JPH10288269A

JPH10288269A - 蓄圧式燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH10288269A
Application number: JP9626297A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sotozono; 祐一外薗; Toshiaki Motoi; 敏明許斐
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】供給される燃料を蓄圧室にて蓄圧してから燃料
噴射弁に供給する蓄圧式燃料噴射装置において、燃料蓄
圧室内の圧力が異常な高圧となったとき、圧力を解放
し、「異常な高圧状態の回避」をする。【解決手段】燃料蓄圧室内の圧力が、異常な高圧となっ
たとき、圧力解放手段（２４が２７を乗り越える）で解
放し、さらに、圧力解放状態を圧力解放保持手段（２４
が３２内に位置したままとなる）で保持し、その間に、
圧力保持手段（２４と３２の断面積の差による流路抵
抗）にて、前記燃料蓄圧室内の圧力を正常な範囲の所定
圧力で保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に備えら
れる燃料噴射装置に係り、特に、供給される燃料を蓄圧
室にて蓄圧し、この圧力をもって燃料噴射弁に燃料を供
給する蓄圧式燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関における、燃料噴射装置とし
て、従来より、供給される燃料を蓄圧室にて蓄圧し、こ
の圧力をもって燃料噴射弁に燃料を供給する蓄圧式燃料
噴射装置が知られている。

【０００３】この装置は、燃料タンクから燃料を汲み上
げて、所定圧力で送出する燃料ポンプと、この燃料ポン
プから送出されて来る燃料を受け、設定圧力に蓄圧する
燃料蓄圧室（通称、コモンレール）を備え、この燃料蓄
圧室から複数の燃料供給路を介して内燃機関の複数の燃
料噴射弁に供給する。

【０００４】さらに、前記燃料蓄圧室には、燃料圧セン
サが設けられるとともに、リリーフ弁を介して燃料タン
クへと接続された燃料解放路が接続されている。燃料圧
センサは、コンピュータからなる制御装置に接続され、
燃料圧センサからの検出圧力が、設定圧力に達したと
き、異常が生じたものとして制御装置がリリーフ弁を解
放し、燃料圧センサの検出値が設定圧力より小さくなっ
たらリリーフ弁を閉じるようにしている。

【０００５】また、このような電子制御ではなく、機械
的に動作する圧力調節弁、たとえば特開平７−１２２５
３号に記載された圧力調節弁を、前記リリーフ弁とする
例もある。

【０００６】この場合、燃料解放路を塞ぐボール弁と、
このボール弁を常閉状態に付勢するスプリングとを備
え、スプリングの付勢力で決定される設定圧以上に燃料
蓄圧室内の圧力が上昇すると、スプリングに抗してボー
ル弁が開き、燃料蓄圧室内の燃料を燃料解放路から逃が
すようになっている。これによれば、前記例と同様、燃
料蓄圧室内の燃料圧が設定圧力より小さくなると、スプ
リングによりボール弁が燃料解放路を閉ざすこととな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記した各従来例で
は、次のような問題が生じる。何らかの故障により、燃
料ポンプから燃料が供給され続け、燃料蓄圧室内の燃料
圧が設定圧力より高くなると、前記リリーフ弁が開い
て、燃料圧が下げられ、「異常な高圧状態の回避」は確
保されるが、リリーフ弁が開いて一旦燃料圧が下がる
と、いずれの例においても、再度リリーフ弁が閉じてし
まうので、燃料が供給され続ける限り、燃料圧の上昇
と、リリーフ弁の解放による燃料圧の下降とが繰り返さ
れ、結局は系内圧力が設定圧力前後に安定するという結
果となる。

【０００８】この設定圧力は、装置のフェイルを避ける
ために許容される上限の値であり、装置の各部は、この
設定圧力に耐えうる規格を満たして設計されてはいるも
のの、通常の運転時に比較して、高圧下での連続運転が
続くことは、装置の寿命からしても好ましい状況ではな
い。

