JP3546557B2 - 内燃機関の燃料供給装置及び燃料供給方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に１個の燃料噴射弁で内燃機関の複数の気筒に燃料を供給するようにした多気筒内燃機関の燃料噴射装置及び燃料供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料噴射装置において、個々の噴射弁は共通のフューエルギャラリー及び燃料通路を介して燃料ポンプに結合されており、噴射弁に送られた後の余分な燃料は戻し管を介して燃料ポンプに戻される。また、正確な燃料噴射量を確保するために、燃料通路の途中に燃料圧力調整用の圧力レギュレータが設けられている。フューエルギャラリーに流入する燃料は、圧力レギュレータによって圧力が一定に調整され、圧力レギュレータの下方に接続されたリターンパイプを経て、燃料は燃料タンクに戻される。圧力レギュレータは、燃料ポンプと燃料噴射弁との間の燃料通路の圧力に応動するダイアフラムを備え、このダイアフラムに設けた弁によって燃料通路を燃料タンク側に選択的に連通させ燃料圧力を制御する。このフューエルギャラリーの中空部には噴射弁が配置され、抑え金具により固定されている。噴射弁は電子制御装置によって内燃機関の運転特性に応じて制御される。
【０００３】
一方、従来の多気筒内燃機関の燃料噴射方法として、各気筒毎に燃料噴射弁を持つものが一般的であるが、噴射弁自体のコストが高いため各気筒毎に噴射弁を取付け使用することは装置全体のコストも上昇させることになる。
【０００４】
この対策として、特開昭５６−４１４５２号公報、特開昭５９−３９９６５号公報等に記載されたように、多気筒内燃機関の吸気分岐管に対応して噴射方向が定められた１つの噴射弁で複数の気筒に燃料を噴射する方法が提案されている
。
【０００５】
あるいはまた、特開昭６１−８７９６８号公報や特開昭６４−６３６４８号公報等に記載されたように、複数の燃料噴射口を備えた一個の燃料噴射弁から噴射された燃料を分配管を介して多気筒内燃機関の各気筒に導く方法も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フューエルギャラリーや燃料圧力調整装置は、各々独立した別々な部品として構成されているため、全体の部品点数も多くなり、コスト高となっている。
【０００７】
また、装置全体のコストを下げるために前記した１つの噴射弁で複数の気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置では、燃料噴射弁の取付け位置、空気の流れ方向と燃料の噴射方向、燃料の噴射タイミングとの関係などの影響で各気筒に均一に燃料を供給できないという欠点があった。その結果、各気筒間の燃料分配が悪化するという問題があった。さらに、内燃機関の回転数が高い場合と低い場合とでは、吸気分岐管内の空気流れが大きく異なり、その結果、各気筒間の燃料分配特性が安定せず、エンジン出力の低下や、排出ガス中の有害成分の増加を招く可能性があった。一方、分配管を介して各気筒に燃料を導く方法は、吸気分岐管内における空気と燃料の混合が良好に行われないため、完全な燃焼が期待できないという問題があった。また、燃料を各気筒に供給するための分配管を用いることは、構造が複雑で、部品点数が増加し、コストアップの要因となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、燃料供給系全体の部品点数を大巾に減らし、コストを低減した燃料噴射装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、一個の燃料噴射弁で複数の気筒に燃料を供給する多気筒内燃機関の燃料噴射装置において、部品点数を大巾に減らし、コストを低減する方法及び構成を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、燃料のリターンパイプがなくても、エンジンの始動時、フューエルギャラリー内に発生、もしくは混入したベーパーが噴射弁に供給されないようにすることでエンジンの始動性能、運転性の良好な燃料噴射装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、多気筒エンジンの吸気路に装着された噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射装置であって、前記噴射弁がフューエルギャラリーに接続されており、燃料ポンプによって燃料タンクから１つの燃料供給管を介して前記フューエルギャラリーに燃料を供給するものにおいて、前記吸気路は、共通の通路から前記エンジンの各気筒へ分岐して延びる吸気分岐管を含み、該吸気分岐管は、前記共通の通路から前記各気筒への分岐する部分において、該分岐方向とは直角な断面において折れ曲がっており、前記フューエルギャラリーが前記折れ曲がり部付近の前記吸気分岐管に一体的に形成され、前記噴射弁は、前記フューエルギャラリーに取付けられた１本の噴射弁からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記フューエルギャラリーが、前記折れ曲がり部付近外側の前記吸気分岐管に一体的に形成されていることにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記１本の噴射弁が複数の方向に燃料を噴射可能な少なくとも１つ以上のオリフィスを備え、前記吸気分岐管に燃料を噴射するように構成され、該噴射弁が前記フューエルギャラリー内に配置されていることにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記噴射弁を囲む単一の空間が前記フューエルギャラリー内に形成され、該フューエルギャラリーの前記空間の底面に前記燃料供給管が接続され、前記フューエルギャラリーの前記噴射弁よりも上側の空間がベーパー溜となっていることにある。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、圧力レギュレータが燃料タンクに設置し、フューエルギャラリーを吸気分岐管と一体に形成することで、燃料供給系全体の部品点数を大巾に減らすことができ、コスト低減が可能となる。フューエルギャラリーを吸気分岐管内に一体化して形成することは、強度向上の面でも有利であり、特に、衝突時に燃料供給系が破損されるのを防止し、安全性を高めることができる。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、圧力レギュレータを燃料タンクに設置したことで、燃料供給系全体の部品点数を減らすことができ、コスト低減が可能となる。なお、圧力レギュレータの設置位置は、燃料タンクの内部でもよく、あるいは燃料タンクのすぐ上でもよい。いずれの場合も、燃料のリターンパイプを省略あるいは非常に短くすることができる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴によれば、噴射弁が一個であるため、燃料供給系全体の部品点数を大巾に減らすことができ、コスト低減が可能となる。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、フューエルギャラリーにベーパー排出通路やベーパー溜が設けられているため、燃料のリターンパイプがなくても、フューエルギャラリーや燃料通路に発生、もしくは混入したベーパーがフューエルギャラリーの上部空間に導かれ、始動時、噴射弁にはフューエルギャラリーの下部から直接燃料が供給される。そして、エンジンの始動後、順次、前記ベーパーは燃料と共に噴射弁に供給される。従って、Ａ／Ｆの変動が少なく、エンジンの始動性、運転性が良くなる。
【００１９】
本発明によれば全体の容積がコンパクトになり、特に軽自動車にとって好適な燃料噴射装置が得られる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を説明する。まず、図１は、本発明が適用される燃料噴射装置のシステム構成図を示している。１はエアクリーナ、２は吸入空気の量を制御する絞弁を備えた絞弁組立体すなわちスロットルボディである。３はコレクタであり、入口に絞弁組立体２が取付けられ、出口にはエンジン５の各気筒に空気を分岐供給する複数の吸気分岐管４が形成されている。６はコレクタ３に取付けられた電子制御式の噴射弁である。エンジン５の吸込側には吸気弁７があり、吐出側に排気管８が設けられている。１０はコントローラであり、Ｏ２センサ１１，水温センサ１２，カム角センサ１３，圧力センサ１４，スロットルセンサ１５等の各出力を入力として、噴射弁６、イグニッションコイル９，ＩＳＣバルブ２１、燃料ポンプ３１等に対して制御信号を出力する。２２はバッテリー、２３はコントローラ１０に対するメインリレー、２４は燃料ポンプリレーである。３０は燃料室であり、燃料は、燃料ポンプ３１により吸い出され、プレッシャーレギュレータ３２で調圧された後、燃料配管３３を経て噴射弁６に至る。噴射弁６の適正な噴射量は、各種センサからの入力を基にコントロールユニット１０により算出されて決定される。
【００２１】
図２、図３に、本発明の実施例の吸気系を一部断面した正面図及び側面図を示す。噴射弁６は、複数のオリフィスを具備しており、エンジン５の各気筒に１本の噴射弁ではなく、１本の噴射弁で多気筒へ、複数の分岐管の少なくとも２つに燃料を噴射すべく複数の噴射口を備えている。本実施例では、３個のオリフィスすなわち第一気筒用オリフィス、第二気筒用オリフィス、第三気筒用オリフィスを備えている。燃料の分配を均一にするために、燃料噴射弁６に設けられた３個のオリフィスの向きは、エンジン５の各気筒の吸気口に向かうような構成となっている。
【００２２】
