JPH08177664A - 内燃機関用燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料ポンプから燃料噴射弁までの燃料供給通
路内の燃料の圧力が過度に上昇しないようにした内燃機
関用燃料供給装置を提供する。 【構成】 燃料ポンプと燃料噴射弁の間の配管内に配管
内容積を変更可能な配管内容積制御装置９０を設けた。
この配管内容積制御装置９０は、吐出管９１と可動体９
５と圧縮コイルスプリング１０７からなる。可動体９５
は、容積部９６を有し、この容積部９６が小径通路９２
にある時と大径通路９３にある時とで吐出口６４の燃料
充填容積を可変にする。燃料ポンプが停止すると、容積
部９６が弁開位置から弁閉位置に移行し、吐出口６４の
燃料充填容積を相対的に増大する。これにより、エンジ
ン停止後に燃料圧力の過度の上昇を防止し、配管系の破
損破壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用燃料供給装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の吸気ポート内に燃
料を噴射する燃料噴射供給系統は、燃料タンクから燃料
ポンプにより汲上げた燃料を、配管を通してフュエルレ
ールに入れ、この燃料レールに備え付けられた各気筒に
対応する燃料噴射弁から吸気ポートに向けて噴射供給す
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような内燃機関の
燃料供給装置において、内燃機関本体が十分高温な状態
で内燃機関を停止した場合、停止直後からエンジンルー
ム内の温度が上昇するため、内燃機関周囲の燃料レール
等の温度が上昇する。これにより、燃料レール内の温度
上昇によって燃料レール並びに配管内の圧力が上昇す
る。従来のリターン配管を有するシステムにおいては、
プレッシャレギュレータを有しているため、一定圧以上
でプレッシャレギュレータより燃料がリリーフされ、異
常高圧になることを防止しているが、本発明の対象とす
る燃料リターン配管を有しないシステムでは、この配管
内の圧力が上昇しすぎると、配管の破裂、破損等が発生
する恐れがある。

【０００４】また配管内の圧力を逃すためのリリーフ弁
を設けることも考えられるが、リリーフ弁から燃料タン
クへの燃料戻し装置が必要となる等複雑な構成となる。
本発明の目的は、燃料ポンプから燃料噴射弁までの燃料
供給通路内の燃料の圧力が過度に上昇しないようにした
内燃機関用燃料供給装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
内燃機関用燃料供給装置は、燃料ポンプで汲上げた燃料
を配管を通して燃料噴射弁に供給し、この燃料噴射弁か
ら燃料を噴射供給するようにした内燃機関用燃料供給装
置において、前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁の間の配
管内に配管内容積を変更可能な配管内容積可変手段を設
けたことを特徴とする。

【０００６】請求項２記載の内燃機関用燃料供給装置
は、内部に、小径通路、大径通路、および、前記小径通
路内壁と前記大径通路内壁との境界域に形成されるシー
ト部を有する弁ハウジングと、前記シート部に着座可能
な弁部、および、この弁部から大径通路側と小径通路側
とを往復移動可能な容積部を有する可動体と、を備えた
ことを特徴とする。

【０００７】請求項３記載の内燃機関用燃料供給装置
は、前記シート部に前記弁部が当接する方向に前記可動
体を付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする。請求
項４または５記載の内燃機関用燃料供給装置は、前記可
動体を摺動可能に支持する支持部材が前記弁部の入口側
または出口側に設けられることを特徴とする。

【０００８】請求項６または７記載の内燃機関用燃料供
給装置は、前記配管内容積可変手段が、燃料ポンプと前
記燃料噴射弁の間に設けられる燃料フィルタの入口また
は出口に設けられることを特徴とする。

