JPH0988763A - 高圧燃料噴射式エンジンの燃料圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン停止後のベーパの発生を防止し、良好
な再始動性能を得る。 【解決手段】インジェクタ１を接続する高圧ライン２ｂ
の下流に設けた高圧用プレッシャレギュレータ６をエン
ジン運転時に開弁する常閉式とし、この高圧用プレッシ
ャレギュレータ６をバイパスする燃料リリーフライン２
ｅに、燃料温度が高温のときに閉弁するサーモスタット
バルブ１０と、エンジン運転時に閉動作する常開式電磁
切換弁１１とを介装する。エンジン停止時、高圧ライン
の燃料温度が高い場合には、サーモスタットバルブ１０
が閉弁し、高圧ラインの燃料残存圧力を高圧状態に保持
して、ベーパの発生を防止し、再始動性を確保する。そ
して、上記燃料温度が所定温度以下になるとサーモスタ
ットバルブ１０が開弁し、高圧ラインの燃料残存圧力が
開放され、インジェクタ１等にかかる圧力負荷を軽減す
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、エンジン停止後の
高圧ライン中の燃料温度の変化に応じて、高圧ラインの
燃料残存圧力を調整し、ベーパの発生を防止する高圧燃
料噴射式エンジンの燃料圧力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高圧燃料を噴射する高圧燃料噴
射式エンジンでは、高圧用燃料ポンプで加圧した燃料を
高圧ラインに供給すると共に、この高圧ラインの燃料圧
力を高圧用プレッシャレギュレータで調圧して所定の高
圧状態に保持し、この高圧ラインに接続するインジェク
タから燃焼室へ直接噴射する、いわゆるライン圧力保持
型高圧燃料噴射システムを採用するものがある。

【０００３】このようなライン圧力保持型高圧燃料噴射
システムでは、エンジン停止後は、高圧ラインの燃料残
存圧力を開放して、インジェクタ等の各構成部品への圧
力負荷を軽減し、耐久性、信頼性を確保するようにして
いるが、エンジン停止後、高圧ラインの燃料圧力を急激
に減圧すると、エンジン房内の輻射熱等の影響で、高圧
ライン中の燃料が高温化されやすい環境条件下で、特
に、使用燃料がガソリン等のように低沸点成分が比較的
多く含まれている場合には、ベーパが発生し易い。

【０００４】このような状況で、エンジンを再始動（い
わゆる熱態再始動）しようとしても、ベーパの発生によ
り燃料がインジェクタから適正に噴射されず、始動が困
難となる。

【０００５】これに対処するに、吸気マニホルド噴射式
エンジンでは、例えば、特開平１−１３８３４１号公報
に開示されているように、エンジン始動時の燃料温度が
所定値以上のときは、プレッシャレギュレータにより高
圧ラインからのリターン燃料の流量を制限し、相対的に
高圧ラインの燃料圧力を高くしてベーパの発生を抑制
し、エンジン始動後所定時間経過後に、上記プレッシャ
レギュレータを吸気管圧力との相対圧に応じて動作する
通常制御へ徐々に移行させる技術が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高圧燃料噴射
式エンジンの燃料圧力制御範囲は 約5〜20MPaであり、
上述した吸気マニホルド噴射式エンジンの燃料圧力制御
範囲（ 0〜0.3MPa）に比べて格段に高く、エンジン停止
後、燃料残存圧力を開放すると高温条件下ではベーパが
発生し易く、再始動自体が困難になる。上記先行技術で
は、始動後に高圧ラインの圧力を上昇させてベーパの発
生を抑制するようにしているため、始動時に既にベーパ
が発生している場合には、対処することが出来ない。

【０００７】そのため、本出願人は、特開平４−３３９
１４３号公報において、エンジン停止後、所定時間経過
するまでは高圧用プレッシャレギュレータを全閉状態に
して高圧ラインの燃料残存圧力を高圧状態に保持してベ
ーパの発生を防止し、所定時間経過後、すなわち、高圧
ラインの燃料が所定に冷却された後に上記高圧用プレッ
シャレギュレータを全開として高圧ラインの燃料残存圧
力を開放する技術を提案した。

