JP3742996B2 - 燃料供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの燃料供給系に圧力制御弁を配設し、燃料供給系の燃料圧力を調整する燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、実開平5−1854号公報および特開平7−158536号公報に開示されているように、高圧燃料供給ポンプからコモンレールを経てインジェク夕に高圧燃料を供給する燃料供給系において、コモンレールに圧力制御弁を接続する燃料供給装置が知られている。このような燃料供給装置では、コモンレール内の燃料圧力が所定圧を越えて上昇すると、圧力制御弁が開弁してコモンレールから燃料を排出してコモンレールの燃料圧力を所定圧以下に規制している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、高負荷運転または高回転運転後にエンジンを停止して放置しているとエンジンからの伝熱や輻射熱によりコモンレールの温度が上昇し、コモンレール内に形成された蓄圧室に残留している燃料の一部が高温のためにベーパ状となり、蓄圧室内の燃料が液体とベーパの混在状態となる。この状態でエンジンを始動しようとすると、蓄圧室に残留しているベーパ状燃料のために蓄圧室の燃料圧力が上昇しにくくなり速やかにインジェクタに高圧燃料を供給できないことによりエンジンの始動性が低下するという問題がある。エンジンの組付け等で蓄圧室に空気が存在する場合も蓄圧室の燃料圧力が速やかに上昇しないという問題が生じる。
【0004】
しかしながら、従来の燃料供給装置の圧力制御弁は一般に機械式の開閉構造であるため、蓄圧室の燃料が所定圧を越えないと圧力制御弁が開弁しないので、エンジン始動時のような燃料供給圧力の低圧時にベーパ状燃料や空気をコモンレールから排出できない。さらに、従来の機械式の開閉構造を有する圧力制御弁は、圧力制御弁の開弁圧の調整が困難であるため、エンジン通常運転時において蓄圧室の燃料圧力を高精度に制御することが困難である。
【0005】
また、低圧制御用と高圧制御用の2個の圧力制御弁を燃料供給系に設置することも考えられるが、システムの複雑化およびコスト上昇を伴うという間題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、エンジンの始動性を向上させるとともに燃料供給系の燃料圧力を高精度に制御可能な燃料供給装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1、4および8記載の燃料供給装置によると、圧力制御弁を開閉制御可能な電磁駆動部を圧力制御弁に設けたことにより、エンジン始動直後のような燃料供給系の燃料圧力が低い状態においても電磁駆動部により圧力制御弁を開弁可能である。したがって、燃料供給系に存在するベーパ状燃料または空気をエンジン始動直後においても容易に排出することができるので、燃料供給系の燃料圧力を速やかに上昇させインジェクタに素早く高圧燃料を供給しエンジンの始動性を向上させることができる。
更に本発明の請求項1項記載の燃料供給装置によると、エンジン始動時のような燃料供給系の低圧時に圧力制御弁が開弁しても燃料排出量をオリフィスにより規制するので、燃料供給系の燃料圧力の低下を抑えながらベーパ状燃料または空気を燃料供給系から排出可能である。
更に、本発明の請求項1項記載の燃料供給装置によると、エンジン始動時のような燃料供給系の低圧時に圧力制御弁が開弁する場合はオリフィス部材がシート部に当接してオリフィス部材に形成したオリフィスにより燃料排出量を規制し、燃料供給系の燃料圧力が上昇するとオリフィス部材がシート部から離間してシート部への当接時よりも多くの燃料を排出するので、燃料供給系の燃料圧力に応じて燃料供給系の燃料圧力を制御することができる。
【0007】
本発明の請求項2、5および9記載の燃料供給装置によると、エンジン始動時のイグニション信号により圧力制御弁を開閉することにより、エンジン始動時において圧力制御弁を開弁することができる。
本発明の請求項3、6および10項記載の燃料供給装置によると、蓄圧室の圧力信号で圧力制御弁を開閉制御することにより、エンジン始動時に加えエンジン通常運転時においても蓄圧室の燃料圧力に応じて圧力制御弁を開弁することにより燃料供給系の燃料圧力を高精度に制御可能である。
【0009】
