JP3389863B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】気筒内へ直接的に高圧の燃料を噴射する
ために、高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有し、蓄圧室内の
燃料を各気筒毎に配置された燃料噴射弁を介して噴射す
る燃料噴射装置が公知である。この燃料噴射装置におい
て、一般的に、蓄圧室には、機関本体により駆動される
高圧ポンプによって定期的に燃料が圧送され、蓄圧室内
を所定高燃料圧力近傍に維持するようになっている。ま
た、高圧ポンプと燃料タンクとの間には電気式の低圧ポ
ンプが配置され、高圧ポンプの吸入燃料圧力を大気圧以
上の所定低燃料圧力に高めることによって、高圧ポンプ
の吐出燃料内にベーパが発生することを防止している。
【０００３】このような燃料噴射装置において、機関始
動時には、蓄圧室内を燃料噴射可能な燃料圧力に早急に
高めなければならない。しかしながら、クランキングに
よる極低回転での高圧ポンプの作動では、吐出効率が低
く、蓄圧室内を燃料噴射可能な燃料圧力に昇圧するまで
に比較的長い時間を必要とする。
【０００４】この問題を解決するために、特開平９−２
５０４２６号公報には、高圧ポンプをバイパスして低圧
ポンプと蓄圧室とを連通する常時閉のバイパス通路を設
け、機関始動時において、バイパス通路を開放すること
により、低圧ポンプによる吐出燃料を直接的に蓄圧室へ
導く燃料噴射装置が開示されている。低圧ポンプは、電
気式であるために、機関始動時から吐出効率の高い運転
が可能であり、それにより、この燃料噴射装置によって
蓄圧室内を早期に所定低燃料圧力近傍に高めることがで
き、この燃料圧力での燃料噴射が可能となる。
【０００５】しかしながら、バイパス通路を設けること
は、燃料噴射装置の構造を複雑化させてコストアップを
もたらすために、前述の従来技術は、低圧ポンプの吐出
側と高圧ポンプの吸入側とを連通する吸入通路に、低圧
ポンプから高圧ポンプへの燃料流れのみを許容するチェ
ックバルブを配置すると共にバイパス通路を省略する燃
料噴射装置も開示されている。この燃料噴射装置は、機
関始動時等において、蓄圧室内が所定低燃料圧力未満で
ある時には、高圧ポンプのポンプ室を介して低圧ポンプ
の吐出燃料を蓄圧室へ導くことを意図している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のバイパス通路が
省略された燃料噴射装置において、蓄圧室内及び高圧ポ
ンプのポンプ室内が所定低燃料圧力未満である時には、
意図するように低圧ポンプの吐出燃料を蓄圧室へ導くこ
とができる。しかしながら、機関始動時のクランキング
により作動されて高圧ポンプが吐出行程となると、高圧
ポンプのポンプ室内の燃料圧力は上昇して所定低燃料圧
力以上となるために、この間においては吸入通路のチェ
ックバルブは閉弁され、低圧ポンプの吐出燃料を蓄圧室
へ供給することができない。それにより、蓄圧室内が燃
料噴射可能な所定低燃料圧力近傍値へ達するまでの時間
が延長され、意図するように機関始動性を改善すること
ができない。
【０００７】従って、本発明の目的は、燃料噴射弁に加
圧燃料を供給するための蓄圧室と、機関本体を動力源と
して蓄圧室へ燃料を吐出する高圧ポンプと、機関本体以
外を動力源として高圧ポンプへ燃料を吐出する低圧ポン
プとを具備し、機関始動時には、低圧ポンプの吐出燃料
を高圧ポンプのポンプ室を介して蓄圧室へ導くようにし
た内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関始動時に
蓄圧室内を短時間で燃料噴射可能な燃料圧力に昇圧する
ことを可能とし、機関始動性を確実に改善することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁に加
圧燃料を供給するための蓄圧室と、機関本体を動力源と
して前記蓄圧室へ燃料を吐出する高圧ポンプと、機関本
