JPH05263698A - 燃料噴射内燃機関の燃料圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】この発明は燃料噴射内燃機関の燃料圧力制御装
置に関し、吸入空気の流速に応じて噴射燃料圧を変化さ
せることにより、いつも最適な噴霧状態を得るようにす
ることを目的とする。 【構成】デリベリパイプ40へ燃料タンク42への燃料リタ
ーン配管46と46' との間に第１の圧力制御弁50と第２の
圧力制御弁52とを並列に配置し、第１の圧力制御弁、第
２の圧力制御弁に直列に第１の開閉弁60、第２の開閉弁
62を配置する。通常運転時は第１の開閉弁を開、第２の
開閉弁を閉とし、第１の圧力制御弁のスプリング50B の
セット圧に応じた燃料圧力(2.0kg)に制御される。高回
転、高負荷時には第１の開閉弁を閉、第２の開閉弁を開
とし、第２の圧力制御弁のスプリング52B のセット圧に
応じた燃料圧力(2.5kg) に制御される。圧力を高めるこ
とで適正な噴霧状態を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は燃料噴射内燃機関にお
いてインジェクタから噴射される燃料の圧力を運転条件
に応じて可変制御する装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射内燃機関における燃料噴射量に
及ぼすインジェクタの前後差圧の影響を補償するためイ
ンジェクタへの燃料の供給系にインジェクタの前後圧力
を一定に制御する燃料圧力制御装置を設けるものが公知
である。即ち、この種の制御装置はダイヤフラム式のプ
レシャレギュレータを具備しており、プレシャレギュレ
ータはダイヤフラムの両側にそれぞれインジェクタに接
続される燃料圧力室、吸気管に接続される空気圧力室を
備え、燃料圧力室と空気圧力室との圧力差に応じて燃料
圧力室への燃料導入が制御され、燃料圧力室と空気圧力
室との圧力差は一定に制御される。前後差圧を一定に制
御することによって燃料噴射量が前後差圧の影響を受け
ることがなく燃料噴射量制御の精度を上げることができ
る。一方、エンジンの高温始動時には始動性の向上を図
るため上記制御を停止し、空気圧力室を大気圧に接続す
ることにより燃料圧力を高めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では高温始動
時ではない通常運転時は前後差圧を一定とする通常の制
御を行っている。このような一定差圧の制御は燃料噴射
量の制御の精度を向上には好ましいが、吸気ポートから
燃焼室に導入される吸入空気の流速と、インジェクタか
ら噴射される燃料の貫徹力とのかねあいによっては特定
の運転時に燃焼性が悪化し易い問題点がある。即ち、燃
料インジェクタからの燃料噴射は吸気行程においてバル
ブステムの根本を狙って噴射されるが、吸入空気量が大
きい運転時は、吸気ポートがヘリカルポートのような水
平方向の旋回流を起こさせない通常のストレート型の吸
気ポートである場合に、インジェクタからの噴射される
燃料流が吸気流によって曲げられ、バルブ傘部の外周部
を介して、燃焼室内に導入される。そして、燃料は燃焼
室内のたて方向の流れに沿ってピストン上面を直撃し、
ピストン上面付近の空間の部分に集中し、この部位に滞
留し、逆に燃焼室上部の点火栓近傍は燃料の量が少な
く、リーンとなり燃焼が悪化する恐れがあった。

【０００４】この発明はかかる従来技術の欠点に着目
し、吸入空気量の多い運転時に、点火栓の近傍がリーン
となることを防止し、燃焼の向上を図ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、図１
において、 吸気弁へ向けて燃料噴射を行うインジェク
タ３８を有する燃料噴射内燃機関は、燃料供給源Ａから
の燃料噴射圧力を可変とする燃料噴射圧力調節手段Ｂ
と、燃焼室への吸気の流速に応じた因子を検出する検出
手段Ｃと、前記検出された吸気の流速の因子に応じて、
燃焼室内での適正な燃料の分布が得られるように、前記
燃料噴射圧力調節手段Ｃによる噴射圧力の設定を行う燃
料噴射圧力設定手段Ｄとを具備する。

