JP3526119B2 - 筒内直接噴射機関の燃料圧力制御装置 - Google Patents

筒内直接噴射機関の燃料圧力制御装置

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射機関の燃料圧力制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図6に示すように、内燃機関50
の燃焼室51内に、燃料ポンプ52で加圧された燃料
を、燃料噴射弁53にて噴射供給する筒内直接噴射機関
が知られている。該筒内直接噴射機関においては、燃料
ポンプ52は、燃料タンク55の燃料を加圧し、高圧の
燃料を、燃料配管56に圧送する。そして、燃料噴射弁
53は、燃料配管56により圧送された高圧燃料を、マ
イクロコンピュータ57の駆動信号により燃焼室内51
に噴射する。マイクロコンピュータ57は、内燃機関5
0に設けられた吸入空気量センサ58、スロットル開度
センサ60、回転数センサ61、空燃比センサ62の検
出値に応じて、機関50に噴射供給する燃料量を算出
し、該燃料量に応じた時間幅にて燃料噴射弁53を開弁
するようになっている。
【0003】図7は、図6に示された従来の筒内直接噴
射機関の停止状態を示したものである。該筒内直接噴射
機関では、一般に、燃料圧力として数十〜数百kg/cm2
の高圧を採用する。この高圧燃料は、機関50の停止
後、燃料配管56に残留するため、燃料噴射弁53から
該高圧燃料が、燃焼室51内に漏洩するという問題が生
ずる。そして、燃焼室51内に漏洩した燃料63は、機
関50が排気行程で停止している場合には、排気弁65
が開いている為燃料蒸気66として排気管67に流出
し、機関停止中に大気中に未燃の燃料が放出されること
になる。また、機関50が膨張行程で停止している場合
には、燃焼室51に洩れた燃料63は、機関始動時直
後、最初の排気行程で排気管67に排出され、始動時に
大気中に未燃の燃料が放出されることになる。この大気
中に放出された未燃の燃料が、人体や環境に悪い影響を
及ぼすことは言うまでもなく、このことは、厳しく法規
制により禁止されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題に対処す
る為、機関停止時に燃料配管の圧力を抜いて、燃料噴射
弁からの高圧燃料の漏洩を防止する技術が特開平7−1
58536号公報に開示されている。しかし、機関運転
中における機関周辺の温度は100℃〜140℃と高
く、機関停止後において燃料噴射弁及び燃料配管の内部
は80℃〜120℃の高温状態にある。この様な高温状
態で、燃料圧力を急激に低下させると、燃料噴射弁及び
燃料配管の中の燃料は減圧沸騰し、機関停止後の燃料噴
射弁からの洩れはなくなるが、燃料噴射弁及び燃料配管
の内部は燃料気体で充満し、液体燃料が存在しない状態
となる。このような状態で機関を始動すると、燃料噴射
弁からは、燃料配管内に存在する燃料気体が噴射される
ため、始動できない状態が続く。その後、燃料配管内に
ある燃料気体が全て排出され、燃料配管の中が燃料ポン
プから加圧圧送される液体燃料により満たされて燃料圧
力が上昇する様になると、始動できる様になる。この様
に、特開平7−158536号公報に開示された技術に
おいては、機関停止中における燃料噴射弁からの漏洩は
防止できるものの、機関停止中に燃料噴射弁及び燃料配
管内が燃料気体で満たされ、始動性が悪いという問題が
いぜんとして存在する。
【0005】本発明は、叙上の問題点に鑑みて創出され
たものであり、その目的とするところは、簡単な手段に
よって機関の始動性を確保しつつ、機関停止中の燃料噴
射弁からの燃料洩れをも防止することができる筒内直接
噴射機関の燃料圧力制御装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の手段を採用することができる。この手段に
よると、機関の運転中に、燃料ポンプで燃料配管に加圧
圧送された燃料圧力を蓄圧手段に蓄圧する。機関停止後
は、機関の温度低下に応じて燃料配管中の燃料圧力を徐
々に減圧する手段により減圧することにより、急激な減
圧による燃料の沸騰を防止し、且つ、減圧によって燃料
噴射弁からの燃料洩れをも防止することができる。次
に、燃料始動時には、減圧された燃料配管内の燃料圧力
を回復させるため、始動直後、前記蓄圧手段の燃料圧力
を所定の時間燃料配管に流出解放して燃料配管内の燃料
圧力を回復させることにより、機関始動初期から、高圧
燃料を燃料噴射弁から噴射供給できるようにして、機関
の始動性を確保することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図1は本発明の筒内直接噴射機関の燃料圧
力制御装置の実施形態を示すシステム構造図である。図
において、内燃機関1の燃焼室2内に、燃料ポンプ3で
加圧された燃料を、燃料噴射弁4にて噴射供給する筒内
直接噴射機関においては、燃料タンク5の燃料は燃料ポ
