JPH0968122A - 内燃機関用燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ポンプの消費電力を低減し、しかも燃料
ポンプ等の寿命を伸ばすことができる内燃機関用燃料供
給装置を提供すること。 【解決手段】 燃料供給装置の燃料ポンプ３は定電流型
制御回路２３により駆動される。燃料ポンプ３側と燃料
レール１５側との間に配置された圧力制御弁１３は、下
流圧制御弁３５と下流圧制御弁３５をバイパスするバイ
パス弁３７とからなる。下流圧制御弁３５は、燃料配管
１１から燃料レール１５に至る通路を開閉制御すること
によって、燃料レール１５内の燃料圧力を所定値に設定
する。バイパス弁３７は、燃料ポンプ３の吐出圧を増大
した場合に、上流の燃料配管１１側の燃料圧力が下流の
燃料レール１５側の圧力より、所定の差圧△Ｐ以上にな
ったときに開弁するリリーフ弁であり、この開弁により
上流側から下流側に燃料を供給して燃料レール１５内の
燃料圧力を上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用燃料供
給装置に関し、詳しくは燃料ポンプを駆動するモータの
供給電流を制御して燃料レール等に燃料を供給する内燃
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
料を噴射する燃料供給システムは、燃料タンクから燃料
ポンプにより汲上げられた燃料を燃料配管を介して燃料
レールに導入し、この燃料レールに取り付けられた各気
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。そして、燃料噴射弁に供給す
る燃料圧力を所定圧に保つために、燃料レールにプレッ
シャレギュレータを設けるとともに、余剰燃料を燃料タ
ンクに戻すリターン管を設けている。

【０００３】このリターン管を備える燃料供給システム
によると、内燃機関の近傍に燃料レールが位置すること
から、燃料レールが高温に加熱されて燃料レール内の燃
料の温度が上昇し、それによって、リターン管から燃料
タンクにリターンされる余剰燃料の温度も高くなり、燃
料タンク内の燃料の温度が上昇してエバポエミッション
が多量に発生する。更に、リターンする配管を必要とす
るので、コストが高くなるという不具合を生じる。

【０００４】そこで、燃料レール等の余剰燃料を燃料タ
ンクに戻すリターン管を有しない燃料供給システム（リ
ターンレス燃料供給システム）として、例えば特開平７
−２７０２９号公報に記載のエンジンの燃料供給装置が
提案されている。この装置は、燃料ポンプをインタンク
式として、燃料ポンプと燃料レールとの間の燃料供給通
路に、所定圧力に達すると通路を閉鎖する圧力制御弁
（下流圧制御弁）を設け、かつ燃料ポンプ本体に下流圧
制御弁で調圧される圧力よりも僅かに高い圧力で作動す
る調圧装置を設け、この調圧装置により、余剰燃料が直
接燃料タンク内に循環するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このリ
ターンレス燃料供給システムに用いられる下流圧制御弁
は、燃料圧力に応じて作動するダイヤフラムとダイヤフ
ラムを付勢するスプリングと弁部材を付勢するスプリン
グとによって、燃料レール内の燃料圧力を所定値に設定
する構成であるので、この下流圧制御弁によって燃料圧
力を低く設定した場合には、燃料レール内の温度が上昇
するにつれてベーパが発生してしまう。つまり、燃料圧
力を低く設定すると、例えば高温再始動時の様に内燃機
関の温度が高い状態で燃料の流れが停止した場合には、
燃料レール内の燃料の温度が（例えば８０℃程度にも）
高くなって燃料内にベーパが発生してしまう。そして、
このベーパが発生すると、適正に燃料が噴射されないの
で、始動不能となるという問題がある。

【０００６】そこで、通常は、ベーパが発生しない様
に、下流圧制御弁のダイアフラムを付勢するスプリング
力を高くすることにより、燃料圧力を高めに設定してい
るが、この場合は、燃料圧力を高くすることによる別の
問題が生じていた。つまり、燃料圧力を高く設定するた
めに、燃料ポンプの消費電力を増加しなければならない
という問題や、高い燃料圧力に設定するために、燃料ポ
ンプを酷使しなければならず、燃料ポンプ等の寿命が低
下するという問題があった。

【０００７】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、燃料ポンプの消費電力を低減し、しか
も燃料ポンプ等の寿命を伸ばすことができる内燃機関用
燃料供給装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、内燃機関の燃料を噴射する燃料
噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を供給する燃料レール
と、該燃料レールに燃料を供給する燃料供給通路と、該
燃料供給通路に燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポ
ンプを駆動する直流電動モータの電流値又は電圧値を所
定値に制御する電流制御部と、を備えた内燃機関用燃料
供給装置であって、前記燃料レールを含む下流側の燃料
圧力に応じて前記燃料供給通路を開閉制御して、下流側
の燃料圧力を所定値に保つ下流圧制御弁と、該下流圧制
御弁をバイパスして、該下流圧制御弁の上流側と下流側
とを接続するするバイパス通路と、該バイパス通路を開
閉するバイパス弁と、を備えたことを特徴とする内燃機
関用燃料供給装置を要旨とする。

【０００９】請求項２の発明は、前記バイパス弁が、上
流側の圧力を下流側に逃がす弁であることを特徴とする
前記請求項１記載の内燃機関用燃料供給装置を要旨とす
る。請求項３の発明は、前記バイパス弁が、上流側の圧
力が下流側の圧力より所定値以上の差圧となった場合に
は開弁するリリーフ弁であることを特徴とする前記請求
項２記載の内燃機関用燃料供給装置を要旨とする。