【０００９】これを回避するため、一旦、燃料蓄圧室内
の燃料圧が設定圧力以上の高圧となれば、リリーフ弁を
開いて燃料蓄圧室内の圧力を解放したままにすることが
考えられるが、そのようにすると、燃料噴射弁への燃料
供給が不可能になり、継続した運転は不可能となる。

【００１０】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、燃料蓄圧室内の圧力が設定圧力以上となったとき、
これを解放して「異常な高圧状態の回避」を確保すると
ともに、その後も、「異常な高圧状態の回避」を継続で
き、通常の運転を確保できる蓄圧式燃料噴射装置の提供
を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本件発明は、前記課題を
解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、燃料
供給源からの燃料を燃料蓄圧室にて蓄圧し、この燃料蓄
圧室にて蓄圧した燃料圧をもって燃料噴射弁に燃料を供
給する蓄圧式燃料噴射装置において、前記燃料蓄圧室内
の圧力が、設定圧力となったとき、燃料蓄圧室内の圧力
を解放して逃がす圧力解放手段と、この圧力解放手段に
よる圧力解放状態を保持する圧力解放保持手段と、この
圧力解放保持手段によって圧力解放状態をそのまま保持
している間に、前記燃料蓄圧室内の圧力を前記設定圧力
より小さい所定圧力で保持する圧力保持手段と、を備え
た。

【００１２】装置の故障等で燃料蓄圧室内の燃料圧力が
設定圧力にまで高まると、前記圧力解放手段により、そ
の圧力が解放されるので、装置の系内圧力が下がり、そ
の圧力解放状態が、その後も圧力解放保持手段により保
持される。しかも、その間に、圧力保持手段によって、
前記燃料蓄圧室内の圧力を前記設定圧力より小さい所定
圧力で保持する。ここで、これら各手段を実現するため
に、本発明では、燃料蓄圧室内の燃料を放出する燃料解
放路を設け、この燃料解放路には、燃料解放路を封止す
る経路封止駒を配置するとともに、定常時に経路封止駒
を燃料蓄圧室の外側から押さえる押さえ部材を燃料解放
路内に設け、さらに、燃料蓄圧室内からみて押さえ部材
より外側の燃料解放路の部位は、その断面積が前記経路
封止駒の断面積より大きい拡大経路部として形成するこ
とが好ましい。

【００１３】そして、前記燃料蓄圧室が設定圧力となっ
たとき、当該設定圧力に押された経路封止駒が押さえ部
材の押さえ力に抗して前記拡大経路部の位置に移動する
ことで、燃料解放路を解放するという前記圧力解放手段
を実現するとともに、このまま前記経路封止駒が拡大経
路部に位置することで圧力解放状態を維持する前記圧力
解放保持手段を実現する。

【００１４】さらに、前記拡大経路部の断面積と経路封
止駒の断面積との差によって形成される流路を含め、燃
料解放路のいずれかの位置に、所定圧力で燃料蓄圧室を
保持する流路抵抗部を設けることで、前記圧力保持手段
を実現する。

【００１５】この圧力保持手段を実現する流路抵抗部と
しては、前記拡大経路部の断面積と経路封止駒の断面積
との差によって形成される流路自体による流路抵抗によ
り、燃料蓄圧室内の圧力を保持することの他、燃料解放
路に、オリフィスを設け、このオリフィスの流路抵抗に
て、燃料蓄圧室内の圧力を保持する場合を例示できる。
なお、燃料解放路にオリフィスを設ける場合、前記拡大
経路部の断面積と経路封止駒の断面積との差は、オリフ
ィスの流路断面積より大きいことが条件となる。そうで
なければ、オリフィスが燃料蓄圧室内の圧力を規定しえ
ないからである。

【００１６】なお、燃料解放路は、前記燃料供給源側へ
と戻すのが、実用上好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施態様を、
図面を参照して説明する。図１に、本発明装置の全体構
成図を示す。この装置は、燃料供給源である燃料タンク
１から燃料を汲み上げて、所定圧力で送出する燃料ポン
プ２（ロータリーサプライポンプ）と、この燃料ポンプ
２から送出されて来る燃料を受け、所定の供給圧力に蓄
圧する燃料蓄圧室３を備えている。