【０００９】

【作用および発明の効果】内燃機関の停止直後、配管内
容積可変手段が配管内の容積を増大するため、配管内の
燃料の圧力が降下する。したがって、内燃機関の停止
後、燃料の温度及び圧力が上昇しても、その後に到達す
る最大圧力値は、配管内容積が固定の場合よりも低い値
（配管許容圧以下）に抑えることができる。このため、
配管の破裂や破損を防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）本発明を適用した内燃機関の燃料供給装
置の一実施例を図１〜図３に示す。図３は、燃料噴射制
御装置の全体構成を示した構成図である。多気筒エンジ
ン１において、エンジン本体１０には吸気管２０が接続
され、同吸気管２０の上流には図示しないアクセルペダ
ルの踏み込む操作に連動して開閉されるスロットルバル
ブ２３を配設したスロットルボディ２４が連結されてい
る。吸気管２０においてスロットルバルブ２３の下流側
にはサージタンク１９が設けられ、同サージタンク１９
には吸入空気の温度を検出する吸気温センサ２５が配置
されている。スロットルボディ２４にはスロットルバル
ブ２３をバイパスする空気の量を調節するアイドルスピ
ードコントロールバルブ（以下、「ＩＳＣ弁」という）
１７と、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ１８と
が配設されている。また、吸気管２０の最下流側には燃
料をエンジン１に供給するための燃料噴射弁２が各気筒
毎に配設されている。さらに、スロットルボディ２４の
上流にはエアクリーナ１６が連結されている。

【００１１】エンジン本体１０のシリンダヘッド２８に
は各気筒毎に点火プラグ２９が配設されている。また、
エンジン本体１０のシリンダブロック１１にはエンジン
本体１０内を循環する冷却水の温度を検出するための水
温センサ３２が設けられている。さらに、エンジン１の
図示しないクランクシャフトには一定のクランク角毎に
検出信号を出力する回転角センサ３３が設けられてい
る。

【００１２】また、エンジン１の始動時においてクラン
クシャフトに初期回転を付与するためのスタータモータ
３９は、キースイッチ３０を介してバッテリ３１に接続
されている。そして、スタータモータ３９はキースイッ
チ３０の操作によってバッテリ３１から電力が供給され
て駆動される。キースイッチ３０は“ＯＦＦ”、“ＡＣ
Ｃ”、“ＯＮ”、“ＳＴＡＲＴ”の４段切換位置を有し
ており、図示しないキーによりキースイッチ３０が“Ｏ
ＦＦ”位置から“ＡＣＣ”位置に切り換えられると、ヘ
ッドライトやラジオ等にバッテリ３１から電力が供給さ
れる。また、“ＯＮ”位置に切り換えられると、後述す
る電子制御装置にバッテリ３１から電力が供給される。
さらに、“ＳＴＡＲＴ”位置に切り換えられると、前述
したスタータモータ３９にバッテリ３１から電力が供給
される。

【００１３】一方、燃料供給系において、燃料タンク１
４内には燃料を圧送するための燃料ポンプ１５が配設さ
れている。燃料ポンプ１５には燃料配管２６０の一端２
６０ａが接続され、その他端２６０ａに燃料フィルタ９
の入口が接続されている。燃料フィルタ９の出口は、燃
料配管２６１の一端２６１ａが接続され、他端２６１ｂ
は燃料レール４１の入口が接続されている。この燃料レ
ール４１は、燃料噴射弁２に供給する燃料を一時的に蓄
えるとともに、各燃料噴射弁２の開弁時に各気筒に向け
て燃料を分配して供給する。

【００１４】本実施例では、燃料配管途中のプレッシャ
レギュレータが廃止され、また燃料レールに直結したリ
ターン配管が廃止されている。すなわち、燃料ポンプ１
５と燃料噴射弁２との間の燃料供給経路は、その途中に
余剰燃料を燃料タンク１４に戻すリターン通路をもって
いない。燃料ポンプ１５から吐出された燃料通路２６
０、２６１を通り燃料レール４１に蓄えられた燃料の圧
力は、電子制御装置１２の指令により燃料ポンプ１５の
モータによりＰＭＷ制御されるからである。

