JP2005090232A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の燃料供給装置における運転停止後の燃料噴射弁からの燃料漏れ防止と、ベーパ発生防止とを両立する。
【解決手段】燃料タンク１内の燃料を燃料ポンプ２により燃料噴射弁４に供給する燃料供給通路３に、該燃料供給通路３をバイパスして燃料を燃料タンク１に戻すバイパス通路８を設けると共に、該バイパス通路８に電磁式の開閉弁９と燃圧を所定燃圧（大気圧より高いが運転時の燃圧より低い燃圧）に調整する調圧機構１０を設け、機関運転停止時に前記開閉弁９を所定時間開弁して調圧機構１０により燃料供給通路３内の燃圧を所定燃圧に減圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、機関運転停止時の燃料供給通路内の圧力を適度に制御するための技術に関する。

内燃機関の燃料供給装置として、燃料噴射弁より噴射されず燃料噴射弁下流のプレッシャレギュレータを通り燃料タンクに戻される余剰燃料による燃温上昇を防止するため、燃料噴射弁からの燃料戻り通路を廃止し、燃料ポンプ直後にプレッシャレギュレータを配置することで燃料圧力（以下単に燃圧という）調整を行うように構成されたシステム（以下ノンリターン方式という）がある。

この種の燃料供給装置では、機関運転停止後に燃料供給通路内に残された燃料からベーパが発生することを防止するため、燃料供給通路内の残圧を保持してベーパの発生を防止するようにしている（特許文献１）。
なお、機関運転停止後の燃料供給通路内の燃圧を、大気圧まで低下させているものもある(特許文献２)。
特開平７−２９３３９７号公報参照 実開平５−１２６４３号公報参照

しかしながら、特許文献１に記載されたもののように、運転停止時の残圧で保持した場合、残圧が高すぎて燃料噴射弁から燃料漏れが発生し、シリンダ内に燃料蒸気が蓄積しやすく、再始動時の運転性,排気エミッションを悪化させてしまうことがあった。
また、特許文献２に記載されたもののように、運転停止時に燃圧を大気圧まで低下させてしまうと、ベーパが発生しやすくなり、また、再始動時の燃圧上昇に遅れを来たして再始動性を損なうことがあった。

このため、請求項１に係る発明は、
燃料タンク内の燃料を、燃料ポンプにより燃料供給通路を介して燃料噴射弁へ供給する燃料供給装置において、
前記燃料供給通路からバイパスして燃料を燃料タンクに戻すバイパス通路と、
前記燃料供給通路とバイパス通路との連通、遮断を切り換える開閉弁と、
前記開閉弁の開動作による燃料供給通路とバイパス通路との連通時に、燃料供給通路内の燃圧を大気圧より高い所定燃圧に調整する調圧機構と、を設け、
機関運転停止時に前記開閉弁を開動作して前記調圧機構により前記所定燃圧に減圧する構成とした。

このようにすれば、運転停止時に開閉弁を開動作するだけで調圧機構により燃料供給通路内を所定燃圧に減圧されるので、燃料噴射弁からの燃料漏れを防止できる。また、該所定燃圧は大気圧より高いのでベーパの発生を抑制でき、再始動時の燃圧上昇遅れも抑制されて再始動性も満たされる。
また、請求項２に係る発明は、
燃料ポンプと、バイパス通路と、開閉弁と、調圧機構と、を、燃料タンク内に設けた構成とした。

このようにすれば、上記各機構を燃料タンク内に収納したことにより、タンク外のスペースを有効利用できる。
また、請求項３に係る発明は、
前記燃料供給通路の燃料噴射弁装着部より下流側に、任意（例えば任意の運転条件）に開閉を制御できるリリーフ弁と、該リリーフ弁を介して燃料を燃料タンク内に戻すリターン通路と、を設けた構成とした。

このようにすれば、高温状態となって燃料供給通路内にベーパが発生した場合でも、リリーフ弁が開弁してリターン通路へベーパを逃がすことができる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
第１の実施形態におけるシステム構成を示す図１において、燃料タンク１内の燃料は、電動式の燃料ポンプ２によって吸引され、該燃料ポンプ２から吐出された燃料は燃料供給通路３を介して各気筒の燃料噴射弁４に圧送される。
前記燃料供給通路３には、燃料ダンパ５が介装され、下流端部の燃料ギャラリ部３Ａには、燃圧を検出する燃圧センサ６が装着される。

