JPH0216055Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の燃料供給装置に関するも
のであり、特に、燃料供給通路に電気式燃料ポン
プと機械式燃料ポンプを直列に配設し、所望の吐
出圧にて燃料を供給する燃料供給装置の構造に係
る。

【従来の技術】

近年、気化器に代えて燃料噴射弁を備えた内燃
機関が多用化されている。この燃料噴射弁を備え
た内燃機関において、燃料噴射弁にかかる燃圧
は、プレツシヤレギユレータによつてインテーク
マニホールド内の圧力より常に所定圧（例えば、
2.55Kg／cm²）高く一定に保たれ、余分な燃料はリ
ターンパイプを介して燃料タンクに戻される。 この状態で、燃料噴射弁に電流を流すと、燃料
噴射弁内の弁体が開弁し、燃料が噴射される。そ
して燃料噴射弁より噴射される燃料の供給量は、
通電する時間に比例して増減するようになつてい
る。 一方、内燃機関の出力増大に伴い、過給機を備
えたものも多数利用されているが、このように過
給機を備えたものにおいては、過給機を備えない
ものと比較して、インテークマニホールド内の圧
力が内燃機関の回転数および負荷の増大に伴つて
正圧となり、従来のごとくプレツシヤレギユレー
タによつて燃圧をインテークマニホールド内の圧
力より高く一定に保つためには燃料噴射弁に燃料
を供給するための燃料ポンプの性能向上もしくは
高圧燃料ポンプを用いて燃料ポンプの吐出圧を高
くする必要がある。 そこで、従来より燃料タンクと燃料噴射弁（燃
料分配器）に燃料を供給する燃料供給通路に複数
の燃料ポンプを直列に配置し、燃料吐出圧が不足
する運転条件下において燃料ポンプの吐出圧を制
御し、相対的に燃料ポンプの吐出圧（燃料供給通
路内の燃圧）を高めるものが知られている（例え
ば、実開昭59−000566号公報）。 上記従来装置においては、燃料タンクと燃料噴
射弁（燃料分配器）とを連通する燃料供給通路の
上流側に電気式燃料ポンプを設け、その後流に内
燃機関によつて駆動される機械式燃料ポンプを設
け、機械式燃料ポンプの回転数が低く、所望の吐
出圧が得られない運転条件下で電気式燃料ポンプ
の通電量を高めることにより、電気式燃料ポンプ
の吐出圧を高め、相対的に燃料噴射弁に供給され
る燃料の吐出圧を高くするものが開示されてい
る。 この装置によれば、内燃機関の回転数がさほど
高くなく、機械式燃料ポンプの吐出圧が充分に得
られない運転条件下では電気式燃料ポンプによつ
て高い吐出圧が得られるため、機械式燃料ポンプ
の吸入側の圧力を高くすることができ、相対的に
燃料噴射弁に供給される燃料ポンプの吐出圧を高
く設定することが可能となるとともに、燃圧の上
昇が要求される運転領域においては、機械式燃料
ポンプの吐出特性に応じた高い吐出圧が得られ
る。 従つて、それぞれの燃料ポンプにさほど大型ま
たは高圧のポンプを用いる必要がなく、それぞれ
の燃料ポンプの特性を生かして燃料ポンプの吐出
圧を確保することができるため、装置の大型化に
伴うコストアツプや内燃機関に作用する負荷の低
減をはかることができる。

【考案が解決しようとする課題】

上記したように、従来の装置においては低回転
時には電気式燃料ポンプの働きにより充分な吐出
圧が得られ、かつ機械式燃料ポンプも内燃機関に
よつて駆動されているため、低回転時にも充分な
吐出圧を得ることができる。 ところが、この装置においては燃料噴射弁に供
給される燃料の量は機械式燃料ポンプの吐出能力
によつて決まつてしまい、燃料ポンプの吐出圧を
高めることはできるものの、燃料噴射弁に供給さ
れる燃料量が不足し、燃料噴射弁の噴射毎に生じ
る燃料供給通路内の圧力変動が大きくなつて燃料
噴射特性の悪化を招くことがあつた。 具体的には、機械式燃料ポンプからの吐出量
は、内燃機関の回転数と燃料ポンプ自体の容量に
よつて必然的に決まる。このため、その上流に位
置する電気式燃料ポンプの通電量を大きくして電
気式燃料ポンプの吐出圧、即ち、機械式燃料ポン
プの吸入圧を高めたとしても、機械式燃料ポンプ
自体の回転数が低ければ、自ずと吐出される燃料
量は減少してしまい、燃料噴射弁に充分な量の燃
料を供給することができなくなつてしまう。 また、電気式燃料ポンプと機械式燃料ポンプの
間にリターン通路が形成されているため、電気式
燃料ポンプによる吐出圧を高めたとしても、機械
式燃料ポンプの回転数が低ければ、機械式燃料ポ
ンプによつて吸入される燃料量が少なく、電気式
燃料ポンプによつて吐出された燃料のほとんどが
余剰燃料として燃料タンクに戻され、充分な燃料
量を燃料噴射弁に供給することができなくなつて
しまう。 このため、機械式燃料ポンプを介しての燃料供
給量が不足することになり、燃料噴射弁の開閉に
伴う燃料供給通路内の圧力変動の度合いが大きく
なつてしまい、その圧力変動によつて燃料噴射量
がばらつくことになる。 従つて、本考案は電気式燃料ポンプと機械式燃
料ポンプを直列に配設したものにおいて、機械式
燃料ポンプの回転数が低く、充分な吐出量が得ら
れない領域においても燃料噴射弁に多量の燃料を
供給可能な燃料供給装置の構造を提供し、圧力変
動に伴う燃料噴射量のばらつきを低減することを
目的とする。