本発明の請求項4または7項記載の燃料供給装置によると、コイルヘの通電オン時にはオリフィスからだけ燃料を排出可能であり、コイルヘの通電オフ時にはオリフィスに加え燃料通路からも燃料を排出可能である。したがって、エンジン始動時にコイルヘの通電をオンし、燃料供給系の燃料圧力が上昇しエンジンが通常運転に移行するとコイルヘの通電をオフすることにより、燃料の排出通路の流路面積を二段階に調整できる。これにより、燃料供給系の燃料圧力に応じて燃料供給系の燃料圧力を制御することができるので、始動時の昇圧特性と通常運転時の定圧制御とを一つの圧力制御弁で両立可能である。
【0010】
本発明の請求項8項記載の燃料供給装置によると、エンジン始動時のような燃料供給系の低圧時にはコイルヘの通電をオンすることにより第2の付勢手段の付勢力に抗して固定コアに可動コアが吸引されるので、第1の弁部材を弁座に付勢する付勢力が減少する。したがって、燃料圧力の低圧時においても第1の弁部材が弁座から離座し、燃料を排出可能になる。
【0011】
また、燃料供給系の燃料圧力が上昇しエンジンが通常運転に移行すると、コイルヘの通電をオフすることにより可動コアに固定コア側への吸引力が働かないので、弁座から第1の弁部材を離座させるのに要する燃料圧力は前述したコイルヘの通電オン時よりも高くなる。
つまり、コイルヘの通電を制御することにより圧力制御弁の開弁圧が二段階に設定されるので、燃料供給系の燃料圧力に応じて燃料供給系の燃料圧力を制御することができる。したがって、第1の付勢手段および第2の付勢手段の付勢力を調整することにより、始動時の昇圧特性と通常運転時の定圧制御とを一つの圧力制御弁で両立可能である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
(第1実施例)
本発明の第1実施例を図1〜図5に示す。
図2は、本発明の燃料供給装置をガソリンエンジン用燃料供給システムに適用したシステム構成図である。低圧燃料供給ポンプ101により燃料タンク100から汲み上げられフィルタ102を介して高圧燃料供給ポンブ104に供給される燃料の圧力は、プレッシャレギレータ103により0.2〜0.3MPa に調圧されている。吸入弁104aから高圧燃料供給ポンプ104に吸入された燃料は数MPa 〜数十MPa に昇圧されて吐出弁104bからコモンレール105に送出される。吸入弁104aと吐出弁104bの開弁圧力は低圧燃料供給ポンプ101の燃料供給圧力よりも低く設定されている。
【0013】
高圧燃料供給ポンプ104で加圧圧送されコモンレール105に供給された高圧燃料は、コモンレール105内に形成された図示しない蓄圧室で蓄圧されてエンジンの各気筒に配設されたインジェクタ106に供給される。コモンレール105に取付けられた圧力センサ107により蓄圧室の燃料圧力が検出され、ECU110に圧力信号が送出される。コモンレール105にはさらに圧力制御弁としてのプレッシャリミッタ10が取付けられている。プレッシャリミッタ10が開弁すると、蓄圧室の燃料が燃料タンク100に排出され、蓄圧室の燃料圧力が調整される。ECU110は圧力センサ107からの圧力信号以外にも、各種センサからイグニション(Ig)信号、スタータ(STA)信号、エンジン回転数(NE) 信号を入力し、エンジン運転状態を把握している。
【0014】
次に、プレッシャリミッタ10について図1に基づいて詳細に説明する。
プレッシャリミッタ10のハウジング11の一方の端部はバルブボディ12とかしめ固定されており、ハウジング11の他方の端部は固定コア21とかしめ固定されている。バルブボディ12の燃料吸入側にフィルタケース13が挿入されており、このフィルタケース13内に燃料フィルタ14が収容されている。ハウジング11の中央部外周壁に設けられた雄ねじ部11aがコモンレール105の図示しない雌ねじ部とねじ結合することによりプレッシャリミッタ10はコモンレール105に取付けられている。
【0015】
ニードル弁15はバルブボディ12に往復移動可能に収容されており、ニードル弁15の一方の端部である当接部15aはノズルボディ12に設けられた弁座12aに着座可能である。ニードル弁15の他方の端部である固定部15bは可動コア22とレーザー溶接等により固定されている。固定部15bの外周壁には切欠が設けられており、この切欠と可動コア22の内周壁との間に燃料の流通可能な間隙が形成されている。ノズルボディ12とハウジング11との間にはスペーサ16が配設されており、このスペーサ16の厚みを調節することによりニードル弁15のリフト量を調整することができる。
【0016】
固定コア21はハウジング11とかしめ固定されており、このかしめ部を含み同定コア21の外周壁にコネクタ40がモールド成形されている。アジャスティングパイプ31は小径部32および小径部32よりも大径の大径部33からなり、固定コア21内に圧入することにより固定コア21にかしめ固定されている。アジャスティングパイプ31の押し込み量を調節することによりスプリング34の付勢力を調節することができる。スプリング34の付勢力は、低圧燃料供給ポンプ101の燃料供給圧力からニードル弁15が開弁方向に受ける力よりも大きくなるように設定されている。