【００１５】電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）
１２は、バッテリ３１からの電力供給により起動し、吸
気温センサ２５、吸気圧センサ１８、水温センサ３２、
回転角センサ３３および圧力センサ４２からの入力信号
から吸気温ＴＡ、吸気圧Ｐｍ、水温ＴＷ、エンジン回転
数Ｎｅおよび燃料圧力を検知する。また、ＥＣＵ１２
は、前記入力信号に応じて燃料噴射弁２および燃料ポン
プ１５に対して駆動信号を出力する。ＥＣＵ１２には、
各種センサによる検出値や、演算結果を一時的に記憶す
るためのメモリ１２ａが備えられている。

【００１６】そして、燃料ポンプ１５と燃料レール４１
とを結ぶ燃料供給経路の途中に配管内容積可変装置９０
が設けられている。この配管内容積可変装置９０は、燃
料吸い戻し機能を有する。この実施例では、配管内容積
可変装置９０は、燃料ポンプ１５の吐出弁部に設けられ
ている。そこで、まず、この燃料ポンプ１５の構成を図
２に基づいて説明する。

【００１７】図２に示すように、燃料ポンプ１５は、直
流モータ部５２とポンプ部５３とからなり、直流モータ
部５２には、給電端子４６に供給される電流によって回
転駆動されるアーマチャ４５がハウジング４４内に収容
されている。アーマチャ４５に固定されるシャフト５０
の一端５０ａは回転可能に支持されている。ポンプ部５
３には、ケーシング５５、ポンプカバー５７がハウジン
グ５４に圧入等によって固定されている。ケーシング５
５とポンプカバー５７の内部には、シャフト５０ｂの他
端に固定されるインペラ５６が回転可能に収容されてい
る。軸受５８は、ケーシング５５の内壁５５ａに圧入さ
れる。これにより、インペラ５６が回転すると、吸込口
６１から連通口６２を通りポンプ室に吸入された燃料
は、ケーシング５５の図示しない吐出口を経由してハウ
ジング５４内に入り、ハウジング４４の吐出管９１から
燃料配管２６０に吐出される。そして、吐出管９１に
は、配管内容積制御装置９０が設けられている。

【００１８】配管内容積制御装置９０は、図１に示す構
成となっている。円筒状の吐出管９１の内部には小径通
路９２と、この小径通路の出口側に形成される大径通路
９３を有し、小径通路９２と大径通路９３との間に環状
シート部９４が形成されている。シート部９４に可動体
９５の弁部９７が当接または離間できるようになってい
る。

【００１９】可動体９５は、容積部９６と弁部９７
と摺動部９８とからなる。容積部９６は、中実円筒
状で、その外周が小径通路９２の内壁に軸方向に摺動可
能になっている。容積部９６の高さｈと横断面積Ａとの
積で表される容積Ｖ（＝ｈＡ）が吐出口６４の可変容積
量となる。弁部９７は、容積部９６の出口側に接続さ
れる部分で円錐台状の形状をしており、その円錐台斜面
９７ａがシート部９４に着座可能となっている。図１に
示す状態は弁閉状態を示している。摺動部９８は、弁
部９７の出口側に延びる断面円状の棒体で、弁部９７と
一体に形成されている。この摺動部９８は、その外周が
ガイド１００の内穴１０２の内壁に摺動可能となってい
る。これにより可動体９５は、ガイド１００の内穴１０
２に軸方向に摺動可能な摺動部９８により往復移動でき
るようになっている。

【００２０】ガイド１００は、内部に内穴１０２を有
し、外周部は緩やかなテーパ面１０３が形成されてい
る。このテーパ面１０３でガイド固定部１０１の内周壁
にガイド１００が固定されている。ガイド固定部１０１
は、外形がほぼ筒状で、内部にテーパ状内壁１０４と直
状内壁１０５により形成される連通孔を有する。またガ
イド固定部１０１は、外周部の一部が大径通路９３の内
周壁に接合し、また外周部の残部が軸方向に外壁を切り
欠いて形成されておりその図示しない切欠部が軸方向に
連通する燃料通路となっている。