【０００６】

【作用】インジェクタ３８は吸気弁へ向けて燃料噴射を
行い、圧力調整手段Ｂは燃料供給源Ａからの燃料噴射圧
力を可変とし、検出手段Ｃは、内燃機関の燃焼室への吸
気の流速に応じた因子を検出する。燃料噴射圧力設定手
段Ｄは、検出手段Ｃが検出する吸気の流速の因子に応じ
て、前記燃料噴射圧力調節手段Ｃによる噴射圧力の設定
を行い、燃焼室内での適正な燃料の分布が得ることがで
きる。

【０００７】

【実施例】図２において、１０はシリンダブロック、１
２はピストン、１４はコネクティングロッド、１６はク
ランク軸、１８はシリンダヘッド、２０は燃焼室、２２
は吸気弁、２４は吸気ポート、２６は排気弁、２８は排
気ポートである。吸気ポート２４は吸気管３０を介し
て、エアーフローメータ３２及びエアクリーナ３４に接
続される。吸気管３０内にスロットル弁３６が設けられ
る。燃料インジェクタ３８は各気筒に設けられ、インジ
ェクタ３８は一端がその気筒の吸気ポート２４に開口さ
れ、他端はデリバリパイプ４０に接続される。インジェ
クタ３８のノズル３８Ａからは吸気弁２２のステムの根
本（傘部との接続部）をめがけて燃料噴射が行われる。

【０００８】燃料タンク４２の液面より下方の部分は燃
料供給配管４４を介してデリバリパイプ４０に接続さ
れ、燃料供給配管４４には燃料ポンプ４５及び燃料フィ
ルタ４８が設けられる。またデリバリパイプ４０は燃料
リターン配管４６、４６′を介して燃料タンク４２の液
面より上方の空間に接続される。この燃料リターン配管
４６、４６′間には燃料インジェクタ３８から噴射され
る燃料の噴射圧力を制御する手段が設けられ、この手段
はこの実施例では通常運転時の噴射圧力の制御を行う第
１圧力制御弁５０と、通常の噴射圧力より高い噴射圧力
を要求される高温始動時及びこの発明における高吸入空
気量運転時における噴射圧力の制御を行う第２の圧力制
御弁５２と、通常運転時と、燃料噴射圧力を高める運転
時とで第１の圧力制御弁５０の大気圧力室５０Ｄの圧力
を吸気管圧力と大気圧力とで切り替えを行う３方切替弁
５６と、通常運転時に燃料圧力を第１の圧力制御弁５０
に導く第１の開閉弁６０と、燃料圧力を高める運転時に
おいて燃料圧力を第２の圧力制御弁５２に導く第２の開
閉弁６２とから構成される。第１の圧力制御弁５と第２
の圧力制御弁５２とは並列に配置され、圧力制御弁５０
及び５２に対して第１の開閉弁５０と第２の開閉弁６２
とが夫々直列に接続され、かつ第１の開閉弁６０及び第
２の開閉弁６２は夫々デリバリパイプ４０の側で燃料リ
ターン配管４６に接続される。第１の圧力制御弁５０は
ダイヤフラム５０Ａと、スプリング５０Ｂと、燃料圧力
室５０Ｃと、空気圧力室５０Ｄと、制御ポート５０Ｅと
からなり、燃料圧力室５０Ｃは第１の開閉弁６０を介し
てデリバリパイプ４０側のリターン配管４６に接続さ
れ、制御ポート５０Ｅは燃料タンク４２側のリターン配
管４６′に接続される。同様に、第２の圧力制御弁５２
はダイヤフラム５２Ａと、スプリング５２Ｂと、燃料圧
力室５２Ｃと、空気圧力室５２Ｄと、制御ポート５２Ｅ
とからなり、燃料圧力室５２Ｃは第２の開閉弁６２を介
してデリバリパイプ４０側のリターン配管４６に接続さ
れ、制御ポート５２Ｅは燃料タンク４２側のリターン配
管４６′に接続される。３方切替弁５６は共通ポート５
６Ａと、第１の切替ポート５６Ｂと、第２の切替ポート
５６Ｃとから成り、共通ポート５６Ａは配管７０を介し
て第１の圧力制御弁５０の空気圧力室５０Ｄ及び第２の
圧力制御弁５２の空気圧力室５２Ｄに接続される。そし
て、第１の切替ポート５６Ｂは大気に開口され、第２の
切替ポート５６Ｃは配管７２を介してスロットル弁３６
の下流の吸気管３０に接続される。

