JPH11200988A - 内燃機関用燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関１４の始動時その他の低速時に
十分な燃料吐出量を確保可能であるとともに、高速時な
ど吐出流量が余分な際には、コモンレール７内に保持さ
れた燃料圧力を適宜開放する制御を行って、高圧燃料ポ
ンプ５の無駄な仕事を低コストで省くことが可能な内燃
機関用燃料供給装置を提供すること。 【解決手段】 とくに内部圧縮を行わないギア式ポンプ
あるいはトロコイドポンプなどを採用した場合に、この
ポンプの高圧側と低圧側とを結ぶ通路に電磁弁１０を設
けることに着目したもので、高圧燃料ポンプ５に直列に
接続した一方向弁６と、高圧燃料ポンプ５のポンプ吐出
側から分岐してそのポンプ流入側につながるリリーフ通
路１８に設けた電磁弁１０と、コモンレール７内の圧力
を検出する圧力センサー８と、圧力センサー８からの検
出信号に応じて電磁弁１０を開閉制御するコントローラ
ー９と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用燃料供給
装置にかかるもので、とくにギア式ポンプあるいはトロ
コイドポンプなどの内部圧縮を行わない燃料ポンプを用
いたガソリンエンジンその他の内燃機関用燃料供給装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のギア式ポンプは、その体積効率が
低いため、たとえばカム軸によりこれを直接に駆動する
など、内燃機関により直接駆動する場合には、内燃機関
の低速時（とくに始動時）に十分な吐出量および燃料圧
力を得ることが困難であるという問題がある。

【０００３】内燃機関の低速時において十分な吐出流量
を得るための手段としては、ポンプの容量を大きくする
ことが考えられる。こうした手段の場合、容量の増大に
よる流量の増加だけでなく、体積効率の向上という効果
もあるが、同時に、機関の高速時には余剰流量が大きく
なり、ポンプの無駄な消費動力が大きくなるという問題
もある。

【０００４】たとえば、特開平７−７７１１８号による
「内燃機関用燃料供給装置」においては、往復圧縮機関
を使用して燃料のガソリンを圧縮供給してするととも
に、コモンレール（蓄圧器）において高圧発生後に高圧
制御手段を開放して高圧燃料をリリーフしているが、高
圧発生後のリリーフはポンプの損失が大きく、不利であ
る。

【０００５】特開平７−２９３３９４号による「内燃機
関に用いられる燃料噴射装置」においては、燃料供給用
にピストン型ポンプを採用し、ポンプの燃料圧縮後にリ
ークさせており、ポンプの仕事上の損失は避けられない
という問題がある。

【０００６】特開昭６２−２５８１６０号による「燃料
噴射装置」においては、燃料供給用にピストン型ポンプ
を採用しており、このポンプとコモンレールとの間に設
けたチェック弁の上流側からリークさせるようにしてい
るが、ポンプからの吐出量を調整するためには、ポンプ
ピストンのリフトに同期した電磁弁の開閉を必要とし、
制御手段が複雑化するという問題がある。

【０００７】その他、公知の燃料供給装置としては、特
開平８−１５８９８１号、特開平９−４４９８号などが
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、内燃機関用の燃料供
給装置に使用される高圧燃料ポンプの仕事量を低減する
ための油圧回路を備えた内燃機関用燃料供給装置を提供
することを課題とする。

【０００９】また本発明は、コモンレール内に保持され
た燃料圧力を適宜開放するような制御を行う内燃機関用
燃料供給装置を提供することを課題とする。

【００１０】また本発明は、高圧燃料ポンプの通路に電
磁弁を設け、吐出流量が余分な際にはこの電磁弁を開い
て吐出圧を下げることができるようにした内燃機関用燃
料供給装置を提供することを課題とする。

【００１１】また本発明は、内燃機関の始動時その他の
低速時に十分な燃料吐出量を確保可能であるとともに、
高速時など吐出流量が余分な際には高圧燃料ポンプの無
駄な仕事を省くことができるようにした内燃機関用燃料
供給装置を提供することを課題とする。

