JPH1089185A - ガソリン機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の始動を確実におこなうことができるガ
ソリン機関の燃料噴射装置を提供する。 【構成】 本発明によるガソリン機関の燃料噴射装置
は、燃料供給路に設けられた温度検知器２３と、圧力検
知器２５と、燃料供給路内の燃料蒸気を排出するベーパ
ーパージバルブ３５とを備え、ガソリン機関の始動時
に、検知温度と圧力とが所定値内にある場合に、制御装
置２７がベーパーの存在を判断し、ベーパーパージバル
ブ３５を開く構成である。従って、ガソリン機関の始動
時に、燃料供給路内のベーパーが確実に排出でき、ベー
パーの存在によるベーパーロックの弊害や圧力上昇の弊
害を防止して、機関の始動を確実におこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン機関の燃
焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射装置に関し、特に、
燃料供給路内で発生した燃料蒸気を排出するベーパーパ
ージバルブを備えたガソリン機関の燃料噴射装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリン機関の燃焼室に燃料を
直接噴射する直接噴射式内燃機関が公知である。この種
の内燃機関に用いられる燃料噴射装置では、燃料噴射圧
力を上げて燃料噴霧を微細化するため、高い噴射圧力が
要求されている。しかし、エンジン始動時にはエンジン
により駆動される高圧ポンプでは、高圧の吐出圧力を得
られないという不都合がある。

【０００３】これに対して、特開平７ー８３１３４号公
報には、低圧ポンプから供給された燃料をエンジン始動
時に高圧ポンプをバイパスさせて直接コモンレールに導
くとともに、コモンレールに設けられた高圧のレギュレ
ータをバイパスするバイパス回路を設け、このバイパス
回路を開いてコモンレール内に低圧の燃料を供給させて
コモンレール内の燃料圧力を所定以上に高めて噴射する
いわゆる低圧始動の技術が開示されている。

【０００４】一方、一般にエンジン停止直後はコモンレ
ール内が高圧に保持されているが、時間とともに圧力が
降下し、燃料温度が高いと、コモンレール内のガソリン
がベーパー化（蒸気化）する場合がある。このようなベ
ーパーを生じさせたまま次にエンジンを始動すると、燃
料圧力が上昇しにくく、特に、低温始動時には、フィー
ドポンプの吐出能力が劣ることとエンジン回転が低いこ
とからコモンレール内の圧力が低すぎてインジェクタか
ら噴射した燃料の霧化が不十分となり、エンジンの始動
ができない場合が生じるという不都合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなエンジン始
動時に、上述した従来技術の構成において、高圧レギュ
レータをバイパスするバイパス弁を開いて、コモンレー
ル内の燃料とともにベーパーを追い出すことが考えられ
る。しかし、コモンレール内圧力はバッテリーで駆動さ
れる低圧ポンプ（フィードポンプ）からの吐出量によっ
て変わるため、例えば、雰囲気温度等が変化するとバッ
テリー電圧がその影響を受け、特に低温時には圧力が低
くすぎて始動できなくなるという不都合がある。即ち、
バイパス弁を開いても、ベーパー（ガソリン蒸気）のみ
を追い出すことができないので、充分なコモンレール内
圧力が得られないという問題点がある。

【０００６】これに対して、バイパス弁の下流側に低圧
レギュレータを設けて、低圧ポンプからの吐出圧力の変
動に影響されることなく一定の圧力に保持することが考
えられる。しかし、エンジン停止直後、コモンレール内
が高温に保持され、コモンレール内部のガソリンがベー
パー化した場合には、所定の圧力が得られてもガソリン
蒸気が存在するため、いわゆるバーパロックが生じて、
インジェクタから燃料が噴射できないという問題点があ
る。

【０００７】かかるベーパーロックの問題は、上述した
低圧始動のみならず、高圧レギュレータを設けたいわゆ
る高圧始動の場合にも生じるものであり、コモンレール
内がベーパー化していると、インジェクタからの燃料が
噴射できなくなる。更に、コモンレール内がベーパー化
していると、高圧始動であってもコモンレール内に燃料
を送り込めなくなり、機関の始動が確実にできないとい
う不都合がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、機関の始動を確
実におこなうことができるガソリン機関の燃料噴射装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、燃料供給路に接続された
燃料噴射ノズルからガソリン機関の燃焼筒内にガソリン
燃料を直接噴射する燃料噴射装置において、燃料の温度
を検知する温度検知器と、燃料の圧力を検知する圧力検
知器と、燃料供給路内の燃料蒸気を排出するベーパーパ
ージバルブと、ガソリン機関の始動時に、前記温度検知
器と前記圧力検知器とが所定値内にある場合に前記ベー
パーパージバルブを開く制御装置とを備えるものであ
る。