【００２１】圧縮コイルスプリング１０７は、その一端
１０７ａが弁部９７に当接し、他端１０７ｂがガイド固
定部１０１に当接している。圧縮コイルスプリング１０
７の設定圧は、通常の燃料ポンプ作動時、可動体９５が
弁開状態となるように十分に低いスプリング設定圧に設
定されている。次に作用について説明する。

【００２２】エンジンが停止状態にあるとき、燃料ポン
プ１５も停止状態にある。このとき、配管内容積制御装
置９０は、図１に示すように、圧縮コイルスプリング１
０７の付勢力により弁部９７がシート部９４に当接し、
弁閉状態になっている。エンジンが停止状態から稼働状
態に移行すると、燃料ポンプ１５が作動する。すると、
可動体９５の入口側圧力と出口側圧力および圧縮コイル
スプリング１０７の設定圧とのバランスにより、図１に
示す可動体９５の位置から可動体９５が右方向に移動し
弁開状態になる。この弁開状態においては、容積部９６
が大径通路９３（吐出口６４）側に存在しているため、
その吐出口６４の容積は弁閉状態のときよりも相対的に
小さくなっている。

【００２３】次に、エンジンが稼働状態から停止状態に
移行すると、燃料ポンプ１５が停止されて配管内の燃圧
が降下する。すると、配管内容積制御装置９０は、図１
に示すように、可動体９５の容積部９６が小径通路９２
の内部に入ることで、大径通路９３（吐出口６４）の実
質容積がエンジン稼働時よりも容積部９６の容積Ｖ
（（＝ｈＡ）だけ大きくなる。これにより、燃料配管内
の容積が拡大することで燃料の膨張に伴う上昇圧力を下
げることができる。

【００２４】例えば、車両の高速走行後パーキングに入
って車両を停止しエンジンを停止したようなデッドソー
ク時、エンジンルーム内の温度が急激に上昇し、これに
より燃料配管内の温度が急上昇する。しかし、このと
き、配管内容積制御装置９０が、図１に示すように、可
動体９５の容積部９６が小径通路９２の内部に入ること
で、大径通路９３（吐出口６４）の実質容積がエンジン
稼働時よりも容積部９６の容積Ｖ（＝ｈＡ）だけ大きく
なる。これにより、燃料配管内の容積が拡大することで
燃料の膨張に伴う圧力上昇が吸収されて過度の圧力上昇
が防止される。従って、エンジン停止直後、例えば図４
に示すように、本実施例による配管内圧力Ｐ₁ は一旦降
下し、その降下状態から次第に上昇する。この燃料圧力
は上昇したとしても配管系許容圧以下に納まるため、配
管許容圧を超えることはない。従って配管内の破損が防
止される。これに対し、従来の比較例による配管内圧力
Ｐ ₂ は、エンジン停止前後で配管内容積は固定であるか
ら、エンジン停止後に急上昇し配管許容圧を超えること
がある。

【００２５】（第２実施例）次に本発明の第２実施例を
図５に示す。図５は、配管内容積制御装置の変形例であ
る。この配管内容積制御装置１１１は、可動体９５の容
積部が摺動部の役割を兼ねている。図５において、図１
と実質的に同一の構成部分については同一符号を付し、
その説明を省略する。

【００２６】可動体９５は、容積部１１６と弁部９
７と凸部１１８とからなる。容積部１１６は、小径
通路９２の内壁に摺動可能であり、入口側に小径通路９
２の中間部に遊挿される案内部１１６ａが突き出してい
る。この容積部１１６は、中実円筒状である。この容積
部１１６と弁部９７の間に環状溝１１７が形成されてい
る。弁部９７は、円錐台状で、シート部９４に着座可
能である。図５に示す状態は、シート部９４に弁部９７
が着座している弁閉状態を示す。凸部１１８は、弁部
９７の出口側に突き出し、圧縮コイルスプリング１０７
の一端１０７ａを案内支持する。