体以外を動力源として前記高圧ポンプへ燃料を吐出する
低圧ポンプとを具備し、前記低圧ポンプの吐出側と前記
高圧ポンプの吸入側開口とが吸入通路によって連通さ
れ、機関始動時には、前記吸入通路を使用して前記高圧
ポンプのポンプ室内へ吸入された前記低圧ポンプの吐出
燃料を前記蓄圧室へ導くようにした内燃機関の燃料噴射
制御装置において、前記高圧ポンプの前記吸入側開口に
は開閉弁が設けられ、機関始動時のクランキング中に前
記開閉弁を開弁固定することを特徴とする。
【０００９】本発明による請求項２に記載の内燃機関の
燃料噴射制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置において、前記開閉弁は、前記高圧ポンプ
の吐出行程において、必要以上の吐出燃料量が前記蓄圧
室へ吐出されることを防止するために開弁される溢流弁
であることを特徴とする。
【００１０】本発明による請求項３に記載の内燃機関の
燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁に加圧燃料を供給する
ための蓄圧室と、機関本体を動力源として前記蓄圧室へ
燃料を吐出する高圧ポンプと、機関本体以外を動力源と
して前記高圧ポンプへ燃料を吐出する低圧ポンプとを具
備し、機関始動時には、前記低圧ポンプの吐出燃料を前
記高圧ポンプのポンプ室を介して前記蓄圧室へ導くよう
にした内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記低圧
ポンプの吐出側と前記高圧ポンプの前記ポンプ室とが接
続管によって接続され、前記接続管には前記低圧ポンプ
から前記高圧ポンプへの燃料流れのみを許容するチェッ
クバルブが設けられ、機関始動時のクランキング中に前
記高圧ポンプを停止させる高圧ポンプ停止手段を備える
ことを特徴とする。
【００１１】本発明による請求項４に記載の内燃機関の
燃料噴射制御装置は、請求項３に記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置において、前記高圧ポンプ停止手段は、前
記高圧ポンプと前記高圧ポンプの動力源との間に配置さ
れたクラッチ機構であり、前記クラッチ機構は、機関本
体を動力源とする流体ポンプにより提供される流体圧力
が所定値以上となった時にだけ前記高圧ポンプと前記高
圧ポンプの動力源とを連結することを特徴とする。
【００１２】本発明による請求項５に記載の内燃機関の
燃料噴射制御装置は、請求項１又は３に記載の内燃機関
の燃料噴射制御装置において、通常運転時に比較して機
関始動時には前記低圧ポンプの回転数を高めることを特
徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による内燃機関の
燃料噴射制御装置の第一実施形態を示す概略図である。
本実施形態における内燃機関は４気筒であるとして以下
に説明するが、これは本発明を限定するものではない。
図１において、１は各気筒毎に配置された四つの燃料噴
射弁であり、２は各燃料噴射弁１へ高圧の燃料を供給す
るための蓄圧室である。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５により駆動される電気式ポンプであ
り、例えば、０．３ＭＰａの定格吐出圧力ＰＬを有して
いる。６は低圧ポンプ４の吸入燃料から異物を除去する
ためのフィルタである。
【００１４】また、７は、蓄圧室２内を、例えば、１０
ＭＰａの所定高燃料圧力近傍ＰＨへ昇圧するための高圧
ポンプであり、この高圧ポンプ７は、シリンダ内を摺動
可能なプランジャ７ａを有している。吸入側開口部７ｂ
及び吐出側開口部７ｃを有する高圧ポンプ７のシリンダ
内空間７ｄがポンプ室となる。このポンプ室７ｄを狭め
るプランジャ７ａの摺動動作、すなわち、プランジャ７
ａの吐出行程動作は、機関本体のクランクシャフトに連
結されたカム７ｅによりもたらされ、ポンプ室７ｄを拡
げるプランジャ７ａの摺動動作、すなわち、プランジャ
７ａの吸入行程動作は、圧縮バネ７ｆによりもたらされ