【0017】
固定コア21、可動コア22、コイル35は電磁駆動部を構成している。固定コア21の外周にはスブール36に巻回されたコイル35が配設されており、コネクタ40に設けられたピン41からコイル35に電力が供給される。可動コア22はハウジング11に往復移動可能に支持されており、スプリング34によりニードル弁15の弁座着座方向に付勢されている。連通孔22aは可動コア22を軸方向に貫通して形成されており、燃料流入側と燃料排出側とを連通している。
【0018】
図3、図4および図5に示すように、固定コア31の大径部33内にはオリフィス部材としてのオリフィス板51が収容されており、このオリフィス板51の排出口21a側にオリフィス板51の移動量を規制するスリーブ52が固定されている。オリフィス板51はスプリング53の付勢力によりアジャスティングパイプ31のシート部31aに押し付けられている。図3に示すように、オリフィス板51には中央部に第1オリフィス51a、第1オリフィス51aの周囲に4個の第2オリフィス51bが形成されている。第1オリフィス51aはオリフィス板51がシート部31aに当接した状態においても小径部32の排出通路32aと排出口21aとを連通している。第2オリフィス51bはオリフィス板51がシート部31aに当接した状態においてはシート部側の開口部を閉塞されている。図5に示すように、排出通路32aと排出口21aとの差圧によりオリフィス板51がスプリング53の付勢力に抗してシート部31aから離間すると、第1オリフィス51aに加えて第2オリフィス51bを介して排出通路32aから排出口21aに向けて燃料が排出される。
【0019】
次に、プレッシャリミッタ10の作動を図6および図7に示すフローチャートに基づいて説明する。図6に示すフローチャートはエンジン始動時における制御ルーチンを示すものであり、図7に示すフローチャートはエンジン通常運転時における制御ルーチンを示すものである。
(1) エンジン始動時、エンジンキーを回転すると、イグニション信号がオンされ(ステップ201) 、スタータ信号がオンされる(ステップ202) 。スター夕信号がオンされるとエンジンのセルモータが回転しセルモータの回転とともに高圧燃料供給ポンプ104の駆動軸が回転する。吸入弁104aおよび吐出弁104bの開弁圧力は低圧燃料供給ポンプ101の燃料供給圧力よりも低く設定されているので、高圧燃料供給ポンプ104に燃料を吸入可能であるとともに、高圧燃料供給ポンプ104で燃料が十分に加圧されていない状態でもコモンレール105に燃料が圧送される。また、スプリング34の付勢力は、低圧燃料供給ポンプ101の燃料供給圧力からニードル弁15が開弁方向に受ける力よりも大きくなるように設定されているので、エンジン始動時の蓄圧室の燃料圧力が低い状態では、コイル35への駆動信号がオンされないとプレッシャリミッタ10は開弁しない。
【0020】
次に、コイル35の駆動信号がオンされECU110からコイル35に送出される(ステップ203) 。エンジン温度により、冷間始動時は0〜2秒、高温始動時は1〜3秒にタイマ値を設定し(ステップ204) 、タイマ設定時間が経過するまでプレッシャリミッタ10を開弁状態に保持する(ステップ205) 。ECU110からコイル35に送出する駆動信号をオンにすると、コイル35に発生する磁束により可動コア22がスプリング34の付勢力に抗して固定コア21に吸引される。ニードル弁15も可動コア22とともに固定コア21側に吸引されるので当接部15aが弁座12aから離座し、蓄圧室から燃料がプレッシャリミッタ10内に流入する。プレッシャリミッタ10内に流入した燃料は、固定部15bに設けた切欠部と可動コア22の内壁とが形成する間隙から連通孔22aを経て燃料排出側に流出するとともに、可動コア22の外周壁とハウジング11の内壁とが形成する間隙を経て燃料排出側に流出し、アジャスティングパイプ32内を経て排出口21aから排出される。
【0021】
エンジン始動時のように、エンジン回転数が低く蓄圧室の燃料圧力が低い場合、ニードル弁15が弁座12aから離座してもオリフィス板51はスプリング53の付勢力によりシート部31aに当接しているので、第1オリフィス51aだけを介して排出通路32aから排出口21aに燃料が排出される。このとき、蓄圧室の燃料低下を極力抑えるように第1オリフィス51aにより燃料排出量が規制される。
【0022】