【００１８】この燃料蓄圧室３には、複数の燃料供給路
４が接続され、各燃料供給路４には、内燃機関の複数の
燃料噴射弁５が接続されている。内燃機関がたとえば６
気筒で、各気筒にそれぞれ１つの燃料噴射弁５を設けた
場合、燃料供給路４、及び、燃料噴射弁５はそれぞれ６
つとなる。

【００１９】前記燃料蓄圧室３には、燃料圧センサ６が
設けられ、燃料蓄圧室３内の燃料圧を検出するようにな
っている。さらに、この燃料圧センサ６は、コンピュー
タからなる制御装置７に接続されている。

【００２０】この制御装置７には、アクセルペダルが踏
み込まれた状態か否かを検出するアクセルセンサＳ１、
内燃機関への吸気圧力を検出する吸気圧センサＳ２、内
燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサＳ３、内燃
機関の回転数を検出する機関回転数センサ（ＮＥセン
サ）Ｓ４、内燃機関への空気吸入量を検出するエアロフ
ローメータＳ５、車両に加わる慣性力を検出するＧセン
サＳ６他、車両制御に必要な各種センサが接続されてい
る。

【００２１】また、制御装置７には、燃料ポンプ駆動制
御部８、燃料噴射弁駆動制御部９が設けられ、これら
は、前記各種センサからの情報を基に決定される運転条
件に従って、燃料ポンプ２や燃料噴射弁５を駆動制御す
るようになっている。

【００２２】制御装置７では、予め設定された定常運転
用の目標圧力となるよう、燃料蓄圧室３内の燃料圧をフ
ィードバック制御する。すなわち、前記燃料圧センサ６
からの検出圧力が、前記目標圧力になるまで、前記燃料
ポンプ２に駆動信号を送り、燃料の供給を継続し、目標
圧力になったところで、前記燃料ポンプ２の駆動を停止
する制御を繰り返す。

【００２３】ところで、制御装置７による燃料蓄圧室３
内の圧力制御に異常が生じ、前記目標圧力を越えて、燃
料蓄圧室３に燃料が蓄圧されることがある。例えば、燃
料蓄圧室３内の圧力が目標圧力に達しているとき、正常
であれば５Ｖの電圧値が燃料圧センサ６から出されるも
のとする。燃料圧センサ６の異常等、何らかの理由で、
燃料蓄圧室３内の圧力が目標圧力に達しているにもかか
わらず、４Ｖの電圧値しか燃料圧センサ６から出されな
かった場合、制御装置７は、燃料ポンプ２に駆動信号を
送り、燃料の供給を続ける。これは、燃料圧センサ６か
らの出力値が５Ｖになるまで続けられるので、異常が補
修されない限り永久的にポンプ２からの燃料供給が継続
されることとなる。

【００２４】すると、燃料蓄圧室３は本来必要とする目
標圧力を越えた高圧状態となってしまうので、この高圧
状態を回避するため、燃料蓄圧室３には、前記燃料蓄圧
室３内の圧力が、前記目標圧力を越えた、所定の設定圧
力となったとき、燃料蓄圧室３内の圧力を解放して逃が
すリリーフ弁１１が圧力解放手段として設けられてい
る。このリリーフ弁１１は、燃料供給源側すなわち燃料
タンク１へと接続された燃料解放路１２に介在する形で
設置される。

【００２５】このリリーフ弁周りの構造を図２に示す。
図２に示したように、燃料蓄圧室３を形成する室本体２
１内に、室内と燃料解放路１２とつなぐ、燃料通路２２
が設けられ、この燃料通路２２と前記燃料解放路１２と
の接続部にあたる室本体２１端部に円柱状部２３が突出
して設けられている。前記燃料通路２２はこの円柱状部
２３を貫通している。

