JPH11236866A

JPH11236866A - 内燃機関の燃料供給方法およびその装置

Info

Publication number: JPH11236866A
Application number: JP10038500A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Morimoto; 一彦森本; Keiji Tanaka; 桂司田中
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】直噴式の自動車用エンジンの燃料噴射系
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】燃料を高圧ポンプ９で高圧に加圧して燃
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、吸入した燃料を、各シリンダに分配するデリ
バリパイプ１の両端の入口１ａ，１ｂからタイミングを
ずらして逆方向に加えるようにした。エンジンの始動時
に低速ポンプ７の発生する圧力でデリバリパイプ１内の
蒸発燃料を外部に排出することができるので、エンジン
の始動性を高めることができる。

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、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。ま
た、エンジンの始動時で回転数が低く、また安定しない
時期には高圧ポンプが十分に機能せず、逆に低圧ポンプ
が発生する液圧を減少させてしまう要因になることもあ
る。

【０００４】一方、これとは別の問題として、従来のデ
リバリパイプは、燃料供給用の入口が一つであったこと
から、後述のようにその内部に蒸発燃料が残留し、再始
動の際に燃料圧力が適正に保持されなくなり、燃料噴射
量にばらつきが生ずる虞があった。この点に関して、前
掲公報のものはいずれもこの問題を解決する構造となっ
ていない。

【０００５】直噴式のエンジンに関する先行技術して、
エンジンの始動時等、高圧ポンプの回転数が低く十分な
燃圧が得られないときに、低圧ポンプで得た圧力の燃料
を高圧ポンプをバイパスさせて流すものが、前掲の特開
平７−７７１１８号公報に記載されているが、この公報
の発明をデリバリパイプ内の余剰燃料を高圧ポンプの上
流側あるいは燃料タンクに戻さない、いわゆるリターン
レスシステムに適用した場合、図６に示すように、デリ
バリパイプ１内の燃料入口１ａから燃料２を加えてイン
ジェクタへの出口３から排出させるとき、燃料入口１ａ
から遠い側に蒸発燃料４が残留することがある。ここに
蒸発燃料４が残留すると、燃料圧力が適正に保持されな
くなるため、燃料噴射量にばらつきが生ずる虞がある。

【０００６】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
り、エンジンの始動時には低圧ポンプのみを始動させ、
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。また、これと同時に、エンジン始動
時の燃料の供給を安定させ、燃料供給系路内に残留する
蒸発燃料を速やかに排出する方法と装置を提供する。

【０００７】

【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、燃料を高圧ポンプ
で高圧に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、吸入した燃料を各シリン
ダに分配するデリバリパイプの両端に燃料入口を設け、
エンジンの始動時にのみ、燃料をデリバリパイプの一方
の入口から供給し、エンジンの回転が安定したところで
他方の入口から供給するように制御することを特徴とす
る。

【０００８】また、請求項２に記載された発明において
は、燃料を高圧ポンプで高圧に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、燃
料タンクから低圧ポンプと高圧ポンプの２系統で燃料を
吸入し、エンジンの始動時にのみ、低圧ポンプで吸入し
た燃料をデリバリパイプの一方の入口から供給し、エン
ジンの回転が安定したところで高圧ポンプからの燃料を
他方の入口から供給するようにしたことを特徴とする。

【０００９】さらに請求項３に記載された発明において
は、請求項２に記載された方法において、前記低圧ポン
プは電力駆動とし、高圧ポンプはエンジンの出力による
機械的駆動とし、低圧ポンプからの流れをデリバリパイ
プの一端入口から供給し、高圧ポンプからの流れをデリ
バリパイプの他端入口から供給すると共に、エンジンの
始動時には低圧ポンプを先行させて起動させ、デリバリ
パイプ内の残留燃料を高圧ポンプの燃料供給系から外部
に排出させ、さらにエンジンの回転が安定したとき、低
圧ポンプを停止させることを特徴とする。

【００１０】また請求項４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、低圧ポンプと高圧ポンプを
直列に接続して低圧ポンプの吸入側を燃料タンク内に開
口し、前記高圧ポンプの吐出側には燃料を各シリンダに
分配するデリバリパイプの一方の入口を接続すると共
に、該デリバリパイプの他方の入口と高圧ポンプの吸入
側との間に、高圧ポンプの吸入側からデリバリパイプの
他方の入口側への流れを許容する逆止弁を接続したこと
を特徴とする。

【００１１】そして請求項５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
を開口すると共に、デリバリパイプの両端に燃料の入口
を設けてその一方の入口に低圧ポンプの吐出側を接続
し、他方の入口に高圧ポンプの吐出側を接続したことを
特徴とする。