ここで、▲1▼エンジンの組付け等で蓄圧室に空気が残留していたり、▲2▼高負荷運転または高回転運転後にエンジンを停止していると蓄圧室の燃料がエンジンからの伝熱や輻射熱等により加熱されベーパ状となっていたりする。エンジン始動時、▲1▼または▲2▼に述べたような蓄圧室の状態でコイル35に送出する駆動信号をオンにしニードル弁15を弁座12aから離座させると、蓄圧室の空気またはベーパ状の燃料が吸入口15aからニードル弁15の周囲、アジャスティングパイプ31内、第1オリフィス51aを経て排出口21aから燃料タンク等に燃料が排出される。このようにエンジン始動時において、コイル35に送出する駆動信号をオンにしプレッシャリミッタ10を強制的に開弁することにより、蓄圧室に残留している空気またはベーパ状燃料を速やかに排出することができる。したがって、蓄圧室の燃料圧力がエンジン始動時において速やかに上昇するのでインジェクタにすばやく高圧燃料を供給できることによりエンジンの始動性が向上する。
【0023】
タイマ設定時間が経過するとコイル35に送出する駆動信号をオフにする(ステップ206)。コイル35への駆動信号をオフするとニードル弁15はスプリング34の付勢力により弁座12aに着座しプレッシャリミッタ10が閉弁する。
(2) エンジン始動後エンジンが通常運転に移行すると、図7に示す制御ルーチンにより、コイル35に送出する駆動信号が制御される。図7に示す制御ルーチンはタイマ割り込みより起動される。コモンレール105に取付けられた圧力センサ107から圧力センサ信号をECU110に読み込み(ステップ211)、ECU110に記憶されている設定圧力データと実際の蓄圧室の燃料圧力との圧力差△Pを求める(212) 。次に、設定圧力と圧力センサ値との大小を判定し(ステップ213) 、設定圧力が圧力センサ値以上であれぱ本ルーチンを終了する。設定圧力が圧力センサ値より低い、つまり蓄圧室の燃料圧力が設定圧力よりも大きい場合、圧力差△Pに応じた駆動信号のオン時間を計算し(ステップ214) 、コイル35に送出する駆動信号をオンにしてコイル35に送出する(ステップ215) 。コイル35にオン信号が送出されると、コイル35に発生する磁束により固定コア21に可動コア22が吸引されニードル弁15が弁座12aから離座することにより蓄圧室から燃料が排出され蓄圧室の燃料圧力が低下する。
【0024】
ニードル弁15が弁座12aから離座し排出通路32aと排出口21aとの差圧が上昇すると、この差圧からオリフィス板51が受ける力によりスプリング53の付勢力に抗してオリフィス板51がシート部31aから離れる。排出通路32aから排出口21aに排出されようとする燃料は第1オリフィス51aに加えて第2オリフィス51bからも排出されるので蓄圧室からの燃料排出量が増大する。したがって、蓄圧室の燃料圧力が所定圧を越えてさらに上昇してもそれに応じて燃料排出量が増大するので、蓄圧室の燃料圧力が過剰に上昇することを防止することができる。このように、コモンレール105に取付けた圧力センサ107からの圧力信号に基づいて通常運転時においてもプレッシャリミッタ10を開閉制御することにより、蓄圧室の燃料圧力を高精度に制御できる。
【0025】
オリフィス板51の移動量が増大するとオリフィス板51はスリーブ52に係止される。したがって、排出通路32aと排出口21aとの差圧が上昇しオリフィス板51が大きく移動しようとしてもオリフィス板51がスリーブ52により係止されるためオリフィス板51のオーバーシュートを防止することができる。本発明の第1実施例では、エンジン始動時においてイグニション信号がオンされることを契機としてコイル35への駆動信号を制御したが、イグニション信号以外にもエンジン運転状態を検出する各種センサからECU110に送出される信号、例えばエンジン回転数(NE) 信号等に基づいてエンジン始動時、さらにエンジン通常運転時においてコイル35に送出する駆動信号を制御することもできる。
【0026】
また本発明の第1実施例では、エンジン始動時において強制的にプレッシャリミッタ10を開弁させることにより蓄圧室の空気やベーパ状燃料を速やかに排出するので、エンジン始動性を向上させることができる。さらに、エンジン通常運転時においてもコイル35に送出する駆動信号のオン、オフを制御することにより蓄圧室からの燃料排出量を高精度に制御することができるので、蓄圧室の燃料圧力を高精度に制御できる。
【0027】
また本発明の第1実施例では、エンジン通常運転時において圧力センサ107から圧力信号をECU110に読み込んで圧力制御弁の開閉を制御したが、エンジン通常運転時においてコイル35への駆動信号を常にオフし、蓄圧室の燃料圧力から開弁方向に受ける力とスプリング34から閉弁方向に受ける力との釣り合いによりニードル弁15が機械的に開閉されるようにすることも可能である。
【0028】
(第2実施例)