【０００９】制御回路８０はマイクロコンピュータシス
テムとして構成され、この発明に従った噴射燃料圧力制
御を行うものである。スロットルセンサ８２はスロット
ル弁３６の開度を検出し、エアーフローメータ３２は吸
入空気量Ｑを検出する。図示しないが、エンジンの回転
数を検出するセンサが設けられる。マイクロコンピュー
タ８０は第１の開閉弁６０及び第２の開閉弁５２並びに
３方切替弁５６への駆動信号を形成する。

【００１０】図３は燃料圧力制御のための制御回路８０
の動作を概略的に説明するフローチャートである。ステ
ップ１００では高温再始動条件、即ち、高速走行後にあ
まり時間を経ないで再び始動する場合か否か判別され
る。高温再始動時でない場合は、ステップ１０２に進
み、Ａ領域か否か判別される。ここにＡ領域は図４にお
いてラインｌより上側の回転数(NE)と吸入空気量−回転
数比(Q/NE)の領域（中、高負荷領域）を表し、後述のよ
うにこのＡ領域では吸入空気量が多いため燃焼室への吸
気の流速が速く、吸気の流れに対するインジェクタ３８
からの噴射燃料流の貫徹力が弱い領域を表している。ま
たラインｌより下側の領域（低負荷領域）Ｂによって表
すものとし、この領域では吸入空気量が少ないため吸気
の流速が遅く、インジェクタ３８から噴射された燃料流
の貫徹力が吸気の流速に対して充分大きい領域を表す。
Ｂ領域〔低負荷領域）にあるとき、即ち、吸入空気量が
大きくなく、吸気流速がインジェクタからの噴射流の方
向を変える程には大きくない運転時と判別したときはス
テップ１０４に進み、切替弁５６はOFF され、白抜で示
すように共通ポート５６Ａが第２切替ポート５６Ｃと連
通する状態をとる。したがって、スロットル弁３６の下
流の吸気管３０内の負圧が圧力制御弁側に導入される。
ステップ１０６では第１開閉弁６０を開とし、第２開閉
弁６２が閉とされる。そのため、第１の圧力制御弁５０
の燃料圧力室５０Ｃにデリバリパイプ４０内の燃料圧が
導入され、第１の開閉弁５０によって燃料圧力の制御が
行われる。第２の開閉弁６２が閉鎖されることから、第
２の開閉弁５２の燃料圧力室５２Ｃに燃料圧力は導入さ
れず、スプリング５２Ｂによって第２の圧力制御弁５２
は閉鎖維持される。第１の圧力制御弁５０の作動を説明
すると、燃料圧力室５０Ｃの圧力はデリバリパイプ４０
内の燃料圧力と等しく、空気圧力室５０Ｄの圧力はスロ
ットル弁下流の吸気管圧力に等しい。燃料圧力室５０Ｃ
の圧力の、空気圧力室５０Ｄの圧力に対する差圧がスプ
リング５０Ｂのセット圧より小さいときはスプリング５
０Ｂはダイヤフラム５０Ａを制御ポート５０Ｅに押し付
けこれを閉鎖せしめる。その結果、リターン配管４６，
４６′から燃料タンク４２への燃料の還流は停止され、
デリバリパイプ４０内の燃料圧力が高められる。デリバ
リパイプ４０内の燃料圧力の上昇の結果、燃料圧力室５
０Ｃの圧力が上昇すると、燃料圧力室５０Ｃの圧力の、
空気圧力室５０Ｄの圧力に対する差圧はスプリング５０
Ｂのセット圧より大きくなり、ダイヤフラム５０Ａはス
プリング５０Ｂに抗して図の右方に変位され、制御ポー
ト５０Ｅは開弁せしめられ、デリバリパイプ４０内の燃
料はリターン配管４６、第１の開閉弁６０、燃料圧力室
５０Ｃ、及びリターン配管４６′を介して燃料タンク４
２に還流される。このような、燃料リターン配管４６，
４６′を介しての燃料の還流によってデリバリパイプ４
０内の圧力は下降される。デリバリパイプ４０内の燃料
圧力の下降の結果、燃料圧力室５０Ｃの圧力が下降する
と、燃料圧力室５０Ｃの圧力の、空気圧力室５０Ｄの圧
力に対する差圧は、再び、スプリング５０Ｂのセット圧
より小さくなり、ダイヤフラム５０Ａはスプリング５０
Ｂによって図の左方に変位せしめられ、制御ポート５０
Ｅはダイヤフラム５０Ａによって閉弁せしめられ、デリ
バリパイプ４０内の圧力は再び上昇される。以上の作動
の繰り返しによって、燃料圧力室５０Ｃの圧力の、空気
圧力室５０Ｄの圧力に対する差圧、即ち、燃料インジェ
クタ３８の前後差圧はスプリング５０Ｂのセット圧に応
じた所定値に制御される。