る。本実施形態において、カム７ｅは、一回転で二回の
吐出行程をもたらすものであるが、カム７ｅの二回転が
クランクシャフトの一回転に相当するように、カム７ｅ
は減速ギヤ等を介してクランクシャフトに連結されてお
り、すなわち、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いる。
【００１５】ポンプ室７ｄの吸入側開口部７ｂは制御室
７ｇに連通している。この制御室７ｇは、一方で、吸入
管８によって低圧ポンプ４の吐出側と接続され、他方
で、戻し管９によって燃料タンク３と接続されている。
吸入管８には、低圧ポンプ４の吐出燃料から異物を除去
するためのフィルタ１０が配置されている。
【００１６】ポンプ室７ｄの吐出側開口部７ｃは、吐出
管１１によって蓄圧室２へ接続されている。この吐出管
１１には、蓄圧室２へ向かう燃料流れのみを許容するチ
ェックバルブ１２が配置されている。このチェックバル
ブ１２は、僅かな圧力差によっても開弁するものであ
る。
【００１７】戻し管９には、燃料タンク３へ向かう燃料
流れのみを許容する第一リリーフバルブ１３が配置さ
れ、この第リリーフバルブ１３の下流側において、接続
管１４によって蓄圧室２と接続されている。接続管１４
には、蓄圧室２からの燃料流れのみを許容する第二リリ
ーフバルブ１５が配置されている。第一リリーフバルブ
１３は、低圧ポンプ４の定格吐出圧力ＰＬより僅かに大
きな圧力で開弁するものである。第二リリーフバルブ１
５は、蓄圧室２内が所定高燃料圧力ＰＨより高い所定圧
力となる時に開弁するものであり、蓄圧室２内の燃料圧
力が異常に高くなることを防止している。
【００１８】１６は高圧ポンプ７の吸入側開口部７ｂを
開閉するための電磁弁である。電磁弁１６は、電磁ソレ
ノイド１６ａを励磁することによって閉弁され、電磁ソ
レノイド１６ａを消磁することによりバネ１６ｂによっ
て開弁される。電磁弁１６は、高圧ポンプ７の吸入行程
において開弁され、吐出行程において必要時間だけ閉弁
される。それにより、高圧ポンプ７の吸入行程中には、
ポンプ室７ｄ内へ低圧ポンプ４の吐出燃料が吸入され、
吐出行程における電磁弁１６の閉弁中には、吐出管１１
を介してポンプ室７ｄの燃料が蓄圧室２へ圧送される。
一方、吐出行程における電磁弁１６の開弁中において、
蓄圧室２内の燃料圧力が第一リリーフバルブ１３の開弁
圧力より高い場合には、ポンプ室７ｄの燃料は戻し管９
を介して燃料タンク３へ戻され、蓄圧室２内の燃料圧力
が第一リリーフバルブ１３の開弁圧力より低い場合に
は、ポンプ室７ｄの燃料は吐出通路１１を介して蓄圧室
２へ圧送される。
【００１９】２０は、燃料噴射弁１を介しての燃料噴射
量制御、電磁ソレノイド１６ａを介しての電磁弁１６の
開閉制御、及び低圧ポンプ４の作動制御を担当する制御
装置であり、蓄圧室２内の燃料圧力を検出するための圧
力センサ２１と、低圧ポンプ４を作動するためのバッテ
リ５と、機関運転状態を検出するためのエアフローメー
タ、回転センサ、冷却水温センサ等の各センサ（いずれ
も図示せず）とが接続されている。
【００２０】図２は、制御装置２０による電磁弁１６の
開閉制御及び低圧ポンプ４の作動制御のための第一フロ
ーチャートである。この第一フローチャートは、スター
タスイッチのオン信号と共に実行され、所定時間毎に繰
り返されるものである。先ず、ステップ１０１におい
て、低圧ポンプ４を作動する。次いで、ステップ１０２
において、フラグｆが１であるか否かが判断される。こ
のフラグｆは機関停止と同時に０にリセットされるもの
であるために、当初、この判断は否定されてステップ１
０３に進み、現在のバッテリ５の電圧Ｖが測定される。
【００２１】低圧ポンプ４の燃料吐出能力は、動力源で
あるバッテリ５の電圧に依存して定まるものであり、バ
ッテリ５の劣化が進行していたり、この時にスタータに
加えて他の補機等が使用されていると、バッテリ５の電
圧Ｖは低下するために、低圧ポンプ４の燃料吐出能力は
低下する。
【００２２】次いで、ステップ１０４に進み、バッテリ
