JP4104942B2 - Fuel injection device for direct injection internal combustion engine - Google Patents

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型作業機等の動力源として用いられる、比較的小型で、リコイルスタータ等の手動スタータで始動を行うようにされた直噴式の内燃エンジン、特に、直噴式２サイクル内燃エンジン用の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の直噴式２サイクル内燃エンジン用燃料供給装置として、前記内燃エンジンの燃焼作動室に燃料を直接噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁と、前記内燃エンジンにより駆動され、燃料タンク内の燃料を燃料吸入通路を介して吸入するとともに、燃料供給通路を介して前記燃料噴射弁に吐出供給する高圧燃料ポンプと、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を調整すべく、前記燃料供給通路における前記高圧燃料ポンプより下流側に介装された燃圧レギュレータと、を備えたものが知られている（特開平７−１３３７２４号公報、特開平１１−３５１０９３号公報、特許第２７９２５０６号公報等参照）。
【０００３】
上記従来の燃料供給装置では、前記高圧燃料ポンプからの燃料が、前記燃圧レギュレータで調圧されて前記燃料噴射弁に、供給されたり、前記燃料噴射弁に常時過剰の燃料を供給し、前記燃料噴射弁で噴射されなかった余剰燃料を、燃料タンクに戻して循環させるようにしたり、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を調整すべく、前記燃料噴射弁からの余剰燃料を前記燃料タンクに戻す燃料戻し通路に、燃圧レギュレータを介装したりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記直噴式内燃エンジン、特に、比較的小型で、リコイルスタータ等の手動スタータで始動を行うようにされた手動始動式内燃エンジンでは、次のような問題が生じる。
すなわち、前記内燃エンジンを始動すべく、始動操作（リコイル操作）を行っても、前記燃料供給通路等に燃料が充填されておらず（空気が溜まっている）、また、始動操作期間が短いこともあって、燃料の圧力が充分には高まらないので、前記燃料噴射弁から必要量の燃料が噴射されず、前記内燃エンジンを始動させるのに難儀するという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記した如くの問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、直噴式内燃エンジンが手動始動式であっても、容易に、かつ、確実に始動させることができるようにされた直噴式内燃エンジン用燃料供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る直噴式内燃エンジン用燃料供給装置は、基本的には、内燃エンジンの燃焼作動室に燃料を直接噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を燃料吸入通路を介して吸入するとともに熱料供給通路を介して前記燃料噴射弁に吐出供給せしめるべく前記内燃エンジンにより駆動される高圧燃料ポンプと、前記燃料噴射弁からの余剰燃料を前記燃料タンクに戻す燃料戻し通路に介装された燃圧レギュレータ及び手動式燃料ポンプと、を備え、前記手動式燃料ポンプは、前記内燃エンジンの始動前に、前記燃料タンクから前記燃圧レギュレータに至る通路部位に燃料を充填させるべく、前記燃圧レギュレータより下流側の前記燃料戻し通路に介装されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る直噴式内燃エンジン用燃料供給装置の好ましい具体的な態様は、前記燃圧レギュレータは、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を調整するものであり、燃料の調圧を解除するための手動解除部材を備えていることを特徴としている。
本発明に係る直噴式内燃エンジン用燃料供給装置の他の好ましい具体的な態様は、前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御するための制御装置を備え、該制御装置は、回転数センサにより検出されたエンジン回転数に基づいて、前記内燃エンジンが始動中であるとき、前記燃料噴射量を最大値もしくはその近傍値とする制御を行うようにされ、前記内燃エンジンは、携帯型作業機等の動力源として用いられることを特徴としている。
【０００８】
前記の如くの構成とされた、本発明に係る直噴式内燃エンジン用燃料供給装置の好ましい態様においては、前記内燃エンジンを始動させるにあたっては、始動操作（リコイル操作）を行う前に、前記燃圧レギュレータによる燃料の調圧を、それに備えられた手動解除部材で解除（燃圧を０に）しながら、前記手動式燃料ポンプを操作し、前記燃料タンクから燃料を前記燃料吸入通路を介して吸い出して、前記高圧燃料ポンプ、前記燃料供給通路、及び前記燃料噴射弁等の通路部位に導く。これにより、前記通路部位内の残留空気が追い出されて、代わりに燃料が充填される。
【０００９】
この状態で始動操作を行うと、前記内燃エンジンのクランク軸が回転し、前記高圧燃料ポンプが駆動され、該高圧燃料ポンプにより、前記燃料タンク内の燃料が前記燃料吸入通路を介して吸入されるとともに、前記燃料供給通路を介して前記燃料噴射弁に吐出供給される。この場合、前記燃料供給通路等の通路部位には空気が残っておらず、燃料が充填されているので、燃料の圧力が速やかに上昇せしめられ、充分な量の燃料が前記燃料噴射弁に供給される。
