JPH051854U - 筒内直噴式エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アキュムレータを備えた高圧の燃料供給系に
おいて、簡単な構造、制御により始動性等を向上する。 【構成】 高圧ポンプ３８により燃料が供給されるコモ
ンレール４１に、燃圧を調整する高圧レギュレータ４
３、各気筒で直接燃料を筒内に噴射するインジェクタ１
０、燃圧の変動を低減するアキュムレータ４５を連通
し、コモンレール４１とアキュムレータ４５との間の通
路４４に、少なくともイグニッションスイッチ５２のオ
ン、オフに応じて開閉する制御弁５０を設け、エンジン
停止時には制御弁５０によりアキュムレータ４５に高圧
の燃料を蓄圧保持し、エンジン始動時に制御弁５０によ
り例えばクランキングと同時にそのアキュムレータ４５
の蓄圧燃料をコモンレール４１に流入して比較的高い燃
圧の燃料を生じ、これにより筒内に略所定の燃料噴射が
行われて良好に始動することを可能にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、筒内直噴式の２サイクルエンジンまたは４サイクルエンジンにおい て、インジェクタに高い燃圧の燃料を供給する燃料供給装置に関し、詳しくは、 燃圧の変動を低減するアキュムレータを備えた方式における始動性改善対策に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

車両用エンジンとして、燃焼室に高圧一流体式のインジェクタを装着し、この インジェクタのノズルを電子的に開閉して、燃料を高圧で直接筒内に噴射する燃 料供給システムが既に提案されている。この燃料供給システムでは、２サイクル エンジンによると圧縮行程で筒内直噴するために、インジェクタの燃圧が例えば ３０ｋｇ／ｃｍ² 以上の比較的高い圧力に設定されている。燃料噴射量は噴射パ ルス幅で規定されるので、燃圧は変動が無くて一定の状態であることが必要であ る。（燃圧可変式の場合にも、目標値に対しては変動しないのが望ましい。）と ころで、燃料ポンプ駆動による変動、インジェクタの開閉による変動、燃圧レギ ュレータによる変動、燃料通路内の脈動による変動等の種々の要因で燃圧の変動 を生じる。そこで、この燃圧変動の低減対策として、アキュムレータを装着して 変動を吸収する方式が知られている。しかし、このアキュムレータを装着する方 式においては、エンジン停止時にアキュムレータの燃料が空の状態になると、エ ンジン始動時にアキュムレータに燃料が充満する時間だけ燃圧の上昇が遅れて、 始動性が不良になり、この点を改善することが必要になる。

【０００３】 従来、上記アキュムレータを備えた燃料供給装置の始動性に関しては、例えば 実開昭６３−２００６６６号公報の先行技術がある。ここで、燃料配管に対して アキュムレータを入口側の第１の制御バルブ、出口側のワンウェイバルブ、第２ の制御バルブによりバイパスして接続することが示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術のものにあっては、アキュムレータが燃料配管にバイ パスして接続されているので、圧力変動低減の効果が少なく、構造、制御が複雑 でコスト高を招く等の問題がある。

【０００５】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、アキュムレータを備えた高圧の燃 料供給系において、簡単な構造、制御により始動性等を向上することを目的とす る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、高圧ポンプにより燃料が供給されるコモ ンレールを有し、このコモンレールに、燃圧を調整する高圧レギュレータと、各 気筒で直接燃料を筒内に噴射するインジェクタと、燃圧の変動を低減するアキュ ムレータとが連通する燃料供給系において、コモンレールとアキュムレータとの 間の通路に、少なくともイグニッションスイッチのオン・オフに応じて開閉する 制御弁を設けるものである。

