JP4085535B2 - 燃料噴射用高圧配管 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの燃料噴射用高圧配管に関する。
【0002】
【従来の技術】
直接噴射式エンジン等、高い噴射圧力が要求されるエンジンの燃料噴射装置に、高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を用いるものがあるが、この場合エンジン始動時には、停止時の圧力の低下や高圧ポンプの吐出圧の立ち上がりの遅れにより、十分な燃料圧力を得にくい。
【0003】
そこで、燃料配管内に機械式ピストンを配し、コイルスプリングによってピストンを燃料配管内に押し込むことにより、燃料配管内の圧力を高めるようにしたものがある。これにより、エンジン始動時に要求の燃料圧力を得て、燃料噴射弁からの噴射燃料の十分な微粒化を行い、始動時の排気性能を向上するようにしている(特開平10−274130号公報等参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来例にあっては、通常時にコイルスプリングの作動範囲を規制するためのストッパやストッパを作動する電磁ソレノイド等を必要とするため、構造が複雑であるだけでなく、大きなスペースを必要とし、コストも高く、実用的ではないという問題があった。
【0005】
この発明は、形状記憶合金を用いて、このような問題点を解決することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料配管内の容積を可変とするピストンを設け、このピストンの外周に燃料配管内の容積の減少方向にピストンを締め付けるように線状の形状記憶合金を巻着し、この線状の形状記憶合金への通電を制御する制御回路を備える。
【0008】
第2の発明は、第2の発明において、前記線状の形状記憶合金に歪みゲージを貼り付け、歪みゲージにより燃料配管内の圧力を検知可能とする。
【0009】
第3の発明は、第1、第2の発明において、前記制御回路は、燃料配管内の圧力に応じて、線状の形状記憶合金へ通電する電圧、時間を制御する。
【0010】
第4の発明は、第1の発明において、前記高圧ポンプの吐出側部位に高圧ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記線状の形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、ピストンをポンプとして動作可能になっている。
【0011】
第5の発明は、高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料配管の一部を形状記憶合金で形成し、この形状記憶合金がその形状記憶合金への通電によって燃料配管内の容積の減少方向に収縮するようになっている。
【0012】
第6の発明は、第5の発明において、前記高圧ポンプの吐出側部位に高圧ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、形状記憶合金をポンプとして動作可能になっている。
【0013】
【発明の効果】
第1〜第3、第5の発明によれば、エンジン始動時より燃料噴射弁の高い噴射圧を得て、噴射燃料の十分な微粒化を行い、燃費、排気性能を向上できる一方、形状記憶合金によって燃料配管内の燃料を加圧する構成のため、構造が簡素化すると共に、スペ−スをほとんど取ることがなく、コストを低減できる。
【0014】
第4、第6の発明によれば、形状記憶合金の通電によって、燃料配管内の燃料圧力が設定燃料圧力に達しない場合、あるいは燃料圧力の上昇が遅い場合、形状記憶合金の通電、通電停止を繰り返すことによって、燃料圧力を上昇させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態について図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は直接噴射式エンジンの燃料系統を示すもので、1は燃料タンク、2は低圧燃料ポンプ、3はフィルタ、4は低圧プレッシャーレギュレータ、5は低圧燃料ポンプ2から送られた燃料を昇圧してコモンレール燃料配管6に送るエンジン駆動の高圧燃料ポンプ、7は高圧プレッシャーレギュレータ、8はコモンレール燃料配管6に接続された各気筒の燃料噴射弁である。
【0017】
高圧燃料ポンプ5からの燃料は、高圧プレッシャーレギュレータ7の設定圧にて、コモンレール燃料配管6に蓄圧されると共に、各燃料噴射弁8から各気筒に噴射される。
【0018】
コモンレール燃料配管6には、図2、図3のように管路に沿って所定長さの溝穴10が円周方向に等間隔に複数形成され、それぞれ溝穴10にピストン11が、配管6の半径方向に配管6内の高圧燃料が外部に漏れないようにシール12を介して摺動自由に嵌装される。
【0019】
そして、これらのピストン11の外周に、これらの外周をコモンレール燃料配管6の外周面よりいくらか外方に突出させた状態にて、形状記憶合金からなる線材13が、ピストン11、配管6の長手方向に沿って巻着される。
【0020】
線材13は、線材13の温度が変態温度を超えると収縮し、変態温度を下回ると元の長さに伸張する、例えばTi−Ni,Cu−Zn−Al等の形状記憶合金で形成される。
【0021】
線材13の端部には接続端子14が設けられ、配線15を介して制御回路16に接続される。電源17の電圧が線材13にかけられると、線材13は、それ自体の発熱により温度が急速に上昇し(通電抵抗加熱)、収縮する。この収縮によって、各ピストン11はコモンレール燃料配管内6の容積を減少する方向に締め付け動され、コモンレール燃料配管6内の燃料が加圧される。
【0022】
また、線材13の収縮によってコモンレール燃料配管6内の燃料が加圧されることから、線材13にコモンレール燃料配管6内の燃料圧力を検出する圧力センサとして、線材13の伸縮を検出する歪みゲージ18が貼り付けられる。
【0023】
制御回路16によって、エンジン始動時に、歪みゲージ18の信号に基づき線材13への通電が制御されると共に、エンジン始動が行われる。
【0024】
次に、制御内容を説明する。図4に示すように、イグニッションスイッチがオンすると、ステップ1にて歪みゲージ18の信号を読込み、コモンレール燃料配管6内の燃料圧力Pcを検出する。
【0025】
ステップ2では、燃料圧力Pcを設定燃料圧力Pinitと比較する。燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitより低い場合、ステップ3に進む。
【0026】
ステップ3では、線材13への通電電圧および通電時間を算出する。この場合、燃料圧力Pcが低いほど、通電電圧を高く、通電時間を長く設定する。
【0027】
ステップ4では、電源17の電圧を算出した通電電圧に設定および算出した通電時間にて、線材13に通電して、ステップ1に戻る。
【0028】