【００１０】
また、この始動時には、前記制御装置により、前記燃料噴射量（前記燃料噴射弁の開弁期間）を最大値もしくはその近傍値とする制御が行われるので、前記燃料噴射弁からは、必要充分な量の燃料が噴射される。
このように構成とされることにより、前記直噴式内燃エンジンが手動始動式であっても、容易に、かつ、確実に始動させることができる。
そして、前記内燃エンジンが始動した後は、前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁に常時過剰の燃料が供給されるとともに、前記燃料戻し通路に介装された燃圧レギュレータにより、前記燃料タンクに戻される燃料の量が調整され、これによって、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力が適正値に維持され、前記燃料噴射弁の開弁期間に応じた量の燃料が、前記燃焼作動室に噴射される。
【００１１】
また、前記燃圧レギュレータから前記燃料タンクに戻された燃料は、前記高圧燃料ポンプにより、再び前記燃料噴射弁に吐出供給されて、循環せしめられる。このように燃料を循環させることにより、燃料噴射量が少ないために、前記燃焼作動室からの熱伝導により上昇しがちな、燃料の温度上昇を抑えられる等の利点が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係る燃料供給装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示される燃料供給装置が適用された小形空冷直噴式２サイクル内燃エンジンの縦断面図である。
図２に示される内燃エンジン５０は、刈払機等の携帯型作業機に搭載されるもので、ピストン５４が上下方向に摺動自在に嵌挿されたシリンダ５２と、該シリンダ５２の下側に連結されて、内部にクランク室５６を形成するクランクケース５５と、を備え、前記シリンダ５２の外周には、多数の冷却フィン５８が形成されるとともに、前記シリンダ５２における前記ピストン５４上方の燃焼作動室５３の頂部（燃焼室５３ａ）に、燃料噴射弁２０（後述）と点火プラグ５９が装着されている。
【００１３】
前記クランク室５６の左右方向中央には、クランク軸６０が軸支され、該クランク軸６０のクランクピン７１には、連接ロッド７２を介して前記ピストン５４が枢支連結されるとともに、前記連接ロッド７２を挟むように、前記クランクピン７１の左右にクランクウエブ７４が固定されている。
【００１４】
前記シリンダ５２には、前記クランク軸６０の軸線に直交する方向に排気口６２が形成されるとともに、該排気口６２に対向する（１８０°ずれた位置）に、段下げ状態で吸気口６３が形成され、前記排気口６２及び前記吸気口６３と９０°ずれた左右両側位置に、シュニューレ掃気式をとる、一対の掃気通路６４、６４が形成されている。
【００１５】
前記クランク軸６０の右端側には、本実施形態の燃料供給装置１０の主要部を構成する高圧燃料ポンプ３０（後述）と、リコイルスタータ８０が設けられている。
一方、前記燃料供給装置１０は、図１に示される如くに、前記内燃エンジン５０の前記燃焼室５３ａに燃料を直接噴射する電磁駆動式の前記燃料噴射弁２０と、前記内燃エンジン５０の前記クランク軸６０により駆動され、燃料タンク１２内の燃料を、燃料吸入通路１５を介して吸入するとともに、燃料供給通路３５を介して前記燃料噴射弁２０に過剰に吐出供給する前記高圧燃料ポンプ３０と、前記燃料噴射弁２０から噴射される燃料の圧力を調整すべく、前記燃料噴射弁２０から余剰燃料を前記燃料タンク１２に戻す燃料戻し通路１７に介装された燃圧レギュレータ４０と、前記燃料噴射弁２０による燃料噴射量を制御するための制御装置１００と、を備え、前記内燃エンジン５０の始動前に、前記燃料タンク１２から前記燃圧レギュレータ４０に至る通路部位、つまり、前記燃料吸入通路１５、前記高圧燃料ポンプ３０、前記燃料供給通路３５、前記燃料噴射弁２０、前記燃料戻し通路１７の上流側部分、及び、前記燃圧レギュレータ４０に燃料を充填させるべく、前記燃料戻し通路１７における前記燃圧レギュレータ４０より下流側に、手動式燃料ポンプ４５が介装されている。
【００１６】
より詳しくは、前記燃料噴射弁２０は、円筒形のハウジング２１、ソレノイド２２、ステータ（吸引子）２３、先端部が半球状の弁体（プランジャ）２４、該弁体２４が摺動自在に挿入された通路部２６及び前記弁体２４により開閉される噴射口２７を有する弁座部材２５、前記ステータ２３と前記弁体２４との間に介装されて、前記弁体２４を常時前記噴射口２７を閉じる方向に付勢する圧縮コイルばね２８等からなっており、前記ソレノイド２２に、前記制御装置１００から、前記内燃エンジン５０の運転状態に応じたパルス幅（デューティ比）を持つパルス信号を、所定のタイミングをもって（例えば、吸入行程開始時に）供給して、前記ソレノイド２２を通電励磁し、前記パルス幅に応じた期間（通電励磁期間）Ｔだけ、前記弁体２４を前記コイルばね２８の付勢力に抗して引き上げて、前記噴射口２７を開かせることによって、燃料噴射量を調整するようになっている。
【００１７】
前記高圧燃料ポンプ３０は、プランジャポンプとされ、前記クランク軸６０によって、カム機構３５を介して駆動されるようになっている。該カム機構３５は、前記クランク軸６０に対して直交配置されたカム軸３６を有し、該カム軸３６は、それに外嵌固定されたウォームホイール６７と、前記クランク軸６０に外嵌固定されたウォーム６６と、からなる減速機構により、前記クランク軸６０の回転数の１／２０程度に減速されて、回転せしめられる。前記カム軸３６の左端面には、その回転軸線Ｏａからは偏心してピン３７（中心軸線Ｏｂ）が垂直に立設されており、該ピン３７には、ボールベアリング３８が外嵌されている。
【００１８】
