JPH11236861A - 内燃機関の燃料供給方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直噴式の自動車用エンジンの燃料供給系
に改良を加え、エンジン始動時の円滑性を向上すると共
に、系路内の蒸発燃料の排出が良好に行えるようにす
る。 【解決手段】 燃料タンク１内の燃料２を低圧ポンプ５
で吸入し、この吸入した燃料を高圧ポンプ８で加圧して
燃焼室に分配するデリバリパイプ１８に供給するように
した内燃機関の燃料供給方法において、デリバリパイプ
１８への燃料供給を、高圧ポンプ８の通路に並列に設け
た第１のバイパス通路１５からも行えるようにした。エ
ンジンが冷機状態で始動させるときには、回転数が低い
高圧ポンプ８が燃料の流れを阻害することがあるが、第
１のバイパス通路１５からデリバリパイプ１８に燃料を
送るので、その影響を受けることなく円滑に始動させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室に燃料を直
接噴射する、いわゆる直噴式のエンジンに適用する内燃
機関の燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンと空気との混合気を燃料とし、
この混合気に点火プラグで着火してピストンを押し下げ
る、いわゆるガソリンエンジンにおいても、近来、ディ
ーゼルエンジンのように燃料を燃焼室に直接噴射するも
のが多くなってきている（一例として特開平７−７７１
１８号公報、特開平７−８３１３４号公報および特開平
７−２９３３８１号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような直噴式のエ
ンジンでは、従来の吸気管内噴射式のエンジンに比して
燃料の無駄な消費量が減り、効率よく燃焼させることが
できることから、出力増大と好燃費および排ガス浄化の
点でいずれも好ましい結果を得ることができるが、一
方、高圧ポンプが必要となることから、燃料ポンプとし
て低圧ポンプと高圧ポンプの２種を同時に駆動する必要
が生じて、エンジンの負担が大きくなるという問題があ
る。

【０００４】この点に関して、前掲公報のものはいずれ
も低圧ポンプと高圧ポンプの両方を使用し、高圧ポンプ
の吸入側への燃料供給は、あくまで低圧ポンプを介して
行うようになっていることから、エンジンの負担を軽減
することはできない。

【０００５】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
り、エンジンが始動し、高圧ポンプの機能が十分になっ
たときに低圧ポンプの作動を停止させるようにして、エ
ンジンの負担を軽減させる内燃機関の燃料供給方法およ
びその装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、請求項１に記載された内燃機
関の燃料供給方法の発明においては、燃料タンク内の燃
料を低圧ポンプで吸入し、該吸入した燃料を高圧ポンプ
で加圧して燃焼室に直接噴射するようにした内燃機関の
燃料供給方法において、エンジンの始動時には燃料を高
圧ポンプを通さずに流して該高圧ポンプの吸入側と排出
側に存在する残留燃料を該系路から外部に排出させるこ
とを特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載された発明において
は、請求項１に記載された方法において、前記低圧ポン
プを電力で駆動し、高圧ポンプはエンジンの出力で機械
的に駆動し、これら低圧ポンプと高圧ポンプの駆動をエ
ンジンの始動と同時に開始するとともに、エンジンの回
転が安定して高圧ポンプの機能が十分になったときに前
記低圧ポンプの作動を停止させることを特徴とする。

【０００８】そして請求項３に記載された内燃機関の燃
料供給装置の発明においては、燃料タンク内に低圧ポン
プと高圧ポンプの両吸入側を開口し、高圧ポンプの吸入
側に低圧ポンプの吐出側を接続すると共に、該高圧ポン
プの吸入側と吐出側に、逆止弁を有する第１のバイパス
通路を並列に接続し、該高圧ポンプの吐出側にエンジン
の燃焼室に燃料を分配するためのデリバリパイプの入口
を接続し、該デリバリパイプに設けた分配口と別の出口
を、高圧プレッシャレギュレータを有する通路で燃料タ
ンクに開口する通路に接続し、該高圧プレッシャレギュ
レータの通路に並列に、電磁切換弁と低圧プレッシャレ
ギュレータを直列接続した第２のバイパス通路を接続し
たことを特徴とする。