【００１０】この請求項１に記載の発明によれば、燃料
供給路内において、ガソリン機関の始動時に、燃料供給
路内の燃料の温度と圧力とを検知し、これらの温度と圧
力とが所定値内にある場合に、制御装置はガソリン蒸気
（以下、単に「ベーパー」ともいう）の存在を判断し、
ベーパーパージバルブを開く。従って、ガソリン機関の
始動時に燃料供給路内のベーパーが確実に排出でき、ベ
ーパーの存在によるベーパーロックの弊害や圧力上昇の
弊害を防止して、機関の始動を確実におこなう。

【００１１】請求項２に記載の発明は、ガソリン機関に
設けられた燃料噴射ノズルからガソリン燃料を直接噴射
する燃料噴射装置において、ガソリン機関の始動時に、
燃料供給路内の燃料蒸気を排出するベーパーパージバル
ブを備え、このベーパーパージバルブから燃料蒸気を排
出する排出管を、ガソリン機関の燃焼室に空気を導入す
る吸気管に接続したものである。

【００１２】この請求項２に記載の発明によれば、ガソ
リン機関の始動時に、ベーパーパージバルブを開いて燃
料供給路内にある燃料蒸気を排出する。排出された燃料
蒸気はガソリン機関の吸気管に排出される。従って、エ
ンジン始動時に燃焼室には燃料蒸気が混入された空気が
供給されるので、ガソリン機関の始動時に、燃料噴射装
置からの燃料の供給が充分でない場合であっても、燃焼
室に供給される空気に燃料蒸気が混入されるから、機関
の始動を確実におこなうことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面の図１乃至図７
を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発
明の実施の形態にかかる燃料噴射装置３は、ガソリンエ
ンジンの燃焼室（気筒）にガソリンを直接噴射するもの
で、いわゆる直接噴射式ガソリンエンジンに用いられる
ものである。

【００１４】この燃料噴射装置３は、図１に示すよう
に、概して、燃料タンク５と、燃料タンク５内に配置さ
れた低圧ポンプ７、低圧レギュレータ１３、高圧ポンプ
８、高圧ポンプ８から圧送された燃料を蓄圧する蓄圧器
としてのコモンレール９及び高圧レギュレータ１１を接
続して回路が構成されている。低圧ポンプ７は、燃料タ
ンク５内の燃料（ガソリン）を高圧ポンプ８に圧送する
ものであり、高圧ポンプ８との間にはフィルタ１５が介
在されている。この低圧ポンプ７はバッテリーで駆動さ
れるものである。

【００１５】高圧ポンプ８は、低圧ポンプ７から供給さ
れた燃料を高圧に加圧するものであり、エンジンによっ
て駆動され、燃料を高圧に加圧してコモンレール９に圧
送する。尚、高圧ポンプ８とコモンレール９との間に
は、逆止弁１６が設けられており、機関停止後もコモン
レール９から高圧ポンプ８への燃料の逆流が防止されて
コモンレール内を高圧に保持する。

【００１６】コモンレール９には、複数のインジェクタ
１７が接続されており、コモンレール９で高圧に蓄圧さ
れた燃料を各インジェクタ１７からそれぞれエンジンの
気筒内に噴射するようになっている。

【００１７】高圧レギュレータ１１には、これと並列に
バイパス回路１９が設けられており、このバイバス回路
１９には、低圧始動時に高圧レギュレータ１１をバイパ
スさせて燃料を流すバイパス開閉弁２１が設けられてい
る。

【００１８】一方、コモンレール９内には、燃料の温度
を検知する温度検知器２３及び圧力検知器２５が設置さ
れており、コモンレール内の検知温度及び検知圧力を検
知信号として制御装置２７に送る構成となっている。ま
た、コモンレール９には、コモンレール９内に発生した
ベーパーを抜くためのベーパー排出回路３１が接続され
ている。このベーパー排出回路３１の後端部（排出口）
は、ガソリンエンジンの燃焼室に空気を導入する吸気管
（インテークマニホールド）３３に接続されており、排
出されたべーパー（ガソリン蒸気）をエンジンの燃焼室
に供給する構成になっている。尚、吸気管３３の各分岐
管は、エンジンの各シリンダ（図示せず）に接続されて
いる。

【００１９】バーパー排出回路３１には、べーパーパー
ジバルブ３５が設けられており、制御装置２７からの制
御信号により、開閉されるようになっている。このべー
パーパージバルブ３５は、図２及び図３に示すように、
燃料が通過可能な通路孔３７が形成された円盤３９を収
納室３８内に移動可能に配置しており、電磁コイル４１
の励磁により一方（図中下方）に移動される構成となっ
ている。円盤３９には、下方に突出する突起４５が一体
に設けられており、電磁コイル４１側に移動すると、こ
の突起４５の先端が弁体４３を押圧して移動させる構成
となっている。

