JPH05963U - 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する。 【構成】 圧力バランス型燃料噴射装置に、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を配設し
たバイパスを付設して構成。開口面積設定手段の開口率
は、燃料ポンプ駆動電力の電圧低下率に反比例するよう
に、電子制御ユニットにより制御される。バイパスの付
設例とし、第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室７とリ
ターン通路２７との間、第３燃圧レギュレータ１４の第
２燃圧室１６とリターン通路との間などがある。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、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４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】

平２−圧力バランス型燃料噴射装置は、上述のように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、また、バッテリーの 放電能力は低温のため低下している。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５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６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。前述の、低温によるポンプ吐出圧力の不足状態と併せ、このことも、図６ 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】

本考案による平２−圧力バランス型燃料噴射装置は、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を配設したバイパスが設けられている。燃料噴 射装置内におけるバイパスの位置により、幾つかの構造ができるが、いずれにお いても、燃圧Ｐ₁ を正常な制御圧まで昇圧せずに、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。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 るまでの期間を呼ぶ。

【００１４】

【実施例】

図１は、本考案の第１の実施例を示す。図４により説明した先行技術に係る部 分は、同一符号を用いており、再述しない。２７は第２燃圧レギュレータ６のリ ターン通路、２８は、第２燃圧レギュレータ６の第２燃料室７とリターン通路２ ７とを連絡するバイパス、２９は、バイパス２８の中間に配設したソレノイドバ ルブである。ソレノイドバルブ２９は、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とリターン通路２７との連絡を遮断閉弁するようになっている。開弁期にお いて、ソレノイドバルブ２９の開口率は、クランキング時の燃料ポンプ駆動電力 の電圧低下率に反比例するように、電子制御ユニット１３により制御されている 。本実施例の燃料噴射装置は前述のように構成してあり、次にその作用を説明す る。

【００１５】 始動時には、ソレノイドバルブ２９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とリターン通路２７とは連通している。したがって、第２燃料室 ７の燃圧Ｐ₂ はリターン通路２７へリークし、燃圧Ｐ₂ は低下する。その結果、 燃圧Ｐ₁ が設定圧まで昇圧しなくても、燃料噴射に必要な範囲に、差圧（Ｐ₁ − Ｐ₂ ）がくるようにすることができる。始動期間外では、ソレノイドバルブ２９ 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】 図２は、本考案の第２の実施例を示す。図４により説明した先行技術に係る部 分は、同一符号を用いており、再述しない。３０は第３燃圧レギュレータ１４の リターン通路、３１は、第３燃圧レギュレータ１４の第２燃圧室１６とリターン 通路３０とを連絡するバイパス、３２は、バイパス３１に配設したソレノイドバ ルブである。ソレノイドバルブ３２は、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、他の期間は第３燃圧レギュレータ１４の第２燃圧 室１６とリターン通路３０との連絡を遮断閉弁するようになっている。開弁期に おいて、ソレノイドバルブ３２の開口率は、クランキング時の燃料ポンプ駆動電 力の電圧低下率に反比例するように、電子制御ユニット１３により制御されてい る。本実施例の燃料噴射装置は前述のように構成してあり、次にその作用を説明 する。

【００１７】 始動時には、ソレノイドバルブ３２は開弁状態で、第３燃圧レギュレータ１４ の第２燃圧室１６とリターン通路３０とは連通している。したがって、第２燃圧 室１６の燃圧Ｐ₄ はリターン通路３０へリークし、燃圧Ｐ₄ は低下する。その結 果、燃圧Ｐ₁ が設定圧まで昇圧しなくても、燃料噴射が可能である。

【００１８】 図３は、本考案の第３の実施例を示す。図４により説明した先行技術に係る部 分は、同一符号を用いており、再述しない。３３はバイパスであり、第１燃圧レ ギュレータ２の第１燃料室４と燃料噴射弁１９の上流室２１とを連絡し、かつ、 第１燃料室４と上流室２１の中間に配設した計量ジ エ ツト２０と並列に付設され ている。３４はソレノイドバルブである。ソレノイドバルブ３４は、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１燃 圧レギュレータ２の第１燃料室４と燃料噴射弁１９の上流室２１との連絡を遮断 閉弁するようになっている。開弁期において、ソレノイドバルブ３４の開口率は 、クランキング時の燃料ポンプの駆動電力の電圧低下率に反比例するように、電 子制御ユニット１３により制御されている。本実施例の燃料噴射装置は前述のよ うに構成してあり、次にその作用を説明する。

【００１９】 始動時には、ソレノイドバルブ３４は開弁状態であり、燃圧Ｐ₁ を計量ジ エ ツ ト２０を経由せず、直接に上流室２１の燃圧Ｐ₅ に投入することになる。その結 果、燃圧Ｐ₁ が設定圧まで昇圧しなくても、燃料噴射が可能である。

【００２０】

【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 置の確実な始動を可能にすることができる。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】本考案に係る圧力バランス型燃料噴射装置の第
１実施例の概略断面図である。

【図２】本考案に係る圧力バランス型燃料噴射装置の第
２実施例の概略断面図である。

【図３】本考案に係る圧力バランス型燃料噴射装置の第
３実施例の概略断面図である。

【図４】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５】冷却水温とクランキング時バッテリー端子電圧
との関係の説明図である。

【図６】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 リターン通路 ２８ バイパス ２９ ソレノイドバルブ ３０ リターン通路 ３１ バイパス ３２ ソレノイドバルブ ３３ バイパス ３４ 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 69/00 ３４０ Ｐ 9248−3Ｇ Ｔ 9248−3Ｇ 9248−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３２０ Ｂ

Claims (5)

【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 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、始動期間を除いて開口面積がゼロである開口
   面積設定手段を配設したバイパスを設けたことを特徴と
   する燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 始動期間を除いて開口面積がゼロである
   開口面積設定手段を配設した前記バイパスが、前記第２
   燃圧レギュレータの第２燃料室と該第２燃圧レギュレー
   タのリターン通路とを連絡して成ることを特徴とする請
   求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 始動期間を除いて開口面積がゼロである
   開口面積設定手段を配設した前記バイパスが、前記第３
   燃圧レギュレータの第２燃圧室と該第３燃圧レギュレー
   タのリターン通路とを連絡して成ることを特徴とする請
   求項１に記載の燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 始動期間を除いて開口面積がゼロである
   開口面積設定手段を配設した前記バイパスが、前記第１
   燃圧レギュレータの第１燃料室と前記燃料噴射弁の上流
   室との中間に配設した計量ジ エ ットと並列に設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 始動期間を除いて開口面積がゼロである
   前記開口面積設定手段の開口率が、クランキング時の燃
   料ポンプ駆動電力の電圧低下率に反比例するよう電子制
   御ユニットにより制御されることを特徴とする請求項１
   乃至請求項４の何れかに記載の燃料噴射装置。