【０００９】また請求項４に記載された発明において
は、燃料タンク内に低圧ポンプと高圧ポンプの両吸入側
を開口し、高圧ポンプの吸入側に低圧プレッシャレギュ
レータを介して低圧ポンプの吐出側を接続すると共に、
該高圧ポンプの吸入側と吐出側に、逆止弁を有する第１
のバイパス通路を並列に接続し、該高圧ポンプの吐出側
にエンジンの燃焼室に燃料を分配するためのデリバリパ
イプの入口を接続し、該デリバリパイプに設けた分配口
と別の出口を、高圧プレッシャレギュレータを有する通
路で燃料タンクに開口する通路に接続し、該高圧プレッ
シャレギュレータの通路に並列に、燃圧保持手段と電磁
切換弁を直列接続した第２のバイパス通路を接続したこ
とを特徴とする。

【００１０】このような構成とすれば、エンジンの始動
時には、電力駆動される低圧ポンプによって燃料タンク
内の燃料が吸入されて高圧ポンプに供給される。エンジ
ンの始動時にはその回転数が低く、かつ不安定であるの
で、高圧ポンプは十分に機能しない。このためデリバリ
パイプから燃焼室へは低圧の燃料が供給されるが、暖機
運転の進行とともに高圧ポンプも良好に作動することに
なるので、デリバリパイプから高圧の燃料が燃焼室に供
給される。

【００１１】高圧ポンプが完全に機能する状態になれ
ば、それ自体で燃料タンク内の燃料を吸入するので、低
圧ポンプの運転を停止しても何ら差し支えない。低圧ポ
ンプを停止させることにより、電力消費が減るので、オ
ルタネータを駆動するエンジンの負担も小さくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のうちの内燃機関の
燃料供給装置に係る実施の形態を図１について説明す
る。燃料タンク１内には燃料２が入れられており、その
燃料２内にはフィルタ３，４が設けられている。フィル
タ３には低圧ポンプ５とフィルタ６を直列に設けた通路
７の下端が接続されている。通路７の上端は高圧ポンプ
８の吸入側に接続されている。

【００１３】フィルタ４には、高圧ポンプ８の吸入方向
に流れる逆止弁９と、絞り１０とを並列に設けた通路
（主通路）１１の下端が接続されている。通路１１の上
端は通路７の上端とともに、高圧ポンプ８の吸入側に接
続されている。なお、通路１１はフィルタ４の部分で、
燃料２を燃料タンク１内に戻す方向に開弁する逆止弁１
２を有する通路１３に接続されており、逆流した燃料２
を燃料タンク１内に戻すようになっている。

【００１４】高圧ポンプ８の吸入側と吐出側の間には、
吸入側から吐出側に向けて開弁する逆止弁１４を設けた
第１のバイパス通路１５が並列に接続されている。そし
て高圧ポンプ８の吐出側に接続された通路１６には、イ
ンジェクタ１７により図示しないエンジンの各シリンダ
に燃料を分配して供給するデリバリパイプ１８の入口１
８ａが接続されている。

【００１５】デリバリパイプ１８には、燃料の圧力を電
気的な値に変換する燃圧センサ１９が取付けられてお
り、後述する制御回路（エレクトロニック・コントロー
ル・モジュール、略号ＥＣＭ）２０に信号を送るように
なっている。通路１６にはアキュームレータ２１が接続
されており、この系路の圧力調整を行うようになってい
る。

【００１６】デリバリパイプ１８には、インジェクタ１
７に接続される分配口とは別の出口１８ｂが設けられて
おり、この出口１８ｂには、高圧プレッシャレギュレー
タ２２を有する通路２３と燃料タンク１に開口する通路
２４が接続されている。これにより、デリバリパイプ１
８内の余剰燃料を通路２３，２４を通じて燃料タンク１
に戻すようになっている。そして通路２３には、電磁切
換弁２５と低圧プレッシャレギュレータ２６を直列に接
続した第２のバイパス通路２７が並列に接続されてお
り、高圧プレッシャレギュレータ２２の閉弁時に、第２
のバイパス通路２７とこの第２のバイパス通路２７が接
続された通路２４を介して、余剰燃料を燃料タンク１に
戻すようになっている。