【０００８】しかし、この先行技術では、エンジン停止
後も、高圧ラインの燃料残存圧力を高圧状態に保持する
ために、高圧用プレッシャレギュレータに対して通電
し、このプレッシャレギュレータの全閉状態を維持して
おく必要があり、しかも、このプレッシャレギュレータ
に対する通電が燃料温度に拘わりなく一義的に行われる
ので、エンジン停止時のバッテリに対して負荷が強いら
れ、バッテリの短命化を招くばかりでなく、バッテリ充
電のために始動後のエンジン負荷が増加し、燃料消費率
を悪化させてしまう不具合がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑み、バッテリに負
担をかけることなく、バッテリ充電によるエンジン負荷
を軽減して燃料消費率の悪化を防止しつつ、エンジン停
止後のベーパの発生を防止し、良好な再始動性能を得る
ことの出来る高圧燃料噴射式エンジンの燃料圧力制御装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、燃料ラインに高圧用燃料ポンプを配設すると
共に、この高圧用燃料ポンプの下流側に高圧用プレッシ
ャレギュレータを配設し、上記高圧用燃料ポンプと上記
高圧用プレッシャレギュレータとの間を高圧ラインと
し、燃料タンクから上記高圧用燃料ポンプ上流までを低
圧デリバリラインとし、上記高圧用プレッシャレギュレ
ータ下流から上記燃料タンクまでを低圧リターンライン
とし、上記高圧ラインに燃焼室へ燃料を直接噴射するイ
ンジェクタを接続した高圧燃料噴射式エンジンにおい
て、上記高圧用プレッシャレギュレータをエンジン停止
時に全閉状態となる常閉式とし、又この高圧用プレッシ
ャレギュレータ上流の高圧ラインと下流の低圧リターン
ラインとを燃料リリーフラインを介してバイパス接続
し、この燃料リリーフラインに、燃料温度が設定温度以
下で開弁するサーモスタットバルブとエンジン運転時に
は閉弁する常開式切換弁とを介装したことを特徴とす
る。

【００１１】上記構成により、本発明では、エンジン運
転中は、高圧用プレッシャレギュレータをバイパスして
上流の高圧ラインと下流の低圧リターンラインとを連通
する燃料リリーフラインに介装した常開式切換弁が閉弁
し、この燃料リリーフラインを遮断する。その結果、高
圧ライン中の燃料は高圧用燃料ポンプで加圧され高圧用
プレッシャレギュレータにて調圧されて所定の高圧状態
に保持され、インジェクタから所定に計量された燃料が
燃焼室へ噴射される。一方、エンジンが停止すると、上
記高圧用プレッシャレギュレータが全閉状態となり、
又、上記切換弁が開弁し、更に、高圧ラインの燃料温度
が高いときは、上記燃料リリーフラインに介装したサー
モスタットバルブが閉弁する。このサーモスタットバル
ブが閉弁すると、上記燃料リリーフラインか遮断される
ため、この高圧ラインの燃料残存圧力が高圧状態に保持
され、ベーパの発生を防止する。その後、上記高圧ライ
ンの燃料が所定に冷却されると、上記サーモスタットバ
ルブが開弁し、高圧ライン中の燃料残存圧力が開放され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１に高圧燃料噴射式エンジンの
燃料ラインを中心とする全体概略図を示す。本実施の形
態に示す高圧燃料噴射式エンジン（以下、単に「エンジ
ン」と称する）Ａは、水平対向型エンジン、或いはＶ型
エンジン等、左右両バンクを有する多気筒エンジンで、
各気筒の燃焼室に気筒内燃料噴射用のインジェクタ１が
臨まされている。

【００１３】このインジェクタ１に燃料を供給する燃料
ライン２は、いわゆるライン圧力保持型高圧噴射システ
ムを構成しており、燃料タンク３に設けたインタンク式
の燃料フィードポンプ４に低圧デリバリライン２ａを介
して高圧用燃料ポンプ５が連通され、この高圧用燃料ポ
ンプ５の下流に高圧ライン２ｂを介して高圧用電磁式プ
レッシャレギュレータ６が介装され、この高圧用電磁式
プレッシャレギュレータ６の下流が低圧リターンライン
２ｃを介して上記燃料タンク３に臨まされている。

【００１４】更に、上記低圧デリバリライン２ａに連通
する上記高圧用燃料ポンプ５の吸入口が燃料バイパスラ
イン２ｄを介して上記低圧リターンライン２ｃに連通さ
れており、この燃料バイパスライン２ｄに、上記高圧用
燃料ポンプ５に対して供給する燃料を調圧するダイヤフ
ラム式リリーフバルブ７が介装されている。