【００２６】円柱状部２３を貫通する燃料通路２２の端
部は、球面状凹部２４を備えており、この凹部２４内に
鋼球２５が配置されている。さらに、球面状凹部２４よ
りも外側にさらに拡大した内径の径大空所２６が形成さ
れ、この径大空所２６内に、前記鋼球を外側から押さえ
る樹脂リング２７が嵌合されている。前記鋼球２５は、
燃料解放路１２を封止する経路封止駒であり、樹脂リン
グ２７は、定常時に経路封止駒を燃料蓄圧室３の外側か
ら押さえる押さえ部材であり、これらがリリーフ弁１１
を形成する。

【００２７】円柱状部２３には、キャップ３１が外嵌さ
れ、このキャップ３１の内側には、前記径大空所２６内
に嵌合する内嵌筒部３２が設けられている。内嵌筒部３
２の先端部は、樹脂リング２７に当接してこれを燃料蓄
圧室３の室本体２１に押さえつけている。そして、この
内嵌筒部３２内に続いて前記燃料解放路１２を形成する
リターンパイプ３３がキャップに接続されている。この
結果、燃料通路２２から内嵌筒部３２を経てリターンパ
イプ３３から燃料タンク１へと至る燃料解放路１２が形
成されている。

【００２８】前記鋼球２５の直径は、樹脂リング２７の
内径より大きく設定され、この結果、鋼球２５は、通
常、樹脂リング２７によって押さえられ、球面状凹部２
４内に嵌合している。燃料蓄圧室３内の燃料圧が目標圧
力を越えた高圧な設定圧力以上になると、鋼球２５は樹
脂リング２７の押さえ力に抗して樹脂リング２７内を抜
け、燃料圧を解放する。換言すれば、本発明の圧力解放
手段が形成されており、前記設定圧力で鋼球２５が樹脂
リング２７内を抜けるように樹脂リング２７の内径等で
鋼球の押さえ力を調節している。

【００２９】一度樹脂リング２７を抜けて乗り越えた鋼
球２５は、内嵌筒部３２内に入り込んだままとなるの
で、樹脂リング２７による鋼球２５の押さえ機構は、本
発明でいう、圧力解放手段による圧力解放状態を保持す
る圧力解放保持手段であるといえる。

【００３０】なお、樹脂リング２７の代わりに、所定の
設定圧力で破砕可能な樹脂製などの押さえ板を押さえ部
材として用いることも可能である。樹脂リング２７を乗
り越えた鋼球２５が入り込む内嵌筒部３２内の内径は、
鋼球２５の外径より大きく設定されている。すなわち、
燃料蓄圧室３内からみて押さえ部材（樹脂リング２７）
より外側の燃料解放路１２の部位（内嵌筒部の部分）
は、その断面積が前記経路封止駒（鋼球２５）の断面積
より大きい拡大経路部となっているのである。この拡大
経路部である内嵌筒部３２内の通路断面積から鋼球の断
面積を差し引いた面積が、燃料通路の断面積およびリタ
ーンパイプ内の断面積より小さいとき、この部分が、リ
リーフ弁解放後において、前記燃料蓄圧室３内の圧力を
前記設定圧力より小さい所定圧力で保持する圧力保持手
段として機能する。

【００３１】このように、圧力保持手段としては、燃料
解放路１２に一定の流路抵抗をつけることで、設定圧力
より小さい所定圧力で燃料液圧を保持するのであり、こ
のような流路抵抗部としては、図３に示したように、リ
ターンパイプ内にオリフィス３４を設けることでも形成
することができる。オリフィス３４を設ける場合、燃料
解放路１２の他の部位の流路断面積は、オリフィス３４
の流路断面積より大きいことが条件となる。そうでなけ
れば、オリフィス３４が燃料蓄圧室３内の圧力を規定し
えないからである。ここで、前記したように、燃料圧セ
ンサ６の異常等、何らかの理由で、燃料蓄圧室３内の圧
力が目標圧力に達しているにもかかわらず、４Ｖの電圧
値しか燃料圧センサ６から出されなかった場合、制御装
置７は、異常が補修されない限り燃料ポンプ２に駆動信
号を送り続ける。すなわち、燃料圧センサ６からの出力
値が５Ｖになるまで、燃料ポンプ２に駆動信号が送り続
けられる。

