に送られる。そ
の結果、閉管路内に燃料の高沸点成分（液体）が蓄えら
れる。この状態でエンジン10を再始動すると、閉管路内
の燃料の残留高沸点成分（液体）にてエンジン10に燃料
が供給される。この燃料の残留高沸点成分（液体）が残
っている間はエンジン10に燃料を供給できる。

しばらくすると、閉管路内の燃料の残留高沸点成分
（液体）も使いはたすが、燃料噴射弁14a〜14cは低圧対
応型フューエルポンプ17の駆動よる燃料タンク16内の冷
えた燃料にて冷却され充分ベーパー発生温度より低下し
ており、燃料供給に問題がない。

このように、所定気筒分のホルダ部（25a,25b,25c）
を含む循環管路から残りの気筒分のホルダ部（25d,25e,
25f）の含む閉管路を分岐させ、その閉管路から燃料蒸
気を抜くための蒸気配管35を分岐部（分流器34の分岐部
分）より下流側に接続したので、閉管路に燃料の残留高
沸点成分（液体）が蓄えられ、その残留高沸点成分（液
体）を使って燃料供給を維持することができる。従っ
て、機関始動後にホルダ部25a〜25f内の残留燃料が新規
燃料と入れ換わる時期を気筒によりズラし、ストールの
ない高温再始動性が確保でき低圧型調圧弁19及び低圧対
応型フューエルポンプ17を使用することができることと
なる。

［第５実施例］ 本実施例は、第16図に示すようにＶ型６気筒エンジン
の気筒によりホルダ部25a〜25fの燃料の溜り容積を変え
たものである。即ち、入口側の３気筒分のホルダ部25a,
25b,25cの燃料の溜り容積を小さくし、出口側の３気筒
分のホルダ部25d,25e,25fの燃料の溜り容積を大きくし
ている。

このようにして、機関始動後にホルダ部25a〜25f内の
残留燃料が新規燃料と入れ換わる時期を気筒によりズラ
したことにより、燃料の残留高沸点成分（液体）を使っ
て燃料供給を維持し良好な高温再始動性を得ることがで
き、低圧型調圧弁19及び低圧対応型フューエルポンプ17
を使用することができる。

尚、この実施例の応用として、ホルダ部25a〜25fの燃
料溜り容積を「大」と「小」の２段階（種類）に分けた
が、多段階に分けてもよい。即ち、燃料噴射弁14aでの
容積Q1＜燃料噴射弁14bでの容積Q2＜燃料噴射弁14cでの
容積Q3＜燃料噴射弁14dでの容積Q4＜燃料噴射弁14eでの
容積Q5＜燃料噴射弁14fでの容積Q6というように容積を
設定してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、熱間再始動性
を確保した上で調圧弁の設定圧力を低くし低圧対応型ポ
ンプを使用して、燃料配管の信頼性向上、ポンプのコス
トダウン、ポンプ消費電流低減によるポンプの長寿命化
を図ることができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は第１実施例を示し、第１図は燃料供給
装置の平面図、第２図は燃料圧力とポンプ吐出量との関
係を示す図、第３図は燃料供給装置の要部断面図、第４
図は燃料供給装置の要部を示す平面図、第５図は燃料供
給装置の要部を示す側面図、第６図は燃料供給装置の要
部を示す平面図、第７図は燃料供給装置の要部を示す側
面図、第８図（ａ）〜（ｅ）は再始動時の燃料供給装置
の動作を説明するためのタイムチャート、第９図は第２
実施例の燃料供給装置の平面図、第10図は第３実施例の
燃料供給装置の平面図、第11図は第３実施例の燃料供給
装置の正面図、第12図は第３実施例の燃料供給装置の側
面図、第13図は第４実施例の燃料供給装置の平面図、第
14図は第４実施例の燃料供給装置の正面図、第15図は第
４実施例の燃料供給装置の側面図、第16図は第５実施例
の燃料供給装置の平面図、第17図は従来の燃料供給装置
の平面図、第18図は従来の燃料供給装置の要部断面図、
第19図は燃料温度と燃料圧力との関係を示す図である。 10はエンジン、14a〜14fは燃料噴射弁、15は燃料配管、
17は低圧対応型フューエルポンプ、19は低圧型調圧弁、
25a〜25fはホルダ部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−88866（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−165470（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−104762（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−75562（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−132844（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多気筒内燃機関の各気筒ごとに設けられた
   燃料噴射弁と、 前記燃料噴射弁の周辺部から当該燃料噴射弁に燃料を供
   給するホルダ部を備え、機関始動後にホルダ部内の残留
   燃料が新規燃料と入れ換わる時期を気筒によりズラした
   燃料配管と、 前記燃料配管内の燃料圧力を低く設定する燃料調圧弁
   と、 前記燃料配管に低圧の燃料を供給する低圧対応型燃料供
   給ポンプと を備えたことを特徴とする多気筒内燃機関の燃料供給装
   置。