前記高圧燃料ポンプ３０は、両側に、互いに逆位相で作動するチェック弁３１、３２が配されたポンプ室３３と、前記カム機構３５により往復動せしめられる、前記カム機構３５の従節部材に相当するプランジャ３４と、を有し、その流入口３０Ａには、前記燃料吸入通路１５の下流端が接続され、その吐出口３０Ｂには、前記燃料供給通路３５の上流端が接続されている。
【００１９】
前記燃料戻し通路１７の上流端は、前記燃料噴射弁２０の前記通路部２６に接続され、その下流端は、前記燃料タンク１２内に挿入されている。この燃料戻し通路１７に介装された前記燃圧レギュレータ４０は、調圧弁４１を備えるとともに、燃料の調圧を解除する（燃料の圧力を０、つまり、素通りさせる）ための手動解除部材として、前記調圧弁４１を押し上げて強制的に開かせるプッシュロッド４２を備えている。
【００２０】
そして、前記燃料戻し通路１７における前記燃圧レギュレータ４０より下流側に介装された前記手動式燃料ポンプ４５は、ゴム製の半球状ポンプ室４６と、互いに逆位相で作動するチェック弁４７、４８が配設された吸入口４５Ａ、吐出口４５Ｂと、を備え、前記半球状ポンプ室４６は、手指で押圧すると押し潰され、解放すると、それ自体の弾性後元力により、元の半球状に復元するようになっており、この押圧−解放を繰り返すことで、前記半球状ポンプ室４６の復元時に生じる吸引力（負圧）により、前記燃料タンク１２の燃料が、前記燃料タンク１２から吸い出されて、前記燃圧レギュレータ４０に至る通路部位（前記燃料吸入通路１５、前記高圧燃料ポンプ３０、前記燃料供給通路３５、前記燃料噴射弁２０、前記燃料戻し通路１７の上流側部分、前記燃圧レギュレータ４０）に充填されるとともに、前記燃料戻し通路１７における前記燃圧レギュレータ４０と前記手動式燃料ポンプ４５との間の部位及び前記手動式燃料ポンプ４５にも充填される。
【００２１】
また、前記制御装置１００には、前記内燃エンジン５０の回転数（クランク角）を検出する回転数センサ１１０からの検出信号や、前記内燃エンジン５０の吸気通路８3に配設されたスロットル弁８５の開度を検出するスロットル開度センサ１２０からの検出信号等が供給される。前記制御装置１００は、前記回転数センサ１１０により検出されたエンジン回転数や、前記スロットル開度センサ１２０により検出された前記スロットル弁８５の開度等に基づいて、前記燃料噴射弁２０による燃料噴射量（開弁期間）を制御するようにされる。
【００２２】
この場合、前記制御装置１００は、前記回転数センサ１１０により検出されたエンジン回転数に基づいて、前記リコイルスタータ８０によって前記内燃エンジン５０が始動中であるとき、前記燃料噴射量を、最大値もしくはその近傍値とする制御を行うようにされている。
より詳しくは、図３に、縦軸に前記燃料噴射弁２０の開弁期間Ｔ（ms）を、横軸にエンジン回転数N(rpm)をとって、前記スロットル弁８５の開度が最小開度（アイドル回転開度）付近にあるときの開弁期間Tminを実線で、また、前記スロットル弁８５の開度が最大開度（全開）付近にあるときの開弁期間Tmaxを一点鎖線で示したように、前記スロットル弁８５の開度が最小開度付近にあり、かつ、エンジン回転数が設定回転数Ｎａ（＜アイドル回転数）に達していないときは、始動中であると判断して、前記開弁期間を、前記スロットル弁８５が最大に開かれているときと同じ最大値Tmax（５．５ms程度）とする制御を自動的に行うようにされる。そして、エンジン回転数が前記設定アイドル回転数Ｎａに達すると、今度は、前記開弁期間を最小値Tminとする制御を自動的に行うようにされる。また、図の４０００(rpm)付近の回転数Ｎｂは、前記クランク軸６０に外嵌された、図示しない遠心クラッチのクラッチイン回転数とされ、この回転数Ｎｂを越えたときは、前記開弁期間Ｔが若干長くされるようになっている。
【００２３】
このような構成とされた本実施形態の燃料供給装置１０においては、前記内燃エンジン５０を始動させるにあたっては、始動操作（リコイル操作）を行う前に、前記燃圧レギュレータ４０による燃料の調圧を、それに備えられた手動解除部材としての前記プッシュロッド４２で解除しながら、前記手動式燃料ポンプ４５を手指で押圧−解放する操作を、繰り返して行う。これにより、前記半球状ポンプ室４６の復元時に生じる吸引力（負圧）により、前記燃料タンク１２の燃料が前記燃料タンク１２から吸い出されて、前記燃料タンク１２から前記燃圧レギュレータ４０に至る通路部位（前記燃料吸入通路１５、前記高圧燃料ポンプ３０、前記燃料供給通路３５、前記燃料噴射弁２０、前記燃料戻し通路１７の上流側部分、前記燃圧レギュレータ４０）に充填されるとともに、前記燃料戻し通路１７における前記燃圧レギュレータ４０と前記手動式燃料ポンプ４５との間の部位及び前記手動式燃料ポンプ４５にも充填される。
【００２４】
この状態で始動操作（リコイル操作）を行うと、前記内燃エンジン５０の前記クランク軸６０が回転し、前記高圧燃料ポンプ３０が駆動され、該高圧燃料ポンプ３０により、前記燃料タンク１２内の燃料が、前記燃料吸入通路１５を介して吸入されるとともに、前記燃料供給通路３５を介して前記燃料噴射弁２０に吐出供給される。この場合、前記燃料供給通路３５等の通路部位には空気が残っておらず、燃料が充填されているので、燃料の圧力が速やかに上昇せしめられ、充分な量の燃料が、前記燃料噴射弁２０に供給される。
【００２５】
また、この始動時には、前記制御装置１００により、前記燃料噴射弁２０の開弁期間を最大値とする制御が行われるので、前記燃料噴射弁２０からは必要充分な量の燃料が噴射される。
このようにされることにより、高温始動性も向上し、前記直噴式内燃エンジン５０が、手動始動式であっても、容易に、かつ、確実に始動させることができる。
【００２６】
そして、前記内燃エンジン５０が始動した後は、前記高圧燃料ポンプ３０から前記燃料噴射弁２０に常時過剰の燃料が供給されるとともに、前記燃料戻し通路１７に介装された前記燃圧レギュレータ４０により、前記燃料タンク１２に戻される燃料の量が調整され、これによって、前記燃料噴射弁２０から噴射される燃料の圧力が適正値に維持され、前記燃料噴射弁２０の開弁期間に応じた量の燃料が、前記燃焼作動室５３に噴射される。