【００３２】このような状態となると、燃料蓄圧室３内
の燃料圧は、目標圧力より大きくなっていくが、その圧
力が、前記樹脂リング２７による鋼球２５の押さえ力よ
り大きくなると、鋼球２５が樹脂リング２７内を乗り越
えて、内嵌筒部３２内に移動して、燃料解放路１２を開
通させるので、燃料蓄圧室３内の燃料圧は下降する。

【００３３】鋼球２５は内嵌筒部３２内に移動した状態
にそのまま保持されるので、圧力解放状態は、そのまま
保持され、装置内への必要以上の加圧は避けられ、「異
常な高圧状態の回避」は保持される。

【００３４】この間、装置の異常が補修されない限り、
目標圧力に向けて燃料ポンプ２からの燃料供給は継続さ
れているので、燃料蓄圧室３内の燃料は燃料解放路１２
を通じて、燃料タンクへ１と復帰している。

【００３５】このとき、図２では、内嵌筒部３２内に位
置する鋼球２５の部位で、流路抵抗部が形成され、前記
燃料蓄圧室３内の圧力を前記設定圧力より小さい所定圧
力で保持することとなり、また、図３では、オリフィス
３４が流路抵抗部として、同様の機能を奏することとな
る。よって、装置に異常が生じている場合でも、「異常
な高圧状態を回避」した範囲の燃料圧での燃料噴射を継
続でき、支障なく車両の運転を継続できる。

【００３６】蓄圧室３での異常な高圧状態は、燃料ポン
プ２の異常な継続運転として、あるいは、リリーフ弁１
１部分に設けたフェイル検出センサによるリリーフ弁解
放の検出信号によって検出可能である。そのような異常
検出があった場合、流路抵抗部により燃料蓄圧室３内の
圧力を前記設定圧力より小さい所定圧力で保持していれ
ば、故障修理のために、近くの修理工場等まで自力で車
両を移動できる。次に、他の実施形態を説明する。

【００３７】この例は、図４に示したように、前記リリ
ーフ弁１１を常閉の電磁弁にて形成し、制御装置７に、
前記燃料圧センサ６にて検出した燃料蓄圧室３内の燃料
圧が、前記設定圧力以上になったか否かを判定する判定
手段４１と、この判定手段４１により燃料蓄圧室３内の
燃料圧が設定圧力以上となったとき、前記電磁弁を開く
圧力解放手段４２と、その後の電磁弁の開状態を保持す
る圧力開放保持手段４３とをプログラムにて形成したも
のである。

【００３８】さらに、前記例と同様のオリフィス等によ
る流路抵抗部を設けることで、前記燃料蓄圧室３内の圧
力を前記設定圧力より小さい所定圧力で保持する圧力保
持手段を実現している。

【００３９】そして、燃料圧センサ６で検出した燃料蓄
圧室３内の燃料圧が異常を示す設定圧力以上となったか
否かが、判定手段で判定され、その判定結果が、燃料圧
が設定圧力以上であると判定されると、圧力解放手段４
２が電磁弁を開き、燃料解放路１２を解放するととも
に、圧力解放保持手段が、電磁弁を開いた状態に保持す
る。その後、燃料蓄圧室３内の燃料圧は、オリフィスに
よる流路抵抗により、所定圧力に保持される。

【００４０】このように、前記鋼球や樹脂リング２７等
による機械的制御に代えて電子的な制御によっても本発
明を実現できる。なお、この例において、流路抵抗部と
しては、図示したオリフィスではなく、電磁弁のデュー
ティ制御により、電磁弁の開度調節をし、その開度によ
って流路断面積を決め、流路抵抗部とすることも可能で
ある。