【００１０】請求項４の発明は、前記バイパス弁の開弁
圧が、前記燃料ポンプの通常時の吐出圧の場合には開弁
しない値に設定されていることを特徴とする前記請求項
３記載の内燃機関用燃料供給装置を要旨とする。

【００１１】請求項５の発明は、前記バイパス弁が、上
流側の圧力が下流側の圧力より大きくなる場合に、制御
装置からの指令信号によって開弁制御される制御弁であ
ることを特徴とする前記請求項１又は２記載の内燃機関
用燃料供給装置を要旨とする。

【００１２】請求項６の発明は、前記制御弁が、電磁弁
であることを特徴とする前記請求項５記載の内燃機関用
燃料供給装置を要旨とする。請求項７の発明は、前記内
燃機関の運転状態に応じて、前記電流制御部に制御信号
を出力して前記直流電動モータの電流値を制御する装置
制御手段を備え、該装置制御手段により、前記燃料ポン
プの駆動状態を調節することを特徴とする前記請求項１
〜６のいずれか記載の内燃機関用燃料供給装置を要旨と
する。

【００１３】請求項８の発明は、前記内燃機関の運転状
態が、前記燃料レール内の燃料圧力を増加させる所定の
燃料圧力増加条件を満たす場合には、前記直流電動モー
タの電流値を大きくすることを特徴とする前記請求項７
記載の内燃機関用燃料供給装置を要旨とする。

【００１４】請求項９の発明は、前記燃料圧力増加条件
が、前記内燃機関の燃料が所定温度以上の高温における
再始動時であることを特徴とする前記請求項８記載の内
燃機関用燃料供給装置を要旨とする。

【００１５】請求項１０の発明は、前記燃料圧力増加条
件が、前記内燃機関の燃料が所定温度以下の低温におけ
る始動時であることを特徴とする前記請求項８記載の内
燃機関用燃料供給装置を要旨とする。

【００１６】請求項１１の発明は、前記燃料圧力増加条
件が、ターボ使用時等の燃料噴射量を増加して燃焼状態
を変更する場合であることを特徴とする前記請求項８記
載の内燃機関用燃料供給装置を要旨とする。

【００１７】

【発明の実施の形態及び発明の効果】請求項１の発明で
は、電流制御部によって直流電動モータの電流値又は電
圧値を所定値に制御して燃料ポンプを駆動し、この燃料
ポンプによって燃料を圧送して燃料供給通路に供給し、
燃料供給通路から燃料レールに燃料を供給し、燃料レー
ルから供給された燃料を燃料噴射弁にて噴射する。そし
て、下流圧制御弁によって、下流側の圧力である燃料レ
ール内の燃料圧力を所定値に保つ制御を行なうが、この
下流圧制御弁をバイパスするバイパス通路に設けられた
バイパス弁を開閉することによって、下流圧制御弁によ
って設定された燃料圧力を更に調節する。

【００１８】つまり、下流圧制御弁のみでは、単に燃料
圧力を予め定められた所定値に設定できるだけである
が、実際には、運転状態に応じて燃料圧力を細かく調節
したい場合がある、従って、この様な調整の要求に応じ
て、バイパス弁の開閉状態を調節することによって、一
層好適に燃料圧力を設定することができる。

【００１９】請求項２の発明では、バイパス弁として、
上流側の圧力を下流側に逃がす弁を採用できる。この場
合、上流側の圧力が高くなると、バイパス弁が開いてそ
の高い圧力を下流側の燃料レール内に供給できるので、
燃料圧力を好適に上昇させることができる。

【００２０】請求項３の発明では、バイパス弁として、
上流側の圧力が下流側の圧力より所定値以上の差圧とな
った場合に開弁するリリーフ弁を採用することができ
る。例えば燃料ポンプの吐出圧をＰ1、燃料レール内の
燃料圧力をＰ2、リリーフ弁の開弁する差圧△Ｐとする
と、それらの関係は、下記式（１）、（２）となる。

【００２１】Ｐ2＝Ｐ1−△Ｐ …（１） Ｐ1＝Ｐ2＋△Ｐ …（２） この関係を、図２に示すが、通常時は、燃料レールの燃
料圧力（通常時Ｆ／Ｒ燃圧Ｐ2）は一定であり、この通
常時Ｆ／Ｒ燃圧Ｐ2より高めに燃料ポンプの吐出圧（通
常時Ｆ／Ｐ吐出圧Ｐ1）が設定されている。そして、必
要時には、燃料ポンプの吐出圧（必要時Ｆ／Ｐ吐出圧Ｐ
1’）が高められるが、リリーフ弁の開弁圧（差圧）は
△Ｐであるので、燃料レールの燃料圧力（必要時Ｆ／Ｒ
燃圧Ｐ2’）はこの差圧△Ｐだけ低い圧力に設定される
ことになる。つまり、この様にリリーフ弁の差圧△Ｐが
設定されていることにより、常に、燃料ポンプの吐出圧
に応じて適正な燃料レール内の燃料圧力が設定されるこ
とになる。

【００２２】尚、図２において、燃料供給量の増加に応
じてグラフが右下がりになるのは、燃料ポンプの流体損
失に起因するものである。請求項４の発明では、バイパ
ス弁の開弁圧が、燃料ポンプの通常時の吐出圧の場合に
は開弁しない値に設定されている。つまり、前記図２に
示す様に、リリーフ弁開弁圧は、必要時Ｆ／Ｒ燃圧Ｐ
2’が通常時Ｆ／Ｐ燃圧Ｐ1を上回る様に設定されてい
る。これは、必要とする場合にのみリリーフ弁を開い
て、燃料レール内の圧力を通常の値より増加させ、それ
以外の場合には、リリーフ弁が開弁することを防止する
ためである。従って、通常時はリリーフ弁を通って燃料
レールに燃料が供給されることはないが、必要時に燃料
ポンプの吐出圧が増大されると、このリリーフ弁が開い
て、燃料レール内の燃料圧力が増加することになる。