【００２７】
また、前記燃圧レギュレータ４０から前記燃料タンク１２に戻された燃料は、前記高圧燃料ポンプ３０により、再び前記燃料噴射弁２０に吐出供給されて循環せしめられる。このように燃料を循環させることにより、燃料の温度上昇によるベーパーロックを抑えられる等の利点が得られる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができるものである。
【００２８】
例えば、前記実施形態では、前記手動式燃料ポンプ４５を、前記燃料戻し通路１７における前記燃圧レギュレータ４０より下流側に介装し、前記手動式燃料ポンプ４５の復元時の吸引力を利用して、燃料を前記燃料供給通路３５等の通路部位（１５、３０、３５、２０、１７、４０）に充填するようにしているが、前記手動式燃料ポンプ４５の位置は、これに限られることはなく、図４に示される如くに、前記燃料吸入通路１５に介装して、前記手動式燃料ポンプ４５の押し出し力を利用し、前記燃料供給通路等の通路部位（１５、３０、３５、２０、１７、４０）に燃料を充填するようにしてもよく、その場合は、前記燃料タンク１２と一体的に形成することもできるので、部品としての取り回しが容易化される。ただし、前記実施形態のように、前記手動式燃料ポンプ４５を、前記燃料戻し通路１７に介装せしめれば、前記燃料タンク１２が、前記内燃エンジン５０より上方にあっても下方にあっても良好な結果が得られるが、前記手動式燃料ポンプ４５を、前記燃料吸入通路１５に介装すると、前記燃料タンク１２が前記内燃エンジン５０より下方にある場合、前記通路部位に空気が残りやすくなり、良好な結果が得られなくなるおそれがある。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る直噴式内燃エンジン用燃料供給装置は、始動前に、手動式燃料ポンプで、燃料タンクから燃圧レギュレータに至る通路部位に燃料を確実に充填することができるので、直噴式内燃エンジンが手動始動式であっても、容易に、かつ、確実に始動させることができる。
また、燃料を循環させるようにしているので、燃料の温度上昇を抑えられる等の利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料供給装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】図１に示される燃料供給装置が適用された小形空冷直噴式２サイクル内燃エンジンの縦断面図。
【図３】図１に示される燃料供給装置に備えられた制御装置の制御内容の説明に供されるグラフ。
【図４】図１に示される燃料供給装置の変形例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１０ 直噴式内燃エンジン用燃料供給装置
１２ 燃料タンク
１５ 燃料吸入通路
１７ 燃料戻し通路
２０ 燃料噴射弁
３０ 高圧燃料ポンプ
３５ 燃料供給通路
４０ 燃圧レギュレータ
４２ プッシュロッド（手動解除部材）
４５ 手動式燃料ポンプ
５０ 小形空冷直噴式内燃エンジン
５３ 燃焼作動室
５５ 圧縮コイルばね（ばね手段）
１００ 制御装置
１１０ 回転数センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a direct-injection internal combustion engine that is used as a power source for a portable work machine or the like and is started with a manual starter such as a recoil starter, and particularly for a direct-injection two-cycle internal combustion engine. The present invention relates to a fuel supply apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a fuel supply device for a direct injection type two-cycle internal combustion engine of this type, an electromagnetically driven fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion working chamber of the internal combustion engine, and a fuel in a fuel tank driven by the internal combustion engine A high-pressure fuel pump that inhales through the fuel intake passage and discharges the fuel injection valve through the fuel supply passage; and adjusts the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve in the fuel supply passage. A fuel pressure regulator provided downstream of the high-pressure fuel pump is known (see JP-A-7-133724, JP-A-11-351093, JP-B-279506, etc.). .