【００２０】弁体４３は、通路３６に連通する弁室４７
において、スプリング４９に付勢されて弁座５１に着座
されることによって、通路３６に連通する弁孔５３を閉
鎖する構成となっている。この弁体４３は、スプリング
４９の付勢力に抗して、上述した円盤３９の突起４５に
押されて弁体４３を弁座５１から離し、弁孔５３を開く
構成である。図２に示す構成では、コモンレール内の圧
力が高い場合には、電磁力よりもコモンレール内圧力に
よる力の方が大きくなるような設定になっており、通電
されても開かないようになっている。即ち、誤動作によ
り弁が開くのを防止している。

【００２１】次に、制御装置２７について説明する。制
御装置２７は、温度検知器２３及び圧力検知器２５から
の検知信号を受けると、検知した温度Ｔと圧力Ｐとを演
算処理して所定の範囲内にあればべーパーパージバルブ
３５を開き、それ以外の場合には閉じる制御をする。べ
ーパーパージバルブ３５を制御する温度Ｔと圧力Ｐとの
関係は、例えば、図４に示すように、温度と圧力に基づ
くガソリンの蒸気圧線Ａと低圧ポンプ（フィードポン
プ）の吐出圧力線Ｂとの関係から求めている。この図４
は、縦軸に圧力Ｐを取り、横軸に温度Ｔを取ったもの
で、低圧ポンプ７の吐出圧Ｐ0 よりも大きく、ガソリン
の蒸気圧線Ａの圧力よりも小さい圧力の範囲（Ｈ領域）
である場合には、ガソリン蒸気が存在すると判断して、
べーパーパージバルブ３５を開くものであり、それ以外
の場合にはべーパーパージバルブ３５を閉じる。

【００２２】図４において、低圧ポンプ７の吐出圧力線
Ｂ以下の領域では、たとえガソリンが蒸気状態であって
も燃料がコモンレール９内に流入するのでべーパーパー
ジバルブ３５が閉であっても支障がない。一方、蒸気圧
線Ａより高い圧力では、ガソリンが蒸気化しないために
べーパーパージバルブ３５を開く必要がない。

【００２３】即ち、検出温度Ｔとの関係で圧力がＰ0 と
Ｐ1 との間のＨ領域にある場合にのみ、べーパーパージ
バルブ３５を開くように制御している。

【００２４】次に、本実施の形態にかかる燃料噴射装置
の作用について説明する。

【００２５】図６に示すように、エンジン始動時、イグ
ニッションキーの作動により制御が開始すると、ステッ
プＳ１で、制御装置２７は、温度検知器２３と圧力検知
器２５とからそれぞれ検知信号を受ける。次に、ステッ
プＳ２で、検知温度Ｔにおける圧力Ｐが上述の図４にお
けるガソリンの蒸気発生領域Ｈにあるか否か判断する。
圧力Ｐが蒸気発生領域Ｈ内にある場合には、ステップＳ
３でべーパーパージバルブ３５を開き、圧力Ｐが蒸気発
生領域Ｈにない場合には、閉じた状態のままリターンに
戻る。

【００２６】従って、エンジン始動時において、例え
ば、エンジン停止直後の始動のため、コモンレール内が
高温のためにガソリン蒸気が存在している場合には、べ
ーパーパージバルブ３５を開いてガソリン蒸気を排出す
る。これにより、ベーパー（ガソリン蒸気）の存在によ
り圧力が上昇しにくくなる弊害を防止して、コモンレー
ル内の圧力を確実に高めることができる。更に、ガソリ
ン蒸気の存在によるベーパーロックを防止できるので、
確実な燃料噴射をおこなうことができる。

【００２７】即ち、図５にコモンレール９内における圧
力の経時変化を示すように、べーパーパージバルブ３５
を開いて、コモンレール９内のべーパーが排出される
と、図５中に実線で示すように、所定圧力にまで短時間
で高めることができる。一方、ベーパー排出をしない場
合には、図中一点鎖線で示すように、低圧ポンプ７の吐
出圧以上に圧力を高めにくくなる。

【００２８】べーパーパージバルブ３５を開いて、コモ
ンレール９内から排出された蒸気は、エンジンの吸気管
３３に噴射される。従って、ガソリンのべーパーは、吸
気管から混合空気としてガソリン機関の燃焼室内に供給
されるので、エンジンの機関始動を補助することができ
る。特に、エンジン温度が低いいわゆるコールドスター
トインジェクションとして使用すれば、エンジン始動時
において、機関の始動を確実におこなうことができる。
この場合、燃料噴射ノズル１７からの燃料噴射に加え
て、ガソリン蒸気が混入された気体を燃焼室内に供給す
ることになるが、これに限らず、燃料噴射をせずに、ガ
ソリン蒸気が噴射された混合気体のみを燃焼室内に供給
してエンジンを始動するものであってもよい。