【００２３】請求項５の発明では、バイパス弁として、
上流側の圧力が下流側の圧力より大きくなる場合に、例
えばコンピュータ等の制御装置からの指令信号によって
開弁制御される制御弁を採用することができる。この場
合、制御弁の開弁のタイミングを適宜選択できるので、
精密な圧力制御を行なうことができる。

【００２４】請求項６の発明では、制御弁として、電磁
弁を採用できる。請求項７の発明では、内燃機関の運転
状態に応じて、電流制御部の電流値を制御することによ
り、燃料ポンプの駆動状態（即ち燃料の吐出圧）を調節
する。それによって、上述したバイパス弁を介して燃料
レール内の燃料圧力を調節することが可能となるので、
様々な運転状態に適宜好適に対応して、燃料圧力の調節
を容易に且つ精密に行なうことができる。

【００２５】請求項８の発明では、内燃機関の運転状態
が、燃料レール内の燃料圧力を増加させる所定の燃料圧
力増加条件を満たす場合には、直流電動モータの電流値
を大きくする。つまり、所定の運転状態の場合には、燃
料ポンプのモータの電流値を増加させてポンプの吐出力
を増加させる制御を行なうので、上述したバイパス弁を
介してより高い圧力の燃料を燃料レール内に供給するこ
とができ、それによって、燃料レール内の燃料圧力を増
加させることができる。

【００２６】請求項９の発明は、燃料圧力増加条件とし
て、内燃機関の燃料が所定温度以上の高温における再始
動時である条件を採用できる。つまり、高温再始動時に
は、（エンジンからの余熱と燃料の滞留のため）燃料の
温度が通常の運転時より高くなり、ベーパが発生し易く
なるが、本発明では、高温再始動時には、燃料ポンプの
電流値を大きくして燃料圧力を高めているので、ベーパ
の発生を抑えることができ、よって、始動性を良好に保
つことができる。また、本発明では、高温再始動時等の
様に、必要な場合のみ燃料圧力を高めるので、それ以外
の場合は、燃料圧力（即ち下流圧制御弁による設定圧）
を低く設定することができる。そのため、燃料ポンプの
消費電力を低減できるという効果があり、また、通常の
燃料圧力が低いので、燃料ポンプ等の寿命を伸ばすこと
ができるという利点がある。

【００２７】請求項１０の発明では、燃料圧力増加条件
として、内燃機関の燃料が所定温度以下の低温における
始動時の条件を採用できる。但し、この所定温度は前記
請求項９の所定温度よりも低い値である。つまり、低温
における始動時には、機関は冷えており燃焼状態はあま
り良くないため、エミッションが悪化するが、本発明で
は、低温始動時には、燃料ポンプの電流値を大きくして
燃料圧力を高めているので、燃料噴射における噴霧の粒
径が小さくなる。そのため、燃焼状態が改善されて、特
にＨＣの排出量が低減され、排気ガスの浄化に寄与する
という効果がある。

【００２８】請求項１１の発明では、燃料圧力増加条件
として、ターボ使用時等の燃料噴射量を増加して燃焼状
態を変更する条件を採用できる。例えばターボを使用す
るときには、通常は燃料噴射量を増加するが、この場合
燃料圧力を増加しておくことによって、噴射弁パルス幅
が同じ場合でも、ターボの使用に応じて適切に燃料噴射
量を増加することができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の内燃機関用燃料供給装置の実
施例を図面に基づいて説明する。 （実施例１） ａ）図３に、本実施例の内燃機関用燃料供給装置（以下
単に燃料供給装置と記す）のシステム構成図を示す。

【００３０】図３に示すように、燃料供給装置は、燃料
タンク１内に配設される燃料ポンプ３と、燃料ポンプ３
の吸入側に接続される低圧燃料フィルタ５と、この燃料
ポンプ３の吐出側に燃料配管７を介して接続される高圧
燃料フィルタ９と、高圧燃料フィルタ９の出口側に燃料
配管１１を介して接続される圧力制御弁１３と、圧力制
御弁１３の下流側に配置される燃料レール１５と、燃料
レール１５に気筒数分、配設され図示しない内燃機関の
吸気ポートに向けて燃料を噴射供給する燃料噴射弁１７
と、バッテリ２１から燃料ポンプ３に供給される電力を
電流制御によって制御する定電流型制御回路２３と、燃
料噴射弁１７や定電流制御回路２３等を制御する電子制
御装置（ＥＣＵ）２５とから構成されている。

【００３１】このＥＣＵ２５には、図示しない周知のＲ
ＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、ＣＰＵ、入出力
部、及びそれらを接続するバスラインが設けられてい
る。そして、入出力部には、例えば冷却水温を検出する
水温センサ２７、燃料温度を検出する燃料温度センサ２
９、ターボの作動状態を検出するターボセンサ３１等が
接続され、それらの検出信号が入力される。また、入力
部には、始動時を検出するために、イグニッションの状
態を示すイグニッションスイッチ３３からの信号が入力
される。更に、入出力部には、定電流制御回路２３、燃
料噴射弁１７が接続され、それらに制御信号が出力され
る。