前記燃料噴射弁４は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であり、コントロールユニット７から送られる機関の要求燃料量に対応する所定パルス幅Ｔｉ（開弁時間）の駆動パルス信号に応じて開弁制御され、図示しない機関の吸気通路内に燃料を噴射する。
前記燃料供給通路３の上流端部、すなわち燃料ポンプ２の吐出口直上部分には、燃料供給通路からバイパスして燃料を燃料タンク１に戻すバイパス通路８が接続され、その接続分岐点に、燃料供給通路３とバイパス通路８との連通、遮断を切り換える開閉弁９と、開閉弁の開動作による燃料供給通路とバイパス通路８との連通時に、燃料供給通路３内の燃圧を大気圧より高い所定燃圧に調整する調圧機構１０とが設けられる。

ここで、前記燃料ポンプ２、バイパス通路８、開閉弁９及び調圧機構１０は、燃料タンク１内に設ける。
図２は、上記開閉弁９及び調圧機構１０の詳細を示し、開閉弁９はバイパス通路８を開閉することによって燃料供給通路３とバイパス通路８との連通、遮断を切り換える弁体９ａと、該弁体９ａを閉弁方向に付勢するリターンスプリング９ｂと、弁体９ａを開弁駆動するソレノイド９ｃとを備えた電磁弁で構成され、前記コントロールユニット７からの信号によってソレノイド９ｃをＯＮ,ＯＦＦすることによって、開閉駆動される。前記開閉弁９の下流側に隣接して設けられる調圧機構１０は、バイパス通路８を開閉するダイアフラム弁１０ａと、該ダイアフラム弁１０ａを所定の付勢力で閉弁方向に付勢するリターンスプリング１０ｂとで構成される。ここで、リターンスプリング１０ｂの付勢力は、ダイアフラム弁１０ａが機関運転停止時に燃料供給通路３内に保持される燃圧より低い燃圧（大気圧よりは高い）を受けたときに開かれる大きさに設定されている。

前記コントロールユニット７には、前記燃圧センサ６からの検出信号の他、エアフロメータ１１からの吸入空気量検出信号Ｑ、クランク角センサ１２からの機関回転速度信号Ｎｅ、水温センサ１３からのエンジン冷却水温度（以下水温という）Ｔｗ、エンジンキースイッチ１４のＯＮ,ＯＦＦ信号などが入力される。
そして、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット７では、前記吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、機関の要求燃料量即ちシリンダ吸入空気量に対応する基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ（基本開弁時間）を演算する一方、該機関回転速度Ｎｅ及び基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいて、前記燃料ポンプ２の目標燃圧Ｐａを設定する。そして、同じくエンジン回転速度Ｎｅ及び基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいて設定された基本デューティを、前記目標燃圧Ｐａと前記燃圧センサ７により検出される燃圧とに基づいて、ＰＩＤ制御等によってフィードバック補正した制御デューティ信号をポンプ駆動回路（ＦＰＣＭ）１５に出力して燃料ポンプ２を制御することにより、目標燃圧を得るようにフィードバック制御する。

このように機関運転中の燃圧をフィードバック制御すると共に、機関運転停止後は、上記本発明に係る開閉弁９及び調圧機構１０を用いた制御によって燃圧が調整される。
すなわち、エンジンキースイッチがオフ操作されると、コントロールユニット７は、前記開閉弁９を所定時間通電して開弁させる。すると、燃料供給通路３内の運転停止時に保持されていた燃圧が開閉弁９を介して調圧機構１０のダイアフラム弁１０ａに加わる。上記したように、該運転停止時の燃圧によりダイアフラム弁１０ａに作用する開弁力は、リターンスプリング１０ｂの付勢力より大きいので、ダイアフラム弁１０ａが押し開かれて燃料が下流のバイパス通路８を通って燃料タンク１に戻される。これにより、燃圧が減少してダイアフラム弁１０ａに加わる開弁力がリターンスプリング１０ｂの付勢力と等しくなったところでダイアフラム弁１０ａが閉じ、ダイアフラム弁１０ａ上流側のバイパス通路８と連通している燃料供給通路３内の燃圧が該リターンスプリング１０ｂの付勢力と等しい力をダイアフラム弁１０ａに作用させる所定燃圧に維持される。開閉弁９は前記所定時間後に通電を遮断されて閉じ、所定燃圧Ｐｏに維持しつつ消費電力を最小限に留めることができる。