【００１２】また請求項６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
を開口すると共に、デリバリパイプの両端に燃料の入口
を設けてその一方の入口に低圧ポンプの吐出側を接続
し、他方の入口に高圧ポンプの吐出側を接続し、デリバ
リパイプの低圧ポンプの接続側に、高圧プレッシャレギ
ュレータを介して下端が前記燃料タンクに開口する通路
の上端を接続し、デリバリパイプの高圧ポンプの接続側
に、電磁切換弁と低圧プレッシャレギュレータとを介し
て下端が前記燃料タンクに開口する通路の上端を接続
し、前記高圧ポンプに並列に、燃圧保持手段と電磁切換
弁を直列に設けたバイパス通路を接続したことを特徴と
する。

【００１３】さらに請求項７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
を開口すると共に、デリバリパイプの両端に燃料の入口
を設けてその一方の入口に低圧ポンプの吐出側を接続
し、他方の入口に高圧ポンプの吐出側を接続し、デリバ
リパイプの低圧ポンプの接続側に、高圧プレッシャレギ
ュレータを介して下端が前記燃料タンクに開口する通路
の上端を接続し、デリバリパイプの高圧ポンプの接続側
に、低圧プレッシャレギュレータと電磁切換弁を直列に
設けたバイパス通路を接続したことを特徴とする。

【００１４】このような構成としたことにより、エンジ
ンの始動時で回転数が低いときにも安定した圧力が得ら
れる低圧ポンプからの燃料がデリバリパイプの一方の入
口から供給され、デリバリパイプ内の残留燃料を他方の
入口である高圧ポンプ側の燃料供給系から燃料タンク側
に、あるいはインジェクタからエンジンの燃焼室に排出
することになる。そしてエンジンの回転数が十分に高く
なって安定したときには、高圧ポンプが燃料を直接吸入
するので低圧ポンプを停止させることができる。

【００１５】

【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の一例を図１について説
明する。燃料タンク５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６が設けられている。フィル
タ６には、電動式の低圧ポンプ７とフィルタ８および機
械駆動式の高圧ポンプ９が通路１０によって直列に接続
されており、高圧ポンプ９の吐出側は、両端に燃料の入
口を設けたデリバリパイプ１の一方の入口１ａに接続さ
れている。デリバリパイプ１には、図示しないエンジン
の各シリンダに燃料を分配するインジェクタ１１が接続
されている。

【００１６】低圧ポンプ７とフィルタ８の接続点には、
吐出側を燃料タンク５側に開口した低圧プレッシャレギ
ュレータ１２を有する通路１３が接続されており、高圧
ポンプ９とデリバリパイプ１の入口１ａとの接続点に
は、吐出側を燃料タンク５側に開口した高圧プレッシャ
レギュレータ１４を有する通路１５が接続されている。
デリバリパイプ１の他方の入口１ｂには通路１０側から
デリバリパイプ１の入口１ｂ側に流れる方向に開弁する
逆止弁１６が通路１７によって接続されている。

【００１７】自動車には制御回路（エレクトロニック・
コントロール・モジュール、略号ＥＣＭ）１８が搭載さ
れている。この制御回路１８は、イグニッションスイッ
チのオン信号（Ｉｇ）、スタータスイッチのオン信号
（Ｓｔａ）、エンジン回転数信号（Ｎｅ），スロットル
開度信号（Ｔｈａ）ならびに吸気圧力信号（Ｐｉｎ）
と、後述するデリバリパイプ１の燃圧信号が入力され、
それらの条件に応じて、低圧ポンプ７の作動を制御す
る。

【００１８】運転者が図示しないイグニッションスイッ
チをオンにすると、制御回路１８の出力信号で低圧ポン
プ７が作動し、燃料タンク５内の燃料２を高圧ポンプ９
の吸入側に送出する。スタータスイッチをオンにしてエ
ンジンを始動させると高圧ポンプ９も作動するが、エン
ジンの始動時は回転数が低い（４００ｒｐｍ前後）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。このとき、低圧ポンプ７が発生す
る圧力で逆止弁１６が開弁し、燃料を入口１ｂ側から供
給する。このように燃料が入口１ｂ側から供給される
と、図２に示すように蒸発燃料４はインジェクタへの出
口３側に集まり、燃料２とともに燃焼室に送られて排出
されることになる。

【００１９】図３に示す回路は本発明の実施の形態の他
の例である。この回路では、燃料タンク５内にフィルタ
６を介して低圧ポンプ７の吸入側が開口しており、高圧
ポンプ９の吸入側もフィルタ１９を介して燃料タンク５
内に開口している。低圧ポンプ７の吐出側は、フィルタ
８、逆止弁２０を接続した通路２１によって、デリバリ
パイプ１の一方の入口１ａに接続されている。また高圧
ポンプ９を設けた通路２２の先端は、デリバリパイプ１
の他方の入口１ｂに接続されている。なお、この通路の
フィルタ１９の近傍には、通路２３により燃料２を燃料
タンク５側に戻す方向に開弁する逆止弁２４が接続され
ている。通路２２の一部にはアキュムレータ２５が設け
られ、この系路の圧力調整を行うようになっている。