【００３２】この燃料供給システムは、リターンレス供
給燃料システムであるため、燃料レール１５等から燃料
タンク１に戻るリターン管を有しない。そのため、本実
施例では、通常は、燃料レール１５からの燃料噴射量に
対して燃料レール１５内の燃料圧力が一定となるよう
に、定電流型制御回路２３によって燃料ポンプ３のポン
プモータ（直流電動モータ）への供給電流を制御してい
る。

【００３３】ｂ）次に、前記システムのうち本実施例の
要部である圧力制御弁１３の構成について説明する。圧
力制御弁１３は、大きく分けて、燃料配管１１と燃料レ
ール１５との間に設けられた下流圧制御弁３５と、この
下流圧制御弁３５をバイパスする通路に設けられたバイ
パス弁３７とからなり、下流圧制御弁３５にバイパス弁
３７が組み込まれた構造をしている。

【００３４】前記下流圧制御弁３５は、後述する様に、
図示しないインテークマニホールドから導入する負圧と
スプリングの圧力と燃料圧力とに応じて作動するもので
あり、燃料配管１１から燃料レール１５に至る通路を開
閉制御することによって、燃料レール１５内の燃料圧力
（下流圧）を所定値に設定する。尚、本実施例では、こ
の燃料圧力の設定値は、後述する様に燃料高温時のベー
パの対策が施して有るので、従来の値より低めに設定さ
れている。

【００３５】一方、バイパス弁３７は、後述する様に、
燃料ポンプ３の吐出圧を増大した場合に、上流の燃料配
管１１側の燃料圧力が下流の燃料レール１５側の圧力よ
り、所定の差圧△Ｐ以上になったときに開弁する（前記
図２に示す特性を有する）リリーフ弁であり、この開弁
によって、上流側から下流側に燃料を供給して、燃料レ
ール１５内の燃料圧力を上昇させる。

【００３６】以下、下流圧制御弁３５とバイパス弁３７
との構成を、圧力制御弁１３の全体構成とともに詳細に
説明する。図４に示す様に、圧力制御弁１３は、ボデイ
５７とカバー６３との境界でダイアフラム６０を巻締め
固定している。ダイアフラム６０はその中央部をバルブ
押え５８とロアシート５９とにより挟持されており、ダ
イヤフラム６０、バルブ押え５８及びロアシート５９が
一体に往復動する。ロアシート５９は、カバー６３の内
壁とロアシート５９との間に位置する圧縮コイルスプリ
ング５４により、後述する第２圧力室としてのダイアフ
ラム下部室６８方向（図の下方の開弁方向）に付勢され
ている。

【００３７】圧縮コイルスプリング５４が収容される第
１圧力室としてのダイアフラム上部室６９は、パイプ６
４によってインテークマニホールドと接続されており、
このダイアフラム上部室６９の内圧はインテークマニホ
ールド内の負圧に設定されている。

【００３８】一方、ボデイ５７には、燃料配管１１と接
続されるパイプ５５が筒状のコネクタ５６を介して接続
されている。また、ボデイ５７には、燃料レール１５に
取付可能なコネクタ６６がフランジ６５により取り付け
られている。ボデイ５７内に形成されるダイアフラム下
部室６８には、一端側にパイプ５５を有する前記コネク
タ５６が収容されており、このコネクタ５６内には、弁
座５２ｂを有する円筒状の弁本体５２と弁本体５２内を
摺動可能な内ガイド５１ｂを有する弁部材５１とが収容
されている。この弁部材５１は、コネクタ５６内に収容
される圧縮コイルスプリング５３により、閉弁方向（図
の上方）に付勢されている。

【００３９】前記弁部材５１は、図５に示す様に、内ガ
イド５１ｂ側に向かって先細りに形成されるテーパ状の
（前記弁座５２ｂと当接する）当接部５１ｃを有してお
り、この当接部５１ｃと内ガイド５１ｂとの間には円柱
形状のスプール５１ａを有している。このスプール５１
ａの外径は弁本体５２の内径よりも僅かに小径にされて
いる。また、内ガイド５１ｂは、十字状の径方向断面形
状を有しており、スプールとの接続部付近においては、
切欠部５１ｄが形成されている。

【００４０】以上が、主として下流圧制御弁３５を構成
する部分であるが、特に、本実施例では、下流圧制御弁
３５をバイパスするバイパス弁３７が設けられている。
つまり、上流側のパイプ５５と下流側のコネクタ６６を
連通する様に、コネクタ５６の壁面に連通路（バイパス
通路７１）が設けられ、このバイパス通路７１をコネク
タ６６側（即ち燃料レール１５側）から開閉制御する様
にバイパス弁３７が配置されている。

【００４１】このバイパス弁３７は、バイパス通路７１
に当接する弁部材３７ａと、弁部材３７ａを閉弁方向
（図の左方向）に付勢する圧縮コイルスプリング３７ｂ
と、圧縮コイルスプリング３７ｂを係止する係止部材３
７ｃとから構成されている。 ｃ）次に、前記システムの動作を、図３〜図５に基づい
て、圧力制御弁１３の動作とともに説明する。

【００４２】図３に示す様に、上述したシステムで
は、基本的動作として、燃料タンク１内に配設された燃
料ポンプ３によって燃料を汲上げるときに、低圧燃料フ
ィルタ５によって異物等が取り除かれ、この燃料ポンプ
３によって汲上げられた燃料が燃料配管７を介して高圧
燃料フィルタ９に送られる。次に、高圧燃料フィルタ９
では、燃料に含まれる微小な異物、水分等が取り除か
れ、この濾過された燃料が燃料配管１１を通り、圧力制
御弁１３を介して燃料レール１５に送られる。そして、
燃料レール１５に供給される高圧燃料は、燃料噴射弁１
７から内燃機関の吸入ポートに向けて噴射される。