【００１５】この高圧用燃料ポンプ５は、エンジンＡに
設けたクランクシャフト或いはカムシャフト等の出力軸
に適宜伝達手段を介して連設するエンジン駆動式であ
り、又、上記高圧用電磁式プレッシャレギュレータ６は
ソレノイドコイルに通電する制御電流、或いはデューテ
イ信号のデューテイ比によって弁開度が制御される。

【００１６】この高圧用電磁式プレッシャレギュレータ
６は常閉式であり、ソレノイドコイルに対する制御電流
が高くなるに従って、或いはデューテイ信号のデューテ
イ比が大きくなるに従って、弁開度が大きくなる。上記
ソレノイドコイルに対する制御電流、或いはデューテイ
信号のデューテイ比は、エンジン回転数等に基づいて設
定され、この高圧用プレッシャレギュレータ６の弁開度
制御により、高圧ライン２ｂの燃料圧力はエンジン回転
数等に対応した最適な状態に設定される。

【００１７】又、上記高圧ライン２ｂには、フューエル
マニホルド８が介装されており、このフューエルマニホ
ルド８に左右両バンクに設けた各バンクフューエルレー
ル９Ｌ，９Ｒが分岐接続され、その吐出側が集合されて
上記高圧用電磁式プレッシャレギュレータ６に連通され
ている。そして、上記各バンクフューエルレール９Ｌ，
９Ｒに気筒毎に設けたインジェクタ１が接続されてい
る。

【００１８】一方、上記高圧用電磁式プレッシャレギュ
レータ６上流の高圧ライン２ｂと下流の低圧リターンラ
イン２ｃとが燃料リリーフライン２ｅを介してバイパス
接続されており、この燃料リリーフライン２ｅの流入口
にサーモスタットバルブ１０が介装され、又、その中途
に常開式電磁切換弁１１が介装されている。図４に示す
ように、本実施の形態で採用するサーモスタットバルブ
１０はワックスペレット式であり、高圧ライン２ｂに露
呈するワックスケース１０ａに封入されたサーモワック
スが固体から液体へ相変化する過程での体膨張により、
上記ワックスケース１０ａがシャフト１０ｂに沿って図
の上下方向へ摺動し、このワックスケース１０ａに固設
する弁体１０ｃが開閉動作する。すなわち、高圧ライン
２ｂの燃料温度が高いときは、同図（ａ）に示すよう
に、上記ワックスケース１０ａに封入されたワックスが
加熱されて膨張し、ワックスケース１０ａを介して上記
弁体１０ｃが図の下方へ、スプリング１０ｄの付勢力に
抗しながら移動して閉弁し、燃料リリーフライン２ｅを
遮断する。一方、上記高圧ライン２ｂの燃料温度が低い
ときは、同図（ｂ）に示すように、上記ワックスが収縮
し、上記弁体１０ｃはスプリング１０ｄの付勢力を受け
て開弁する。尚、上記弁体１０ｃの開き始め温度は、エ
ンジン停止後の高圧ライン２ｂ内の燃料温度上昇特性か
らベーパの発生する温度領域を実験的に求め、この温度
領域に基づいて設定する。

【００１９】又、上記常開式電磁切換弁１１は、電子制
御装置（ＥＣＵ）１２からの駆動信号によりソレノイド
コイルが励磁されると閉弁動作し、燃料リリーフライン
２ｅを遮断する。

【００２０】次に、上記構成よる本実施の形態の動作に
ついて説明する。イグニッションスイッチ（図示せず）
をＯＮすると、電子制御装置１２に電源が投入され、燃
料フィードポンプ４に対して通電が開始され、高圧用燃
料ポンプ５に対する燃料供給が開始されると共に、図５
に示す流路切換制御ルーチンが、所定時間毎に実行され
る。

【００２１】この流路切換ルーチンでは、先ず、ステッ
プＳ１で、クランクパルスを読込み、ステップＳ２で、
このクランクパルスの入力間隔からエンジンが停止して
いるかを判断する。すなわち、クランクパルスが所定時
間入力されないときは、エンジン停止と判断して、その
ままルーチンを抜ける。