【０００７】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン停止時には制御弁によりアキュムレータに高圧の 燃料が蓄圧され、エンジン始動時に制御弁により例えばクランキングと同時にそ のアキュムレータの蓄圧燃料がコモンレールに流入して比較的高い燃圧の燃料を 生じるようになり、これにより筒内に略所定の燃料噴射が行われて良好に始動す るようになる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図２において、筒内直噴式 エンジンとして、２サイクルエンジンの場合の全体の構成について説明する。符 号１は２サイクルエンジンの本体であり、シリンダ２にピストン３が往復動可能 に挿入され、クランク室４のクランク軸５に対し偏心して設けられたコンロッド ６によりピストン３が連結し、クランク軸５にはピストン３の往復動慣性力を相 殺するようにバランサ７が設けられる。燃焼室８はオフセット、ウェッジ、カマ ボコ等の形状であり、中心頂部付近の高い位置に高圧１流体式インジェクタ１０ が、パルス信号のオン時間（パルス幅）だけ開くようにして設置される。また、 点火プラグ９は電極９ａがインジェクタ１０の噴射方向直下に位置するように傾 いて取付けられる。

【０００９】 インジェクタ１０と電極９ａとの距離は、低・中負荷で点火直前に噴射される コーン型の燃料噴霧を考慮して設定される。即ち、距離が短い場合は霧化が不足 し、長くなると噴霧が拡散することから、両者の間で噴霧の後端部に着火して成 層燃焼することが可能になっている。また、インジェクタ１０はシリンダ２の略 中心線上に配置されていることから、高負荷で早い時期に噴射された多量の燃料 は、シリンダ２の内部中心から全体に迅速に拡散して均一に予混合し、均一燃焼 することが可能になっている。

【００１０】 シリンダ２には、ピストン３により所定のタイミングで開閉する排気ポート１ １が開口し、排気ポート１１からの排気管１２に触媒装置１３、マフラ１４が設 けられる。ここで排気ポート１１には、排気ロータリ弁１５が設置され、ベルト 手段１６によりクランク軸５に連結して排気ポート１１の開閉を各別に定めてい る。即ち、ピストン３が下死点側から上昇し始めると、排気ロータリ弁１５によ り排気ポート１１を早目に閉じ、高負荷での均一燃焼方式において燃料噴射の時 期を早く設定することが可能になっている。

【００１１】 またシリンダ２において、排気ポート１１に対して円周方向に１８０度ないし 略９０度前後ずれた位置に、同様にピストン３により所定のタイミングで開閉す る掃気ポート１７が開口して設けられる。そして掃気ポート１７の上流の給気管 １８には、エアクリーナ１９、アクセル開度に応じて開くスロットル弁２０が設 けられ、スロットル弁２０の下流には掃気ポンプ２１が、ベルト手段２２により クランク軸５に連結し、エンジン動力より常にポンプ駆動して掃気圧が生じるよ うに設けられる。ここでスロットル弁２０は、アクセル全閉でも少し開いて掃気 ポンプ２１の吸込みが可能に設定され、この遊び範囲を越えるとアクセル開度に 応じスロットル弁２０が開いて空気量を制御する。そして、空気のみの掃気圧で 強制的に掃気作用し、新気を供給するようになっている。

【００１２】 図１において、燃料供給系について説明する。先ず、燃料タンク３０からの燃 料の通路３１がフィードポンプ３２に連通し、このフィードポンプ３２の吐出側 の通路３３が低圧フィルタ３４を介して低圧レギュレータ３５に連通し、低圧レ ギュレータ３５からの戻り通路３６が燃料タンク３０に連通して、所定の低圧燃 料を生じる。低圧レギュレータ３５からの低圧燃料の通路３７は高圧ポンプ３８ に連通して、この高圧ポンプ３８の吐出側の通路３９が高圧フィルタ４０を介し て所定の容量のコモンレール４１に連通する。コモンレール４１の戻り通路４２ には、高圧レギュレータ４３が設けられて所定の燃圧に調整するようになってお り、コモンレール４１が通路４４によるアキュムレータ４５に連通する。アキュ ムレータ４５は、内部をダイヤフラム４６により仕切って燃料と反対の側に高圧 ガスＧが封入され、燃圧変動を低減するようになっている。更にコモンレール４ １には、通路４７が各気筒のインジェクタ１０に高圧燃料を供給するように連通 している。