【００４３】ここで、前記圧力制御弁１３は、図４に
示す様に、ダイアフラム上部室６９とダイヤフラム下部
室６８との差圧が所定値より大きくなると、弁部材５１
の当接部５１ｃが弁本体５２の弁座５２ｂに（図の上方
に移動して）着座して閉弁し、その後、燃料噴射等によ
って燃料圧力が目標燃料圧力値まで低下すると、弁部材
５１の当接部５１ｃが弁本体５２の弁座５２ｂから離座
して開弁する。これにより、圧力制御弁１３の下流側に
位置する燃料レール１５内の燃料圧力が一定値となるよ
うに制御している。

【００４４】つまり、ダイアフラム上部室６９内の圧力
（即ちインテークマニホールド圧）と、ダイアフラム下
部室６８内に導入される燃料圧力（即ち燃料レール１５
内の燃料圧力）と、ダイアフラム６９内の圧縮コイルス
プリング５４の開弁方向の付勢力と、圧縮コイルスプリ
ング５３の閉弁方向の付勢力との均衡により、バルブ押
え５８の位置が変位し、この変位によってバルブ押え５
８に当接する弁部材５１が、閉弁方向又は開弁方向に移
動する。

【００４５】具体的には、燃料噴射等によって、ダイヤ
フラム下部室６８内の高圧燃料が燃料レール１５を介し
て排出され、ダイアフラム下部室６８内の燃料圧力が低
下することによって、ダイアフラム上部室６９の内圧と
圧縮コイルスプリング５４の付勢力との和が、ダイアフ
ラム下部室６８内の燃料圧力と圧縮コイルスプリング５
３の付勢力との和より大きくなると、バルブ押え５８が
開弁方向（図の下方）に変位し、バルブ押え５８に押さ
れて弁部材５１が開弁する。そして、この開弁により、
ダイアフラム下部室６８内の燃料圧力は次第に増加する
ため、ダイアフラム上部室６９の内圧と圧縮コイルスプ
リング５４の開弁方向の付勢力との和より、ダイアフラ
ム下部室６８内の燃料圧力と圧縮コイルスプリング５３
の閉弁方向の付勢力との和の方が大きくなるので、バル
ブ押え５８が閉弁方向（図の上方）に変位して弁部材５
１が閉弁する 従って、上述した動作において、燃料配管１１から圧
力制御弁１３に供給された燃料が、パイプ５５を介して
コネクタ５６内に流入するとき、前記開弁となる圧力状
態である場合には、弁部材５１の当接部５１ｃが弁本体
５２の弁座５２ｂより離座して開弁しているので、当接
部５１ｃと弁座５２ｂとの間に形成される流路を通って
弁部材５１の切欠部５１ｄに流入する。そして、この切
欠部５１ｄに流入した燃料は、弁部材５１の内ガイド５
１ｂと弁部材５２の内周面５２ａとの間を通り抜け、ダ
イアフラム下部室６８内に流入し、コネクタ６６を介し
て燃料レール１５に供給される。

【００４６】その後、この供給される燃料によって、燃
料レール１５内の圧力が増加し、前記閉弁となる圧力状
態となると、弁部材５１の当接部５１ｃが弁本体５２の
弁座５２ｂに着座して閉弁する。よって、この開弁及び
閉弁の動作によって、通常の燃料噴射が実行されている
場合には、燃料レール１５内の燃料圧力が所定値に保た
れることになる。

【００４７】そして、この様な通常の動作の際に、一
旦内燃機関が停止され、その後再始動されるとき（高温
再始動時）には、燃料噴射の停止によって燃料温度は上
昇しているので、そのままでは、ベーパが発生してしま
う。そこで、本実施例では、高温再始動時には、燃料ポ
ンプ３の吐出圧を増加させて、燃料レール１５内の燃料
圧力を増加するために、下記図６のフローチャートに示
す様な制御を行なっている。

【００４８】つまり、図６のステップ１００では、ま
ず、水温センサ２７や燃料温度センサ２９からの信号を
読み込む。続く１１０では、読み込んだ信号に基づい
て、燃料温度が所定値以上の高い状態であるか否かを判
定する。ここで肯定判断されるとステップ１２０に進
み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

【００４９】ステップ１２０では、イグニッションスイ
ッチ３３からの信号に基づいて、イグニッションキーが
スタート位置であるか否かを判定する。ここで肯定判断
されるとステップ１３０に進み、一方否定判断されると
一旦本処理を終了する。ステップ１３０では、高温再始
動時であると判断されたので、定電流制御回路２３に制
御信号を出力して、燃料ポンプ３の直流電動モータの電
流値を高めに変更し、一旦本処理を終了する。尚、この
高められた電流値は、所定時間後に通常の電流値に戻
す。

【００５０】この制御による圧力の変化の状態を図７
に示すが、燃料レール１５の燃料圧力（Ｆ／Ｒ燃圧）Ｐ
2は、燃料ポンプ３の吐出圧（Ｆ／Ｐ吐出圧）Ｐ1が増加
するにつれて徐々に増加する。そして、Ｆ／Ｐ吐出圧Ｐ
1が下流圧制御弁３５の設定圧Ｐ2aに達すると、Ｆ／Ｐ
吐出圧Ｐ1の増加にかかわらず、下流圧制御弁３５によ
ってその一定の設定圧Ｐ2aに制御される。尚、通常時の
燃料ポンプ３は、前記図２に示した様に、（通常時）Ｆ
／Ｐ吐出圧Ｐ1が（通常時）Ｆ／Ｒ燃圧Ｐ2よりも若干高
めになる様に、定電流で運転されている。