吸気分岐管４はエンジン５の気筒数に応じて、例えば３気筒のエンジンであれば３つの吸気分岐管４Ａ，４Ｂ、４Ｃに分かれている。各気筒に対する吸気経路は、噴射弁６の取付け位置から吸気分岐管４Ａ，４Ｂ、４Ｃを経てエンジン５の吸気弁近くまでほぼ直線状に延びている。スロットルボディ２の後流に接続された吸気分岐管４は、噴射弁６の取付け位置付近で折れ曲がり、エンジン５の各気筒へ放射状に延びる直線状の吸気分岐管４Ａ，４Ｂ、４Ｃに分岐している。噴射弁６はエンジン５に対して１個である。
【００２３】
図４に本発明の一実施例になる燃料供給系を一部断面した側面図を示す。図において、燃料ポンプ３１は、燃料タンク３０から、この燃料タンク内に設置された圧力レギュレータ３２を介して燃料供給管３３に燃料を供給する。この燃料供給管３３はフューエルギャラリー３４に通じている。燃料供給管３３は燃料の圧力変動の影響を受けにくい構成とするのが良い。例えば、径の太いゴムチューブが良い。
【００２４】
なお、圧力レギュレータ３２を燃料タンク３０の外側、例えば燃料タンクの上ケースに設置しても、リターンパイプの長さを大幅に短く出来る。
【００２５】
図５に示すように、噴射弁６はサイドフィード型であり、この噴射弁６がフューエルギャラリー３４の中空部に配置され、抑え金具３５により固定されている。噴射弁６をエンジン５全体で１個とし、圧力レギュレータ３２を燃料タンク内に設置したため、フューエルギャラリー３４は簡単な構成となり、吸気分岐管４と一体に形成することができる。なお、サイドフィード型の噴射弁は、例えば特開平５−２６３７２５号公報に記載のように、その側部の開口から弁体付近へ燃料を供給する方式のものである。
【００２６】
このように本発明の実施例によれば、１本の噴射弁で多気筒分岐管に燃料を噴射するようにすると共に、圧力レギュレータ３２を燃料タンク内に設置してリターンパイプを廃止し、フューエルギャラリー３４を吸気分岐管４と一体に形成することで、燃料供給系全体の部品点数を大巾に減らすことができ、コスト低減が可能となる。フューエルギャラリー３４を吸気分岐管４内に一体化して形成することは、強度向上の面でも有利であり、特に、衝突時に燃料供給系が破損されるのを防止し、安全性を高めることができる。
【００２７】
図６に示す本発明の他の実施例では、噴射弁６がトップフィード型であり、この噴射弁６が接続アダプタを介してフューエルギャラリー３４に保持され、Ｌ時型の抑え金具３５により固定されている。この例でも、リターンパイプを省略可能となり、燃料供給系全体の部品点数を大巾に減らすことができ、コスト低減が可能となる。
【００２８】
図７に比較のために従来の燃料供給系の一例を示す。図において、多気筒分岐管に気筒の数だけ設けられた噴射弁で分岐管に燃料を噴射する。フューエルギャラリー３４は複数の噴射弁の数に対応した長さを有しており、フューエルギャラリー３４に流入する燃料は、圧力レギュレータ３８によって圧力が一定に調整される。各噴射弁は、それぞれ接続アダプタを介してフューエルギャラリー３４に接続されている。圧力レギュレータ３８の下方にはリターンパイプ３９が接続されており、余分の燃料は燃料タンク３０に戻される。
【００２９】
図７の構成と比較したとき、図５，図６に示した本発明の実施例によれば、燃料供給系全体の部品点数が少なくなることが明瞭である。
【００３０】
図８は、従来の他の構成例を示すものであり、噴射弁６がサイドフィード型であり、この噴射弁６がフューエルギャラリー３４内に保持され、Ｌ時型の抑え金具３５により固定されている。複数の噴射弁６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ６Ｄ）は気筒の数だけ設けられ、各分岐管に燃料を噴射する。圧力レギュレータ３８にはリターンパイプ３９が接続されており、余分の燃料は燃料タンクに戻される。この例も燃料供給系全体の部品点数が多い。
【００３１】
本発明では、圧力レギュレータを燃料タンクに設けてリターンパイプを省略したが、これにより、リターンパイプを経由して燃料タンク３０に回収されていた燃料のベーパーがフューエルギャラリー３４内に溜りやすくなる可能性が考えられる。すなわち、図９に示したように、フューエルギャラリー３４内のベーパーがある程度増加すると、燃料供給管３３から遠い位置に有る噴射弁６に燃料が供給されなくなることが考えられる。
【００３２】
その対策として、図１０に示す本発明の他の実施例は、図９に示したような事態の発生を防止するために、ベーパー排出手段を備えている。噴射弁６はトップフィード型であり、この噴射弁６が接続アダプタ３７，燃料通路４０を介してフューエルギャラリー３４の底面の燃料供給管３３に近い位置に接続され、Ｌ時型の抑え金具３５により固定されている。燃料通路４０の途中とフューエルギャラリー３４の上部空間とを連通するベーパー排出通路４１が設けられている。
【００３３】