【００２２】一方、ステップＳ２でクランクパルスの入
力間隔からエンジン運転と判断して、ステップＳ３へ進
むと、燃料ライン２の燃料リリーフライン２ｅに介装し
た電磁切換弁１１のソレノイドコイルに対して通電し
て、この電磁切換弁１１を閉弁させた後、ルーチンを抜
ける。

【００２３】尚、イグニッションスイッチをＯＦＦする
と、電子制御装置１２に対する通電が遮断されるため、
上記電磁切換弁１１に対する通電がＯＦＦとなり、この
電磁切換弁１１は開弁動作する。

【００２４】次に、燃料系全体の制御動作について説明
する。イグニッションスイッチがＯＮすると、燃料フィ
ードポンプ４による高圧用燃料ポンプ５への燃料供給が
開始されるが、この高圧用燃料ポンプ５はエンジン駆動
式であるため、イグニッションスイッチをＯＮ直後のエ
ンジン停止時は未だ駆動しておらず、従って、上記燃料
は、上記高圧用燃料ポンプ５の吸入口に連通する燃料バ
イパスライン２ｄからダイヤフラム式リリーフバルブ７
を介して低圧リターンライン２ｃへ戻される。

【００２５】そして、エンジンＡが始動すると、上記高
圧用燃料ポンプ５が駆動し、高圧ライン２ｂへ加圧燃料
の供給を開始する。この高圧ライン２ｂの燃料圧力は高
圧用プレッシャレギュレータ６にて調圧される。この高
圧用プレッシャレギュレータ６は常閉式であり、エンジ
ン運転中は、エンジン回転数等に基づいて高圧ライン２
ｂの燃料圧力がほぼ一定状態を維持するように制御され
る。尚、高圧用プレッシャレギュレータ６の開度制御
は、従来技術で提示した特開平４−３３９１４３号公報
等に詳述されているため、ここでの説明は省略する。但
し、同公報に示されている高圧用プレッシャレギュレー
タは常開式であり、本出願とは制御が逆になる。

【００２６】図２に、エンジン運転中の高圧ライン２ｂ
の燃料経路を示す。同図（ａ）はエンジン運転中の燃料
温度が低い場合を示し、同図（ｂ）はエンジン運転中の
燃料温度が高い場合を示す。前述のように、上記高圧用
プレッシャレギュレータ６をバイパスする燃料リリーフ
ライン２ｅに介装した電磁切換弁１１がエンジン運転中
は閉弁動作するため、サーモスタットバルブ１０の開閉
動作に拘わり無く、上記燃料リリーフライン２ｅは遮断
された状態にあり、高圧ライン２ｂの燃料圧力は上記高
圧用プレッシャレギュレータ６にて適正に調圧される。

【００２７】又、図３に、エンジン停止中の高圧ライン
２ｂの燃料経路を示す。同図（ａ）はエンジン停止中の
燃料温度が低い場合を示し、同図（ｂ）はエンジン停止
中の燃料温度が高い場合を示す。イグニッションスイッ
チをＯＦＦしてエンジンを停止させると、上記電磁切換
弁１１に対する通電が遮断されるため、この電磁切換弁
１１が燃料リリーフライン２ｅを開放する。同時に、高
圧用プレッシャレギュレータ６に対する通電も遮断され
るため、この高圧用プレッシャレギュレータ６は閉弁動
作する。一方、エンジン停止時の高圧ライン２ｂ中の燃
料温度が高いとき、上記燃料リリーフライン２ｅの流入
口に介装したサーモスタットバルブ１０は、同図（ｂ）
及び図４（ａ）に示すように、ワックスケース１０ａに
封入したワックスが膨張して、弁体１０ｃを押し下げ、
上記燃料リリーフライン２ｅを閉塞する。

【００２８】その結果、図３（ｂ）に示すように、高圧
ライン２ｂが閉塞され、その燃料残存圧力が高圧状態に
保持されて、ベーパの発生が防止される。従って、熱態
再始動においても良好な始動性能が得られるばかりでな
く、燃料残存圧力が高圧状態に保持されているため、始
動時の燃料圧力の立ち上がりが早く、短時間で再始動さ
せることが可能になる。