本発明の第2実施例を図8に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第2実施例ではアジャスティングパイプ62の外周壁に雄ねじ部62aを設け固定コア61の内周壁に雌ねじ部61aを設けている。したがってアジャスティングパイプ62のねじ込み量を調節することによりスプリング34の付勢力を所望の値に高精度に調節することができる。
【0029】
(第3実施例)
本発明の第3実施例を図9、図10、および図11に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第3実施例では、オリフィス板70の中央部に第1オリフィス70aを設け、オリフィス板70の径方向両側に切欠き71を形成している。図10に示すように、オリフィス板70がシート部31aに当接した状態では排出通路32aから排出口21aに排出される燃料は第1オリフィス70aだけを介して排出される。排出通路32aと排出口21aとの差圧が上昇し図11に示すようにオリフィス板70がシート部31aから離れると第1オリフィス70aおよび切欠き71と大径部33の内周壁との間で形成されるクリアランスを通して排出通路32aから排出口21aに燃料が排出される。
【0030】
(第4実施例)
本発明の第4実施例を図12、図13および図14に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。前述した第1実施例と異なり、第4実施例のプレッシャリミッタ80は可動コア81に燃料絞りとしてのオリフィス82を設けた例である。
【0031】
可動コア81はニードル弁15の固定部15bとレーザ溶接等により固定されている。オリフィス82は可動コア81を軸方向に貫通して形成されており、オリフィス82を通って燃料排出側に燃料は流出可能である。可動コア81は固定コア21と軸方向に対向するように配置されている。可動コア81の固定コア側にスプリング座81aが凹状に形成されており、このスプリング座81aにスプリング34の一方の端部が嵌合している。これにより、スプリング座81aに嵌合しているスプリング34の端部のずれがなくなるので、可動コア81を安定して付勢することができる。また、スプリング34の端部がスプリング座81aに嵌合している分だけプレッシャリミッタ80の軸長を短縮できる。可動コア81の外周壁とハウジング11との間に燃料通路としての間隙83が形成されており、この間隙83を通って燃料排出側に燃料は流出可能である。
【0032】
アジャスティングパイプ37は固定コア21に圧入されており、この圧入位置を調整することによりスプリング34の付勢力を変更することができる。
次に、プレッシャリミッタ80の作動について図13および図14に基づいて説明する。
(1) エンジン始動時、所定時間コイル35への通電をオンする。すると、図13に示すように可動コア81は固定コア21に吸引されストッパとしての固定コア21の端面に係止される。可動コア81が固定コア21に吸引されると、可動コア81とともにニードル弁15が固定コア側に移動し当接部15aが弁座12aから離座し蓄圧室から燃料が流入する。
【0033】
間隙83の燃料排出側との連通は可動コア81と固定コア21との当接部において遮断される。一方、オリフィス82の燃料排出側は固定コア21の燃料排出通路としての空間部に面しているので、可動コア81が固定コア21に係止されてもオリフィス82を通って燃料排出側に燃料が流出する。これにより、余剰燃料とともに蓄圧室に残留している空気またはベーパ状燃料を速やかに排出することができる。
【0034】
本実施例では、燃料供給圧の昇圧特性を損なうことなくエンジンを正常に始動させ、かつ余剰燃料とともに蓄圧室の空気またはベーパ状燃料を速やかに排出するために、例えば蓄圧室の燃料圧力を335kPa 以上、オリフィス82を通って排出される燃料流量を高圧ポンプ104から蓄圧室に流入するのと同程度に30L/hr程度にすることが望ましい。
【0035】
(2) エンジン始動後エンジンが通常運転に移行すると、コイル35への通電がオフされる。すると、図14に示すようにニードル弁15は、蓄圧室の燃料圧力から開弁方向に受ける力と、スプリング34により閉弁方向に受ける付勢力とが釣り合う位置に保持される。エンジンの通常運転時においてコイル35への通電をオフした状態において、蓄圧室の燃料圧力が異常に上昇しニードル弁15が弁座12aから離座しても可動コア81が固定コア21に当接しないようにスプリング34の付勢力は設定されているので、間隙83は燃料排出側と連通している。したがって、ニードル弁15が弁座12aから離座し蓄圧室から流入した燃料は、オリフィス82に加え、間隙83からエアギャップ84を通って燃料排出側に流出する。
