JPH08135538A

JPH08135538A - 燃料噴射式エンジン用燃料供給装置

Info

Publication number: JPH08135538A
Application number: JP6276347A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kako; 淳一加来
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】構造を複雑にすることなくエンジンの始動性
を高める。【構成】蓄圧室１０に圧力調整用シリンダ１８を連通
させる。このシリンダ１８に、シリンダ内空間Ｓの隔壁
となるピストン２０と、ピストン駆動用ステッピングモ
ータ２１とを設けた。エンジン停止時にシリンダ内空間
Ｓの容積が大きくなる方向へピストン２０を駆動し、エ
ンジン始動時にはこれとは逆方向にピストン２０を駆動
する構成とした。蓄圧室１０はエンジン停止時に減圧さ
れ、エンジン始動時に昇圧される。このため、特別な圧
力保持機構を設けなくてもエンジン始動時には高い燃料
圧力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料供給経路中に蓄圧
室が介装された燃料噴射式エンジン用燃料供給装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料噴射式の多気筒エンジンに燃
料を供給する燃料供給装置は、燃料噴射弁が開閉するこ
とに起因して燃料供給経路中に生じる脈動が他の気筒の
燃料噴射弁に伝播し燃料の計量精度が低下するのを防ぐ
ために、気筒毎の燃料噴射弁に共通の蓄圧室から燃料を
供給する構造になっていた。

【０００３】そして、例えば船外機に用いられる燃料供
給装置では、燃料タンクから低圧燃料ポンプおよび高圧
燃料ポンプを介して蓄圧室に燃料を圧送し、この蓄圧室
から気筒毎の燃料噴射弁に燃料を分配するように構成さ
れていた。また、この燃料供給装置は、、燃料タンクか
ら燃料噴射弁に至る燃料供給経路中に高圧燃料ポンプ入
口の燃料圧力および蓄圧室内の燃料圧力を調整する低圧
レギュレータ、高圧レギュレータが介装されており、燃
料噴射弁に供給される燃料の圧力をエンジン運転状態に
応じて制御することができるように構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された燃料供給装置では、エンジン始動に時間
がかかることがあった。これは、エンジン停止中に燃料
噴射弁を介して燃料が蓄圧室から燃焼室へ流出し、ある
いは、高圧レギュレータや高圧ポンプの（作動）シール
部において高圧側から低圧側に燃料が流出して蓄圧室の
圧力が低下してしまうからであった。すなわち、エンジ
ン始動時に低圧燃料ポンプおよび高圧燃料ポンプによっ
て蓄圧室内を昇圧させてからでなければ、エンジンが始
動しなかった。

【０００５】このような不具合を解消するには、蓄圧室
に圧力保持機構を設けてエンジン停止時には燃料が流出
しないようにすればよいが、この圧力保持機構を設ける
分だけ構造が複雑になってしまう。

【０００６】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、構造を複雑にすることなくエンジン
の始動性を高めることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る燃料噴
射式エンジン用燃料供給装置は、燃料供給経路中に介装
された蓄圧室に圧力調整用シリンダを連通させ、このシ
リンダに、蓄圧室側シリンダ内空間の隔壁を構成するピ
ストンと、ピストン用駆動装置とを設けてなり、この駆
動装置を、エンジン停止時に前記シリンダ内空間の容積
が大きくなる方向へピストンを駆動しかつエンジン始動
時に前記シリンダ内空間の容積が小さくなる方向へピス
トンを駆動する構成としたものである。

【０００８】第２の発明に係る燃料噴射式エンジン用燃
料供給装置は、第１の発明に係る燃料噴射式エンジン用
燃料供給装置において、始動後のエンジン運転時には蓄
圧室内の圧力がエンジン運転状態に適合する運転圧力と
なるようにするとともに、エンジン始動時には前記運転
圧力に略等しいかそれより大きく、エンジン停止時には
前記運転圧力より小さくなるようにピストンを駆動する
構造としたものである。