５の電圧Ｖに応じて変化する低圧ポンプ４の燃料吐出能
力に基づき、蓄圧室２内の燃料圧力を大気圧から燃料噴
射可能な燃料圧力に昇圧するまでの時間Ｔを算出し、こ
の時間Ｔだけ電磁弁１６を開弁固定する。高圧ポンプ７
は、機関本体により駆動されるものであるために、機関
始動時の極低回転のクランキングでは、吐出行程全体に
渡り電磁弁１６を閉弁させても吐出効率が低く、すなわ
ち、単位時間当たりの燃料吐出量が比較的少なく、蓄圧
室２内の燃料圧力を燃料噴射可能な燃料圧力に昇圧する
のに比較的長い時間を必要とする。
【００２３】本フローチャートでは、この時には、高圧
ポンプ７の吸入行程及び吐出行程に係わらず、電磁弁１
６は開弁固定され、高圧ポンプ７のポンプ室７ｄを介し
て低圧ポンプ４の吐出燃料が蓄圧室２内へ導かれるよう
になっている。この際、戻し管９に配置された第一リリ
ーフバルブ１３は開弁しないために、低圧ポンプ４の吐
出燃料が燃料タンク３へ戻されることはない。
【００２４】低圧ポンプ４は、機関本体以外の動力源で
あるバッテリ５により駆動されるものであるために、ク
ランキング中でも高速運転可能で単位時間当たりの燃料
吐出量が比較的多い。それにより、低圧ポンプ４の吐出
燃料を蓄圧室２へ導くことで、蓄圧室２内を非常に短時
間で定格吐出圧力ＰＬ近傍の燃料噴射可能な燃料圧力へ
昇圧することができ、この燃料圧力での燃料噴射が可能
となる。
【００２５】こうして、ステップ１０４において、蓄圧
室２内が燃料噴射可能な燃料圧力へ昇圧されると、ステ
ップ１０５においてフラグｆは１とされ、ステップ１０
６に進む。フラグｆが１とされた後はステップ１０２に
おける判断が肯定されるために、直接的にステップ１０
６に進む。
【００２６】ステップ１０６では、燃料噴射弁の開弁時
間を設定するための燃料噴射量制御において算出される
必要燃料噴射量Ｑを読み込み、ステップ１０７におい
て、この必要燃料噴射量Ｑが高圧ポンプ７の一気筒分の
最大吐出燃料量Ｑ１を越えているか否かが判断される。
本実施形態においては、高圧ポンプ７の一回の吐出燃料
量が二気筒分の燃料噴射量に対応するようになっている
ために、この最大吐出燃料量Ｑ１は、高圧ポンプ７の吐
出行程全体に渡り電磁弁１６を閉弁した時の吐出燃料量
の半分に相当するものである。
【００２７】機関始動完了後の通常機関運転状態におい
ては、高負荷高回転時においても必要燃料量Ｑが最大吐
出燃料量Ｑ１を越えることはないが、特に冷間始動時に
おいては、噴射燃料の気化状態が悪化し、僅かな量だけ
しか燃焼に寄与しないために、必要燃料噴射量Ｑは非常
に多くなって最大吐出量Ｑ１を越えることとなる。この
時において、電磁弁１６を開閉制御して高圧ポンプ７に
よる燃料吐出を実施すると、蓄圧室２内へ吐出される燃
料量より蓄圧室２から噴射される燃料量の方が多いため
に、蓄圧室２内は直ぐに大気圧近傍へ減圧して所望量の
燃料噴射が不可能となる。
【００２８】それにより、本フローチャートでは、ステ
ップ１０７における判断が肯定される時には、ステップ
１０８に進み、電磁弁１６を開弁固定し、低圧ポンプ４
による単位時間当たりの比較的多量の吐出燃料を蓄圧室
２内へ導くことで、蓄圧室２から多量の燃料が噴射され
ても蓄圧室２内を燃料噴射可能な燃料圧力近傍に維持す
ることができ、所望量の燃料噴射が可能となる。
【００２９】一方、ステップ１０７における判断が否定
される時には、ステップ１０９に進み、電磁弁１６の開
閉制御が実施される。この開閉制御は、圧力センサ２１
により検出される蓄圧室２内の燃料圧力を所定高燃料圧
力ＰＨ近傍に維持するものであり、蓄圧室２内が所定高
燃料圧力ＰＨ近傍に昇圧された後は、二つの気筒で噴射
された分の燃料と同量の燃料が高圧ポンプ７から蓄圧室
２へ圧送されるように、高圧ポンプの吐出行程における
必要時間だけ電磁弁１６は閉弁される。しかしながら、
例えば、燃料噴射開始当初において、蓄圧室２内の燃料
圧力は、燃料噴射可能であるが低圧ポンプ４の定格吐出
圧力ＰＬ近傍であり、所定高燃料圧力に比較してかなり
低いために、高圧ポンプの吐出行程全体に渡り電磁弁１