【0036】
エンジン通常運転時において、オリフィス82および間隙83を通って排出される燃料流量に関係なく、蓄圧室の燃料圧力は5〜7MPa の範囲においてある程度一定に保たれる必要がある。
ここで、プレッシャリミッタ80から排出される燃料流量と蓄圧室の燃料圧力との関係を、コイル35への通電をオン、オフさせ、オリフィス82の径を0.7mm、1.0mm、1.5mmと変化させて測定した結果を図15に示す。▲1▼エンジン始動時、すなわちコイル35への通電オン時において高圧燃料ポンプ104から蓄圧室に流入する燃料流量が30L/hrなので、蓄圧室の燃料圧力を335kPa 以上に保つためにオリフィス径は小さい方がよい。しかも、▲2▼エンジン通常運転時、すなわちコイル35への通電オフ時において、蓄圧室の燃料圧力を5〜7MPa の範囲において流入流量にかかわらずある程度一定に保つためには、オリフィス径0.7mmでは流量の変化により圧力の変化巾が大きくなり過ぎて好ましくなく、オリフィス径1.5mm程度の流路面積が好ましい。そこで、▲1▼エンジン始動時の昇圧特性、および▲2▼エンジン通常運転時の定圧制御という相反する特性を両立させるためには、オリフィス82の径を約0.7mmとし、エンジン通常運転時、蓄圧室の燃料圧力の異常上昇時に排出流路面積をかせぐために間隙83の流路面積とオリフィス82の流路面積とを合わせてオリフィス径1.5mm相当の流路面積とすることが最適値であることが分かる。オリフィス82の流路面積としては、約0.4mm2 が望ましい。
【0037】
以上説明した第4実施例では、エンジン始動時はコイル35への通電をオンしニードル弁15を開弁させることによりオリフィス82から燃料を排出可能であり、エンジン通常運転時、すなわちコイル35への通電オフ時の燃料圧力異常時においてはニードル弁15がスプリング34の付勢力に抗して開弁することで、オリフィス82に加え間隙83からも燃料排出可能になるという二段階の流路面積の切換えが行われる。したがって、エンジン始動時時においては、余剰燃料とともに速やかに蓄圧室の空気やベーパ燃料を排出して蓄圧室の燃料圧力を上昇させ、エンジン通常運転時においては蓄圧室の燃料圧力を一定に保ち燃料供給圧を一定に保つことができる。このように第4実施例では、可動コア回りに燃料通路を形成するという簡単な構成でエンジン始動時の昇圧特性とエンジン通常運転時の定圧制御とを一台のプレッシャリミッタ80により実現している。
【0038】
また第4実施例では燃料通路として間隙83を形成したが、可動コア81の外周壁やハウジング11の内壁に溝を形成することにより燃料通路を形成してもよい。また、オリフィス82以外に可動コア81を軸方向に貫通する燃料通路としてのオリフィスをオリフィス82の周囲に形成してもよいし、可動コア81を貫通する燃料通路に加え可動コア81の外周側にも燃料通路を形成してもよい。この場合、オリフィス82以外に形成する燃料通路は可動コア81が固定コア21に係止されると燃料排出側との連通を遮断される。
【0039】
第4実施例では固定コア21に直接可動コア81を係止させたが、固定コア21とは別部材で可動コア81を係止するストッパを設けてもよい。
(第5実施例)
本発明の第5実施例を図16および図17に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【0040】
第1の弁部材としての第1ニードル弁91は端部に設けた当接部91aが弁座12aに着座可能である。第2の弁部材としての第2ニードル弁92の固定部92aは可動コア93とレーザ溶接等により固定されている。第1ニードル弁91と第2ニードル弁92とは別部材で形成されており、第1の付勢手段としてのスプリング94の両端部はそれぞれ第1ニードル弁91と第2ニードル弁92とに係止されている。第1ニードル弁91はスプリング94の付勢力により弁座12aに向けて付勢されている。
【0041】
可動コア93は可動コア93を軸方向に貫通する連通孔93aを形成しており、貫通孔93aを通って燃料排出側に燃料は流出可能である。第4実施例のオリフィス82と異なり連通孔93aの径は大きいので連通孔93aには燃料絞りとしての作用はない。可動コア93の外周壁とハウジング11の内壁との間には間隙83が形成されており、この間隙83を通って燃料排出側に燃料は流出可能である。第2の付勢手段としてのスプリング95は可動コア93の固定コア側に設けたスプリング座93bに嵌合しており、可動コア93を第1ニードル弁91側に付勢している。したがって、スプリング94に加えスプリング95の付勢力も弁座12aに向けて第1ニードル弁91を付勢する力として働いている。
【0042】
