JPH057944U - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極低温条件下で圧力バランス型燃料噴射装置
を始動する際の、電圧低下によるポンプ吐出圧力の不足
に対処することを目的としている。 【構成】 圧力バランス型燃料噴射装置の第２燃圧レギ
ュレータ６を、それぞれダイアフラムで仕切られた二室
を有する燃圧制御部２７と制御圧補正部２８より構成。
両部のダイアフラム９，３１をプッシュロッド３４で連
結。約−３０℃までの低温始動では、燃圧制御部２７に
おける燃圧Ｐ₂ を低下せしめる。その結果、電圧低下に
よるポンプ吐出圧力の不足で、第１燃圧レギュレータ２
の燃圧Ｐ₁ が一定設定圧に達しなくても、差圧（Ｐ₁ −
Ｐ₂ ）は所要範囲にあり、始動燃料噴射量が確保され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、インテークマニホールド圧力とエンジン回転数に応じて燃料噴射量 が制御される圧力バランス型の燃料噴射装置、特に低温始動機構付きの燃料噴射 装置に関するものであ。

【０００２】

【従来の技術】

インテークマニホールド圧力とエンジン回転数に応じて燃料噴射量を制御する 圧力バランス型の燃料噴射装置に関して、本出願人は特願平２−７７２８６号で 一つの基本的構造を提案した。（以後、この提案の装置を、平２−圧力バランス 型燃料噴射装置と呼ぶ。）

【０００３】 図２は、平２−圧力バランス型燃料噴射装置の概略断面図である。１は図示し ない燃料タンクからの燃料を加圧して供給する燃料ポンプ、２はインテークマニ ホールド圧力を燃圧Ｐ₁ に変換する第１燃圧レギュレータである。第１燃圧レギ ュレータ２は、インテークマニホールド圧力が印加される負圧室３と燃料ポンプ １から燃料が供給される第１燃料室４とが、ダイアフラム５によって仕切られて いる。第１燃料室４には、ダイアフラム５の変位に応じて燃料タンクへリターン させる燃料量を調整する燃料出口４ａが設けてある。６はダイアフラム式の第２ 燃圧レギレータであり、第２燃料室７と大気圧が印加される大気圧室８とが、ダ イアフラム９によって仕切られている。第２燃料室７は、燃料流路１０を介して 第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４に連通しており、一定燃圧Ｐ₂ （＜Ｐ₁ ）に制御されている。第１燃圧レギュレータ２から流入する燃料は、燃料タンク へリターンされるようになっている。

【０００４】 １１は燃料通路１０に配設されていて、燃料通路１０の開口面積をエンジン回 転数に応じて制御する第１ソレノイドバルブ、１２は第１ソレノイドバルブ１１ の下流側に配設され、燃料通路１０の開口面積をエンジン回転数に応じて制御す る第２ソレノイドバルブ、１３は両ソレノイドバルブ１１，１２と電気的に接続 しており、エンジン回転数信号が入力されて両ソレノイドバルブ１１，１２の開 弁率を変化させる電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。両ソレノイドバルブ１１ ，１２に電子制御ユニット１３から入力されるパルス信号は同一であるが、パル ス信号波形のＨＩＧＨの部分で、第１ソレノイドバルブ１１は閉、第２ソレノイ ドバルブ１２は開となり、また、パルス信号波形のＬＯＷの部分で、第１ソレノ イドバルブ１１は開、第２ソレノイドバルブ１２は閉となり、互いに逆の開閉作 動をするようになっている。また、エンジン回転数に応じて、両ソレノイドバル ブ１１，１２のデューティ比（パルス信号の周波数）が決定されて、両ソレノイ ドバルブ１１，１２間の燃料通路１０の燃圧が、入力信号であるインテークマニ ホールド圧力とエンジン回転数とに応じた燃圧Ｐ₃ として取り出される。

【０００５】 １４は、この燃圧Ｐ₃ を調整燃圧Ｐ₄ （Ｐ₄ ＜Ｐ₃ ）に変換する第３燃圧レギ ュレータであって、第１ソレノイドバルブ１１，第２ソレノイドバルブ１２間の 燃料通路１０の燃圧Ｐ₃ が印加される第１燃圧室１５と後述の燃料噴射弁から戻 される一定のリターン流量が流入し、かつ、燃圧Ｐ₃ に応じた調整燃圧Ｐ₄ に制 御される第２燃圧室１６とが、ダイアフラム１７によって仕切られている。第２ 燃圧室１６には、ダイアフラム１７の変位に応じて燃料のリターン流量を調整す る燃料出口１６ａを設け、また、スプリング１８がダイアフラム１７を第１燃圧 室１５方向に弾圧し、その結果、燃圧Ｐ₃ に対する調整燃圧Ｐ₄ の変化割合を低 減化（分圧）することができる。