【００１１】高い吸気の流速に対してインジェクタ３８
から噴射燃料流の貫徹力が弱いＡ領域（中、高負荷域）
との判断の場合はステップ１０７に進み、切替弁５６は
OFFされ、切替弁５６は依然として白抜で示すように共
通ポート５６Ａが第２切替ポート５６Ｃと連通する状態
を維持する。したがって、スロットル弁３６の下流の吸
気管３０内の負圧が圧力制御弁側に導入される。ステッ
プ１０８では第１開閉弁６０を閉とし、第２開閉弁６２
が開とされる。そのため、第２の圧力制御弁５２の燃料
圧力室５２Ｃにデリバリパイプ４０内の燃料圧が導入さ
れ、第２の開閉弁５２によって燃料圧力の制御が行われ
る。第１の開閉弁６０が閉鎖されることから、第１の圧
力制御弁５０の燃料圧力室５０Ｃに燃料圧力は導入され
ず、スプリング５０Ｂによって第１の圧力制御弁５０は
閉鎖維持される。従って、Ｂ領域と判断したときにおけ
る第１の圧力制御弁５０の作動と同様で作動が第２の圧
力制御弁５２に関しても得られる。即ち、デリバリパイ
プ４０内の圧力の、スロットル弁下流の吸気管圧力に対
する差圧が一定となるようにダイヤフラム５２Ａは制御
ポート５２Ｅの開閉を行い、その結果、デリバリパイプ
４０内の圧力はスプリング５２Ｂのセット圧に応じた所
定値に制御される。ここに、第２の圧力制御弁５２のス
プリング５２Ｂのセット圧は通常運転時に使用される第
１の圧力制御弁５０のスプリング５０Ｂのセット圧より
高くなっており、例えば、スプリング５０Ｂのセット圧
は2.0 Kg/cm²であるのに、スプリング５２Ｂのセット圧
は2.9Kg/cm²である。そのため、Ａ領域において高いデ
リバリパイプ４０内の圧力を得ることができ、インジェ
クタ３８より噴射される燃料の圧力を高めることができ
る。

【００１２】図５(イ) 及び(ロ) は吸入空気量が少ない運
転時における噴射燃料の挙動を説明している。インジェ
クタ３８から噴射された燃料は吸気弁２２のステムの根
本（ステムと傘部との接続部）をめがけて噴射される
が、吸入空気量が少ない運転時においては吸気ポート２
４から燃焼室２０に導入される吸入空気ａの流速は低い
のでインジェクタ３８からの噴射燃料流ｆは必要にして
充分な貫徹力を備えており、バルブステムの根本に衝突
することによって微粒化され(イ) 、燃焼室２０内に均等
に導入され(ロ) 、良好な燃焼状態を得ることができる。