【００４１】

【発明の効果】本発明では、装置の故障等で燃料蓄圧室
内の燃料圧力が設定圧力にまで高まると、前記圧力解放
手段により、その圧力が解放されるので、装置の系内圧
力が下がって、異常高圧状態の回避が確保され、装置各
部品の耐久性も確保される。

【００４２】そして、圧力解放手段による圧力解放状態
は、その後も圧力解放保持手段により保持されるので、
異常高圧状態の回避が永続的に保持される。しかも、圧
力解放保持手段によって圧力解放状態をそのまま保持し
ている間に、圧力保持手段によって、前記燃料蓄圧室内
の圧力を前記設定圧力より小さい所定圧力で保持するの
で、装置に異常が生じている場合でも、正常な範囲の燃
料圧での燃料噴射を継続でき、支障なく車両の運転を継
続できる。従って、近隣の修理工場等に車両を自力で移
送できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の全体概略図

【図２】本発明を機械的に実現した場合の断面図

【図３】圧力保持手段を実現する流路抵抗部（オリフ
ィス）の一例を示した図

【図４】本発明を電子的に実現した場合の概念図

【符号の説明】

１・・燃料供給源である燃料タンク２・・燃料ポンプ３・・燃料蓄圧室４・・燃料供給路５・・燃料噴射弁６・・燃料圧センサ７・・制御装置Ｓ１・・アクセルセンサＳ２・・吸気圧センサＳ３・・水温センサＳ４・・機関回転数センサＳ５・・エアロフローメータＳ６・・Ｇセンサ８・・燃料ポンプ駆動制御部９・・燃料噴射弁駆動制御部１１・・リリーフ弁１２・・燃料解放路２１・・室本体２２・・燃料通路２３・・円柱状部２４・・球面状凹部２５・・鋼球（経路封止駒：圧力解放手段、圧力解放保
持手段、圧力保持手段）２６・・径大空所２７・・樹脂リング（押さえ部材：圧力解放手段：圧力
解放保持手段）３１・・キャップ３２・・内嵌筒部（圧力保持手段）３３・・リターンパイプ３４・・オリフィス（流路抵抗部：圧力保持手段）４１・・判定手段４２・・圧力解放手段４３・・圧力開放保持手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給源からの燃料を燃料蓄圧室にて
蓄圧し、この燃料蓄圧室にて蓄圧した燃料圧をもって燃
料噴射弁に燃料を供給する蓄圧式燃料噴射装置におい
て、前記燃料蓄圧室内の圧力が、設定圧力となったとき、燃
料蓄圧室内の圧力を解放して逃がす圧力解放手段と、この圧力解放手段による圧力解放状態を保持する圧力解
放保持手段と、この圧力解放保持手段によって圧力解放状態をそのまま
保持している間に、前記燃料蓄圧室内の圧力を前記設定
圧力より小さい所定圧力で保持する圧力保持手段と、を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】前記燃料蓄圧室内の燃料を放出する燃料
解放路を設け、この燃料解放路には、燃料解放路を封止
する経路封止駒を配置するとともに、定常時に経路封止
駒を燃料蓄圧室の外側から押さえる押さえ部材を燃料解
放路内に設け、さらに、燃料蓄圧室内からみて押さえ部
材より外側の燃料解放路の部位は、その断面積が前記経
路封止駒の断面積より大きい拡大経路部として形成され
ており、前記燃料蓄圧室が設定圧力となったとき、当該設定圧力
に押された経路封止駒が押さえ部材の押さえ力に抗して
前記拡大経路部の位置に移動することで、燃料解放路を
解放して、前記圧力解放手段を実現するとともに、この
まま前記経路封止駒が拡大経路部に位置することで圧力
解放状態を維持する前記圧力解放保持手段を実現し、さ
らに、前記拡大経路部の断面積と経路封止駒の断面積と
の差によって形成される流路を含め、燃料解放路のいず
れかの位置に、所定圧力で燃料蓄圧室を保持する流路抵
抗部を設けることで、前記圧力保持手段を実現すること
を特徴とする請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置。