[0003]
In the conventional fuel supply apparatus, the fuel from the high-pressure fuel pump is regulated by the fuel pressure regulator and supplied to the fuel injection valve, or excessive fuel is always supplied to the fuel injection valve. The surplus fuel that has not been injected by the injection valve is returned to the fuel tank and circulated, or the surplus fuel from the fuel injection valve is adjusted to adjust the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve. A fuel pressure regulator is interposed in the fuel return passage to return to.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the direct injection type internal combustion engine, in particular, the manual start type internal combustion engine which is relatively small and is started with a manual starter such as a recoil starter has the following problems.
That is, even if a start operation (recoil operation) is performed to start the internal combustion engine, the fuel supply passage or the like is not filled with fuel (air is accumulated), and the start operation period is short. For this reason, since the fuel pressure does not increase sufficiently, a necessary amount of fuel is not injected from the fuel injection valve, which makes it difficult to start the internal combustion engine.
[0005]
The present invention has been made in view of the problems as described above, and the object of the present invention is to enable easy and reliable start even if the direct injection internal combustion engine is a manual start type. Another object of the present invention is to provide a fuel injection device for a direct injection internal combustion engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention basically includes an electromagnetically driven fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion working chamber of the internal combustion engine, and a fuel tank. A high-pressure fuel pump driven by the internal combustion engine to suck in the fuel through the fuel intake passage and discharge and supply the fuel to the fuel injection valve through the heat supply passage, and excess fuel from the fuel injection valve A fuel pressure regulator and a manual fuel pump interposed in a fuel return passage returning to the fuel tank, wherein the manual fuel pump is a passage portion extending from the fuel tank to the fuel pressure regulator before starting the internal combustion engine. It is characterized in that it is interposed in the fuel return passage on the downstream side of the fuel pressure regulator so as to be filled with fuel .
[0007]
In a preferred specific aspect of the fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention, the fuel pressure regulator adjusts the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve, and releases the pressure regulation of the fuel. For this purpose, a manual release member is provided.
Another preferable specific aspect of the fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention includes a control device for controlling the fuel injection amount by the fuel injection valve, and the control device is detected by a rotation speed sensor. When the internal combustion engine is being started based on the engine rotational speed, control is performed to set the fuel injection amount to a maximum value or a value close thereto, and the internal combustion engine is a portable work machine or the like. It is used as a power source.
[0008]
In a preferred aspect of the fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention configured as described above, when starting the internal combustion engine, before performing a start operation (recoil operation), the fuel pressure regulator The manual pressure pump is operated to release the fuel pressure regulation by the manual release member provided therein (the fuel pressure is set to 0), and the fuel is sucked out from the fuel tank through the fuel intake passage. The high pressure fuel pump, the fuel supply passage, and the fuel injection valve are guided to passage portions. As a result, the residual air in the passage portion is expelled and filled with fuel instead.
[0009]
When a starting operation is performed in this state, the crankshaft of the internal combustion engine rotates and the high-pressure fuel pump is driven, and the fuel in the fuel tank is sucked through the fuel intake passage by the high-pressure fuel pump. At the same time, the fuel is injected and supplied to the fuel injection valve through the fuel supply passage. In this case, since no air remains in the passage portion such as the fuel supply passage and the fuel is filled, the pressure of the fuel is quickly raised, and a sufficient amount of fuel is supplied to the fuel injection valve. Is done.
[0010]
Further, at the time of starting, since the control device controls the fuel injection amount (the valve opening period of the fuel injection valve) to be the maximum value or a value close thereto, the fuel injection valve has a necessary and sufficient amount. An amount of fuel is injected.
With such a configuration, even if the direct injection internal combustion engine is a manual start type, it can be started easily and reliably.
After the internal combustion engine is started, excessive fuel is always supplied from the high-pressure fuel pump to the fuel injection valve and is returned to the fuel tank by a fuel pressure regulator interposed in the fuel return passage. The amount of fuel is adjusted, whereby the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve is maintained at an appropriate value, and an amount of fuel corresponding to the opening period of the fuel injection valve is injected into the combustion working chamber. Is done.
[0011]
The fuel returned from the fuel pressure regulator to the fuel tank is discharged and supplied again to the fuel injection valve by the high-pressure fuel pump and circulated. By circulating the fuel in this way, since the amount of fuel injection is small, there is an advantage that the temperature rise of the fuel, which tends to increase due to heat conduction from the combustion operation chamber, can be suppressed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a fuel supply apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a small air-cooled direct injection two-cycle internal combustion engine to which the fuel supply apparatus shown in FIG. 1 is applied.
An internal combustion engine 50 shown in FIG. 2 is mounted on a portable working machine such as a brush cutter, and has a cylinder 52 in which a piston 54 is slidably inserted in a vertical direction, and a lower side of the cylinder 52. A plurality of cooling fins 58 formed on the outer periphery of the cylinder 52, and a combustion operation above the piston 54 in the cylinder 52. A fuel injection valve 20 (described later) and a spark plug 59 are attached to the top of the chamber 53 (combustion chamber 53a).