次に、プレッシャリミッタ90の作動について図16および図17に基づいて説明する。
(1) エンジン始動時、所定時間コイル35への通電をオンすると、スプリング95の付勢力に抗して可動コア93は同定コア21に吸引されるが固定コア21とは当接しないので、間隙83は燃料排出側と連通している。可動コア93とともに第2ニードル弁92が固定コア21に吸引されると、弁座12aに向けて第1ニードル弁91を付勢する力が減少するので、エンジン始動時のような蓄圧室の燃料圧力が低圧時においても第1ニードル弁91が弁座12aから離座し蓄圧室から燃料が流入する。第1ニードル弁91は、コイル35の吸引力および蓄圧室の燃料圧力から開弁方向に受ける力と、スプリング94および95から閉弁方向に受ける付勢力とが釣り合う位置に保持される。蓄圧室から流入した燃料は、連通孔93aおよび間隙83を通って燃料排出側に流出する。これにより、余剰燃料とともに蓄圧室に残留している空気またはベーパ状燃料を速やかに排出することができる。
【0043】
(2) エンジン始動後エンジンが通常運転に移行すると、コイル35への通電がオフされる。すると、スプリング95の付勢力と反対方向に可動コア93に働く吸引力がなくなるので、弁座12aに向けて第1ニードル弁91を付勢する力はコイル35への通電オン時よりも大きくなる。したがって、弁座12aから第1ニードル弁91を離座させるのに必要な蓄圧室の燃料圧力も高くなる。当接部91aと弁座12aとの間に形成される開口部の開口面積は蓄圧室の燃料圧力に応じて増減し燃料排出量が調整されることにより、蓄圧室の燃料圧力をほぼ一定に調圧することができる。
【0044】
このように、コイル35への通電をオン、オフすることにより弁座12aに向けて第1ニードル弁91を付勢する力の大きさが二段階に変化するので、スプリング94および95の付勢力を調整することにより、エンジン始動時の昇圧特性と、エンジン通常運転時の定圧制御とを両立するように当接部91aと弁座12aとの間の開口面積を設定することができる。
【0045】
以上説明した本発明の第4実施例および第5実施例では、エンジン通常運転時にコイル35への通電をオフしたが、蓄圧室に燃料圧力を検知する圧力センサを配置し、この圧力センサの検知信号に基づくECUからの駆動信号により、エンジン通常運転時にコイル35への通電をオンまたはオフすることも可能である。以上説明した本発明の第1実施例〜第5実施例ではプレッシャリミッタをコモンレールに取付けたが、高圧用燃料供給ポンプからコモンレールを経てインジェクタに高圧燃料を供給する燃料供給系であれぱプレッシャリミッタをどこに取付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるプレッシャリミッタを示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例による燃料供給装置を用いたガソリンエンジン用燃料供給システムを示すシステム構成図である。
【図3】第1実施例のオリフィス板を示す平面図である。
【図4】第1実施例のオリフィス板がシート部に当接した状態を示す断面図である。
【図5】第1実施例のオリフィス板がシート部から離間した状態を示す断面図である。
【図6】第1実施例のエンジン始動時における制御フローチャートである。
【図7】第1実施例のエンジン通常運転時における制御フローチャートである。
【図8】本発明の第2実施例によるプレッシャリミッタを示す断面図である。
【図9】本発明の第3実施例によるオリフィス板を示す平面図である。
【図10】第3実施例のオリフィス板がシート部に当接した状態を示す断面図である。
【図11】第3実施例のオリフィス板がシート部から離間した状態を示す断面図である。
【図12】本発明の第4実施例によるプレッシャリミッタを示す断面図である。
【図13】第4実施例のコイルヘの通電オン時の状態を示す説明図である。
【図14】第4実施例のコイルヘの通電オフ時の状態を示す説明図である。
【図15】第4実施例においてプレッシャリミッタから排出される燃料流量と蓄圧室の燃料圧力との関係を示す特性図である。
【図16】本発明の第5実施例によるプレッシャリミッタを示す断面図である。
【図17】第5実施例のニードル弁の形状を示す断面図である。
【符号の説明】
10 プレッシャリミッタ(圧力制御弁)
11 ハウジング
12 バルブボディ
15 ニードル弁
21 固定コア(電磁駆動部)
22 可動コア(電磁駆動部)
34 スプリング
35 コイル(電磁駆動部)
51 オリフィス板(オリフィス部材)
51a 第1オリフィス(オリフィス)
51b 第2オリフィス
52 スリーブ
53 スプリング
70 オリフィス板
70a 第1オリフィス(オリフィス)
71 切欠き