【００２７】圧縮コイルスプリング１０７の他端１０７
ｂはスペーサ１１３の一端に当接している。スペーサ１
１３は、基本形は円筒形であるが、外周に筒軸方向に延
びる切欠溝１１３ａを有し、切欠溝１１３ａの入口側か
ら出口側に燃料が流れることができるように形成されて
いる。そして、吐出管９１の出口端に押え板リング１０
８を介して出口端部がかしめ固定されている。

【００２８】容積部１１６の容積は、その横断面積Ａと
その高さｈとの積である容積Ｖで表される。この容積Ｖ
が大径通路９３内に入っているときは、その大径通路内
の容積が容積Ｖだけ相対的に減少している状態である。
通常この状態で燃料が供給されている。燃料供給状態か
ら燃料停止状態に移行すると、例えばエンジン停止にと
もない燃料ポンプが停止すると、容積部１１６が図５に
示すように小径通路９２の内部に入り、この分大径通路
９３の容積が相対的に増大する。これにより、燃料配管
内の容積が大きくなることで、エンジン停止後等に配管
内の温度が上昇するが、配管内容積の減少により燃料の
圧力の異常上昇が回避される。従って、デッドソーク
時、燃料圧が低減されることにより配管系許容圧以上に
燃料圧力が過度に上昇するのが防止される。従って配管
の破損や破壊等が防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の配管内容積制御装置を示
すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断
面図である。

【図２】本発明を燃料ポンプに適用した燃料ポンプの断
面図である。

【図３】本発明を適用した燃料供給システムの模式的構
成図である。

【図４】本発明のデッドソーク後の燃料の温度の経時的
変化を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例の配管内容積制御装置を示
すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ線断
面図である。

【符号の説明】 １ エンジン（内燃機関） ２ 燃料噴射弁 ９ 燃料フィルタ １４ 燃料タンク １５ 燃料ポンプ ２６ 燃料配管 ９０ 配管内容積制御装置 ９１ 吐出管（弁ハウジング） ９２ 小径通路 ９３ 大径通路 ９４ シート部 ９５ 可動体 ９６ 容積部 ９７ 弁部 ９８ 摺動部（支持部材） １００ ガイド １０１ ガイド固定部 １０２ 内穴 １０３ テーパ面 １０７ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） １１１ 配管内容積制御装置 １１３ スペーサ １１６ 容積部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ポンプで汲上げた燃料を配管を通し
   て燃料噴射弁に供給し、この燃料噴射弁から燃料を噴射
   供給するようにした内燃機関用燃料供給装置において、
   前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁の間の配管内に配管内
   容積を変更可能な配管内容積可変手段を設けたことを特
   徴とする内燃機関用燃料供給装置。
2. 【請求項２】 内部に、小径通路、大径通路、および、
   前記小径通路内壁と前記大径通路内壁との境界域に形成
   されるシート部を有する弁ハウジングと、 前記シート部に着座可能な弁部、および、この弁部から
   大径通路側と小径通路側とを往復移動可能な容積部を有
   する可動体と、 を備えたことを特徴とする内燃機関用燃料供給装置。
3. 【請求項３】 前記シート部に前記弁部が当接する方向
   に前記可動体を付勢する付勢手段を備えたことを特徴と
   する請求項２記載の内燃機関用燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記可動体を摺動可能に支持する支持部
   材が前記弁部の入口側に設けられることを特徴とする請
   求項２または３記載の内燃機関用燃料供給装置。
5. 【請求項５】 前記可動体を摺動可能に支持する支持部
   材が前記弁部の出口側に設けられることを特徴とする請
   求項２または３記載の内燃機関用燃料供給装置。
6. 【請求項６】 前記配管内容積可変手段は、燃料ポンプ
   と前記燃料噴射弁の間に設けられる燃料フィルタの入口
   に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   用燃料供給装置。
7. 【請求項７】 前記配管内容積可変手段は、燃料ポンプ
   と前記燃料噴射弁の間に設けられる燃料フィルタの出口
   に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   用燃料供給装置。