ンプ3により燃料配管6に加圧圧送される。そして、燃
料噴射弁4は、燃料配管6により圧送された高圧燃料
を、マイクロコンピュータ7の駆動信号により燃焼室内
2に噴射する。マイクロコンピュータ7は、内燃機関1
に設けられた吸入空気量センサ8スロットル開度センサ
9、回転数センサ10、空燃比センサ11の検出値に応
じて、機関1に噴射供給する燃料量を算出し、該燃料量
に応じた時間幅にて燃料噴射弁4を開弁するようになっ
ている。燃料配管6には、先端が燃焼室2内に臨んだ燃
料噴射弁4のほか、蓄圧器12、電磁弁13、減圧器1
5が配設されている。電磁弁13は、マイクロコンピュ
ータ7の信号により、蓄圧器12と燃料配管6とを開閉
遮断するようになっている。
【0008】図2は、図1の実施形態の要部拡大システ
ム図である。また、図2の構成をブロック図化したもの
が図3である。図において、蓄圧器12は、ガス封入式
蓄圧器であり、高圧ガスが封入されたガス封入室16
と、高圧燃料を貯蔵する蓄圧室17と、燃料配管6に連
通する燃料入口18と、燃料配管6から蓄圧室17への
燃料の流入のみを許容するチェック弁20と、電磁弁1
3と連通する燃料出口21と、ガス封入室16と蓄圧室
17とを分離するゴム材よりなるブラダ22とにより構
成されている。そして、機関運転中、燃料配管6内の圧
力が所定値に達すると、蓄圧器12のチェック弁20が
開弁し、高圧燃料が燃料配管6より蓄圧室17へと流入
し、ブラダ22の伸縮とガス封入室16の圧縮とによ
り、燃料圧力が蓄圧される。本実施形態の蓄圧器12
は、ゴム材ブラダ22の伸縮と、封入ガス圧を利用して
いるが、その他ピストン方式、スプリング方式などを用
いてもよい。
【0009】電磁弁13は、本体ハウジング23と、該
本体ハウジング23内に収納された電磁ソレノイド24
と、該電磁ソレノイド24により駆動されるニードル2
5と、該ニードル25を通常下方に押圧するスプリング
26と、蓄圧器12の燃料出口21と連通する燃料入口
27と、燃料配管6と連通する燃料出口28とから構成
されている。そして、ニードル25は、通常、スプリン
グ26の押圧力により本体ハウジング23の下方に押し
付けられているため、燃料入口27と燃料出口28は遮
断された状態にある。機関始動時に、マイクロコンピュ
ータ7から、駆動信号が電磁ソレノイド24に通電され
ると、ニードル25は引き付けられて上方に移動し、燃
料入口27と燃料出口28は連通するため、蓄圧器12
内の蓄圧燃料が、燃料配管6内に流入するようになって
いる。
【0010】減圧器15は、内燃機関1の冷却水通路3
0に装着されており、燃料配管6と連通する燃料室31
と、減圧器15内を摺動するピストン32と、該ピスト
ン32の外周に配置されたシールリング33と、ピスト
ン32に対して燃料室31の反対側の冷却水通路30側
に配設された感温伸縮手段35とにより構成されてい
る。そして、該感温伸縮手段35は、機関1の停止後、
機関1の温度が低下すると収縮する構造になっているた
め、機関1の冷却水温度が低下すると、ピストン32が
感温伸縮手段35側に移動するので、燃料配管6の燃料
圧力を減圧させることができる。また、感温伸縮手段3
5は、例えばバイメタルや形状記憶合金等、温度によっ
て特性が変化する材料を用いて構成されている。
【0011】次に、本発明の実施形態の作用について説
明する。図4は各センサからの出力値の時間経過線図で
あり、図5は、減圧器、電磁弁、蓄圧器による出力値の
修正線図である。図4において、機関1が停止して機関
冷却水温が低下すると減圧器15により燃料配管6内の
燃料圧力は、冷却水温の低下に応じて減圧される(図4
の矢印A参照)。この時の燃料圧力の低下度合は、燃料
配管6内の燃料が沸騰しない程度に設定されている。そ
して、機関始動時には、減圧器15によって燃料配管6
中の燃料圧力が低下しているため、この状態では、図5
に示すように、燃料ポンプ3によって燃料配管6中の燃
料圧力が上昇するのに長時間を要し(図5の矢印D参
照)始動が遅れる。そこで、機関1の始動直後に、電磁
弁13を開弁し、蓄電器12に蓄えられた高圧燃料を蓄
圧器12の燃料出口21、電磁弁13の燃料入口27、
燃料出口28を経て燃料配管6内に流入させ、燃料配管
6中の燃料圧力を上昇させる(図5の矢印B参照)。そ
の結果、始動直後から高圧燃料を燃焼室2内に噴射供給
することができ、始動性を確保することができる。その
後は、燃料ポンプ3によって高圧燃料が燃料配管6内に
加圧圧送される(図5の矢印C参照)。
【0012】一方、蓄圧器12内の燃料圧力は、機関1
の始動時、電磁弁13を開弁することにより低下するが
(図5の矢印E参照)が、機関運転中の燃料配管6内の
圧力が所定の値となるまで上昇すると、高圧燃料が蓄圧
器12のチェック片20を押し開けて蓄圧器12内に流
入するため、蓄圧器12内の燃料圧力は高くなる(図5
の矢印F参照)。この蓄圧器12内の燃料圧力は、機関
停止後には燃料配管6の燃料圧力が低下したとしても、