【０００６】 １９は燃料噴射弁であり、第１燃圧レギュレータ２及び第３燃圧レギュレータ １４に連通し、インテークマニホールドへの燃料噴射量を制御する機能もある。 ２０は、第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４から燃料噴射弁１９への燃料流 量Ｑ₁ を計量する計量ジェットである。燃料噴射弁１９において、２１は上流室 であって、計量ジェット２０から燃料流量Ｑ₁ が供給されていて、インテークマ ニホールドへ燃料流量Ｑ₂ を噴射させ得る吐出口２１ａを備える。２２は下流室 であって、第３燃圧レギュレータ１４の第２燃圧室１６と連通しており、調整燃 圧Ｐ₄ が印加されている。２３は、上流室２１と下流室２２を仕切るダイアフラ ム、２４は、上流室２１と下流室２２を連通する差圧ジェット、２５は、ダイア フラム２３に連動して吐出口２１ａを開閉制御するバルブである。２６は、ダイ アフラム２３をバルブ２５の閉弁方向へ弾圧するスプリングであって、上流室２ １の燃圧Ｐ₅ は、下流室２２の調整燃圧Ｐ₄ 及びスプリング２６の荷重の和とバ ランスするように制御される。そのため、上流室２１と下流室２２の差圧（Ｐ₅ −Ｐ₄ ）は一定に制御され、差圧ジェット２４の圧力損失も一定になるから、差 圧ジェット２４の流量、すなわち、下流室２２から第３燃圧レギュレータ１４の 第２燃圧室１６へ戻される燃料流量Ｑ₃ も一定に制御される。また、計量ジェッ ト２０を通過し上流室２１へ流入する燃料流量Ｑ₁ は、噴射流量Ｑ₂ と一定量の リターン流量Ｑ₃ との和になる。

【０００７】 このように構成した燃料噴射装置は、次のように作動する。エンジン作動時に 、第１燃圧レギュレータ２へインテークマニホールド圧力が印加し、燃圧Ｐ₁ に 変換され、第２燃圧レギュレータ６へ送り込まれる。電子制御ユニット１３の作 用により、第１及び第２ソレノイドバルブ１１，１２間で発生する燃圧Ｐ₃ は、 エンジン回転数が小さいときに大きく、エンジン回転数が大きくなると小さくな る。一方、エンジンが要求する燃料流量は、エンジン回転数とインテークマニホ ールドの空気密度との積に比例するが、空気密度は圧力差（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）に比例 する。そこで、エンジン回転数に応じて燃圧Ｐ₁ の第３燃圧レギュレータ１４へ の印加率（第１及び第２ソレノイドバルブ１１，１２のデューテイ 比）を調整し 、得られた燃圧Ｐ₃ を第３燃圧レギュレータ１４において、要求燃料流量に応じ た調整燃圧Ｐ₄ に変換する。この調整燃圧Ｐ₄ は、インテークマニホールド圧力 の増減に応じて増減し、その変化率は、エンジン回転数の増減に応じて減少及び 増大する。

【０００８】 調整燃圧Ｐ₄ は、第２燃圧室１６から燃料噴射弁１９の下流室２２へ印加され るが、下流室２２の燃圧Ｐ₄ の変化にかかわらず、差圧ジェット２４の流量は一 定（＝Ｑ₃ ）に制御されている。そのため、調整燃圧Ｐ₄ の増減に応じて、上流 室２１の燃圧Ｐ₅ が変化する。一方、計量ジェット２０を通過する燃料流量Ｑ₁ は、その前後差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）により決まるので、調整燃圧Ｐ₄ がΔＰ₄ 減少 すると、上流室２１の燃圧Ｐ₅ もΔＰ₅ 減少し、差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）は増大する 。その結果、計量ジェット２０を経由して、上流室２１へ流入する流量Ｑ₁ が増 加する。しかし、差圧ジェット２４の流量はＱ₃ で一定であり、上流室２１の燃 圧Ｐ₅ が上昇して、ダイアフラム２３は下流室２２側へ変位し、バルブ２５の開 弁量を増大させ、吐出口２１ａからの燃料噴射量Ｑ₂ （＝Ｑ₁ −Ｑ₃ ）が増加す る。そうして、上流室２１の燃圧Ｐ₅ は、調整燃圧Ｐ₄ とスプリング２６の荷重 の和に等しい所定の大きさに戻って、バランスする。この燃料噴射量Ｑ₂ は、調 整燃圧Ｐ₄ に対応するものであるから、上述の要求燃料流量と一致することにな る。