80 プレッシャリミッタ(圧力制御弁)
81 可動コア
82 オリフィス
83 間隙(燃料通路)
90 プレッシャリミッタ(圧力制御弁)
91 第1ニードル弁(第1の弁部材)
92 第2ニードル弁(第2の弁部材)
93 可動コア
94 スプリング(第1の付勢手段)
95 スプリング(第2の付勢手段)
104 高圧燃料供給ポンプ(燃料供給ポンプ)
105 コモンレール
Claims (10)
- 高圧燃料供給ポンプから圧送された燃料をコモンレール内の蓄圧室で蓄圧し、前記蓄圧室で蓄圧された燃料をインジェクタに供給する燃料供給装置であって、
前記高圧燃料供給ポンプから前記コモンレールを経て前記インジェクタに燃料を供給する燃料供給系の燃料圧力が所定圧を越えると開弁し前記燃料供給系から燃料を排出する圧力制御弁を前記燃料供給系に配設し、前記圧力制御弁は所定信号に基づき前記圧力制御弁を開閉駆動可能な電磁駆動部を有し、
前記圧力制御弁は燃料排出側に設けたオリフィスを経て燃料を排出し、
前記オリフィスを形成するオリフィス部材は前記圧力制御弁の燃料排出側に設けられたシート部に当接可能であり、前記オリフィス部材の燃料流れ上流側と燃料流れ下流側との差圧が上昇すると前記オリフィス部材が前記シート部から離間することにより前記シート部への当接時よりも多くの燃料を排出することを特徴とする燃料供給装置。 - 前記所定信号はエンジン始動時のイグニション信号であることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
- 前記所定信号は前記蓄圧室の圧力信号であることを特徴とする請求項1または2記載の燃料供給装置。
- 高圧燃料供給ポンプから圧送された燃料をコモンレール内の蓄圧室で蓄圧し、前記蓄圧室で蓄圧された燃料をインジェクタに供給する燃料供給装置であって、
前記高圧燃料供給ポンプから前記コモンレールを経て前記インジェクタに燃料を供給する燃料供給系の燃料圧力が所定圧を越えると開弁し前記燃料供給系から燃料を排出する圧力制御弁を前記燃料供給系に配設し、前記圧力制御弁は所定信号に基づき前記圧力制御弁を開閉駆動可能な電磁駆動部を有し、
前記電磁駆動部は、固定コア、この固定コアと軸方向に対向して設けられた可動コア、および通電することにより前記固定コアに前記可動コアを吸引する磁力を発生するコイルを有し、
前記可動コアを貫通して形成された通路、または前記可動コアの外周側に形成された通路の少なくともいずれか一方を有する燃料通路と、前記可動コアに設けられたオリフィスとを備え、
前記オリフィスは前記コイルヘの通電のオンおよびオフに関わらず燃料排出側と連通しており、
前記燃料通路は、前記コイルヘの通電オン時、前記可動コアが前記固定コアに吸引されストッパに当接することにより燃料排出側との連通が遮断され、前記コイルヘの通電オフ時、前記ストッパから前記可動コアが離間することにより燃料排出側と連通することを特徴とする燃料供給装置。 - 前記所定信号はエンジン始動時のイグニション信号であることを特徴とする請求項4記載の燃料供給装置。
- 前記所定信号は前記蓄圧室の圧力信号であることを特徴とする請求項4または5記載の燃料供給装置。
- 前記オリフィスの流路面積はほぼ0.4mm2であることを特徴とする請求項4、5または6記載の燃料供給装置。
- 高圧燃料供給ポンプから圧送された燃料をコモンレール内の蓄圧室で蓄圧し、前記蓄圧室で蓄圧された燃料をインジェクタに供給する燃料供給装置であって、
前記高圧燃料供給ポンプから前記コモンレールを経て前記インジェクタに燃料を供給する燃料供給系の燃料圧力が所定圧を越えると開弁し前記燃料供給系から燃料を排出する圧力制御弁を前記燃料供給系に配設し、前記圧力制御弁は所定信号に基づき前記圧力制御弁を開閉駆動可能な電磁駆動部を有し、
前記電磁駆動部は、固定コア、この固定コアと軸方向に対向して設けられた可動コア、および通電することにより前記固定コアに前記可動コアを吸引する磁力を発生するコイルを有し、
燃料流入側に設けられた弁座に着座することにより燃料の流入を遮断する第1の弁部材と、
前記可動コアとともに往復移動する第2の弁部材と、
前記第1の弁部材と前記第2の弁部材とにそれぞれ端部を当接し、前記第1の弁部材を前記弁座に向けて付勢する第1の付勢手段と、
前記第2の弁部材を前記弁座に向けて付勢する第2の付勢手段と、
を備えることを特徴とする燃料供給装置。 - 前記所定信号はエンジン始動時のイグニション信号であることを特徴とする請求項8記載の燃料供給装置。
- 前記所定信号は前記蓄圧室の圧力信号であることを特徴とする請求項8または9記載の燃料供給装置。
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