【０００９】

【作用】第１の発明によれば、圧力調整用シリンダによ
ってエンジン停止時には蓄圧室の実質的な容積が増大さ
れて蓄圧室内が減圧され、エンジン始動時には蓄圧室の
実質的な容積が減少されて蓄圧室内がエンジン停止時と
同等の圧力に昇圧される。

【００１０】第２の発明によれば、圧力調整用シリンダ
が高圧レギュレータとして機能するから、燃料供給経路
中に高圧レギュレータが不要になる。

【００１１】

【実施例】

実施例１．以下、第１の発明の一実施例を図１および図
２によって詳細に説明する。図１は本発明に係る燃料供
給装置の構成図、図２は本発明に係る燃料供給装置に用
いる燃料噴射弁の断面図である。

【００１２】これらの図において、１は船外機用３気筒
エンジン、２はこのエンジン１のシリンダ孔、３は点火
プラグである。４は前記エンジン１に燃料を供給するた
めの燃料供給装置で、この燃料供給装置４は、燃料タン
ク５、低圧供給ポンプ６、低圧レギュレータ７、高圧燃
料ポンプ８、高圧レギュレータ９、内部に蓄圧室１０を
有するコモンレール１１、気筒毎の燃料噴射弁１２およ
び制御装置としてのＥＣＵ１３等から構成されている。

【００１３】前記低圧供給ポンプ６は、燃料タンク５内
の燃料を吸い上げ、燃料フィルタ１４を介して低圧レギ
ュレータ７に供給する構造になっている。低圧レギュレ
ータ７は、低圧供給ポンプ６から吐出された燃料の圧力
を一定に保持する構造になっており、余剰燃料排出口が
燃料戻り管１５を介して燃料タンク５に連通されてい
る。

【００１４】高圧燃料ポンプ８は、低圧レギュレータ７
から供給された燃料を加圧し、高圧燃料管１６を介して
コモンレール１１の蓄圧室１０に圧送する構造になって
いる。本実施例で示した高圧燃料ポンプ８はエンジン１
のクランク軸１ａにベルト式動力伝達装置８ａを介して
連結され、エンジン１の動力によって駆動されるように
構成されている。

【００１５】高圧レギュレータ９は、蓄圧室１０内の圧
力を後述するＥＣＵ１３によって設定された圧力となる
よう制御する構造になっており、本実施例ではコモンレ
ール１１に取付けられている。また、この高圧レギュレ
ータ９の余剰燃料排出口は前記燃料戻り管１５に連通さ
れている。

【００１６】前記コモンレール１１は、蓄圧室１０が燃
料分配管１７を介して気筒毎の燃料噴射弁１２に連通さ
れるとともに、本発明に係る圧力調整用シリンダ１８に
連通路１９を介して連通されている。この圧力調整シリ
ンダ１８は、コモンレール１１に一体に形成されてお
り、蓄圧室１８に連通されたシリンダ内空間Ｓの隔壁と
なるピストン２０と、このピストン２０を駆動するステ
ッピングモータ２１とを備えている。

【００１７】前記ピストン２０は、ラックギヤ付きピス
トンロッド２０ａが固着され、このピストンロッド２０
ａを介してステッピングモータ２１に連結されている。
２２はラックギヤ付きピストンロッド２０ａに固着され
たラックギヤ、２３は前記ラックギヤ２２に噛合すると
ともにステッピングモータ２１の出力軸に固着されたピ
ニオンギヤである。なお、ステッピングモータ２１は後
述するＥＣＵ１３によって制御される構造になってい
る。

【００１８】すなわち、ピストン２０は、ステッピング
モータ２１の出力軸とともにピニオンギヤ２３が回るこ
とによって、シリンダ内空間Ｓの容積が増減するように
シリンダ１８の軸方向に沿って移動することになる。な
お、コモンレール１１に取付けられた符号２４で示すも
のは、蓄圧室１０の燃料圧力を検出するための圧力セン
サで、ＥＣＵ１３に圧力信号を送出する構造になってい
る。