そして、燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達すると、ステップ5に進み、エンジン始動(スタータ駆動、燃料噴射弁8の燃料噴射を開始等)を行う。
【0029】
このような構成により、エンジン始動時にコモンレール燃料配管6内の燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitより低い場合、その燃料圧力Pcに応じて形状記憶合金からなる線材13に電圧がかけられ、線材13の温度が上昇して、線材13が収縮される。この線材13の収縮によって、各ピストン11がコモンレール燃料配管内6の容積を減少する方向に締め付け動され、コモンレール燃料配管6内の燃料が加圧され、その燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達すると、エンジンが始動される。図5にこのコモンレール燃料配管6内の燃料圧力Pcの上昇例を示す。
【0030】
このため、エンジン始動時より燃料噴射弁8の高い噴射圧が得られ、噴射燃料が十分に微粒化された状態でエンジンが運転されることにより、良好な燃費性能、排気性能を確保することができる。
【0031】
この一方、コモンレール燃料配管内6の容積を可変とするピストン11の外周に形状記憶合金からなる線材13を巻着して、通電による線材13の収縮によってコモンレール燃料配管内6の容積を減少させ、コモンレール燃料配管6内の燃料を加圧する構成のため、構造が簡素化すると共に、スペ−スをほとんど取ることがなく、コストを低減できる。
【0032】
ところで、線材13の通電によって、コモンレール燃料配管6内の燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達しない場合、あるいは燃料圧力Pcの上昇が遅い場合、線材13の通電および通電停止つまり線材13の伸縮を繰り返して、ピストン11をポンプとして動作させることによって、燃料圧力Pcを上昇させるようにしても良い。ただし、この場合図2のように高圧燃料ポンプ5の吐出側部位に高圧燃料ポンプ5からの燃料の流入のみを許す逆止弁20、コモンレール燃料配管6と各燃料噴射弁8とを結ぶ各接続管部21にコモンレール燃料配管6からの燃料の流入のみを許す逆止弁22をそれぞれ設ける。
【0033】
図6は第2の実施形態を示すもので、コモンレール燃料配管30の一部を形状記憶合金で形成し、その形状記憶合金への通電によってコモンレール燃料配管30内の容積を減少させるようにしたものである。
【0034】
この場合、コモンレール燃料配管30の一端に形状記憶合金(例えばTi−Ni,Cu−Zn−Al等)からなる管材31が取り付けられる。管材31内と配管30内は連通され、管材31の末端は塞がれる。管材31の両端部には管材31への通電用の配線32が接続され、管材31への通電は制御回路により制御される。
【0035】
管材31に通電されると、管材31の温度が上昇して、管材31が管路方向に収縮され、この収縮によって、コモンレール燃料配管30内の燃料が加圧される。
【0036】
これによれば、構造が極めて簡単になる。なお、管材31の外周に管材31の伸縮を検出する歪みゲージを貼り付け、コモンレール燃料配管30内の燃料圧力を検出する圧力センサとして用いることができる。
【0037】
図7は第3の実施形態を示すもので、前記第2の実施形態において、高圧燃料ポンプの吐出側部位に高圧燃料ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁40およびコモンレール燃料配管30と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部41にコモンレール燃料配管30からの燃料の流入のみを許す逆止弁42をそれぞれ設けている。
【0038】
このようにすれば、管材31の通電によって、コモンレール燃料配管30内の燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達しない場合、あるいは燃料圧力Pcの上昇が遅い場合、管材31の通電および通電停止つまり管材31の伸縮を繰り返して、管材31をポンプとして動作させることによって、燃料圧力Pcを上昇させるようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の燃料系統図である。
【図2】要部断面図である。
【図3】図2のA−A線断面および制御系を示す構成図である。
【図4】制御フローチャートである。
【図5】燃料圧力の上昇例を示す特性図である。
【図6】第2の実施の形態の要部断面図である。
【図7】第3の実施の形態の要部断面図である。
【符号の説明】
5 高圧燃料ポンプ
6 コモンレール燃料配管
8 燃料噴射弁
11 ピストン
13 線材
16 制御回路
17 電源
18 歪みゲージ
20,22 逆止弁
30 コモンレール燃料配管
31 管材
40,42 逆止弁
Claims (6)
- 高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料配管内の容積を可変とするピストンを設け、
このピストンの外周に燃料配管内の容積の減少方向にピストンを締め付けるように線状の形状記憶合金を巻着し、
この線状の形状記憶合金への通電を制御する制御回路を備えることを特徴とする燃料噴射用高圧配管。 - 前記線状の形状記憶合金に歪みゲージを貼り付け、歪みゲージにより燃料配管内の圧力を検知可能としたことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射用高圧配管。
- 前記制御回路は、燃料配管内の圧力に応じて、線状の形状記憶合金へ通電する電圧、時間を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射用高圧配管。
- 前記高圧燃料ポンプの吐出側部位に高圧燃料ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記線状の形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、ピストンをポンプとして動作可能になっていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射用高圧配管。
- 高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料配管の一部を形状記憶合金で形成し、
この形状記憶合金がその形状記憶合金への通電によって燃料配管内の容積の減少方向に収縮するようになっていることを特徴とする燃料噴射用高圧配管。 - 前記高圧燃料ポンプの吐出側部位に高圧燃料ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、形状記憶合金をポンプとして動作可能になっていることを特徴とする請求項5に記載の燃料噴射用高圧配管。
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