【００１２】また本発明は、低コストで高圧燃料ポンプ
の無駄な仕事を省くことができるようにした内燃機関用
燃料供給装置を提供することを課題とする。

【００１３】また本発明は、制御操作およびその構造を
簡略化可能な内燃機関用燃料供給装置を提供することを
課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、とく
に内部圧縮を行わないギア式ポンプあるいはトロコイド
ポンプなどを採用した場合に、このポンプの高圧側と低
圧側とを結ぶ通路に電磁弁を設けて、ポンプの吐出流量
が余分な場合には、電磁弁を開いて吐出圧を下げること
により、ポンプの無駄な仕事を省くようにすることに着
目したもので、燃料タンクから燃料を供給する燃料供給
用の低圧燃料ポンプと、この低圧燃料ポンプからの燃料
を高圧化する燃料供給用の高圧燃料ポンプと、を有し、
この高圧燃料ポンプにより、所定高圧力の燃料を内燃機
関のコモンレールに供給する内燃機関用燃料供給装置で
あって、上記高圧燃料ポンプを設ける燃料供給側通路に
おいて該高圧燃料ポンプに直列に接続した一方向弁と、
上記高圧燃料ポンプのポンプ吐出側から分岐してそのポ
ンプ流入側につながるリリーフ通路に設けた電磁弁と、
上記コモンレール内の圧力を検出する圧力センサーと、
この圧力センサーからの検出信号に応じて上記電磁弁を
開閉制御するコントローラーと、を有することを特徴と
する内燃機関用燃料供給装置である。

【００１５】上記一方向弁は、これを上記高圧燃料ポン
プの下流側に設けることができる。

【００１６】上記一方向弁は、これを上記高圧燃料ポン
プの上流側に設けることができる。

【００１７】上記高圧燃料ポンプの上記燃料供給側通路
にバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路に
バイパスバルブを設けることができる。

【００１８】本発明による内燃機関用燃料供給装置にお
いては、その高圧燃料ポンプの高圧側（ポンプ吐出側）
と低圧側（ポンプ流入側）とを結ぶリリーフ通路に電磁
弁を設けて、コモンレールの圧力を圧力センサーにより
検出し、この圧力が目標圧力より高い場合には高圧燃料
ポンプの吐出流量が余分であると判断して、電磁弁を開
いて吐出圧を下げることにより、高圧燃料ポンプを無負
荷状態として高圧燃料ポンプ自体がアンロードされ、無
駄な仕事が省かれるようにした。したがって、コモンレ
ールの高圧の燃料圧力を低下させる従来の機構とは異な
り、高圧燃料ポンプの高圧レギュレーターは不要である
とともに、ポンプの損失を少なくすることができる。し
かも、圧力センサーの検出信号に応じた電磁弁のＯＮ／
ＯＦＦ制御だけであるため、制御手段ないし油圧回路自
体を簡単な構成で設計することができる。

【００１９】さらに、高圧燃料ポンプとしてギア式ポン
プあるいはトロコイドポンプなどを採用した場合に、そ
の容量を大きくして始動時などに燃料供給量を増加させ
てもコストの増加を極力抑えて、低コストに製造するこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の第１の実施の形態
による内燃機関用燃料供給装置１を図１および図２にも
とづき説明する。図１は、内燃機関用燃料供給装置１の
概略回路図であって、内燃機関用燃料供給装置１は、た
とえばガソリンなどの燃料タンク２と、燃料供給用の低
圧燃料ポンプ３と、その低圧レギュレーター４と、燃料
供給用の高圧燃料ポンプ５と、一方向弁６と、コモンレ
ール７に取り付けた圧力センサー８と、コントローラー
９と、電磁弁１０と、バイパスバルブ１１と、安全弁１
２と、を有する。

【００２１】低圧燃料ポンプ３、高圧燃料ポンプ５およ
び一方向弁６は、これを燃料供給通路１３に順に直列に
設ける。低圧燃料ポンプ３は、電動モーター（図示せ
ず）などによりこれを駆動するもので、内燃機関の回転
数にかかわらず一定圧の燃料を高圧燃料ポンプ５に供給
する。低圧レギュレーター４は、低圧燃料ポンプ３によ
る燃料の供給圧力を所定の低圧レベルに維持制御する。

【００２２】高圧燃料ポンプ５は、これを内燃機関１４
により駆動するもので、低圧燃料ポンプ３からの低圧燃
料を高圧化して、一方向弁６を介してコモンレール７に
供給する。コモンレール７には、所定数の各シリンダー
毎に燃料噴射弁１５を接続し、所定タイミングで燃料噴
射弁１５からシリンダー内に噴射を行う。

【００２３】一方向弁６は、燃料供給通路１３における
高圧燃料ポンプ５の下流側にこれを設け、高圧燃料ポン
プ５からコモンレール７への一方向の燃料供給を保障す
る。

【００２４】コモンレール７は、高圧燃料ポンプ５から
の高圧燃料を一時的に溜め、燃料噴射弁１５への高圧燃
料供給を安定化させる。圧力センサー８は、このコモン
レール７内の圧力を検出し、その検出信号をコントロー
ラー９に出力する。