【００１９】前記気筒毎の燃料噴射弁１２は、後述する
ＥＣＵ１３から燃料噴射信号が入力されたときに蓄圧室
１０に至る燃料供給通路を開く構造になっている。ここ
で、燃料噴射弁１２の構造を図２を用いて詳細に説明す
る。

【００２０】燃料噴射弁１２は、シリンダヘッド２ａ側
に向けて開口する略有底円筒状の上ケース２５と、この
上ケース２５の開口部分に対向する略有底円筒状の下ケ
ース２６と、これら上下のケース２５，２６内に装着さ
れた弁本体部２７とから構成され、上下両ケースを貫通
する固定ボルト２８によってシリンダヘッド２ａに固定
されている。また、上下両ケース同士は結合ボルト２９
によって結合されている。

【００２１】弁本体部２７は、上下両ケースの内周部に
嵌合固定された略有底円筒状の内部ケース３０と、この
内部ケース３０の内周部に螺着されたノズルケース３１
と、このノズルケース３１内に配置された電磁石３２、
弁棒３３と、上ケース２５の軸心部に螺着された中空状
の燃料通路形成部材３４等から構成されている。この燃
料通路形成部材３４の中空部が不図示の通路を介して前
記燃料分配管１７に連通されている。

【００２２】前記ノズルケース３１は、下ケース２６の
底部を貫通してシリンダヘッド２ａ側へ突出するノズル
装着筒３１ａがこの燃料噴射弁１２の軸心Ｃと同一軸線
上に一体に形成され、このノズル装着筒３１ａの突出端
部に燃料噴射ノズル３５が固着されている。また、この
燃料噴射ノズル３５は、略円筒状に形成されて先端開口
部に燃料噴射口３５ａが形成されている。この燃料噴射
口３５ａは燃焼室３６に臨むように構成されている。な
お、燃料噴射口３５ａの近傍に描かれた二点鎖線矢印は
燃料の噴射方向を示している。

【００２３】前記電磁石３２は、上下から互いに嵌合す
る上磁石３２ａと下磁石３２ｂとで構成され、これら上
磁石３２ａと下磁石３２ｂの内部に、前記軸心Ｃを中心
とするソレノイド３７が設けられている。このソレノイ
ド３７のリード線（図示せず）は、上ケース２５に装着
された配線コネクタ３８を介して後述するＥＣＵ１３に
接続されている。なお、上磁石３２ａは内部ケース３０
の内側底面（シリンダヘッド２ａと対向する面）に溶接
され、その軸心部には後述する復帰スプリングのセット
荷重を調整するための調整ねじ３９が螺合されている。
なお、これらの上磁石３２ａ、下磁石３２ｂおよび調整
ねじ３９の軸心部には、前記燃料通路形成部材３４の中
空部に連通して燃料通路の一部を構成する円形穴がそれ
ぞれ形成されている。

【００２４】そして、下磁石３２ｂの軸心部に形成され
た円形穴４０に筒状のアーマチュア４１が軸方向に沿っ
て移動自在に嵌挿されている。電磁石３２は、ソレノイ
ド３７が励磁された状態ではアーマチュア４１を上磁石
３２ａに磁気吸着させるように構成されている。すなわ
ち、励磁時には図２に示した状態からアーマチュア４１
が上側へ移動することになる。

【００２５】そして、このアーマチュア４１の軸心部に
前記弁棒３３の上端部が溶接されている。また、アーマ
チュア４１と前記調整ねじ３９との間には、このアーマ
チュア４１をシリンダヘッド２ａ側へ付勢する復帰スプ
リング４２が弾装されている。