【００２９】上述した実施の形態では、コモンレール９
内のガソリン蒸気を排出する例を用いて説明したが、こ
れに限らず、燃料供給通路内におけるガソリン蒸気を排
出するものであればよく、例えば、図７に示すように、
高圧ポンプ内のガソリン蒸気を排出するものであって
も、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができ
る。

【００３０】即ち、図７に示す他の実施の形態では、高
圧ポンプ８に温度検知器２３と圧力検知器２５とを備え
ており、制御装置２７が高圧ポンプ８内の温度Ｔと圧力
Ｐとを検知して、ガソリン蒸気が存在する領域Ｈ（図４
参照）にある場合には、べーパーパージバルブ３５を開
いてガソリン蒸気を吸気管３３に排出する構成としたも
のである。尚、図７に示す実施の形態では、図１に示す
実施の形態と同一部分には同一の符号を付することによ
って、その部分の詳細な説明を省略する。

【００３１】この図７に示す実施の形態によれば、高圧
ポンプ８内のガソリン蒸気を排出できるので、高圧ポン
プ８から高圧燃料を確実に吐出でき、コモンレール９内
の圧力を確実に高めることができる。従って、エンジン
始動時に、確実なエンジン始動を図ることができる。

【００３２】本発明は上述した実施の形態に限らず、発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例え
ば、上述した実施の形態では、べーパーパージされたガ
ソリン蒸気は、エンジン機関の吸気管に噴射させて、こ
れをエンジンの燃焼室で使用する構成としたが、これに
限らず、燃料タンクに放出するものであってもよい。

【００３３】この場合には、排出されたガソリン蒸気の
有効利用は図れないが、すくなくとも、エンジン始動時
におけるコモンレール９又は高圧ポンプ８内のべーパー
を排出することができるので、べーパーの存在による弊
害を防止して圧力を確実に高めることができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、燃料供
給路内において、ガソリン機関の始動時に、燃料供給路
内の燃料の温度と圧力とが所定値内にある場合に、制御
装置がベーパーパージバルブを開いて燃料供給路内のガ
ソリン蒸気を排出する構成であるから、ガソリン蒸気の
存在によるベーパーロックの弊害や圧力上昇の弊害を防
止して、機関の始動を確実におこなうことができる。

【００３５】この請求項２に記載の発明によれば、ガソ
リン機関の始動時にベーパーパージバルブを開いて燃料
供給路内にある燃料蒸気を排出するとともに、排出され
た燃料蒸気はガソリン機関の吸気管に排出する構成であ
るから、ガソリンエンジンの燃焼室には燃料蒸気が混入
された混合気体が供給されるので、ガソリン機関の始動
時に、燃料噴射装置からの燃料の供給が充分でない場合
であっても、機関の始動を確実におこなうことができ
る。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射装置の回
路図である。

【図２】べーパーパージバルブの概略的構成を示す断面
図である。

【図３】図２に示す円盤の平面図である。

【図４】べーパーパージバルブの開閉領域を示すグラフ
図である。

【図５】ガソリン蒸気を排出した効果を示したグラフ図
である。

【図６】制御装置における制御フローを示すフローチャ
ートである。

【図７】他の実施の形態にかかる燃料噴射装置の回路図
である。

【符号の説明】

８ 高圧ポンプ（燃料供給路） ９ コモンレール（燃料供給路） ２３ 温度検出器 ２５ 圧力検出器 ２７ 制御装置 ３５ べーパーパージバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給路に接続された燃料噴射ノズル
   からガソリン機関の燃焼筒内にガソリン燃料を直接噴射
   する燃料噴射装置において、 燃料の温度を検知する温度検知器と、燃料の圧力を検知
   する圧力検知器と、燃料供給路内の燃料蒸気を排出する
   ベーパーパージバルブと、ガソリン機関の始動時に、前
   記温度検知器と前記圧力検知器とが所定値内にある場合
   に前記ベーパーパージバルブを開く制御装置とを備える
   ことを特徴とするガソリン機関の燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 ガソリン機関に設けられた燃料噴射ノズ
   ルからガソリン燃料を直接噴射する燃料噴射装置におい
   て、 ガソリン機関の始動時に、燃料供給路内の燃料蒸気を排
   出するベーパーパージバルブを備え、このベーパーパー
   ジバルブから燃料蒸気を排出する排出管を、ガソリン機
   関の燃焼室に空気を導入する吸気管に接続したことを特
   徴とするガソリン機関の燃料噴射装置。