JPH05939U - 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１燃圧レギ
ュレータ２と第２燃圧レギュレータ６の間に通路２７を
設け、通路２７に定差圧バルブ２８、始動期間のみ開弁
状態にあるクランキングソレノイドバルブ３４を配設し
てある。定差圧バルブ２８は、第１燃料室４に連通する
上流室３０と第２燃料室７に連通する下流室３１とを仕
切るダイアフラム２９、ダイアフラム２９を上流室３０
方向に弾圧するスプリング３２を有する。部品種類の増
加がなく、経済的である。

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に付設する、低温始動バルブに関す るものである。

【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のデューテイ 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は燃料噴射弁であって、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、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、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２１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 エ ツト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 エ ツト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 エ ツト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 エ ツト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 エ ツト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 エ ツト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。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１燃圧 レギュレータの第１燃料室と第２燃圧レギュレータの第２燃料室とを接続する通 路を有し、該第１及び第２燃料室における燃圧の圧力差を一定にする定差圧バル ブと、始動期間を除いて開口面積がゼロである開口面積設定手段とが該通路に設 けられている。なお、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期間を意味 する。

【００１４】

【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。２７は、第１燃圧レギュレータ２の第 １燃料室４と第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室７とを接続する通路、２８は 定差圧バルブであって、第１燃料室４の燃圧Ｐ₁ と第２燃料室７の燃圧Ｐ₂ の圧 力差を一定に維持するのに用いられる。定差圧バルブ２８は、ダイアフラム２９ により上流室３０と下流室３１に仕切られている。上流室３０は第１燃圧レギュ レータ２の第１燃料室４と、下流室３１は第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室 ７と連通している。ダイアフラム２９は、スプリング３２によって上流室３０方 向に弾圧されている。下流室３１には燃料出口３１ａを配設し、ダイアフラム２ ９の変位に応じて、リターン流路３３を流れる燃料のリターン流量が調節される ようになっている。３４はクランキングソレノイドバルブであり、電気的に電子 制御ユニット１３に接続しており、始動期間のみ開弁し、他の期間では第２燃圧 レギュレータ６の第２燃料室７と定差圧バルブ２８の下流室３１との連通を遮断 閉弁するようになっている。

【００１５】 次にその作用を説明する。始動時には、クランキングソレノイドバルブ３４は 開弁しており、第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室７と定差圧バルブ２８の下 流室３１は、連通している。第１燃圧レギュレータ２の第１燃料室４の燃圧Ｐ₁ は、第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室の燃圧Ｐ₂ とスプリング３２の荷重の 和とバランスするように制御される。そのため、差圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）は、恒常的 にスプリング３２の荷重と等しくなる。したがって、燃料噴射に必要な範囲に、 差圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）がくるような荷重を有するスプリング３２を選定し、定差圧 バルブ２８に用いればよい。始動期間外では、クランキングソレノイドバルブ３ ４は閉弁しており、差圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）は、燃料噴射に必要な範囲にある。

【００１６】

【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で済むので、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】

１ 燃料ポンプ ２ 第１燃圧レギュレータ ３ 負圧室 ４ 第１燃料室 ４ａ 燃料出口 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 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 １３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １４ 第３燃圧レギュレータ １５ 第１燃圧室 １６ 第２燃圧室 １６ａ 燃料出口 １７ ダイアフラム １８ スプリング １９ 燃料噴射弁 ２０ 計量ジ エ ツト ２１ 上流室 ２１ａ 吐出口 ２２ 下流室 ２３ ダイアフラム ２４ 差圧ジ エ ツト ２５ バルブ ２６ スプリング ２７ 通路 ２８ 定差圧バルブ ２９ ダイアフラム ３０ 上流室 ３１ 下流室 ３１ａ 燃料出口 ３２ スプリング ３３ リターン流路 ３４ クランキングソレノイドバルブ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｔ 9248−3Ｇ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【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 エツトを介して前記第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 エ
   ツ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１燃圧レギュレータの第１燃料室と
   前記第２燃圧レギュレータの第２燃料室を接続する通路
   を有し、該第１及び第２燃料室の燃圧の圧力差を一定に
   する定差圧バルブと、始動期間を除いて開口面積がゼロ
   である開口面積設定手段とを該通路に設けたことを特徴
   とする燃料噴射装置。