[0013]
A crankshaft 60 is pivotally supported at the center in the left-right direction of the crank chamber 56, and the piston 54 is pivotally connected to a crankpin 71 of the crankshaft 60 via a connecting rod 72, and the connecting rod Crank webs 74 are fixed to the left and right sides of the crank pin 71 so as to sandwich 72.
[0014]
An exhaust port 62 is formed in the cylinder 52 in a direction perpendicular to the axis of the crankshaft 60, and the intake port 63 is opposed to the exhaust port 62 (a position shifted by 180 °) in a step-down state. A pair of scavenging passages 64 and 64 are formed in the left and right side positions that are formed and are shifted from the exhaust port 62 and the intake port 63 by 90 °.
[0015]
On the right end side of the crankshaft 60, a high-pressure fuel pump 30 (described later) and a recoil starter 80 constituting the main part of the fuel supply device 10 of the present embodiment are provided.
On the other hand, as shown in FIG. 1, the fuel supply device 10 includes an electromagnetically driven fuel injection valve 20 that directly injects fuel into the combustion chamber 53 a of the internal combustion engine 50, and the crank of the internal combustion engine 50. The high-pressure fuel pump 30 driven by the shaft 60 and sucking the fuel in the fuel tank 12 through the fuel intake passage 15 and excessively discharging the fuel into the fuel injection valve 20 through the fuel supply passage 35; A fuel pressure regulator 40 interposed in a fuel return passage 17 for returning surplus fuel from the fuel injection valve 20 to the fuel tank 12 in order to adjust the pressure of fuel injected from the fuel injection valve 20, and the fuel injection valve And a control device 100 for controlling the fuel injection amount by the fuel tank 20 before the start of the internal combustion engine 50, the fuel pressure regulation from the fuel tank 12. The fuel intake passage 15, the high-pressure fuel pump 30, the fuel supply passage 35, the fuel injection valve 20, the upstream portion of the fuel return passage 17, and the fuel pressure regulator 40. A manual fuel pump 45 is interposed downstream of the fuel pressure regulator 40 in the fuel return passage 17 to fill the fuel.
[0016]
More specifically, the fuel injection valve 20 includes a cylindrical housing 21, a solenoid 22, a stator (suction element) 23, a hemispherical valve body (plunger) 24, and a valve body 24 slidably inserted. A valve seat member 25 having a passage portion 26 formed therein and an injection port 27 opened and closed by the valve body 24, and interposed between the stator 23 and the valve body 24, so that the valve body 24 is always connected to the injection port. A compression coil spring 28 that urges the actuator 27 in the closing direction, and a pulse signal having a pulse width (duty ratio) corresponding to the operating state of the internal combustion engine 50 is supplied to the solenoid 22 from the control device 100. The valve body 2 is supplied at a predetermined timing (for example, at the start of the intake stroke) to energize and energize the solenoid 22, and during the period (energization excitation period) T corresponding to the pulse width. The pull up against the urging force of the coil spring 28, by opening the injection port 27, thereby adjusting the fuel injection amount.
[0017]
The high-pressure fuel pump 30 is a plunger pump, and is driven by the crankshaft 60 via a cam mechanism 35. The cam mechanism 35 has a cam shaft 36 disposed orthogonal to the crank shaft 60, and the cam shaft 36 is externally fixed to the crank shaft 60 and a worm wheel 67 that is externally fixed to the cam shaft 36. The decelerating mechanism comprising the worm 66 is decelerated to about 1/20 of the rotational speed of the crankshaft 60 and rotated. On the left end surface of the cam shaft 36, a pin 37 (center axis Ob) is vertically arranged eccentrically with respect to the rotation axis Oa, and a ball bearing 38 is fitted on the pin 37.
[0018]
The high pressure fuel pump 30 corresponds to a follower member of the cam mechanism 35 that is reciprocated by the cam mechanism 35 and a pump chamber 33 in which check valves 31 and 32 that operate in opposite phases are arranged on both sides. A downstream end of the fuel intake passage 15 is connected to the inlet 30A, and an upstream end of the fuel supply passage 35 is connected to the discharge port 30B.
[0019]
An upstream end of the fuel return passage 17 is connected to the passage portion 26 of the fuel injection valve 20, and a downstream end thereof is inserted into the fuel tank 12. The fuel pressure regulator 40 interposed in the fuel return passage 17 includes a pressure regulating valve 41, and as a manual release member for releasing the fuel pressure adjustment (the fuel pressure is zero, that is, passing through). A push rod 42 that pushes up the pressure regulating valve 41 to forcibly open it is provided.
[0020]
The manual fuel pump 45 interposed downstream of the fuel pressure regulator 40 in the fuel return passage 17 includes a rubber hemispherical pump chamber 46 and check valves 47 and 48 that operate in opposite phases to each other. The hemispherical pump chamber 46 is crushed when pressed with fingers, and restored to its original hemispherical shape by its own elastic post-elastic force when released, with a suction port 45A and a discharge port 45B provided. By repeating this pressing and releasing, the fuel in the fuel tank 12 is sucked out of the fuel tank 12 by the suction force (negative pressure) generated when the hemispherical pump chamber 46 is restored. And a passage portion reaching the fuel pressure regulator 40 (the fuel intake passage 15, the high-pressure fuel pump 30, the fuel supply passage 35, the fuel injection valve 20, the fuel return passage 1). The fuel pressure regulator 40) is filled in the upstream portion of the fuel return passage, and the portion of the fuel return passage 17 between the fuel pressure regulator 40 and the manual fuel pump 45 and the manual fuel pump 45 are also filled. .