【００２５】コントローラー９は、圧力センサー８から
の検出信号により、電磁弁１０をＯＮ／ＯＦＦ制御する
もので、目標圧力Ｐとコモンレール７内の圧力Ｐｃとの
差圧△Ｐに応じた制御信号を電磁弁１０に出力してこれ
を開閉制御する。ただし、この開閉制御は、ヒステリシ
ス幅を持たせるＯＮ／ＯＦＦ制御とする。信号処理とし
ては、圧力センサー８からの入力を目標圧力Ｐと比較す
る形のシュミット回路を通して電磁弁１０側に出力す
る。すなわち、電磁弁１０についてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ
Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うと、
高圧燃料ポンプ５の高圧側（下流側）の圧力が下がら
ず、高圧燃料ポンプ５は無負荷状態とはならずに絞り作
用を受けるだけであり、高圧燃料ポンプ５の動力低減効
果がなくなるので、本発明では、ヒステリシス幅を持た
せるＯＮ／ＯＦＦ制御としている。

【００２６】電磁弁１０は、燃料供給通路１３において
高圧燃料ポンプ５に並列に、つまり、下流側分岐点１６
から分岐して下流側分岐点１６と上流側分岐点１７とを
結ぶリリーフ通路１８にこれを設ける。コントローラー
９からの開放制御信号により、下流側分岐点１６からの
高圧を低圧通路１９および低圧レギュレーター４を介し
て燃料タンク２に還流させる。

【００２７】バイパスバルブ１１は、燃料供給通路１３
に並列に設けたバイパス通路２０にこれを設けるもの
で、一方向弁６とコモンレール７との間のコモンレール
側分岐点２１と上流側分岐点１７との間にこれを接続し
てある。コントローラー９からの制御信号によってバイ
パス通路２０を開閉する。とくにエンジンの始動時に、
バイパスバルブ１１を開放して、高圧燃料ポンプ５を介
さずに、コモンレール７内に燃料供給を行って燃料を充
填可能とするとともに、エンジン停止時には、バイパス
バルブ１１を一定時間ＯＮとすることにより、配管（バ
イパス通路２０ないしコモンレール７）内に密閉蓄圧さ
れている燃料圧力を所定割合だけ開放し、コモンレール
７内の燃料を所定の低圧に保持し、次回の始動時の始動
性を改善する。

【００２８】安全弁１２は、コモンレール側分岐点２１
からバイパスバルブ１１を分岐した還流通路２２にこれ
を設け、コモンレール側分岐点２１ないしコモンレール
７における燃料圧力の上昇を抑えるための安全機構であ
る。

【００２９】こうした構成の内燃機関用燃料供給装置１
において、低圧燃料ポンプ３による燃料供給、および内
燃機関１４による高圧燃料ポンプ５の駆動によってコモ
ンレール７内に燃料供給を行い、コモンレール７内の燃
料圧力が所定レベル（上限値Ｐ１）をこえると、コント
ローラー９から電磁弁１０への制御信号により、電磁弁
１０を開放し、高圧燃料ポンプ５からの高圧燃料を下流
側分岐点１６を介して低圧通路１９から燃料タンク２に
戻すことにより、高圧燃料ポンプ５をアンロードする。
この高圧燃料ポンプ５の下流側に一方向弁６が位置して
いるので、高圧燃料ポンプ５自体は、コモンレール７に
おける高圧部から切り離される状態となる。

【００３０】コモンレール７内の圧力が所定レベル（下
限値Ｐ２）まで低下したときに、電磁弁１０を閉鎖し、
高圧燃料ポンプ５による燃料供給を再開する。

【００３１】図２は、コモンレール７内の燃料圧力の時
間変化を示すグラフであって、図中実線が本発明による
圧力制御を示し、図中一点鎖線は、従来の低圧レギュレ
ーター４による圧力制御を示す。図示のように、目標圧
力Ｐを中心として所定幅の領域（下限値Ｐ２および上限
値Ｐ１の間の領域）にコモンレール７の圧力を保持制御
することができる。

【００３２】かくして、機関の高速運転時など、高圧燃
料ポンプ５の吐出流量がコモンレール７に対して余剰の
場合には、電磁弁１０を「開」として、高圧燃料ポンプ
５の吐出圧力を下げ、高圧燃料ポンプ５のによる仕事を
減少させることができるため、その無駄な仕事を回避す
ることが可能となる。さらに、従来の燃料供給装置にお
ける圧力制御のように、コモンレール７に高圧が発生し
たのちに圧力開放をするのではなく、その上流側の高圧
燃料ポンプ５の部分（下流側分岐点１６）において圧力
開放を行って高圧燃料ポンプ５自体を無負荷状態とする
ため、高圧燃料ポンプ５の駆動損失を極力少なくするこ
とができる。また、制御操作としても、電磁弁１０のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御のみでよいため、簡単な構成で制御を実
現可能である。