６は閉弁され、二つの気筒で噴射された分の燃料以上の
燃料を蓄圧室１６へ圧送し、蓄圧室２内を早期に所定高
燃料圧力近傍へ昇圧するようになっている。このよう
に、圧力センサ２１により検出される蓄圧室２内の燃料
圧力が所定高燃料圧力未満である時には、二つの気筒で
噴射される以上の燃料を蓄圧室２へ圧送するように、高
圧ポンプ７の吐出行程における必要時間だけ電磁弁１６
は閉弁されるようになっている。
【００３０】その後、ステップ１１０において、低圧ポ
ンプ４への印加電圧を低下させ、低圧ポンプ４の回転数
を下げて吐出圧力を低下させるようになっている。ステ
ップ１０９において高圧ポンプ７が正規に作動されれ
ば、低圧ポンプ４の吐出圧力は、蓄圧室２内の燃料圧力
に寄与しないものとなる。それにより、本ステップで
は、高圧ポンプ７での燃料吸入においてベーパが発生し
ない程度に低圧ポンプ４の吐出圧力を低下させ、吸入管
８のシール部において漏れを発生し難くしている。
【００３１】図３は、本発明による内燃機関の燃料噴射
制御装置の第二実施形態を示す概略図である。第一実施
形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態
では、吸入管８のフィルタ１０より下流側から分岐する
接続管８１が高圧ポンプ７のポンプ室７ｄに接続され、
この接続管８１には、ポンプ室７ｄへ向かう燃料流れの
みを許容するチェックバルブ８２が配置されている。こ
のチェックバルブ８２は、僅かな圧力差によっても開弁
するものである。また、カム７ｅ（図１に比較して９０
°回転されて図示されている）の回転軸には、電磁クラ
ッチ８３が設けられている。この電磁クラッチ８３は、
接続時において、高圧ポンプ７の吐出行程時期が、当初
設定されたクランク角度からずれないようになってい
る。
【００３２】２０’は、燃料噴射弁１を介しての燃料噴
射量制御、電磁ソレノイド１６ａを介しての電磁弁１６
の開閉制御、及び低圧ポンプ４の作動制御に加えて、電
磁クラッチ８３の断続制御を担当する制御装置であり、
蓄圧室２内の燃料圧力を検出するための圧力センサ２１
と、低圧ポンプ４を作動するためのバッテリ５と、機関
運転状態を検出するためのエアフローメータ、回転セン
サ、冷却水温センサ等の各センサ（いずれも図示せず）
とが接続されている。
【００３３】図４は、制御装置２０’による電磁弁１６
の開閉制御、低圧ポンプ４の作動制御、及び電磁クラッ
チ８３の断続制御のための第二フローチャートである。
この第二フローチャートは、スタータスイッチのオン信
号と共に実行され、所定時間毎に繰り返されるものであ
る。第一フローチャートとの違いについてのみ以下に説
明する。
【００３４】本フローチャートでは、ステップ２０１に
おいて低圧ポンプ４を作動した後に、ステップ２０２に
おいて電磁弁１６の前述同様な開閉制御を実施するよう
になっている。また、ステップ２０４において現在のバ
ッテリ５の電圧Ｖが測定された後に、ステップ２０５に
おいて、バッテリ５の電圧Ｖに応じて変化する低圧ポン
プ４の燃料吐出能力に基づき、蓄圧室２内の燃料圧力を
大気圧から燃料噴射可能な燃料圧力に昇圧するまでの時
間Ｔを算出し、この時間Ｔだけ電磁クラッチ８３を切断
するようになっている。
【００３５】それにより、この時間Ｔの間は、電磁弁１
６の開閉制御は実施されても、プランジャ７ａの作動は
停止されるために、ポンプ室７ｄ内で燃料圧力が上昇し
て接続管８１のチェックバルブ８２が閉弁することはな
く、低圧ポンプ４の吐出燃料は、常に、高圧ポンプ７の
ポンプ室７ｄを介して蓄圧室２内へ導かれる。こうし
て、蓄圧室２内を非常に短時間で燃料噴射可能な燃料圧
力へ昇圧することができ、この燃料圧力での燃料噴射が
可能となる。
【００３６】蓄圧室２内が燃料噴射可能な燃料圧力へ昇
圧された後は、第一フローチャートと同様に、必要燃料
噴射量Ｑが高圧ポンプ７の一気筒分の最大吐出燃料量Ｑ
１を越えているか否かが判断される。この判断が肯定さ
れる時には、ステップ２０９に進んで電磁クラッチ８３