【００５１】そして、上述したステップ１１０、１２０
の条件が成立して、燃料ポンプ３の電流値が増加され、
それによってＦ／Ｐ吐出圧Ｐ1が所定の圧力（制御圧）
Ｐ1aに差圧△Ｐを加えた圧力Ｐ1bとなると、バイパス弁
３７が開弁し、Ｆ／Ｒ燃圧Ｐ2が増加するのである。

【００５２】つまり、この制御によって、高温再始動時
には燃料ポンプ３の吐出圧は増加するが、燃料レール１
５内の燃料圧力は所定の値（下流圧制御弁の設定圧Ｐ2
a）であるので、下流圧制御弁３５は開弁しない。とこ
ろが、本実施例では、リリーフ弁であるバイパス弁３７
が設けてあるので、図７に示す様に、燃料ポンプ３の吐
出圧が徐々に増加して、このバイパス弁３７を開弁する
所定の（上流側と下流側の）差圧△Ｐとなると開弁す
る。それによって、このバイパス弁３７を介して高圧の
燃料が下流側に供給されるので、燃料レール１５内の燃
料圧力が通常の設定値より増大する。その結果、高温再
始動時の様に燃料が高温の場合には、燃料圧力が増大す
ることになり、それによってベーパの発生を防止するこ
とができるので、高温再始動時における始動性を良好に
することができる。

【００５３】また、本実施例では、上述したように、必
要な場合のみ燃料圧力を増加してベーパの発生を防止で
きるので、それ以外の通常の場合は、従来より低めに燃
料圧力を設定できる。そのため、燃料ポンプ３の消費電
力を低減できるとともに、燃料ポンプ３等の寿命を伸ば
すことができるという顕著な効果を奏する。 （実施例２）次に、実施例２について説明する。

【００５４】本実施例は、前記実施例１とは、圧力制御
弁の構造が異なる。尚、本実施例の説明では、前記実施
例１と同様なハード構成などは省略又は簡略化するが、
図番は同様なものを用いる。図８に示す様に、本実施例
の圧力制御弁８１は、下流圧制御弁８２の軸中心に、リ
リーフ弁であるバイパス弁８３が設けられたものであ
る。

【００５５】本実施例の圧力制御弁８１では、図示しな
いボデイ内に形成されるダイアフラム下部室８４には、
筒状のコネクタ８５が収容されており、このコネクタ８
５内には、円筒状の弁本体８６と弁本体８６内を摺動可
能な内ガイド８７ａを有する弁部材８７が収容されてい
る。この弁部材８７は、コネクタ８５の下部内に収容さ
れる圧縮コイルスプリング８９により、閉弁方向（図８
（ｃ）の上方）に付勢されている。

【００５６】前記弁部材８７は、内ガイド８７ａ側に向
かって先細りに形成されるテーパ状の当接部８７ｂを有
している。内ガイド８７ａは、内部に貫通孔８７ｃを有
する十字状の径方向断面形状（図８（ａ）参照）を有し
ており、その下部及び上部にて切欠部８７ｄ、８７ｅが
形成されている。

【００５７】以上が、主として下流圧制御弁８２を構成
する部分であるが、特に、本実施例では、下流圧制御弁
８２の軸中心に、下流圧制御弁８２をバイパスするバイ
パス通路９０に、バイパス弁８３の弁部材９１が配置さ
れている。このバイパス弁８３は、上流側の燃料圧力が
下流側の燃料圧力より所定の差圧以上となった場合に、
弁部材９１が開弁方向（図８（ｃ）の上方に）移動して
開弁するものであり、弁部材９１は、バイパス通路９０
を開閉するテーパ状の先端部９１ａと、この先端部９１
ａから後端側に伸びて前記バイパス通路９０に摺動可能
に内嵌される内ガイド９１ｂとから構成されている。ま
た、この内ガイド９１ｂは、十字状の径方向断面形状
（図８（ａ）参照）を有しており、その上端面には、弁
部材９１を閉弁方向（図８（ｃ）の下方）に付勢する圧
縮コイルスプリング９２が配置されている。

【００５８】次に、この圧力制御弁８１の動作を説明す
る。まず、燃料レール１５側の燃料圧力が、下流圧制御
弁８２の設定圧力より低い場合は、前記実施例１で述べ
たのと同様な圧力バランスにより、弁部材８７が図８
（ｃ）の下方に移動するので、下流圧制御弁８２は開弁
している。

【００５９】次に、この状態で燃料圧力が徐々に増加
し、前記設定圧に達すると下流圧制御弁８２は閉弁す
る。そして、高温再始動時の様に、燃料温度が上昇する
場合には、燃料ポンプ３の電流値を高める制御を行なう
ことによって、その吐出圧を増加させ、それによって徐
々に上流側の燃料圧力を増大させる。

【００６０】この上流側の燃料圧力が増大して、前記上
流側と下流側の差圧がバイパス弁８３の開弁圧に達する
と、バイパス弁８３の弁部材９１が圧縮コイルスプリン
グ９２の付勢力に抗して図８（ｃ）の上方に移動して開
弁する。これによって、燃料レール１５内の燃料圧力が
増加することになる。

【００６１】本実施例においても、前記実施例１と同様
な効果を奏するとともに、下流圧制御弁８２とバイパス
弁８３とが同軸に設けられて、同方向に移動するので、
弁の動作が滑らかであるという利点がある。 （実施例３）次に、実施例３について説明する。