【００１７】上記回路において、低圧ポンプ５は電動式
であり、高圧ポンプ８はエンジンの回転軸に駆動される
機械式である。そして低圧ポンプ５と電磁切換弁２５と
は、制御回路２０の出力信号を受けて作動する。制御回
路２０は、前述した燃圧センサ１９のほか、イグニッシ
ョンスイッチのオン信号（Ｉｇ）、スタータースイッチ
のオン信号（Ｓｔａ）、エンジン回転数（Ｎｅ）、スロ
ットル開度信号（Ｔｈｒ）ならびに吸気管負圧（Ｐｉ
ｎ）等が入力され、それらの条件に応じて、低圧ポンプ
５と電磁切換弁２５を制御する。

【００１８】以上説明した回路が作動することによっ
て、本発明のうちの方法の発明が実現されることにな
る。この作動を説明する。なお、図中実線の矢印は燃料
の低圧の流れを示し、白抜き矢印は燃料の高圧の流れを
示す。

【００１９】運転者が図示しないスタータスイッチをオ
ンにすることによりエンジンが始動すると、制御回路２
０の出力信号で低圧ポンプ５が作動し、燃料タンク１内
の燃料２を高圧ポンプ８の吸入側に送出する。エンジン
の始動とともに高圧ポンプ８も作動するが、エンジンの
始動直後は回転数が低い上に回転が不安定であるので、
その吐出側には十分な圧力を得ることができない。この
ために、高圧ポンプ８が低圧ポンプ５の作動による燃料
の流れを阻害することになるので、燃料を逆止弁１４を
通すことにより、これを防ぐようにしている。

【００２０】低圧ポンプ５が作動すると、燃料の大部分
は逆止弁１４を通ってデリバリパイプ１８に流れるが、
一部は高圧ポンプ８に吸引され、他の一部は通路１１を
通ってフィルタ４から燃料タンク１内に戻される。この
流れ（実線矢印）によって通路１１内の蒸発燃料が除去
（パージ）される。

【００２１】逆止弁１４を通った燃料は実線矢印で示す
ように、デリバリパイプ１８に向かい、インジェクタ１
７から各シリンダの燃焼室に噴射される。エンジンの回
転数が低いときには、制御回路２０が電磁切換弁２５を
開弁し、デリバリパイプ１８内の余剰燃料を、実線矢印
で示すように第２のバイパス通路２７と通路２４を通じ
て燃料タンク１に戻すことになる。エンジンの回転数が
高くなり、高圧ポンプ８が十分に機能するようになる
と、インジェクタ１７からは十分な圧力の燃料がシリン
ダ内に噴射される。

【００２２】エンジンの回転数が高くなると、制御回路
２０は低圧ポンプ５の運転を停止させる。低圧ポンプ５
が停止すると、低圧ポンプ５から高圧ポンプ８への燃料
供給はなくなるが、高圧ポンプ８自体に吸引力があるの
で、白抜き矢印で示すように、フィルタ４から逆止弁９
を通じて燃料が吸入され、支障が生ずることはない。ま
た、エンジンの回転数が高くなったときには、制御回路
２０が第２のバイパス通路２７の電磁切換弁２５を閉
じ、白抜き矢印で示すように蒸発燃料を高圧プレッシャ
レギュレータ２２を通じて燃料タンク１に戻す（パージ
される）。

【００２３】本発明のうちの内燃機関の燃料供給方法の
発明は、以上実施の形態で説明したように、燃料タンク
１内の燃料２を低圧ポンプ５で吸入し、この吸入した燃
料２を高圧ポンプ８で加圧してシリンダ内に直接噴射す
るようにしたものにおいて、燃焼室への燃料供給を、高
圧ポンプ８の系路に並列に設けた第１のバイパス通路１
５からも行えるようにしたものである。これによって、
エンジン始動時の回転数が低いときに、燃料の流れを阻
害する高圧ポンプ８を、系路から除外してエンジンの始
動を円滑にすることができる。

【００２４】そして、低圧ポンプ５を電力駆動とし、高
圧ポンプ８はエンジンの出力による機械的駆動としてあ
る。そして、これら低圧ポンプ５と高圧ポンプ８の駆動
をエンジンの始動と同時に行うとともに、エンジンの回
転が安定して高圧ポンプ８の機能が十分になったときに
は低圧ポンプ５の作動を停止させる。低圧ポンプ５の作
動を停止することによって、これを駆動するために消費
する電力を節約することができる。