【課題を解決するための手段】

そこで本考案は、上記の課題を解決するため
に、燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料供給装置
において、燃料タンクと燃料噴射弁とを連通する
燃料供給通路に、電気式燃料ポンプを介装すると
ともに、この電気式燃料ポンプの下流側に内燃機
関によつて駆動される機械式燃料ポンプを直列に
設け、かつ電気式燃料ポンプの吐出側と機械式燃
料ポンプの吐出側とを連通するバイパス通路を設
け、このバイパス通路の途中に機械式燃料ポンプ
の吐出圧が所定値以上となつたときにバイパス通
路を閉じるチエツク弁を設けたことを特徴とす
る。

【作用】

本考案の燃料供給装置によれば、機械式燃料ポ
ンプの回転数が低い運転領域においては、電気式
燃料ポンプによつて加圧された燃料がバイパス通
路を介して燃料噴射弁に供給される。 また、内燃機関の回転数の上昇に伴い機械式燃
料ポンプの吐出圧が上昇すると、バイパス通路に
設けたチエツク弁がバイパス通路を閉塞し、燃料
噴射弁には機械式燃料ポンプによつて高圧かつ多
量の燃料が供給される。 従つて、燃料噴射弁に連通される燃料供給通路
には低回転域では電気式燃料ポンプの吐出圧と吐
出量に応じた燃料が、また高回転域では機械式燃
料ポンプの吐出圧と吐出量に応じた燃料が供給さ
れ、全運転領域にわたりインテークマニホールド
内の圧力より常に高く一定の燃圧を保つことがで
きる。