【０００９】 調整燃圧Ｐ₄ がΔＰ₄ 増大した場合には、上流室２１の燃圧Ｐ₅ もΔＰ₅ 増大 し、計量ジェット２０の前後差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）が小さくなり、燃料流量Ｑ₁ が 減少するから、要求燃料流量に対応する燃料噴射量Ｑ₂ も減少する。なお、計量 ジェット２０の燃料流量Ｑ₁ は、その前後差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）の平方根に比例し て変化するが、燃料流量Ｑ₁ として、燃料噴射量Ｑ₂ にリターンされる一定流量 Ｑ₃ をあらかじめ付加しておけば、噴射流量Ｑ₂ が差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）に対して 直線的に変化する部分を取り出せる。そのため、計量ジェット２０の流量Ｑ₁ と 前後差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）に関し、自動車用として十分なダイナミックレンジを得 ることができる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

上述のように、平２−圧力バランス型燃料噴射装置は、構造が比較的簡単で、 製造コストを安くすることができるうえに、応答性が良く、計量ジェット２０の 流量Ｑ₁ と前後差圧（Ｐ₁ −Ｐ₅ ）に関し、自動車用として十分なダイナミック レンジを有する。

【００１１】 しかし、気温が非常に低い条件下（ただし、−３０℃以上）で始動する場合、 クランキングによりバッテリーの電圧が低下し、燃料ポンプ１の吐出圧力が不足 してしまい、燃圧Ｐ₁ が設定圧に達せず、始動に必要な燃料噴射量が確保できな いという問題がある。すなわち、冷態からの始動では、エンジン各部の摩擦が大 きく、そのため、スタータモータに加わる負荷が大きくなり、バッテリーの放電 能力は低温のため低下する。一般的に、自動車の場合、冷態始動では冷却水温と 外気温はほぼ等しいので、外気温の代わりに、冷却水温とクランキング時のバッ テリー端子電圧との関係を図３に示してあるが、−３０℃以下ではマイコンも使 用できない。始動（期間）あるいはクランキング（時）とは、スタータモータが エンジンを駆動してから、エンジンが完爆し自力運転回転するまでのことを意味 する。なお、平２−圧力バランス型燃料噴射装置が対象とする車両で用いる一般 的な燃料ポンプについて、電圧Ｖをパラメータとし、吐出圧力Ｐと吐出流量Ｑの 関係を、図４に示してある。図示のように、この対象車両に使用される燃料ポン プの能力は、吐出圧力Ｐは２．５ kg ／cm² 以上、吐出流量Ｑは５ l／h 以上で あることが求められる。また、燃圧Ｐ₁ が設定圧に達した状態では、第２燃圧レ ギュレータ６及び第３燃圧レギュレータ１４から、リターンされる燃料もある。 したがって、このリターン流量を確保しないと、正常な吐出ができない。このこ とも、図４に示してある。

【００１２】 本考案は、平２−圧力バランス型燃料噴射装置の有するこのような問題点に鑑 みてなされたものであり、その目的とするところは、低温下においても始動に必 要な十分な燃料噴射量を確保し得る、この種の燃料噴射装置を提供することにあ る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案による低温始動可能な平２−圧力バランス型燃料噴射装置は、第２燃圧 レギュレータが隔壁によって燃圧制御部と制御圧補正部に区画され、該燃圧制御 部は第１燃圧レギュレータの第１燃料室に連通する第２燃料室と該隔壁に接し大 気圧が印加する大気圧室とに第１ダイアフラムによって仕切られ、該制御圧補正 部は第１燃圧レギュレータの第１燃料室に連通する上流室と該隔壁に接しインテ ークマニホールド圧力が印加する負圧室とに第２ダイアフラムによって仕切られ 、該第１及び第２ダイアフラムが該隔壁を貫通しスプリングを卷装したプッシュ ロッドによって連結し構成されている。