[0021]
The control device 100 also includes a detection signal from a rotation speed sensor 110 that detects the rotation speed (crank angle) of the internal combustion engine 50 and a throttle valve 85 disposed in the intake passage 83 of the internal combustion engine 50. A detection signal or the like from a throttle opening sensor 120 that detects the opening is supplied. The control device 100 performs fuel injection by the fuel injection valve 20 based on the engine rotational speed detected by the rotational speed sensor 110, the opening of the throttle valve 85 detected by the throttle opening sensor 120, and the like. The amount (valve opening period) is controlled.
[0022]
In this case, when the internal combustion engine 50 is being started by the recoil starter 80 based on the engine speed detected by the speed sensor 110, the control device 100 sets the fuel injection amount to a maximum value or Control is performed to make the neighborhood value.
More specifically, in FIG. 3, the vertical axis indicates the valve opening period T (ms) of the fuel injection valve 20, and the horizontal axis indicates the engine speed N (rpm). The valve opening period Tmin when the throttle valve 85 is near the maximum opening (fully open) is indicated by a one-dot chain line. As described above, when the opening of the throttle valve 85 is near the minimum opening and the engine speed has not reached the set speed Na (<idle speed), it is determined that the engine is starting. The valve opening period is automatically controlled to the same maximum value Tmax (about 5.5 ms) as when the throttle valve 85 is opened to the maximum. Then, when the engine speed reaches the set idle speed Na, this time, the control to automatically set the valve opening period to the minimum value Tmin is performed. Further, the rotational speed Nb in the vicinity of 4000 (rpm) in the figure is the clutch-in rotational speed of a centrifugal clutch (not shown) fitted on the crankshaft 60, and when the rotational speed Nb is exceeded, the valve opening is performed. The period T is made slightly longer.
[0023]
In the fuel supply device 10 of the present embodiment configured as described above, when starting the internal combustion engine 50, the fuel pressure regulation by the fuel pressure regulator 40 is performed before the start operation (recoil operation). An operation of pressing and releasing the manual fuel pump 45 with fingers is repeatedly performed while being released by the push rod 42 as a manual release member provided therein. Thereby, the fuel from the fuel tank 12 is sucked out of the fuel tank 12 by the suction force (negative pressure) generated when the hemispherical pump chamber 46 is restored, and passes from the fuel tank 12 to the fuel pressure regulator 40. The fuel return passage 15, the high pressure fuel pump 30, the fuel supply passage 35, the fuel injection valve 20, the upstream portion of the fuel return passage 17, the fuel pressure regulator 40, and the fuel return A portion of the passage 17 between the fuel pressure regulator 40 and the manual fuel pump 45 and the manual fuel pump 45 are also filled.
[0024]
When a start operation (recoil operation) is performed in this state, the crankshaft 60 of the internal combustion engine 50 rotates and the high-pressure fuel pump 30 is driven, and the high-pressure fuel pump 30 causes the fuel in the fuel tank 12 to flow. Then, the fuel is sucked through the fuel suction passage 15 and discharged and supplied to the fuel injection valve 20 through the fuel supply passage 35. In this case, since no air remains in the passage portion such as the fuel supply passage 35 and the fuel is filled, the pressure of the fuel is quickly raised, and a sufficient amount of fuel is supplied to the fuel injection valve. 20 is supplied.
[0025]
Further, at the time of starting, since the control device 100 performs control to maximize the valve opening period of the fuel injection valve 20, a necessary and sufficient amount of fuel is injected from the fuel injection valve 20.
By doing so, the high temperature startability is also improved, and the direct injection internal combustion engine 50 can be easily and reliably started even if it is a manual start type.
[0026]
Then, after the internal combustion engine 50 is started, excessive fuel is always supplied from the high-pressure fuel pump 30 to the fuel injection valve 20, and the fuel pressure regulator 40 interposed in the fuel return passage 17 The amount of fuel returned to the fuel tank 12 is adjusted, whereby the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve 20 is maintained at an appropriate value, and an amount corresponding to the valve opening period of the fuel injection valve 20 is maintained. Fuel is injected into the combustion working chamber 53.
[0027]
Further, the fuel returned from the fuel pressure regulator 40 to the fuel tank 12 is discharged and supplied again to the fuel injection valve 20 by the high-pressure fuel pump 30 and circulated. By circulating the fuel in this way, it is possible to obtain advantages such as suppressing vapor lock caused by an increase in fuel temperature.
Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various designs can be used without departing from the spirit of the invention described in the claims. Can be changed.
[0028]
For example, in the embodiment, the manual fuel pump 45 is interposed downstream of the fuel pressure regulator 40 in the fuel return passage 17, and the suction force at the time of restoration of the manual fuel pump 45 is used. Although the fuel is filled in the passage portions (15, 30, 35, 20, 17, 40) such as the fuel supply passage 35, the position of the manual fuel pump 45 is not limited to this. As shown in FIG. 4, the fuel suction passage 15 is interposed between the fuel supply passage 45 and other passage portions (15, 30, 35, 20,...) Using the pushing force of the manual fuel pump 45. 17, 40) may be filled with fuel, and in that case, the fuel tank 12 can be formed integrally with the fuel tank 12, which facilitates handling as a part. However, if the manual fuel pump 45 is interposed in the fuel return passage 17 as in the embodiment, the fuel tank 12 may be located above or below the internal combustion engine 50. Although good results can be obtained, if the manual fuel pump 45 is installed in the fuel intake passage 15, air tends to remain in the passage portion when the fuel tank 12 is located below the internal combustion engine 50. There is a possibility that good results cannot be obtained.