【００２６】前記弁棒３３は、前記ノズルケース３１の
ノズル装着筒３１ａや燃料噴射ノズル３５との間に燃料
通路となる隙間が形成されるようにこれらに対して細く
形成されており、図２において下側となる先端に前記燃
料噴射口３５ａを開閉する弁体３３ａが形成されるとと
もに、燃料噴射ノズル３５内に延びる部分に放射状に延
びる突起３３ｂが形成されている。この突起３３ｂは燃
料噴射ノズル３５の中空穴の内壁面に対して軸方向に摺
動自在に構成されている。すなわち、この弁棒３３は、
一端がアーマチュア４１を介して電磁石３２を有する内
部ケース３０に軸方向に沿って移動自在に支持され、他
端が燃料噴射ノズル３５を介してノズルケース３１に軸
方向に沿って移動自在に支持されることになる。

【００２７】また、この弁棒３３におけるアーマチュア
４１と溶接される端部には、電磁石３２内の燃料通路
（上磁石３２ａの軸心部の円形穴）とノズルケース３１
の内周側空間とを連通する燃料通路３３ｃが形成されて
いる。

【００２８】このように構成された燃料噴射弁１２によ
れば、電磁石３２のソレノイド３７が励磁されることに
よってアーマチュア４１が復帰スプリング４２のばね力
に抗して図２に示した状態から上側へ移動し、燃料噴射
口３５ａが開くことになる。このため、前記通路形成部
材３４の中空部に蓄圧室１０から燃料の圧力が加えられ
ている状態で上述したようにソレノイド３７が励磁され
ることによって、燃料は図２中に実線矢印で示すよう
に、調整ねじ３９の円形穴→上磁石３２ａの円形穴→弁
棒３３の燃料通路３３ｃ→ノズルケース３１および燃料
噴射ノズル３５と弁棒３３との間の隙間からなる燃料供
給経路を辿って燃料噴射口３５ａから燃焼室３６に噴射
されることになる。

【００２９】そして、ソレノイド３７の励磁が解かれる
と、アーマチュア４１は弁棒３３とともに復帰スプリン
グ４２によって図２において下側へ移動され、弁体３３
ａが燃料噴射口３５ａを閉塞して燃料供給が断たれるこ
とになる。

【００３０】前記ＥＣＵ１３は、エンジン回転数センサ
４３、スロットル開度センサ４４およびコモンレール１
１の圧力センサ２４から入力された各種信号に基づい
て、点火プラグ３、低圧供給ポンプ６、高圧レギュレー
タ９、燃料噴射弁１２およびステッピングモータ２１を
エンジン運転状態に応じて制御するように構成されてい
る。すなわち、エンジン運転中にはエンジン回転数セン
サ４３およびスロットル開度センサ４４を用いてエンジ
ン運転状態を検出し、この運転状態に最適となる点火時
期をもって点火プラグ３に通電するとともに、最適な燃
料噴射量が得られるように燃料噴射弁１２のソレノイド
３７を開タイミングのみならず開時間の調整を行うべく
制御する。これらの制御と同時に、圧力センサ２４によ
って蓄圧室１０の燃料圧力を検出し、燃料噴射弁１２の
開閉制御に加え、燃料噴射弁１２に加えられる燃料圧力
が最適となるように高圧レギュレータ９を制御する。す
なわち、低負荷時には圧力を下げるとともに、高負荷、
さらに高負荷高回転時要求燃料量の増加に合わせて燃料
圧力を高めるように高圧レギュレータ９の開閉圧あるい
はおよびタンク５への燃料戻り量を制御する。なお、エ
ンジン運転中は、ＥＣＵ１３はステッピングモータ２１
に通電して圧力調整用シリンダ１８のシリンダ内空間Ｓ
の容積が最小になるようにピストン２０を駆動する。

【００３１】エンジン停止時には、ＥＣＵ１３は前記シ
リンダ内空間Ｓの容積が最大になるようにステッピング
モータ２１を制御する。このようにすると、蓄圧室１０
内が減圧されることになり、エンジン停止中に燃料噴射
弁１２に加えられる燃料圧力が低減される。すなわち、
エンジン停止中に燃料が燃料噴射弁１２から燃焼室３６
へ流れ出るのを防ぐことができる。