【００１４】

【作用】

通常の運転時で、燃料ポンプの吐出圧力は十分にあり、燃圧Ｐ₁ が一定の設定 圧になっている状態では、インテークマニホールド圧力と燃圧Ｐ₁ が印加されて いるため、プッシュロッドに作用する力は常に一定である。そして、第２燃料室 の燃圧Ｐ₂ は、このプッシュロッド荷重とスプリング荷重によって設定される。 しかし、気温が非常に低い条件下で始動する場合、バッテリー電圧が低下し、燃 料ポンプの吐出圧力が不足してしまい、燃圧Ｐ₁ が一定の設定圧に達しないとき は、制御圧補正部での力のつりあいがくずれる。その結果、設定圧に対する不足 圧力分だけ、制御圧補正部の制御荷重（プッシュロッド荷重＋スプリング荷重） が小さくなる。したがって、第２燃料室の燃圧Ｐ₂ も小さくなり、差圧（Ｐ₁ − Ｐ₂ ）は、始動時に必要な燃料噴射量を確保できる範囲におさまる。

【００１５】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例を示す。図２により説明した先行技術に係る部分に は、同一符号を用いており、再述しない。第２燃圧レギュレータ６は、隔壁２９ によって燃圧制御部２７と制御圧補正部２８に区画されている。後述のプッシュ ロッドの存在を除けば、燃圧制御部２７の構造は、先行技術に係る第２燃圧レギ ュレータ６と同じで、第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４に連通する第２燃 料室７と大気圧が印加する大気圧室８とが、第１ダイアフラム９によって仕切ら れている。制御圧補正部２８は、通路３０を介して第１燃圧レギュレータ２の第 １燃料室４に連通する上流室３２とインテークマニホールド圧力が印加する負圧 室３３とが、第２ダイアフラム３１によって仕切られている。３４はプッシュロ ッドで、隔壁２９を貫通し、第１ダイアフラム９と第２ダイアフラム３１を連結 している。図示は省略してあるが、プッシュロッド３４が隔壁２９を貫通する部 分の密封性を保つため、この貫通部には柔軟性材（例えば、ベロー用）を用い、 この柔軟性材の内周部はプッシュロッド３４に、外周部は隔壁２９に周着してあ る。プッシュロッド３４には、燃圧制御部２７ではスプリング３５が、制御圧補 正部２８ではスプリング３６が卷装されている。スプリング３５、３６の一端は 、それぞれ第１ダイアフラム９、第２ダイアフラム３１に固着され、図示は省略 してあるが、他端は、柔軟性材部分を除く隔壁２９に直接的、あるいは間接的に 固着されている。そして、スプリング３５は第１ダイアフラム９を第２燃料室７ 方向へ、また、スプリング３６は第２ダイアフラム３１を上流室３２方向へ弾圧 している。

【００１６】 次にその作用について説明する。気温が非常に低い条件下で始動する場合、バ ッテリー端子電圧が低下し、燃料ポンプ１の吐出圧力は不足してしまい、第１燃 圧レギュレータ２の第１燃料室４の燃圧Ｐ₁ は、一定の設定圧に達しなくなる。 その結果、不足圧力分だけスプリング荷重が減少し、制御圧補正部２８における 制御荷重（＝プッシュロッド荷重＋スプリング荷重）は、始動が完了した後の正 常運転時の制御荷重に比較して小さい。したがって、燃圧制御部２７の第２燃料 室の燃圧Ｐ₂ も、不足圧力分だけ低下し、差圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）は、始動時に必要 な燃料噴射量を確保できる範囲にある。始動が完了した状態では、バッテリー端 子電圧は回復し、燃料ポンプ１の吐出圧力も昇圧する。その結果、第１燃圧レギ ュレータ２の第１燃料室４の燃圧Ｐ₁ は、一定の設定圧に到達する。そして、制 御圧補正部２８の第２ダイアフラム３１には、インテークマニホールド圧力と燃 圧Ｐ₁ が印加されるので、プッシュロッド３４に作用する荷重は常に一定となる 。燃圧制御部２７の第２燃料室の燃圧Ｐ₂ は、このプッシュロッド荷重と正常運 転時のスプリング荷重により設定される。