【００１３】 また、上記構成において、コモンレール４１とアキュムレータ４５との間の通 路４４の途中に、開閉用の制御弁５０が設けられる。この制御弁５０は、非通電 時に閉じるノーマルクローズのタイプであり、少なくともイグニッションスイッ チをオフする際に閉じて上記通路４４を遮断することが可能になっている。

【００１４】 さらに、制御系について説明すると、コモンレール４１に燃圧を検出する燃圧 センサ５１が取付けられている。また、イグニッションスイッチ５２、各種セン サ５３を有し、これらのセンサ、スイッチ信号が制御ユニット５４に入力して処 理される。即ち、制御ユニット５４は、燃圧に対してそれを一定に制御する燃圧 調整信号を高圧レギュレータ４３に出力する。また、各運転状態に応じた燃料噴 射量、噴射時期を演算すると共に点火時期を決定して、この噴射信号を各気筒の インジェクタ１０に出力し、点火信号を点火プラグ９に出力する。さらに、イグ ニッションスイッチ５２のオン信号によりエンジン始動を判断して制御弁５０に 通電し、イグニッションスイッチ５２のオフ信号、または点火系と噴射系の作動 停止によりエンジン停止を判断して制御弁５０を非通電するように構成されてい る。

【００１５】 次に、この実施例の作用について説明する。先ず、２サイクルエンジン運転時 に、アクセル開度等に応じてスロットル弁２０が開き、空気が掃気ポンプ２１に 吸入されて所定の掃気圧を生じ、ピストン３の下降時に排気ポート１１が開き、 次に掃気ポート１７も開くと、この加圧空気が掃気ポート１７からシリンダ２の 内部に流入する。そしてこの給気の縦スワール流により、シリンダ２の残留ガス を排気ポート１１から押し出し、給気を高い充填効率で満すように掃気作用され る。一方、ピストン３が下死点から上昇し始めると、排気ロータリ弁１５が閉じ て排気が終了し、燃料の吹き抜けを生じること無く燃料噴射することが可能にな り、次いで掃気ポート１７が閉じて圧縮行程に移行する。

【００１６】 このとき、燃料供給系のフィードポンプ３２と高圧ポンプ３８が駆動し、燃料 タンク３０の燃料がフィードポンプ３２により吸入され、且つ低圧レギュレータ ３５により所定の低圧に調整して高圧ポンプ３８に圧送されるのであり、こうし て常に所定の燃料が円滑に高圧ポンプ３８に供給される。高圧ポンプ３８から吐 出する高圧の燃料は、コモンレール４１に流入し且つ高圧レギュレータ４３で燃 圧調整されることで、常に所定量の燃料が一定の高い燃圧で貯えられることにな り、このコモンレール４１の燃料は、さらにアキュムレータ４５に流入して高圧 ガスＧとの平衡関係により種々の要因による燃圧の変動が吸収されて平滑化され る。そして制御ユニット５４から上述の圧縮行程で各気筒のインジェクタ１０に 噴射信号が出力すると、コモンレール４１の平滑化した高圧燃料が噴射パルス幅 に応じた噴射量で筒内に直接噴射され、点火プラグ９で着火して成層または均一 燃焼される。