[0029]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to the present invention reliably fills the passage portion from the fuel tank to the fuel pressure regulator with a manual fuel pump before starting. Therefore, even if the direct injection type internal combustion engine is a manual start type, it can be started easily and reliably.
Further, since the fuel is circulated, there can be obtained an advantage that the temperature rise of the fuel can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a fuel supply apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a small air-cooled direct injection two-cycle internal combustion engine to which the fuel supply device shown in FIG. 1 is applied.
FIG. 3 is a graph used for explaining the control contents of a control device provided in the fuel supply device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a modification of the fuel supply device shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel supply apparatus 12 for direct injection internal combustion engines Fuel tank 15 Fuel intake passage 17 Fuel return passage 20 Fuel injection valve 30 High pressure fuel pump 35 Fuel supply passage 40 Fuel pressure regulator 42 Push rod (manual release member)
45 Manual fuel pump 50 Compact air-cooled direct injection internal combustion engine 53 Combustion working chamber 55 Compression coil spring (spring means)
100 Controller 110 Speed sensor

Claims (4)

内燃エンジン（５０）の燃焼作動室（５３）に燃料を直接噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁（２０）と、燃料タンク（１２）内の燃料を燃料吸入通路（１５）を介して吸入するとともに熱料供給通路（３５）を介して前記燃料噴射弁（２０）に吐出供給せしめるべく前記内燃エンジン（５０）により駆動される高圧燃料ポンプ（３０）と、前記燃料噴射弁（２０）からの余剰燃料を前記燃料タンク（１２）に戻す燃料戻し通路（１７）に介装された燃圧レギュレータ（４０）及び手動式燃料ポンプ（４５）と、を備えた直噴式内燃エンジン用燃料供給装置（１０）であって、
前記手動式燃料ポンプ（４５）は、前記内燃エンジン（５０）の始動前に、前記燃料タンク（１２）から前記燃圧レギュレータ（４０）に至る通路部位（１５、３０、３５、２０、１７、４０）に燃料を充填させるべく、前記燃圧レギュレータ（４０）より下流側の前記燃料戻し通路（１７）に介装されていることを特徴とする直噴式内燃エンジン用燃料供給装置。An electromagnetically driven fuel injection valve (20) that directly injects fuel into the combustion working chamber (53) of the internal combustion engine (50) and the fuel in the fuel tank (12) are sucked through the fuel suction passage (15). And a high pressure fuel pump (30) driven by the internal combustion engine (50) to discharge and supply the fuel injection valve (20) through the heat supply passage (35), and from the fuel injection valve (20) A fuel supply device (10) for a direct injection internal combustion engine comprising a fuel pressure regulator (40) and a manual fuel pump (45) interposed in a fuel return passage (17) for returning surplus fuel to the fuel tank (12). ) And
The manual fuel pump (45) includes a passage portion (15, 30, 35, 20, 17, 40) from the fuel tank (12) to the fuel pressure regulator (40) before the internal combustion engine (50) is started. The fuel supply device for a direct injection internal combustion engine is interposed in the fuel return passage (17) on the downstream side of the fuel pressure regulator (40) so as to be filled with fuel. 前記燃圧レギュレータ（４０）は、前記燃料噴射弁（２０）から噴射される燃料の圧力を調整するものであり、燃料の調圧を解除するための手動解除部材（４２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の直噴式内燃エンジン用燃料供給装置。The fuel pressure regulator (40) adjusts the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve (20), and includes a manual release member (42) for releasing the pressure regulation of the fuel. The fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to claim 1 , wherein the fuel supply device is a direct injection type internal combustion engine. 前記直噴式内燃エンジン用燃料供給装置は、前記燃料噴射弁（２０）による燃料噴射量を制御するための制御装置（１００）を備え、該制御装置（１００）は、回転数センサ（１１０）により検出されたエンジン回転数に基づいて、前記内燃エンジン（５０）が始動中であるとき、前記燃料噴射量を最大値もしくはその近傍値とする制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直噴式内燃エンジン用燃料供給装置。The fuel injection device for a direct injection internal combustion engine includes a control device (100) for controlling a fuel injection amount by the fuel injection valve (20), and the control device (100) is controlled by a rotation speed sensor (110). The control is performed such that when the internal combustion engine (50) is being started based on the detected engine speed, the fuel injection amount is set to a maximum value or a value close thereto. Item 3. The fuel supply device for a direct injection internal combustion engine according to Item 1 or 2 . 前記内燃エンジン（５０）は、携帯型作業機の動力源として用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の直噴式内燃エンジン用燃料供給装置。The internal combustion engine (50) is a portable working machine fuel supply apparatus for a direct injection internal combustion engine according to claim 1-3 Neu not Re or claim, characterized by being used as a power source.
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