【００６２】本実施例は、前記実施例１とは、燃料ポン
プの吐出圧を増加させる条件が異なる。尚、本実施例の
説明では、前記実施例１と同様なハード構成などは省略
又は簡略化するが、図番は同様なものを用いる。図９の
フローチャートに示す様に、ステップ２００では、ま
ず、水温センサ２７や燃料温度センサ２９からの信号を
読み込む。

【００６３】続く２１０では、読み込んだ信号に基づい
て、燃料温度が低い状態であるか否かを判定する。ここ
で肯定判断されるとステップ２２０に進み、一方否定判
断されると一旦本処理を終了する。ステップ２２０で
は、イグニッションスイッチ３３からの信号に基づい
て、イグニッションキーがスタート位置であるか否かを
判定する。ここで肯定判断されるとステップ２３０に進
み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

【００６４】ステップ２３０では、低温始動時であると
判断されたので、定電流制御回路２３に制御信号を出力
して、燃料ポンプ３の直流電動モータの電流値を高めに
変更し、一旦本処理を終了する。尚、この高められた電
流値は、所定時間後に通常の電流値に戻す。

【００６５】この様に、本実施例では、低温始動時であ
る場合には、燃料ポンプ３の吐出圧を増加させて、リリ
ーフ弁であるバイパス弁３７を開弁することにより、燃
料レール１５内の燃料圧力を増加させている。それによ
って、燃料の霧化の程度が向上するので、排出されるＨ
Ｃを低減して、排気ガスを浄化能力を向上することがで
きる。 （実施例４）次に、実施例４について説明する。

【００６６】本実施例は、前記実施例１、３とは、燃料
ポンプの吐出圧を増加させる条件が異なる。尚、本実施
例の説明では、前記実施例１と同様なハード構成などは
省略又は簡略化するが、図番は同様なものを用いる。図
１０のフローチャートに示す様に、ステップ３００で
は、ターボセンサ３１からの信号を読み込む。

【００６７】続く３１０では、読み込んだ信号に基づい
て、ターボ作動中であるか否かを判定する。ここで肯定
判断されるとステップ３２０に進み、一方否定判断され
ると一旦本処理を終了する。ステップ３２０では、ター
ボ作動中であると判断されたので、定電流制御回路２３
に制御信号を出力して、燃料ポンプ３の直流電動モータ
の電流値を高めに変更し、一旦本処理を終了する。尚、
この高められた電流値は、ターボ停止後通常の電流値に
戻す。

【００６８】この様に、本実施例では、ターボ作動中に
は、燃料ポンプ３の吐出圧を増加させて、リリーフ弁で
あるバイパス弁３７を開弁することにより、燃料レール
１５内の燃料圧力を増加させている。それによって、燃
料噴射弁１７のダイナミックレンジを変更するので、同
じ噴射弁パルス幅の場合でも多くの燃料を噴射すること
ができ、エンジンの制御性が向上するという利点があ
る。 （実施例５）次に、実施例５について説明する。

【００６９】本実施例は、前記実施例１〜４とは使用す
るバイパス弁が異なり、バイパス弁として制御信号にて
開閉する電磁弁を用いる。尚、本実施例の説明では、前
記実施例１と同様なハード構成などは省略又は簡略化す
るが、図番は同様なものを用いる。

【００７０】図１１に示す様に、本実施例では、前記実
施例１とほぼ同様な構造の圧力制御弁（但し実施例１の
バイパス弁の構造を除く）９５において、圧力制御弁９
５の中の下流圧制御弁９９をバイパスするバイパス通路
９６を設け、このバイパス通路９６を開閉する電磁弁９
７を設けている。

【００７１】この電磁弁９７は、常時は圧縮コイルスプ
リング９７ａによってバイパス通路９６を閉鎖し、通電
時は弁部材９７ｂをソレノイド９７ｃの電磁力によって
移動させることにより、バイパス通路９６を開放するも
のである。尚、本実施例では、下流圧制御弁９９の上流
側と下流側に、各々の燃料圧力を検出する図示しない上
流側センサと下流側センサとが設けられている。

【００７２】次に、本実施例の制御動作を説明する。図
１２のフローチャートに示す様に、ステップ４００で
は、まず、水温センサ２７や燃料温度センサ２９からの
燃料温度に関する信号に加え、上流側センサ及び下流側
センサから、上流側の燃料圧力及び下流側の燃料圧力に
関する信号を読み込む。

【００７３】続く４１０では、読み込んだ信号に基づい
て、燃料温度が高い状態であるか否かを判定する。ここ
で肯定判断されるとステップ４２０に進み、一方否定判
断されると一旦本処理を終了する。ステップ４２０で
は、イグニッションスイッチ３３からの信号に基づい
て、イグニッションキーがスタート位置であるか否かを
判定する。ここで肯定判断されるとステップ４３０に進
み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

【００７４】ステップ４３０では、高温再始動時である
と判断されたので、定電流制御回路２３に制御信号を出
力して、燃料ポンプ３の直流電動モータの電流値を高め
に変更する。続くステップ４４０では、上流側の燃料圧
力が下流側の燃料圧力より所定値以上大きくなったか否
か、即ち上流側と下流側の燃料圧力の差圧が所定値以上
となったか否かを判定する。ここで肯定判断されるとス
テップ４５０に進み、一方否定判断されると一旦本処理
を終了する。