【００２５】制御回路２０が行う制御を、図２のフロー
チャート図とともに説明する。ステップＳ１で制御を開
始すると、続くステップＳ２でエンジンが作動している
か停止しているかの判断がなされ、エンジンが作動して
いると、次のステップＳ３によって、エンジンのそのと
きの回転数Ｎｅがあらかじめ設定された所定回転数ＮＥ
１より小さいか否かの判断がなされる。その結果、所定
回転数ＮＥ１より大であれば、続くステップＳ４によっ
て燃圧センサ１９が検出する圧力値Ｐｆがあらかじめ設
定された所定圧力値ＰＦ１より小さいか否かの判断がな
される。

【００２６】ステップＳ４の判断で、圧力値Ｐｆが所定
圧力値ＰＦ１より大であるとされたときには、第２のバ
イパス通路２７に接続された電磁切換弁２５が閉止され
る。電磁切換弁２５が閉止すると、デリバリパイプ１８
内に残留している高圧の燃料は、高圧プレシャレギュレ
ータ２２を通って燃料タンク１に戻される。

【００２７】ステップＳ１でエンジンが停止していると
判断されたとき、ステップＳ２でエンジンの回転数Ｎｅ
があらかじめ設定された所定回転数ＮＥ１より小さいと
判断されたとき、さらに燃圧センサ１９が検出する圧力
値Ｐｆがあらかじめ設定された所定圧力値ＰＦ１より小
さいと判断されたときには、いずれもステップＳ６によ
り第２のバイパス通路２７に接続された電磁切換弁２５
が開き、続くステップＳ７で低圧ポンプ５が作動する。
低圧ポンプ５が作動し電磁切換弁２５が開くと、デリバ
リパイプ１８内に残留している低圧の燃料は低圧プレッ
シャレギュレータ２６を通って燃料タンク１に戻され
る。

【００２８】ステップＳ５で、第２のバイパス通路２７
に接続された電磁切換弁２５が閉止した後は、続くステ
ップＳ８およびステップＳ９により、ステップＳ３およ
びステップＳ４で行った、所定回転数ＮＥ２および所定
圧力値ＰＦ２による同様の判断が再度なされる。すなわ
ち、ステップＳ９によって、エンジンのそのときの回転
数Ｎｅがあらかじめ設定された所定回転数ＮＥ２より小
さいか否かの判断がなされる。

【００２９】その結果、所定回転数ＮＥ２より大であれ
ば、続くステップＳ９によって燃圧センサ１９が検出す
る圧力値Ｐｆがあらかじめ設定された所定圧力値ＰＦ２
より小さいか否かの判断がなされる。ステップＳ９の判
断で、圧力値Ｐｆが所定圧力値ＰＦ２より大であるとさ
れたときにはステップＳ１０で低圧ポンプ５が停止さ
れ、ステップＳ１１で終了して、以降、同様の制御が繰
り返して行われることなる。

【００３０】ステップＳ８でエンジンの回転数Ｎｅがあ
らかじめ設定された所定回転数ＮＥ２より小さいと判断
されたとき、また、燃圧センサ１９が検出する圧力値Ｐ
ｆがあらかじめ設定された所定圧力値ＰＦ２より小さい
と判断されたときには、いずれもステップＳ７に進んで
低圧ポンプ５を作動させ、ステップＳ１１に進んで、以
上行った制御の繰り返しをすることになる。

【００３１】図３に示す回路は、本発明の実施の形態の
変形例である。この回路が図１の回路と相違するところ
は、図１のものでは第２のバイパス通路２７に接続され
ていた低圧プレッシャレギュレータ２６を、第１のバイ
パス通路１５に接続したことである。また、高圧ポンプ
８の吸入系路である通路１１に接続されていた燃圧保持
手段としての絞り１０を第２のバイパス通路２７に接続
し、逆止弁９は使用しないようにしたことである。