を切断し、低圧ポンプ４による単位時間当たりの比較的
多量の吐出燃料を蓄圧室２内へ導くことで、蓄圧室２か
ら多量の燃料が噴射されても蓄圧室２内を燃料噴射可能
な燃料圧力近傍に維持することができ、所望量の燃料噴
射が可能となる。
【００３７】一方、ステップ２０９における判断が否定
される時には、ステップ２１０に進み、電磁クラッチ８
３が接続されて高圧ポンプ７が作動開始する。それによ
り、電磁弁１６の開閉制御に伴って、蓄圧室２内の燃料
圧力は、低圧ポンプ４の定格吐出圧力近傍から所定高燃
料圧力近傍に早期に昇圧され、その後は、この所定高燃
料圧力近傍に維持される。
【００３８】図５は、電磁クラッチ８３の代わりに使用
可能な油圧式クラッチ機構を示す断面図である。同図に
おいて、カム７ｅ’には、カム７ｅ’の回転中心と同心
の円錐形状の凹部９１が設けられている。凹部９１の所
定位置にはキー溝９２が形成されている。９３はクラン
クシャフトにより回転駆動される回転軸であり、内部空
間９４を有している。この内部空間９４には、機関本体
において潤滑油を循環させるために、機関本体により駆
動される油圧ポンプ（図示せず）から潤滑油が提供され
る。
【００３９】内部空間９４内にはピストン９５が配置さ
れ、ピストン９５に固定されたピストンロッド９６は、
内部空間９４から回転軸９４の先端部を油密に貫通して
カム７ｅ’方向に延在している。ピストンロッド９６の
先端部には、カム７ｅ’の凹部９１及びキー溝９２に係
合可能な形状を有する係合部９７が固定されている。ピ
ストン９５の周囲には、内部空間９４内に形成された複
数の軸線方向スプライン９８に係合する複数の溝が形成
され、それにより、ピストン９５は回転軸９３に対して
回転することなく内部空間９４内を摺動可能となってい
る。
【００４０】また、ピストン９５には、複数の貫通穴
（図示せず）が形成されており、内部空間９４における
ピストン９５より先端側の空間にも潤滑油が流入可能と
なっている。この先端側の空間には押圧バネ９９が配置
され、ピストン９５をカム７ｅ’とは反対方向に付勢し
ている。
【００４１】このように構成された油圧式クラッチ機構
において、ピストン９５の両側には等しい潤滑油の圧力
が作用するが、ピストン９５のピストンロッド側がピス
トンロッド９６の断面積分だけ受圧面積が小さいため
に、ピストン９５は潤滑油によっては常にカム７ｅ’方
向に付勢される。しかしながら、機関始動時において、
機関本体により駆動される油圧ポンプは、クランキング
によりゆっくりと回転するために、内部空間９４内の潤
滑油の圧力は大気圧から早期に昇圧せず、この時には、
潤滑油の付勢力より押圧バネ９９の付勢力が優るため
に、ピストン９５はカム７ｅ’とは反対方向に移動し、
係合部９７は、カム７ｅ’の凹部から離間している。
【００４２】それにより、電磁弁１６の開閉制御は実施
されても、プランジャ７ａの作動は停止されるために、
ポンプ室７ｄ内で燃料圧力が上昇して接続管８１のチェ
ックバルブ８２が閉弁することはなく、低圧ポンプ４の
吐出燃料は、常に、高圧ポンプ７のポンプ室７ｄを介し
て蓄圧室２内へ導かれる。こうして、機関始動時には、
蓄圧室２内を非常に短時間で燃料噴射可能な燃料圧力へ
昇圧することができ、この燃料圧力での燃料噴射が可能
となる。
【００４３】機関始動が完了して機関回転数が上昇する
と、油圧ポンプは比較的高速で回転して内部空間９４内
の潤滑油の圧力が高まるために、潤滑油の付勢力が押圧
バネ９９の付勢力に優り、ピストン９５はカム７ｅ’方
向に移動し、係合部９７は、カム７ｅ’の凹部と係合し
て回転軸９３の回転がカム７ｅ’に伝達される。それに
より、高圧ポンプ７が作動開始し、電磁弁１６の開閉制
御に伴って、蓄圧室２内の燃料圧力は、低圧ポンプ４の
定格吐出圧力近傍から所定高燃料圧力近傍に早期に昇圧
され、その後は、この所定高燃料圧力近傍に維持され
る。
【００４４】この油圧式クラッチ機構においても、カム
７ｅ’のキー溝９２と、このキー溝に係合する係合部９
７の形状によって、係合時において、高圧ポンプ７の吐