【００３２】エンジン始動時には、ＥＣＵ１３はステッ
ピングモータ２１に通電してピストン２０をシリンダ内
空間Ｓの容積が最小となるよう移動させる。このように
すると、シリンダ内空間Ｓの容積減少分だけ蓄圧室１０
が昇圧される。すなわち、蓄圧室１０の圧力は、エンジ
ン停止時と略同じ圧力に復元されることになる。この状
態でスタータモータ（図示せず）が駆動され、クランク
軸１ａが回転して高圧燃料ポンプ８から燃料が蓄圧室１
０に供給されるとともに、点火プラグ３への通電制御が
行われる。

【００３３】したがって、コモンレール１１に設けられ
た圧力調整用シリンダ１８によってエンジン停止時には
蓄圧室１０の実質的な容積が増大されて蓄圧室１０内が
運転中の圧力よりも減圧され、エンジン始動時には蓄圧
室１０の実質的な容積が減少されて蓄圧室１０内がエン
ジン運転中と同等の圧力に昇圧されるかそれ以上に昇圧
されるから、特別な圧力保持機構を設けなくてもエンジ
ン始動時には高い燃料圧力が得られるようになる。すな
わち、アイドリング時の燃料圧力より高く、あるいは特
に寒冷状態では高負荷・高回転時の高い燃料圧力と同等
かそれ以上にすることにより、多量の燃料を噴射し、濃
い混合気を形成することができる。このため、コストを
可及的に低く抑えつつ始動性を高めることができる。

【００３４】実施例２．なお、前記実施例では高圧レギ
ュレータ９をコモンレール１１に取付けた例を示した
が、この高圧レギュレータ９は図３に示すように高圧燃
料ポンプ８に取付けることもできる。図３は高圧レギュ
レータの配置を変えた他の実施例を示す構成図で、同図
において前記図１および図２で説明したものと同一もし
くは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は
省略する。

【００３５】図３に示した高圧レギュレータ９は、高圧
燃料ポンプ８に取付けられており、高圧燃料管１６の途
中と燃料戻り管１５との間で燃料圧力を調整する構造に
なっている。このように構成しても前記実施例と同等の
効果が得られる。

【００３６】実施例３．次に、第２の発明の一実施例を
図４によって詳細に説明する。図４は第２の発明に係る
燃料供給装置の構成図で、同図において前記図１ないし
図３で説明したものと同一もしくは同等部材について
は、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００３７】図４において、５１は圧力調整用シリンダ
１８内におけるピストン２０より蓄圧室１０側に嵌挿さ
れたフリーピストンである。このフリーピストン５１
は、ピストン２０が嵌挿される部分より細径な連通路１
９に嵌挿されている。

【００３８】また、この実施例に用いるＥＣＵ１３は、
エンジン始動時と停止時は上述した実施例と同等の制御
を行うが、エンジン運転中にはエンジン運転状態に最適
な燃料圧力が得られるようにステッピングモータ２１を
制御する構造になっている。すなわち、エンジン回転数
センサ４３およびスロットル開度センサ４４によって検
出されたエンジン運転状態に最適となるように、ピスト
ン２０を微小な移動量をもって移動させ、シリンダ内空
間Ｓの圧力をフリーピストン５１を介して蓄圧室１０に
伝えるように構成されている。高負荷・高回転時の要求
燃料量が高まるほどピストン２０を蓄圧室１０側へ移動
させることによって蓄圧室１０の圧力が高まり、これと
は反対に低負荷となり要求燃料量が低くなるほどピスト
ン２０を蓄圧室１０から離間させることによって蓄圧室
１０の圧力が減少する。

【００３９】このため、圧力調整用シリンダ１８が高圧
レギュレータとして機能することになり、高圧燃料ポン
プ８より下流側の燃料供給経路中に高圧レギュレータが
不要になるので、構造がより一層簡素化される。なお、
実施例１において同様の制御をする場合、圧力制御の応
答性が本実施例３よりは良くなる長所がある。