【００３２】この回路も基本的には図１のものと同様の
機能を果たす。異なるところは、低圧ポンプ５が作動し
て通路１１内の蒸発燃料を除去（パージ）するとき、そ
の除去は低圧プレッシャレギュレータ２６から戻される
流れで行われることである。そして低圧プレッシャレギ
ュレータ２６からのリターン量が多いことならびに通路
１１には絞りが接続されていないことによって、通路１
１の燃料の除去が短時間で行われることである。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た内燃機関の燃料供給方法およびその装置であるから、
請求項１に記載された発明によれば、エンジンの始動時
で回転数が低く、かつ不安定なときに、高圧ポンプの影
響を受けずに燃料の流れを維持することができることに
なる。また、請求項２に記載された発明によれば、エン
ジンが暖機して回転が安定したときには高圧ポンプが直
接燃料を吸入させ、低圧ポンプを停止させるので、消費
電力の節減ひいては燃料の節約となる効果がある。

【００３４】そして、請求項３に記載された発明によれ
ば、前記請求項１に記載された方法の発明が実現できる
ほか、エンジンの回転数に適合して各部分に残留する燃
料を除去できるので、エンジンの混合気噴出量が残留混
合気の影響を受けることなく、常に適正な燃焼を得るこ
とができることになる。また、請求項４に記載された発
明によれば、上記請求項３の発明が奏する効果に加え
て、主通路の燃料の除去が短時間で行える特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す回路図であ
る。

【図２】図１の回路における制御回路の作用を示すフロ
ーチャート図である。

【図３】本発明の実施の形態の他の例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ 燃料 ５ 低圧ポンプ ８ 高圧ポンプ １０ 絞り １５ 第１のバイパス通路 １８ デリバリパイプ ２２ 高圧プレッシャレギュレータ ２４ 通路 ２５ 電磁切換弁 ２６ 低圧プレッシャレギュレータ ２７ 第２のバイパス通路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内の燃料を低圧ポンプで吸入
   し、該吸入した燃料を高圧ポンプで加圧して燃焼室に直
   接噴射するようにした内燃機関の燃料供給方法におい
   て、エンジンの始動時には燃料を高圧ポンプを通さずに
   流して該高圧ポンプの吸入側と排出側に存在する残留燃
   料を該系路から外部に排出させることを特徴とする内燃
   機関の燃料供給方法。
2. 【請求項２】 前記低圧ポンプを電力で駆動し、高圧ポ
   ンプはエンジンの出力で機械的に駆動し、これら低圧ポ
   ンプと高圧ポンプの駆動をエンジンの始動と同時に開始
   するとともに、エンジンの回転が安定して高圧ポンプの
   機能が十分になったときに前記低圧ポンプの作動を停止
   させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃
   料供給方法。
3. 【請求項３】 燃料タンク内に低圧ポンプと高圧ポンプ
   の両吸入側を開口し、高圧ポンプの吸入側に低圧ポンプ
   の吐出側を接続すると共に、該高圧ポンプの吸入側と吐
   出側に、逆止弁を有する第１のバイパス通路を並列に接
   続し、該高圧ポンプの吐出側にエンジンの燃焼室に燃料
   を分配するためのデリバリパイプの入口を接続し、該デ
   リバリパイプに分配口と別の出口とを設け、該別の出口
   を、高圧プレッシャレギュレータを有する通路で燃料タ
   ンクに開口する通路に接続し、該高圧プレッシャレギュ
   レータの通路に並列に、電磁切換弁と低圧プレッシャレ
   ギュレータを直列接続した第２のバイパス通路を接続し
   たことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
4. 【請求項４】 燃料タンク内に低圧ポンプと高圧ポンプ
   の両吸入側を開口し、高圧ポンプの吸入側に低圧プレッ
   シャレギュレータを介して低圧ポンプの吐出側を接続す
   ると共に、該高圧ポンプの吸入側と吐出側に、逆止弁を
   有する第１のバイパス通路を並列に接続し、該高圧ポン
   プの吐出側にエンジンの燃焼室に燃料を分配するための
   デリバリパイプの入口を接続し、該デリバリパイプに分
   配口と別の出口とを設け、該別の出口を、高圧プレッシ
   ャレギュレータを有する通路で燃料タンクに開口する通
   路に接続し、該高圧プレッシャレギュレータの通路に並
   列に、燃圧保持手段と電磁切換弁を直列接続した第２の
   バイパス通路を接続したことを特徴とする内燃機関の燃
   料供給装置。