【００１７】 一方、エンジン停止時にイグニッションスイッチ５２をオフすると、燃料供給 系のポンプ駆動は停止するが、制御ユニット５４により制御弁５０が非通電して 直ちに閉じるため、アキュムレータ４５には燃料が高圧で蓄圧した状態に保持さ れることになる。その後、エンジン始動時にイグニッションスイッチ５２をオン すると、クランキング開始と同時に制御ユニット５４により制御弁５０が通電に より開く。そこで、高圧ポンプ３８による上昇途中の燃料とアキュムレータ４５ の蓄圧された燃料とがコモンレール４１に流入し、両者の相乗作用でコモンレー ル４１に比較的高い燃圧の燃料がすみやかに確保されるのであり、これによりク ランキング時にインジェクタ１０から燃料が高圧で噴射されて略所定の噴射量と なり、良好に始動するようになる。

【００１８】 図３において、本考案の他の実施例について説明する。この実施例では、制御 ユニット５４にイグニッションスイッチ５２とエンジン回転数センサ５５の信号 が入力するクランキング判定部５６を有する。そしてイグニッションスイッチ５ ２のオフ時には、駆動部５７により直ちに制御弁５０を非通電し、イグニッショ ンスイッチ５２のオン時には、クランキング判定後に駆動部５７により制御弁５ ０に通電するようになっている。そこで、この実施例においては、エンジン停止 時のアキュムレータ内燃料の圧縮の圧力保持が機構上不十分である場合を想定し ている。即ち、エンジン始動時のクランキング中は制御弁５０が閉じてアキュム レータ４５の通路４４が遮断されるため、高圧ポンプ３８の燃料は一時的にアキ ュムレータ４５へ流入しなくなる。そこで、コモンレール４１の燃圧が効果的に 上昇して良好に始動する。そしてクランキング後に制御弁５０が開くが、このと きアキュムレータ４５には燃料が徐々に蓄圧されていくため、コモンレール４１ の急激な燃圧低下を生じることなくその変動を吸収するように作用する。

【００１９】 以上、本考案の実施例について述べたが、これのみに限定されない。

【００２０】

【考案の効果】 以上説明したように、本考案によれば、筒内直噴式エンジンの燃料供給装置で 燃圧の変動を低減するアキュムレータを備えた方式において、アキュムレータの 通路に設けられる制御弁の開閉によりエンジン始動時の燃圧の立上がりが迅速に 制御されるので、始動性等が良好になる。制御弁はイグニッションスイッチのオ ン・オフに応じて開閉するノーマルクローズのタイプであるから、構造、制御が 容易になる。本考案の他の実施例では、アキュムレータがクランキングの後に連 通されるので、燃圧の低下を防止することができる。アキュムレータは高圧燃料 が貯えられるコモンレールに連通して設けられるので、燃圧変動の低減効果が大 きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る筒内直噴式エンジンの燃料供給装
置の実施例を示す回路図

【図２】本考案の筒内直噴式エンジンの一例の全体の概
略を示す構成図

【図３】本考案の他の実施例の要部を示すブロック図

【符号の説明】

１ ２サイクルエンジン本体 １０ インジェクタ ３８ 高圧ポンプ ４１ コモンレール ４３ 高圧レギュレータ ４４ 通路 ４５ アキュムレータ ５０ 制御弁 ５２ イグニッションスイッチ ５４ 制御ユニット

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧ポンプにより燃料が供給されるコモ
   ンレールを有し、このコモンレールに、燃圧を調整する
   高圧レギュレータと、各気筒で直接燃料を筒内に噴射す
   るインジェクタと、燃圧の変動を低減するアキュムレー
   タとが連通する燃料供給系において、コモンレールとア
   キュムレータとの間の通路に、少なくともイグニッショ
   ンスイッチのオン・オフに応じて開閉する制御弁を設け
   ることを特徴とする筒内直噴式エンジンの燃料供給装
   置。
2. 【請求項２】 上記制御弁は、ノーマルクローズのタイ
   プであることを特徴とする請求項１記載の筒内直噴式エ
   ンジンの燃料供給装置。
3. 【請求項３】 上記制御弁は、始動時のクランキング中
   は一時的に閉じるように制御されることを特徴とする請
   求項１記載の筒内直噴式エンジンの燃料供給装置。