【００４０】なお、エンジン停止時にはピストン２０を
エンジン運転中に較べて大きな移動量をもって蓄圧室１
０から離間させ、エンジン始動時にピストン２０をエン
ジン運転中に較べて大きな移動量をもって蓄圧室１０側
へ移動させることによって、前記実施例と同等の効果が
得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る燃
料噴射式エンジン用燃料供給装置は、燃料供給経路中に
介装された蓄圧室に圧力調整用シリンダを連通させ、こ
のシリンダに、蓄圧室側シリンダ内空間の隔壁を構成す
るピストンと、ピストン用駆動装置とを設けてなり、こ
の駆動装置を、エンジン停止時に前記シリンダ内空間の
容積が大きくなる方向へピストンを駆動しかつエンジン
始動時に前記シリンダ内空間の容積が小さくなる方向へ
ピストンを駆動する構成としたため、圧力調整用シリン
ダによってエンジン停止時には蓄圧室の実質的な容積が
増大されて蓄圧室内が減圧され、エンジン始動時には蓄
圧室の実質的な容積が減少されて蓄圧室内がエンジン停
止時と同等の圧力に昇圧される。

【００４２】このため、特別な圧力保持機構を設けなく
てもエンジン始動時には高い燃料圧力が得られるように
なるから、コストを可及的に低く抑えつつ始動性を高め
ることができる。

【００４３】第２の発明に係る燃料噴射式エンジン用燃
料供給装置は、第１の発明に係る燃料噴射式エンジン用
燃料供給装置において、始動後のエンジン運転時には蓄
圧室内の圧力がエンジン運転状態に適合する運転圧力と
なるようにするとともに、エンジン始動時には前記運転
圧力に略等しいかそれより大きく、エンジン停止時には
前記運転圧力より小さくなるようにピストンを駆動する
構造としたため、圧力調整用シリンダが高圧レギュレー
タとして機能するから、燃料供給経路中に高圧レギュレ
ータが不要になる。

【００４４】このため、高圧燃料ポンプより下流側の燃
料供給経路中に高圧レギュレータが不要になるので、構
造がより一層簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料供給装置の構成図である。

【図２】本発明に係る燃料供給装置に用いる燃料噴射
弁の断面図である。

【図３】高圧レギュレータの配置を変えた他の実施例
を示す構成図である。

【図４】第２の発明に係る燃料供給装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１…エンジン、５…燃料タンク、６…低圧供給ポンプ、
７…低圧レギュレータ、８…高圧燃料ポンプ、９…高圧
レギュレータ、１０…蓄圧室、１１…コモンレール、１
２…燃料噴射弁、１３…ＥＣＵ、１８…圧力調整用シリ
ンダ、２０…ピストン、２１…ステッピングモータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｆ０２Ｍ 57/02 ３３０Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給経
路中に蓄圧室が介装された燃料噴射式エンジン用燃料供
給装置において、前記蓄圧室に圧力調整用シリンダを連
通させ、このシリンダに、蓄圧室に連通されたシリンダ
内空間の隔壁となるピストンと、このピストンを移動さ
せる駆動装置とを設けてなり、前記駆動装置を、エンジ
ン停止時に前記シリンダ内空間の容積が大きくなる方向
へピストンを駆動しかつエンジン始動時に前記シリンダ
内空間の容積が小さくなる方向へピストンを駆動する構
成としたことを特徴とする燃料噴射式エンジン用燃料供
給装置。
【請求項２】請求項１記載の燃料噴射式エンジン用燃
料供給装置において、始動後のエンジン運転時には蓄圧
室内の圧力がエンジン運転状態に適合する運転圧力とな
るようにするとともに、エンジン始動時には前記運転圧
力に略等しいかそれより大きく、エンジン停止時には前
記運転圧力より小さくなるようにピストンを駆動する構
造としたことを特徴とする燃料噴射式エンジン用燃料供
給装置。