電磁弁13が閉弁しており、且つ、チェック弁20も開
弁しないので、高圧に保持される。
【0013】以上の動作により、機関停止後の燃料噴射
弁4からの燃料洩れを、機関1の始動性を悪化させるこ
となく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すシステム構成図であ
る。
【図2】図1に示す実施形態の要部拡大システム図であ
る。
【図3】図2に示す要部拡大システム図のブロック図で
ある。
【図4】各センサからの出力値の時間経過線図である。
【図5】減圧器、電磁弁、蓄圧器による出力値の修正線
図である。
【図6】従来の筒内直接噴射機関の燃料圧力制御装置の
システム構成図である。
【図7】図6に示された従来の筒内直接噴射機関の燃料
圧力制御装置の停止状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1…内燃機関 2…燃焼室 3…燃料ポンプ 4…燃料噴射弁 5…燃料タンク 6…燃料配管 12…燃料配管内の燃料圧力を蓄圧する手段(蓄圧器) 13…燃料配管内に高圧燃料を流出解放させて燃料配管
内の燃料圧力を高める手段(電磁弁) 15…燃料配管内の燃料圧力を減圧させる手段(減圧
器)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小浜 時男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 平7−253041(JP,A) 特開 昭56−132456(JP,A) 特開 昭58−128460(JP,A) 特開 平7−158536(JP,A) 実開 昭63−200666(JP,U) 実開 平5−1854(JP,U) 実開 平7−1301(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 55/02 350 F02D 41/32 F02M 37/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料タンクからの燃料を燃料ポンプによ
    り燃料配管内に加圧圧送し、該燃料配管に連結された燃
    料噴射弁から燃料を燃焼室に直接噴射供給する筒内直接
    噴射機関の燃料圧力制御装置において、 上記燃料配管に、 機関運転中に、該燃料配管内の燃料圧力を蓄圧する手段
    と、 機関停止後に、機関温度の低下に応じて上記燃料配管内
    の燃料圧力を減圧させる手段と、機関始動時に、所定時
    間、上記蓄圧手段により蓄圧された燃料を上記燃料配管
    内に流出解放させて、上記燃料配管内の燃料圧力を高め
    る手段とを備えたことを特徴とする筒内直接噴射機関の
    燃料圧力制御装置。
  2. 【請求項2】 上記燃料配管内の燃料圧力を蓄圧する手
    段は、高圧ガスが封入されたガス封入室と、高圧燃料を
    貯蔵する蓄圧室と、上記燃料配管に連通する燃料入口
    と、上記燃料配管から上記蓄圧室への燃料の流入のみを
    許容するチェック弁と、機関始動時、蓄圧された燃料を
    上記燃料配管に流出解放させて燃料配管内の燃料圧力を
    高める手段と連通する燃料出口と、上記ガス封入室と上
    記蓄圧室とを分離するブラダとにより構成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載の筒内直接噴射機関の燃料
    圧力制御装置。
  3. 【請求項3】 上記燃料配管内の燃料圧力を減圧させる
    手段は、上記機関の冷却水通路に装着されており、燃料
    配管と連通する燃室と、上記減圧させる手段内を摺動
    するピストンと、該ピストンに対して上記燃室の反対
    側の冷却水通路側に配設された感温伸縮手段とにより構
    成されていることを特徴とする請求項1記載の筒内直接
    噴射機関の燃料圧力制御装置。
  4. 【請求項4】 上記感温伸縮手段は、バイメタルよりな
    ることを特徴とする請求項3記載の筒内直接噴射機関の
    燃料圧力制御装置。
  5. 【請求項5】 上記感温伸縮手段は、形状記憶合金より
    なることを特徴とする請求項3記載の筒内直接噴射機関
    の燃料圧力制御装置。
  6. 【請求項6】 上記燃料配管内に高圧燃料を流出解放さ
    せて上記燃料配管内の燃料圧力を高める手段は、本体ハ
    ウジングと該本体ハウジング内に収納された電磁ソレノ
    イドと、該電磁ソレノイドにより駆動されるニードル
    と、該ニードルを通常下方に押圧するスプリングと、上
    記燃料配管内の燃料圧力を蓄圧する手段の燃料出口と連
    通する燃料入口と、上記燃料配管と連通する燃料出口と
    から構成されていることを特徴とする請求項1記載の筒
    内直接噴射機関の燃料圧力制御装置。
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