【００２０】デリバリパイプ１の低圧ポンプ７を接続し
た側の燃料の入口１ａには、高圧プレッシャレギュレー
タ１４から通路１３の上端が接続されている。通路１３
の下端は燃料タンク５に開口する。デリバリパイプ１の
高圧ポンプ９を接続した側の入口１ｂには、電磁切換弁
２６と低圧プレッシャレギュレータ１２とを有して下端
が燃料タンク５に開口する通路２７の上端が接続されて
いる。そして高圧ポンプ９に並列に、燃圧保持手段とし
ての絞り２８と電磁切換弁２９を直列に設けたバイパス
通路３０が接続されている。

【００２１】上記回路において、デリバリパイプ１には
燃圧センサ３１が取付けられており、デリバリパイプ１
内の燃料の圧力を電気的な値に変換し、その信号を制御
回路１８に出力するようになっている。制御回路１８
は、この信号と、前述した各信号により、エンジンの状
態を知り、低圧ポンプ７、電磁切換弁２６、２９の制御
をする。

【００２２】上記回路の作動を説明する。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。

【００２３】運転者が図示しないイグニッションスイッ
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１８の出力信号で低圧ポンプ７が作動し、燃料タン
ク５内の燃料２をデリバリパイプ１の入口１ａ側に送出
する。スタータスイッチをオンにしてエンジンを始動さ
せることにより高圧ポンプ９も作動するが、エンジンの
始動時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、デリバリパイプ１内には入口１ａ側から入口１ｂ
側に燃料が流れ、制御回路１８の出力信号でこのとき開
弁している電磁切換弁２６側と電磁切換弁２９側の二つ
の系路を通って燃料タンク５に流れる。このときこの燃
料２とともに蒸発燃料が排出される。

【００２４】エンジンの回転が安定し高圧ポンプ９が十
分に機能すると、制御回路１８は低圧ポンプ７を停止さ
せ、同時に電磁切換弁２６，２９を閉弁する。これによ
り、デリバリパイプ１へは、白抜き矢印のように高圧ポ
ンプ９からのみ燃料が供給される。デリバリパイプ１の
余剰燃料は、通路２１から通路１３に回り、高圧プレッ
シャレギュレータ１４を開いて燃料タンク５に戻る。

【００２５】図３の回路において制御回路１８が行う制
御を、図４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ＮＥ１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ＮＥより大であれば、続く
ステップＳ４によって燃圧センサ３１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ＰＦより大であるとされたときには、２個の電磁
切換弁２６，２９が閉止される。

【００２７】ステップＳ２でエンジンが停止していると
判断されたとき、ステップＳ３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よりより小さ
いと判断されたとき、ステップＳ４でさらに燃圧センサ
３１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２個の電磁切換弁２６，２９を開
放し、続くステップＳ７で低圧ポンプ７を作動させる。
電磁切換弁２６，２９が開放すると、デリバリパイプ１
内の残留燃料は低圧ポンプ７の発生する圧力で電磁切換
弁２６，２９を通り、燃料タンク１に戻される。

【００２８】ステップＳ５で２個の電磁切換弁２６，２
９が閉止された後は、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
のと同様の手順で第２の基準値である回転数ＮＥ２、圧
力値ＰＦ２を用いた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ＮＥより大であれ
ば、続くステップＳ９によって燃圧センサ３１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７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よりより小さいと
判断されたとき、また、燃圧センサ３１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を停止させ、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５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３の回路と相違するところ
は、図３のものでバイパス通路３０に設けられていた絞
り２８を設けずに、このバイパス通路３０に、通路２７
に設けられていた低圧プレッシャレギュレータ１２と電
磁切換弁２６を設けたことである。

【００３２】この回路も基本的には図３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７が発生する
圧力でデリバリパイプ１内の蒸発燃料を排出する系路が
バイパス通路３０を通る１系統のみになること、それに
伴い、全流量が通るようになるので、ラインパージが早
く済むこと、並びに部品点数を少なくすることができる
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に記載された方法の発明によれば、デリバリパ
イプの両端に設けられた燃料の入口から燃料を逆方向に
加えることにより、デリバリパイプ内の蒸発燃料の排出
を行うことができる。また、請求項２に記載された発明
によれば、低圧ポンプからの燃料と高圧ポンプからの燃
料を適宜切換えることにより、蒸発燃料の排出を効率よ
く行うことができる。さらに請求項３に記載された発明
によれば、エンジンの始動時に蒸発燃料の排出を行うこ
とができる。エンジンの回転が安定したときに低速ポン
プが停止するので、低速ポンプの作動時間が短くなり、
消費電力の節減ひいては燃料の節約となる上に、容量の
小さいポンプで済むという効果がある。