出行程時期が、当初設定されたクランク角度からずれな
いようになっている。このような機関本体を動力源とす
る流体ポンプにより提供される流体圧力が所定値以上と
なった時にだけ高圧ポンプを動力源へ連結する流体圧力
式クラッチを使用することで、高圧ポンプ７の電磁弁１
６を開弁固定する制御及びクラッチの断続制御なしに、
機関始動時に、低圧ポンプ４の吐出燃料を高圧ポンプ７
のポンプ室７ｄを介して蓄圧室へ導くことが可能とな
る。
【００４５】前述した第一及び第二実施形態において、
戻し管９は省略可能であり、この場合には、通常運転時
において高圧ポンプからの必要以上の燃料は吸入管８を
介して燃料タンク３へ戻されることとなる。また、第一
実施形態において、機関始動時に低圧ポンプ４の吐出側
と高圧ポンプ７のポンプ室７ｄとの連通状態を保証する
ために開弁される開閉弁として、高圧ポンプ７の電磁弁
１６を使用したが、これは本発明を限定するものではな
く、例えば、第二実施形態と同様な接続管８２を設け
て、低圧ポンプの吐出側と高圧ポンプの吸入側とを連通
する吸入通路を形成し、この吸入通路に別の開閉弁を設
けるようにしても良い。
【００４６】
【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の燃
料噴射制御装置によれば、低圧ポンプの吐出側と高圧ポ
ンプの吸入側開口とが吸入通路によって連通され、この
吸入側開口には開閉弁が設けられ、機関始動時のクラン
キング中に開閉弁を開弁固定するようになっているため
に、機関始動時において、高圧ポンプをバイパスして低
圧ポンプの吐出側と蓄圧室とを連通するバイパス通路を
設けなくても、低圧ポンプの吐出燃料が高圧ポンプのポ
ンプ室を介して確実に蓄圧室内へ導かれる。こうして、
機関本体以外を動力源とするために機関始動時のクラン
キング中においても単位時間当たりの燃料吐出量が比較
的多い低圧ポンプを使用して、蓄圧室内を短時間で燃料
噴射可能な燃料圧力に昇圧することができ、機関始動性
を確実に改善することができる。
【００４７】また、本発明によるもう一つの内燃機関の
燃料噴射制御装置によれば、低圧ポンプの吐出側と高圧
ポンプのポンプ室とが接続管によって接続され、この接
続管には低圧ポンプから高圧ポンプへの燃料流れのみを
許容するチェックバルブが設けられ、機関始動時のクラ
ンキング中に高圧ポンプを停止させる高圧ポンプ停止手
段を備えるために、機関始動時のクランキング中におい
て、高圧ポンプによってポンプ室内の燃料圧力が高めら
れてチェックバルブが閉弁することはなく、高圧ポンプ
をバイパスして低圧ポンプの吐出側と蓄圧室とを連通す
るバイパス通路を設けなくても、低圧ポンプの吐出燃料
が高圧ポンプのポンプ室を介して確実に蓄圧室内へ導か
れる。こうして、前述同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の第
一実施形態を示す概略図である。
【図２】低圧ポンプの作動制御及び電磁弁の開閉制御の
ための第一フローチャートである。
【図３】本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の第
二実施形態を示す概略図である。
【図４】低圧ポンプの作動制御、電磁弁の開閉制御、及
び電磁クラッチの断続制御のための第二フローチャート
である。
【図５】第二実施形態の電磁クラッチに代えて使用可能
な油圧式クラッチを示す断面図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁 ２…蓄圧室 ３…燃料タンク ４…低圧ポンプ ５…バッテリ ７…高圧ポンプ ８…吸入管 １１…吐出管 １６…電磁弁 ２０，２０’…制御装置 ８１…接続管 ８２…チェックバルブ ８３…電磁クラッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 55/02 ３５０ Ｆ０２Ｍ 55/02 ３５０Ｅ ３５０Ｐ (72)発明者 鈴井 