【００３３】なお、機関停止時の圧力開放は、バイパス
バルブ１１を一定時間だけ「開」とすることによりこれ
を実現し、低圧の燃料圧でコモンレール７内に燃料を保
持して、次回の始動時の始動性を改善することができ
る。

【００３４】図３は、本発明の第２の実施の形態による
内燃機関用燃料供給装置３０の概略回路図であって、図
１と同様の部分には同一の符号を付し、その上述はこれ
を省略して説明すると、この内燃機関用燃料供給装置３
０においては、前記一方向弁６を高圧燃料ポンプ５の上
流側に配置してある点が内燃機関用燃料供給装置１（図
１）とは異なる。

【００３５】すなわち、前記バイパスバルブ１１を設け
たバイパス通路２０と燃料供給通路１３との第１の接続
点３１の上流側に、前記低圧通路１９の第２の接続点３
２を設け、第１の接続点３１と上流側分岐点１７との間
に一方向弁６を配置してある。

【００３６】こうした構成の内燃機関用燃料供給装置３
０においても、図１の内燃機関用燃料供給装置１の場合
と同様に、図２のような圧力制御を簡単に行うことがで
きる。なお、電磁弁１０の開放時に高圧燃料ポンプ５の
高圧部側（下流側）が目標圧力Ｐになり、つぎの電磁弁
１０の閉鎖時の高圧燃料ポンプ５の即動性を確保するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高圧燃料
ポンプの高圧側と低圧側との間に電磁弁を並列に設け
て、これを開閉制御することにより高圧燃料ポンプの吐
出圧を制御するようにしたので、簡単な構成で、とくに
機関の高速運転時における高圧燃料ポンプの無駄な仕事
を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による内燃機関用燃
料供給装置１の概略回路図である。

【図２】同、コモンレール７内の燃料圧力の時間変化を
示すグラフである。

【図３】本発明の第２の実施の形態による内燃機関用燃
料供給装置３０の概略回路図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関用燃料供給装置（第１の実施の形態、図
１） ２ 燃料タンク ３ 燃料供給用の低圧燃料ポンプ ４ 低圧レギュレーター ５ 燃料供給用の高圧燃料ポンプ ６ 一方向弁 ７ コモンレール ８ 圧力センサー ９ コントローラー １０ 電磁弁 １１ バイパスバルブ １２ 安全弁 １３ 燃料供給通路 １４ 内燃機関 １５ 燃料噴射弁 １６ 下流側分岐点 １７ 上流側分岐点 １８ リリーフ通路 １９ 低圧通路 ２０ バイパス通路 ２１ コモンレール側分岐点 ２２ 還流通路 ３０ 内燃機関用燃料供給装置（第２の実施の形態、図
３） ３１ 第１の接続点 ３２ 第２の接続点 Ｐ 目標圧力 Ｐｃ コモンレール７内の圧力 △Ｐ 目標圧力Ｐとコモンレール７内の圧力Ｐｃとの差
圧 Ｐ１ コモンレール７内の燃料圧力の上限値 Ｐ２ コモンレール７内の燃料圧力の下限値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ａ Ｆ (72)発明者 相原 浩司 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者 鈴木 英治 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者 菅谷 寛子 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクから燃料を供給する燃料供
   給用の低圧燃料ポンプと、 この低圧燃料ポンプからの燃料を高圧化する燃料供給用
   の高圧燃料ポンプと、を有し、 この高圧燃料ポンプにより、所定高圧力の燃料を内燃機
   関のコモンレールに供給する内燃機関用燃料供給装置で
   あって、 前記高圧燃料ポンプを設ける燃料供給側通路において該
   高圧燃料ポンプに直列に接続した一方向弁と、 前記高圧燃料ポンプのポンプ吐出側から分岐してそのポ
   ンプ流入側につながるリリーフ通路に設けた電磁弁と、 前記コモンレール内の圧力を検出する圧力センサーと、 この圧力センサーからの検出信号に応じて前記電磁弁を
   開閉制御するコントローラーと、 を有することを特徴とする内燃機関用燃料供給装置。
2. 【請求項２】 前記一方向弁は、これを前記高圧燃料
   ポンプの下流側に設けたことを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関用燃料供給装置。
3. 【請求項３】 前記一方向弁は、これを前記高圧燃料
   ポンプの上流側に設けたことを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関用燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記高圧燃料ポンプの前記燃料供給側
   通路にバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通
   路にバイパスバルブを設けたことを特徴とする請求項１
   記載の内燃機関用燃料供給装置。