【００７５】ステップ４５０では、前記所定値以上の差
圧となったので、電磁弁９７に通電してバイパス通路９
６を開き、上流側の高い燃圧の燃料を下流側に供給し
て、燃料レール１５内の燃料圧力を高め、一旦本処理を
終了する。この様に、本実施例では、高温再始動時に
は、燃料ポンプ３の吐出圧を増加させるとともに、電磁
弁９７によりバイパス通路９６を開くことにより、燃料
レール１５内の燃料圧力を増加させているので、前記実
施例１と同様な効果を奏する。それとともに、電磁弁９
７の開弁タイミングの設定の変更が容易であるので、よ
り精密な制御を行なうことができるという利点がある。

【００７６】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、本実施例の要旨を逸脱しない範囲内で各種の
態様で実施できることは勿論である。例えば、前記実施
例では、燃料ポンプの制御を電流値制御にて行なう例を
示したが、電圧値制御でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項７の発明を例示する概略構成図であ
る。

【図２】 燃料ポンプの吐出圧と燃料レールの燃料圧力
との関係を示すグラフである。

【図３】 実施例１の内燃機関用燃料供給装置が適用さ
れるシステム構成図である。

【図４】 実施例１の圧力制御弁を示す断面図である。

【図５】 実施例１の圧力制御弁の要部を示し、（ａ）
は（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）は弁本体等の要
部を示す断面図である。

【図６】 実施例１の制御処理を示すフローチャートで
ある。

【図７】 実施例１における燃料圧力の変化を示すグラ
フである。

【図８】 実施例２の圧力制御弁の要部を示し、（ａ）
は弁本体及びバイパス弁の平面図、（ｂ）は内ガイドの
上部を示す斜視図、（ｃ）は弁本体等の要部を示す断面
図である。

【図９】 実施例３の制御処理を示すフローチャートで
ある。

【図１０】 実施例４の制御処理を示すフローチャート
である。

【図１１】 実施例５の圧力制御弁及び電磁弁を示す断
面図である。

【図１２】 実施例５の制御処理の一部をフローチャー
トである。

【符号の説明】

１…燃料タンク ３…燃料ポンプ ７、１１…燃料配管 １３、９５…圧力制御弁 １５…燃料レール １７…燃料噴射弁 ２３…定電流型制御回路 ２５…電子制御装置（ＥＣＵ） ３５、８２、９９…下流圧制御弁 ３７、８３…バイパス弁 ７１、９６…バイパス通路 ９７…電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 勝美 茨城県猿島郡総和町大字丘里11−３ 京三 電機株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料を噴射する燃料噴射弁
   と、 該燃料噴射弁に燃料を供給する燃料レールと、 該燃料レールに燃料を供給する燃料供給通路と、 該燃料供給通路に燃料を圧送する燃料ポンプと、 該燃料ポンプを駆動する直流電動モータの電流値又は電
   圧値を所定値に制御する電流制御部と、 を備えた内燃機関用燃料供給装置であって、 前記燃料レールを含む下流側の燃料圧力に応じて前記燃
   料供給通路を開閉制御して、下流側の燃料圧力を所定値
   に保つ下流圧制御弁と、 該下流圧制御弁をバイパスして、該下流圧制御弁の上流
   側と下流側とを接続するするバイパス通路と、 該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、 を備え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】 前記バイパス弁が、上流側の圧力を下流
   側に逃がす弁であることを特徴とする前記請求項１記載
   の内燃機関用燃料供給装置。
3. 【請求項３】 前記バイパス弁が、上流側の圧力が下流
   側の圧力より所定値以上の差圧となった場合には開弁す
   るリリーフ弁であることを特徴とする前記請求項２記載
   の内燃機関用燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記バイパス弁の開弁圧が、前記燃料ポ
   ンプの通常時の吐出圧の場合には開弁しない値に設定さ
   れていることを特徴とする前記請求項３記載の内燃機関
   用燃料供給装置。
5. 【請求項５】 前記バイパス弁が、上流側の圧力が下流
   側の圧力より大きくなる場合に、制御装置からの指令信
   号によって開弁制御される制御弁であることを特徴とす
   る前記請求項１又は２記載の内燃機関用燃料供給装置。
6. 【請求項６】 前記制御弁が、電磁弁であることを特徴
   とする前記請求項５記載の内燃機関用燃料供給装置。
7. 【請求項７】 前記内燃機関の運転状態に応じて、前記
   電流制御部に制御信号を出力して前記直流電動モータの
   電流値を制御する装置制御手段を備え、 該装置制御手段により、前記燃料ポンプの駆動状態を調
   節することを特徴とする前記請求項１〜６のいずれか記
   載の内燃機関用燃料供給装置。
8. 【請求項８】 前記内燃機関の運転状態が、前記燃料レ
   ール内の燃料圧力を増加させる所定の燃料圧力増加条件
   を満たす場合には、前記直流電動モータの電流値を大き
   くすることを特徴とする前記請求項７記載の内燃機関用
   燃料供給装置。
9. 【請求項９】 前記燃料圧力増加条件が、前記内燃機関
   の燃料が所定温度以上の高温における再始動時であるこ
   とを特徴とする前記請求項８記載の内燃機関用燃料供給
   装置。
10. 【請求項１０】 前記燃料圧力増加条件が、前記内燃機
    関の燃料が所定温度以下の低温における始動時であるこ
    とを特徴とする前記請求項８記載の内燃機関用燃料供給
    装置。
11. 【請求項１１】 前記燃料圧力増加条件が、ターボ使用
    時等の燃料噴射量を増加して燃焼状態を変更する場合で
    あることを特徴とする前記請求項８記載の内燃機関用燃
    料供給装置。