康介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−176619（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−121281（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177663（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−146256（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 37/00 F02D 45/00 310 F02M 51/00 F02M 55/02 350

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射弁に加圧燃料を供給するための
    蓄圧室と、機関本体を動力源として前記蓄圧室へ燃料を
    吐出する高圧ポンプと、機関本体以外を動力源として前
    記高圧ポンプへ燃料を吐出する低圧ポンプとを具備し、
    前記低圧ポンプの吐出側と前記高圧ポンプの吸入側開口
    とが吸入通路によって連通され、機関始動時には、前記
    吸入通路を使用して前記高圧ポンプのポンプ室内へ吸入
    された前記低圧ポンプの吐出燃料を前記蓄圧室へ導くよ
    うにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記高
    圧ポンプの前記吸入側開口には開閉弁が設けられ、機関
    始動時のクランキング中に前記開閉弁を開弁固定するこ
    とを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 【請求項２】 前記開閉弁は、前記高圧ポンプの吐出行
    程において、必要以上の吐出燃料量が前記蓄圧室へ吐出
    されることを防止するために開弁される溢流弁であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制
    御装置。
  3. 【請求項３】 燃料噴射弁に加圧燃料を供給するための
    蓄圧室と、機関本体を動力源として前記蓄圧室へ燃料を
    吐出する高圧ポンプと、機関本体以外を動力源として前
    記高圧ポンプへ燃料を吐出する低圧ポンプとを具備し、
    機関始動時には、前記低圧ポンプの吐出燃料を前記高圧
    ポンプのポンプ室を介して前記蓄圧室へ導くようにした
    内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記低圧ポンプ
    の吐出側と前記高圧ポンプの前記ポンプ室とが接続管に
    よって接続され、前記接続管には前記低圧ポンプから前
    記高圧ポンプへの燃料流れのみを許容するチェックバル
    ブが設けられ、機関始動時のクランキング中に前記高圧
    ポンプを停止させる高圧ポンプ停止手段を備えることを
    特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項４】 前記高圧ポンプ停止手段は、前記高圧ポ
    ンプと前記高圧ポンプの動力源との間に配置されたクラ
    ッチ機構であり、前記クラッチ機構は、機関本体を動力
    源とする流体ポンプにより提供される流体圧力が所定値
    以上となった時にだけ前記高圧ポンプと前記高圧ポンプ
    の動力源とを連結することを特徴とする請求項３に記載
    の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  5. 【請求項５】 通常運転時に比較して機関始動時には前
    記低圧ポンプの回転数を高めることを特徴とする請求項
    １又は３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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