【００２９】そして、エンジン停止後、上記高圧ライン
２ｂ内の燃料が冷却されて、ベーパの発生する虞のない
所定温度まで低下すると、上記サーモスタットバルブ１
０のワックスケース１０ａに封入したワックスが収縮
し、図４（ｂ）に示すように、上記弁体１０ｃがスプリ
ング１０ｄの付勢力により開弁する。その結果、図３
（ａ）に示すように、上記高圧ライン２ｂ内の燃料残存
圧力が燃料リリーフライン２ｅを経て開放され、インジ
ェクタ１などの各構成部品にかかる圧力負荷が軽減さ
れ、耐久性が確保される。

【００３０】尚、本発明は上記実施の形態に限るもので
はなく、例えば、常開式電磁切換弁１１をイグニッショ
ンスイッチに連動させ、イグニッションスイッチＯＮで
閉弁動作するようにしても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高圧用プレッシャレギュレータをエンジン停止時に全閉
状態となる常閉式とし、又この高圧用プレッシャレギュ
レータ上流の高圧ラインと下流の低圧リターンラインと
をバイパス接続する燃料リリーフラインに、燃料温度が
設定温度以下で開弁するサーモスタットバルブとエンジ
ン運転時には閉弁する常開式切換弁とを介装したので、
エンジン停止時、高圧ライン内の燃料温度が高いとき
は、サーモスタットバルブが閉弁して高圧ラインの燃料
残存圧力を高圧状態に保持するため、エンジンの輻射熱
等の影響で燃料が加熱されてもベーパが発生することが
無く、良好な熱態再始動性能を得ることが出来、しかも
燃料残存圧力が高圧状態に保持されているため、再始動
時の燃料圧力の立ち上がりが早く、その分、短時間で再
始動させることが可能となる。

【００３２】又、エンジン停止後、高圧ラインの燃料が
冷却されて、所定温度以下になると、上記サーモスタッ
トバルブが開弁し、高圧ラインの燃料残存圧力が開放さ
れるので、インジェクタ等の各構成部品にかかる圧力負
荷が軽減されて、耐久性が確保される。

【００３３】更に、高圧ラインの燃料残存圧力を常閉式
高圧プレッシャレギュレータ、及びサーモスタットバル
ブの閉弁動作により保持しているため、電源を必要とせ
ず、従って、バッテリに負担がかからず、バッテリ充電
によるエンジン負荷が軽減されて、燃料消費率の悪化を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高圧燃料噴射式エンジンの燃料ラインを中心と
する全体概略図

【図２】エンジン運転中における燃料ラインの燃料経路
を示す要部説明図

【図３】エンジン停止中における燃料ラインの燃料経路
を示す要部説明図

【図４】サーモスタットバルブの動作を示す側面図

【図５】常開式電磁切換弁の制御ルーチンを示すフロー
チャート

【符号の説明】

１ インジェクタ ２ 燃料ライン ２ａ 低圧デリバリライン ２ｂ 高圧ライン ２ｃ 低圧リターンライン ２ｅ 燃料リリーフライン ３ 燃料タンク ５ 高圧用燃料ポンプ ６ 高圧用プレッシャレギュレータ １０ サーモスタットバルブ １１ 常開式電磁切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ラインに高圧用燃料ポンプを配設す
   ると共に、この高圧用燃料ポンプの下流側に高圧用プレ
   ッシャレギュレータを配設し、 上記高圧用燃料ポンプと上記高圧用プレッシャレギュレ
   ータとの間を高圧ラインとし、 燃料タンクから上記高圧用燃料ポンプ上流までを低圧デ
   リバリラインとし、 上記高圧用プレッシャレギュレータ下流から上記燃料タ
   ンクまでを低圧リターンラインとし、 上記高圧ラインに燃焼室へ燃料を直接噴射するインジェ
   クタを接続した高圧燃料噴射式エンジンにおいて、 上記高圧用プレッシャレギュレータをエンジン停止時に
   全閉状態となる常閉式とし、 又この高圧用プレッシャレギュレータ上流の高圧ライン
   と下流の低圧リターンラインとを燃料リリーフラインを
   介してバイパス接続し、 この燃料リリーフラインに、燃料温度が設定温度以下で
   開弁するサーモスタットバルブとエンジン運転時には閉
   弁する常開式切換弁とを介装したことを特徴とする高圧
   燃料噴射式エンジンの燃料圧力制御装置。