【００１７】 上述の実施例では、第２燃圧レギュレータ６が燃圧制御部２７と制御圧補正部 ２８を一体的に構成してあるが、両部を分離し独立したハウジングを具備せしめ るようにし、実施例と同様な形態に配置してもよい。この場合、追加的に必要な 部品は、この燃料噴射装置の構成部品と同じものとなり、プッシュロッド３４の 貫通部の気密化、通路３０の配設など、軽度の追加的な加工をすればよい。

【００１８】 なお、第１及び第２ソレノイドバルブ１１，１２は、それぞれ開口面積設定手 段を構成するが、この開口面積設定手段はソレノイドバブに限定されることなく 、ステッピングモータ等を用いて、電気的に開口面積を増減調整するようにして もよい。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、コストを高める結果となる高性能燃料ポンプを 使用することなく、極低温条件下においても、平２−圧力バランス型燃料噴射装 置の始動が確実になされる。また、追加的に必要な部品は、この燃料噴射装置の 構成部品と同じものとすることもでき、その場合は部品種類の増加がなく、経済 的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による圧力バランス型燃料噴射装置の一
実施例の概略断面図である。

【図２】従来の圧力バランス型燃料噴射装置の概略断面
図である。

【図３】冷却水温とバッテリー端子電圧の関係の説明図
である。

【図４】燃料ポンプの能力についての説明図である。

【符号の説明】

２ 第１燃圧レギュレータ ４ 第１燃料室 ５ ダイアフラム ６ 第２燃圧レギュレータ ７ 第２燃料室 ８ 大気圧室 ９ ダイアフラムまたは第１ダイアフラム １０ 燃料通路 １１ 第１ソレノイドバルブ １２ 第２ソレノイドバルブ １４ 第３燃圧レギュレータ １９ 燃料噴射弁 ２０ 計量ジェット ２１ 上流室 ２１ａ 吐出口 ２２ 下流室 ２３ ダイアフラム ２４ 差圧ジェット ２５ バルブ ２７ 燃圧制御部 ２８ 制御圧補正部 ２９ 隔壁 ３１ 第２ダイアフラム ３２ 上流室 ３３ 負圧室 ３４ プッシュロッド ３５ スプリング ３６ スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/00 Ｒ 9248−3Ｇ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 インテークマニホールド圧力に応じた燃
   圧を発生させる第１燃圧レギュレータと、一定の燃圧を
   発生させる第２燃圧レギュレータと、該第１及び第２燃
   圧レギュレータを接続する燃料通路に設けられていてそ
   の間からインテークマニホールド圧力とエンジン回転数
   に応じた燃圧を発生させる少なくとも一方がエンジン回
   転数に応じて開口面積を調整し得る二つの開口面積設定
   手段と、該インテークマニホールド圧力とエンジン回転
   数に応じた燃圧を調整燃圧に変換せしめる第３燃圧レギ
   ュレータと、 計量ジェットを介して前記第１燃圧レギュレータから燃
   料が流入するとともに燃料の吐出口を備えた上流室と、
   前記調整燃圧が印加され、かつ、差圧ジェットを介して
   前記上流室と連通するとともに一定流量がリターンされ
   る下流室と、前記上流室と下流室を仕切るとともに吐出
   口を開閉し得るバルブを連動せしめるダイアフラムとを
   有する燃料噴射弁とを備えた燃料噴射装置において、 前記第２燃圧レギュレータが隔壁によって燃圧制御部と
   制御圧補正部に区画され、該燃圧制御部は前記第１燃圧
   レギュレータの第１燃料室に連通する第２燃料室と該隔
   壁に接し大気圧が印加する大気圧室とに第１ダイアフラ
   ムによって仕切られ、該制御圧補正部は前記第１燃圧レ
   ギュレータの第１燃料室に連通する上流室と該隔壁に接
   し前記インテークマニホールド圧力が印加する負圧室と
   に第２ダイアフラムによって仕切られ、該第１及び第２
   ダイアフラムが該隔壁を貫通しスプリングを卷装したプ
   ッシュロッドによって連結し構成されたことを特徴とす
   る燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 請求項１の燃圧制御部と制御圧補正部を
   分離し、独立したハウジングを具備するようにしたこと
   を特徴とする請求項１の燃料噴射装置。