【００３４】また請求項４に記載された装置の発明によ
れば、逆止弁を１個接続するだけで、高圧ポンプが十分
に機能しないときに低圧ポンプの発生する圧力で、蒸発
燃料の排出を行うことができる。さらに請求項５ないし
７に記載された発明によれば、それぞれ請求項１，２に
記載された方法を実現する装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す回路図である。

【図２】デリバリパイプに二つの燃料入口を設けた場合
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態の他の例を示す回路図であ
る。

【図４】図３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５】本発明の実施形態のさらに他の例を示す回路図
である。

【図６】従来のデリバリパイプの断面図である。

【符号の説明】

１デリバリパイプ１ａ入口１ｂ入口２燃料４蒸発燃料５燃料タンク７低速ポンプ９高速ポンプ１２低圧プレッシャレギュレータ１４高圧プレッシャレギュレータ１５逆止弁１６バイパス通路１８制御回路２６電磁切換弁２９電磁切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 37/00 Ｆ０２Ｍ 37/00 Ｃ 37/08 37/08 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を高圧ポンプで高圧に加圧して燃焼
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、吸入した燃料を各シリンダに分配するデリバリ
パイプの両端に燃料入口を設け、エンジンの始動時にの
み、燃料をデリバリパイプの一方の入口から供給し、エ
ンジンの回転が安定したところで他方の入口から供給す
るように制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給
方法。
【請求項２】燃料を高圧ポンプで高圧に加圧して燃焼
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、燃料タンクから低圧ポンプと高圧ポンプの２系
統で燃料を吸入し、エンジンの始動時にのみ、低圧ポン
プで吸入した燃料をデリバリパイプの一方の入口から供
給し、エンジンの回転が安定したところで高圧ポンプか
らの燃料を他方の入口から供給するようにしたことを特
徴とする内燃機関の燃料供給方法。
【請求項３】前記低圧ポンプは電力駆動とし、高圧ポ
ンプはエンジンの出力による機械的駆動とし、低圧ポン
プからの流れをデリバリパイプの一端入口から供給し、
高圧ポンプからの流れをデリバリパイプの他端入口から
供給すると共に、エンジンの始動時には低圧ポンプを先
行させて起動させ、デリバリパイプ内の残留燃料を高圧
ポンプの燃料供給系から外部に排出させ、さらにエンジ
ンの回転が安定したとき、低圧ポンプを停止させること
を特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料供給方
法。
【請求項４】低圧ポンプと高圧ポンプを直列に接続し
て低圧ポンプの吸入側を燃料タンク内に開口し、前記高
圧ポンプの吐出側には燃料を各シリンダに分配するデリ
バリパイプの一方の入口を接続すると共に、該デリバリ
パイプの他方の入口と高圧ポンプの吸入側との間に、高
圧ポンプの吸入側からデリバリパイプの他方の入口側へ
の流れを許容する逆止弁を接続したことを特徴とする内
燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】燃料タンク内に低圧ポンプと高圧ポンプ
の両吸入側を開口すると共に、デリバリパイプの両端に
燃料の入口を設けてその一方の入口に低圧ポンプの吐出
側を接続し、他方の入口に高圧ポンプの吐出側を接続し
たことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】燃料タンク内に低圧ポンプと高圧ポンプ
の両吸入側を開口すると共に、デリバリパイプの両端に
燃料の入口を設けてその一方の入口に低圧ポンプの吐出
側を接続し、他方の入口に高圧ポンプの吐出側を接続
し、デリバリパイプの低圧ポンプの接続側に、高圧プレ
ッシャレギュレータを介して下端が前記燃料タンクに開
口する通路の上端を接続し、デリバリパイプの高圧ポン
プの接続側に、電磁切換弁と低圧プレッシャレギュレー
タとを介して下端が前記燃料タンクに開口する通路の上
端を接続し、前記高圧ポンプに並列に、燃圧保持手段と
電磁切換弁を直列に設けた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。
【請求項７】燃料タンク内に低圧ポンプと高圧ポンプ
の両吸入側を開口すると共に、デリバリパイプの両端に
燃料の入口を設けてその一方の入口に低圧ポンプの吐出
側を接続し、他方の入口に高圧ポンプの吐出側を接続
し、デリバリパイプの低圧ポンプの接続側に、高圧プレ
ッシャレギュレータを介して下端が前記燃料タンクに開
口する通路の上端を接続し、デリバリパイプの高圧ポン
プの接続側に、低圧プレッシャレギュレータと電磁切換
弁を直列に設けた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。