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。 第１図乃至第４図は本考案の一実施例に係る説
明図であり、第１図は燃料供給装置の全体構成を
概略的に示すと共に、説明のため一部を破断面と
した全体構成図、第２図は電気式燃料ポンプの特
性線図、第３図は機械式燃料ポンプの特性線図お
よび第４図は電気式燃料ポンプと機械式燃料ポン
プの燃圧に対する寄与度を示す特性線図である。 第１図に示すように、内燃機関１は過給機とし
てターボチヤージヤ２を具備している。ターボチ
ヤージヤ２は排気通路３からの排気ガスの圧力を
受けてタービン２ａが回転し、このタービン２ａ
と同軸上に配設されたコンプレツサ２ｂが回転し
てエアクリーナ４より吸入された空気を加圧す
る。そして、加圧された空気はスロツトル弁下流
のインテークマニホールド５に供給され、燃料噴
射弁９より噴射された燃料とともに燃焼室６内に
吸入される。 インテークマニホールド５には負圧ポート７が
設けられており、この負圧ポート７はプレツシヤ
レギユレータ８と連通されている。 プレツシヤレギユレータ８はインテークマニホ
ールド５に装着された燃料噴射弁９にかかる燃料
の圧力（燃圧）をインテークマニホールド５内の
圧力に対し、常に高く（例えば、2.55Kg／cm²）一
定となるように調整するものである。従つて、イ
ンテークマニホールド５内の負圧が大きくなると
プレツシヤレギユレータ８の弁が開いて燃料タン
ク１２へ連通するリターンパイプ１０を流れる流
量を増し、逆にインテークマニホールド５内の負
圧が小さくなつたり、過給圧の作用によつてイン
テークマニホールド５内が正圧となつた場合には
弁を閉じて燃料タンク１２への燃料のリターン量
を減量する。 このようにプレツシヤレギユレータ８の作用に
よつて燃料噴射弁９に接続されるデリバリパイプ
１１内の燃圧はインテークマニホールド８内の圧
力に関わらず、常に所定圧（例えば、2.55Kg／
cm²）高く一定とされている。 一方、デリバリパイプ１１には燃料タンク１２
からの燃料を供給するための燃料供給通路１３が
接続されている。 燃料供給通路１３の途中には燃料タンク１２に
近い上流側より、燃料フイルタ１４、電気式燃料
ポンプ１５が介装され、そして電気式燃料ポンプ
１５の下流に内燃機関によつて駆動される機械式
燃料ポンプ１６が直列に配置されている。 さらに、電気式燃料ポンプ１５の吐出側と機械
式燃料ポンプ１６の吐出側とはバイパス通路１７
によつて接続されているとともに、このバイパス
通路１７には電気式燃料ポンプ１５の吐出側から
機械式燃料ポンプ１６の吐出側への流れを許容
し、機械式燃料ポンプ１６の吐出側から電気式燃
料ポンプ１５の吐出側への流れを遮断するチエツ
ク弁１８が設けられている。 このチエツク弁１８は、バイパス通路１７を連
通遮断するボール１８ａとスプリング１８ｂとで
構成され、機械式燃料ポンプ１６の吐出圧が所定
値以下で電気式燃料ポンプ１５の吐出圧がこれを
上回る時に通路を連通し、機械式燃料ポンプ１６
の吐出圧が所定値以下となつた時に通路を閉塞す
るように構成されている。 次に、第２図および第３図をもとに電気式燃料
ポンプ１５と機械式燃料ポンプ１６のそれぞれの
吐出特性を説明する。 第２図に示されるように、電気式燃料ポンプ１
５を一般的に吐出圧（吐出側燃料通路の圧力）が
高くなるにつれて吐出量が減少し、消費電流は増
大する特性を有している。 一方、機械式燃料ポンプ１６としてはカムシヤ
フト等によつて内燃機関の回転に応じて駆動され
る歯車ポンプやベーンポンプが利用されるため、
第３図に示されるように、内燃機関の回転数が低
い領域（ａ点よりも左側）では吐出量は低く、回
転数の増大、例えば、ターボチヤージヤ２による
過給効果が得られるａ点から高回転域ｂ点に移る
につれて吐出量が増大し、充分な燃料量が供給さ
れることになる。なお、第３図において右軸に燃
圧と回転数との関係を示しているが、これは機械
式燃料ポンプ１６の吐出特性によつてそのまま燃
料を供給した場合には吐出側の燃圧が増大し、プ
レツシヤレギユレータ８を介して燃料タンク１２
に戻されるリターン量が増大するとともに、プレ
ツシヤレギユレータ８に作用する負荷が増大して
しまうため、吐出側の燃圧を一定とするために吸
入側の燃圧を高回転域に移行するにつれて低下さ
せた特性を示すものである。 上記の構成における本実施例の作用を説明す
る。 まず始動時から低速回転域においては、燃料フ
イルタ１４で濾過された燃料は、電気式燃料ポン
プ１５によつて例えば吐出圧5.5Kg／cm²程で送給
される。このとき、内燃機関の回転数は低いた
め、機械式燃料ポンプ１６自体の回転数も低く、
機械式燃料ポンプ１６の吐出圧は低く、電気式燃
料ポンプ１５の吐出側の圧力の方が高くなる。 従つて、電気式燃料ポンプ１５より吐出された
燃料はバイパス通路１７に設けられたチエツク弁
１８のスプリング１８ｂの閉弁圧に抗してチエツ
ク弁１８を開く。このため、デリバリパイプ１１
は機械式燃料ポンプ１６によつても燃料が供給さ
れるものの、そのほとんどは電気式燃料ポンプ１
５より吐出され、バイパス通路１７を介して送給
されたものとなり、かつこの領域における燃圧も
電気式燃料ポンプ１５からの吐出圧に応じてイン
テークマニホールド５内の圧力に対して所定圧
（例えば、2.55Kg／cm²）高く一定に保されること
になる。 よつて、低回転域において電気式燃料ポンプ１
５の特性に応じた燃料量が供給されるため、燃料
噴射弁９の開閉に伴う圧力変動が生じてもその変
動の度合いはさほど大きくなく、燃料噴射量のば
らつきが抑制される。 つぎに、ターボチヤージヤ２による過給効果が
得られる回転域（第３図のａ点より右側）になる
と、機械式燃料ポンプ１６の回転数も増大し、機
械式燃料ポンプ１６の吐出圧が高くなり、吐出量
も増大する。 従つて、このときにはバイパス通路１７に設け
られたチエツク弁１８がバイパス通路１７を閉塞
し、デリバリパイプ１１には燃料供給通路１３を
介してのみ燃料が供給される。 そしてこの場合のデリバリパイプ１１に作用す
る燃圧は、電気式燃料ポンプ１５と機械式燃料ポ
ンプ１６との吐出圧を加算したものがプレツシヤ
レギユレータ８によつて調圧されて作用すること
になる。 さらにこのとき、第３図に示されるように、機
械式燃料ポンプ１６の吸入圧は略4.5Kg／cm²とな
つている。言い換えれば機械式燃料ポンプ１６の
吸入圧は電気式燃料ポンプ１５の吐出圧に相当す
るため、電気式燃料ポンプ１５に関しては吐出圧
の低下した分、その吐出量が増加し、かつ消費電
流が減少することになる。そして回転数の上昇に
伴つて機械式燃料ポンプ１６の吸入圧が低下する
ことからすればそれに伴つて電気式燃料ポンプ１
５の吐出量が増加し、消費電流が減少することが
わかる。 第４図はデリバリパイプ１１内の燃圧に対する
電気式燃料ポンプ１５と機械式燃料ポンプ１６の
寄与度を示すものであるが、この図をみても、タ
ーボチヤージヤ２の過給効果が得られるａ点まで
は電気式燃料ポンプ１５による寄与度が高く、過
給効果が得られるａ点を越えてからは回転数の上
昇に伴つて機械式燃料ポンプ１６の寄与度が大き
くなり、電気式燃料ポンプ１５にかかる負荷が小
さくなることがわかる。 以上のように本実施例によれば、機械式燃料ポ
ンプ１６の回転数が低い運転領域においては、電
気式燃料ポンプ１５によつて加圧された燃料をバ
イパス通路１７を介して燃料噴射弁９に供給する
ことができる。 従つて、燃料噴射弁９の開閉に伴う圧力変動の
度合いを小さくすることができ、燃料噴射量のば
らつきを抑制できる。 また、機械式燃料ポンプ１６の吐出圧が上昇す
る運転領域においては、電気式燃料ポンプ１５と
機械式燃料ポンプ１６によつて相乗された吐出圧
でかつ多量の燃料が燃料噴射弁９に供給される。 従つて、高回転域においても充分な燃圧を確保
することができる。 さらに、本実施例によれば、電気式燃料ポンプ
１５からの吐出圧によて機械式燃料ポンプ１６の
吸入側が加圧された正圧状態となつている。この
こめ、圧力変動の大きい機械式燃料ポンプ１６の
場合、吸入口にベーンが発生し易い状態にある
が、本実施例によるポンプ配置によつてベーパの
発生も抑制すことができる。従つて、機械式燃料
ポンプ１６によつて安定した吐出特性を確保する
ことができる。 以上、本考案の特定の実施例について説明した
が、本考案は、この実施例に限定されるものでは
なく、実用新案登録請求の範囲に記載の範囲内で
種々の実施態様が包含されるものであり、例え
ば、内燃機関としてはターボチヤージヤを装着し
ない型式のものにも採用可能である。