【００１３】一方、吸入空気量が多い運転時においては
吸気ポート２４から燃焼室２０への吸入空気ａの流速が
大きいためインジェクタ３８から噴射された燃料流ｆは
吸入空気流によって曲げられ、図６(イ) のように吸気弁
２２の傘部の外周に当り、燃焼室２０への縦スワールｓ
に乗ってピストン１２の冠部を直撃し、ここに付着する
ことによって点火栓の近傍がリーンとなり、燃焼性が悪
化するおそれがあった。この発明では吸入空気量が多い
運転条件においてインジェクタ３８からの噴射燃料の圧
力を高めることによって吸入空気の流速による噴射燃料
流の方向への影響を緩和することができ、図５の流れｆ
と同様な流れに修正され、インジェクタ３８からの燃料
は本来意図するようにバルブステムの根元に衝突させる
ことができるので従来技術のような燃焼室内での混合気
の分布の不均等を排除し、良好な燃焼状態の実現を図る
ことができる。

【００１４】エンジンの高温始動条件においては図３に
おいてステップ１００よりステップ１１０に流れ、３方
切替弁５６はONされ、共通ポート５６Ａが第１の切替ポ
ート５６Ｂに接続され、次にステップ１０８に進む。そ
のため、依然として第１の開閉弁６０が閉、第２の開閉
弁６２が開であり、第２の圧力制御弁５２によって圧力
制御が行われる。しかしながら、通常時と相違してこの
エンジンの高温始動条件にあっては第２の圧力制御弁５
２の空気圧力室５２Ｄは３方切替弁５６を介して常時大
気圧が導入される。大気圧の導入により通常時のように
負圧を導入する場合と比較し、燃料圧力室５２Ｃの圧力
がその分上昇しないと第２の圧力制御弁５２は開弁に至
らないことになり、つまりスプリング５２Ｂのセット圧
を高めたのと等価の結果が得られ、開弁圧はスプリング
５２Ｂによる2.9 Kg＋αとなり、結果的にデリバリパイ
プ４０内の燃料圧力は高められる。このようにして、高
温始動時にインジェクタ３８から噴射される燃料の圧力
は高められべーパロックの防止を図ることができる。

【００１５】

【発明の効果】この発明によれば吸入空気の流速が高い
ときにインジェクタから噴射される燃料の圧力を高める
ことによって、燃料の壁面付着を防止し、燃焼室内の混
合気の分布を均等とし、燃焼室の向上を図ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の機能構成を説明する概略構成
図である。

【図２】図２はこの発明の実施例概略構成図である。

【図３】図３は制御回路の作動を説明するフローチャー
トである。

【図４】図４は回転数と、吸入空気量−回転数とに対す
る噴射燃料圧の設定を説明する模式的なグラフである。

【図５】図５は従来技術における低負荷時の噴射された
噴霧の状態(イ) 、及び噴射後の燃焼室内での燃料の分布
状態を概略的に説明する図である。

【図６】図６は図５と類似するが同じく従来技術におけ
る中、高負荷時の噴射された噴霧の状態(イ) 、及び噴射
後の燃焼室内での燃料の分布状態を概略的に説明する図
である。

【符号の説明】

１０…シリンダブロック １２…ピストン ２２…吸気弁 ２４…吸気ポート ３０…吸気管 ３６…スロットル弁 ３８…インジェクタ ４０…デリバリパイプ ５０…第１の圧力制御弁 ５２…第２の圧力制御弁 ５６…３方切替弁 ６０…第１の開閉弁 ６２…第２の開閉弁 ８０…制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁へ向けて燃料噴射を行うインジェ
   クタを有する燃料噴射内燃機関において、燃料供給源か
   らの燃料噴射圧力を可変とする燃料噴射圧力調節手段
   と、燃焼室への吸気の流速の因子を検出する検出手段
   と、前記検出された吸気の流速の因子に応じて、燃焼室
   内での適正な燃料の分布が得られるように、前記燃料噴
   射圧力調節手段による噴射圧力の設定を行う燃料噴射圧
   力設定手段とを具備する燃料噴射内燃機関の燃料圧力制
   御装置。