図１０の構成によれば、フューエルギャラリー３４に混入したベーパーは上部空間に導かれる。始動時、燃料供給管３３からフューエルギャラリー３４に送られた燃料は、フューエルギャラリー３４の底面に接続された燃料通路４０から噴射弁６に供給される。従って、噴射弁６にはベーパーの混入のない燃料が供給され、エンジンの始動性を阻害しない。エンジンの始動後は、燃料供給量の増加と共に、フューエルギャラリー３４内の燃料レベルが上昇し、ベーパーは燃料と共に順次ベーパー排出通路４１から燃料通路４０を経由して噴射弁６に供給され、フューエルギャラリーから排出される。このときは、エンジンの回転数も上昇しているので、若干のベーパーの混入によりエンジンの運転性が損なわれることがない。
【００３４】
図１１に示す本発明の他の実施例は、噴射弁６が図５の実施例と同様なサイドフィード型であり、この噴射弁６がフューエルギャラリー３４内に保持され、フューエルギャラリー３４の底面に燃料供給管３３が接続されている。フューエルギャラリー３４の上部空間はベーパー溜４２となっている。この例でも、ベーパー溜４２があることにより、噴射弁６には始動時その側部の開口からベーパーの混入のない燃料が供給され、エンジンの始動性を向上させる。エンジンの回転数ひいては燃料供給量の増加と共に、フューエルギャラリー３４内の燃料レベルが上昇し、上部空間の体積が減少することに伴い上部空間のベーパーは燃料と混合され、順次噴射弁６に供給され、フューエルギャラリーから排出される。これにより、図９に示したような事態の発生を防止することができる。
【００３５】
図１２に示す本発明の他の実施例は、噴射弁６がフューエルギャラリー３４内に保持され、フューエルギャラリー３４の上部空間はベーパー溜４２となり、この横上部に燃料供給管３３が接続されている。この例でも、燃料が噴射弁より高い位置から供給されるため、始動時、ベーパーが噴射弁６に流入しにくい。エンジンの回転数の増加と共に、フューエルギャラリー３４内の燃料レベルが上昇し、ベーパーは燃料と共に順次噴射弁６に供給され、フューエルギャラリーから排出される。
【００３６】
図１３に示す本発明の他の実施例は、噴射弁６が図５の実施例と同様なサイドフィード型であり、この噴射弁６がフューエルギャラリー３４内に保持され、フューエルギャラリー３４の上部空間はベーパー溜４２となり、ここに燃料供給管３３が接続されている。燃料が噴射弁の上側から供給されるため、この例でも、側部の開口から噴射弁６内に燃料が供給されるため、始動時に上部空間のベーパーが噴射弁６に流入しにくいという利点がある。図１４に示す本発明の他の実施例も、噴射弁６がフューエルギャラリー３４内に保持され、フューエルギャラリー３４の上部空間はベーパー溜４２となり、この横下部に燃料供給管３３が接続されている。
【００３７】
図１３、図１４の例では、図１１、図１２に示す例よりもベーパーが噴射弁６に流入し易い難点は有るが、構成としては簡単で安定したものとなり、コストを低減できる余地がある。
【００３８】
図１５に示す本発明の他の実施例は、噴射弁６がフューエルギャラリー３４の下部に連結され、フューエルギャラリー３４の上部空間はベーパー溜４２となり、この側部に燃料供給管３３が接続されている。ベーパー溜４２の中には、ベーパー排出通路４３及び仕切り板４４が設けられている。この例でも、燃料が噴射弁より高い位置から供給されるため、始動時、ベーパーが噴射弁６に流入しにくい。エンジンの回転数の増加と共に、フューエルギャラリー３４内の燃料レベルが上昇し、仕切り板４４を越えるとベーパーがベーパー排出通路４３から燃料と共に順次噴射弁６に供給され、フューエルギャラリーから排出される。ベーパーと燃料を積極的に分離する機能が付加されているので、始動時、ベーパーが噴射弁６に流入するのを確実に阻止できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、圧力レギュレータを燃料タンクに設けて燃料のリターンパイプを無くすることにより、燃料供給系全体の部品点数を大巾に減らし、コストを低減した燃料噴射装置を提供することができる。しかも、燃料のリターンパイプがなくても、フューエルギャラリーに発生、もしくは混入したベーパーがフューエルギャラリーの上部空間に導かれ、始動時、噴射弁に供給されないので、エンジンの始動性、運転性が損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される燃料噴射装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の実施例の吸気系を一部断面した平面図である。
【図３】本発明の実施例の吸気系を一部断面した側面図である。
【図４】本発明の一実施例になる燃料供給系を一部断面した側面図である。
【図５】本発明の一実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した斜視図である。