図３は、上記運転停止時及び再始動時の様子を示す。
このようにして、機関運転停止後、燃料供給通路３内の燃圧が前記所定燃圧Ｐに減圧されるので、燃料噴射弁４からの燃料漏れを防止できる。また、該所定燃圧は大気圧より高いのでベーパの発生を抑制でき、再始動時の燃圧上昇遅れも抑制されて再始動性も満たされる。

また、燃料ポンプ２、バイパス通路８、開閉弁９及び調圧機構１０を、燃料タンク１内に設けたことにより、燃料タンク１外のスペースを有効利用できる。
図４は、第２の実施形態におけるシステム構成を示す。
このものでは、第１の実施形態の構成に加え、前記燃料供給通路３の燃料噴射弁４装着部より下流側に、任意に開閉を制御できる（例えば運転始動時に開弁する）リリーフ弁２１と、該リリーフ弁２１を介して燃料を燃料タンク１内に戻すリターン通路２２と、を設けた構成とした。

このようにすれば、特に高温状態となって燃料供給通路３内にベーパが発生した場合でも、前記リリーフ弁２１が開弁してリターン通路２２へベーパを逃がすことができる。
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料供給通路内の燃圧を検出し、機関の通常運転時は、燃圧検出値を機関運転状態に基づいて設定された目標燃圧となるように制御することを特徴とする。

かかる構成によると、燃料ポンプから吐出する燃料量を燃料噴射弁から噴射される消費燃料量に見合った量だけに制御することができ、高温のリターン燃料による燃料温度上昇を抑制でき、かかるノンリターン方式において特に問題となる運転停止後の燃料漏れとベーパ発生の課題を解消できる。
（ロ）請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記開閉弁を電磁弁で構成したことを特徴とする。

かかる構成によると、機関運転停止後、開閉弁を所定時間通電するだけで確実に開弁して調圧機構で所定圧力に減圧させることができる。

本発明に係る第１の実施形態のシステム構成を示す図。 同上実施形態の調圧機構の拡大断面図。 同上実施形態における機関の運転停止時及び再始動時の様子を示すタイムチャート。 本発明に係る第２の実施形態のシステム構成を示す図。

符号の説明

１…燃料タンク ２…燃料ポンプ ３…燃料供給通路 ４…燃料噴射弁 ６…燃圧センサ ７…コントロールユニット ８…バイパス通路 ９…開閉弁 10…調圧機構 11…エアフロメータ 12…クランク角センサ 13…水温センサ 14…エンジンキースイッチ

Claims (3)

1. 燃料タンク内の燃料を、燃料ポンプにより燃料供給通路を介して燃料噴射弁へ供給する燃料供給装置において、
   前記燃料供給通路からバイパスして燃料を燃料タンクに戻すバイパス通路と、
   前記燃料供給通路とバイパス通路との連通、遮断を切り換える開閉弁と、
   前記開閉弁の開動作による燃料供給通路とバイパス通路との連通時に、燃料供給通路内の燃圧を大気圧より高い所定燃圧に調整する調圧機構と、を設け、
   機関運転停止時に前記開閉弁を開動作して前記調圧機構により前記所定燃圧に減圧することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記燃料ポンプと、バイパス通路と、開閉弁と、調圧機構と、を、燃料タンク内に設けた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装置。
3. 前記燃料供給通路の燃料噴射弁装着部より下流側に、任意に開閉を制御できるリリーフ弁と、該リリーフ弁を介して燃料を燃料タンク内に戻すリターン通路と、を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。

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