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、機械式燃料ポン
プの回転数が低い運転領域においては、電気式燃
料ポンプによつて加圧された燃料がバイパス通路
を介して燃料噴射弁に供給されるため、多量の燃
料の供給が可能となつて燃料噴射弁の開閉に伴う
圧力変動を抑制でき、燃料噴射量のばらつきを軽
減することができる。 また、内燃機関の回転数の上昇に伴い機械式燃
料ポンプの吐出圧が上昇する運転領域では、バイ
パス通路に設けたチエツク弁がバイパス通路を閉
塞し、燃料噴射弁には機械式燃料ポンプによつて
高圧かつ多量の燃料が供給される。 従つて、燃料噴射弁に連通される燃料供給通路
には低回転域では電気式燃料ポンプの吐出圧と吐
出量に応じた燃料が、また高回転域では機械式燃
料ポンプの吐出圧と吐出量に応じた燃料が供給さ
れ、全運転領域にわたりインテークマニホールド
内の圧力より常に高く一定の燃圧を保つことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本考案の一実施例に係る説
明図であり、第１図は燃料供給装置の全体構成を
概略的に示すと共に、説明のため一部を破断面と
した全体構成図、第２図は電気式燃料ポンプの特
性線図、第３図は機械式燃料ポンプの特性線図、
第４図は電気式燃料ポンプと機械式燃料ポンプの
燃圧に対する寄与度を示す特性線図である。 １……内燃機関、９……燃料噴射弁、１２……
燃料タンク、１３……燃料供給通路、１５……電
気式燃料ポンプ、１６……機械式燃料ポンプ、１
７……バイパス通路、１８……チエツク弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料供給装置に
   おいて、 燃料タンクと燃料噴射弁とを連通する燃料供給
   通路に、電気式燃料ポンプを介装するとともに、
   この電気式燃料ポンプの下流側に内燃機関によつ
   て駆動される機械式燃料ポンプを直列に設け、か
   つ電気式燃料ポンプの吐出側と機械式燃料ポンプ
   の吐出側とを連通するバイパス通路を設け、この
   バイパス通路の途中に機械式燃料ポンプの吐出圧
   が所定値以上となつたときにバイパス通路を閉じ
   るチエツク弁を設けたことを特徴とする燃料供給
   装置。