【図６】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側面図である。
【図７】従来例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側面図である。
【図８】他の従来例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側面図である。
【図９】他の従来例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【図１３】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【図１４】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【図１５】本発明の他の実施例になる燃料供給系のフューエルギャラリー及び噴射弁の部分を示した側断面図である。
【符号の説明】
１…エアクリーナ、２…スロットルボディ、３…コレクタ、４（４Ａ，４Ｂ、４Ｃ）…吸気分岐管、５…エンジン、６…噴射弁、７…吸気弁、８…排気管８、１０…コントローラ、３０…燃料タンク、３１…燃料ポンプ、３２…圧力レギュレータ、３４…フューエルギャラリー、４０…燃料通路、４１…ベーパー排出通路、４２…ベーパー溜

Claims (6)

1. 多気筒エンジンの吸気路に装着された噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射装置であって、前記噴射弁がフューエルギャラリーに接続されており、燃料ポンプによって燃料タンクから１つの燃料供給管を介して前記フューエルギャラリーに燃料を供給するものにおいて、
   前記吸気路は、共通の通路から前記エンジンの各気筒へ分岐して延びる吸気分岐管を含み、該吸気分岐管は、前記共通の通路から前記各気筒への分岐する部分において、該分岐方向とは直角な断面において折れ曲がっており、
   前記フューエルギャラリーが前記折れ曲がり部付近の前記吸気分岐管に一体的に形成され、
   前記噴射弁は、前記フューエルギャラリーに取付けられた１本の噴射弁からなり、前記燃料ポンプが前記燃料タンクに設けられた圧力レギュレータを介して前記フューエルギャラリーに燃料を供給し、さらに該燃料を前記噴射弁に供給する手段を設け、かつ
   前記フューエルギャラリーの上部空間に連通させて、上部空間に溜まったベーパーを前記フューエルギャラリーから前記噴射弁に前記燃料が供給される燃料通路を経由して燃料と共に供給するベーパー排出通路を設けて前記燃料弁に供給すること
   を特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記フューエルギャラリーが、前記折れ曲がり部付近外側の前記吸気分岐管に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記１本の噴射弁は複数の方向に燃料を噴射可能な少なくとも１つ以上のオリフィスを備え、前記吸気分岐管に燃料を噴射するように構成され、該噴射弁が前記フューエルギャラリー内に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 前記噴射弁を囲む単一の空間が前記フューエルギャラリー内に形成され、該フューエルギャラリーの前記空間の底面に前記燃料供給管が接続され、前記フューエルギャラリーの上部の空間のベーパー溜に、前記噴射弁に接続されるベーパー排出通路を設けて、ベーパー溜のベーパーを前記フューエルギャラリーから前記噴射弁に前記燃料と共に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
5. 噴射弁がフューエルギャラリーに接続されており、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料供給管を介して前記フューエルギャラリーに燃料を供給する、多気筒エンジンの吸気路に装置された噴射弁を有した内燃機関の燃料噴射方法において、
   前記燃料ポンプが前記燃料タンクに設けられた圧力レギュレータを介して前記フューエルギャラリーに燃料を供給し、さらに該燃料を前記噴射弁に供給し、かつ
   前記フューエルギャラリーの上部空間に連通させて、上部空間に溜まったベーパーを前記フューエルギャラリーから前記噴射弁に前記燃料が供給される燃料通路を経由して燃料と共に供給するベーパー排出通路を設けて前記燃料弁に供給すること
   を特徴とする内燃機関の燃料供給方法。
6. エンジン始動時、上部空間のベーパー溜りにベーパーを溜めて前記噴射弁に前記燃料と共に供給することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料供給方法。

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