JPH0343643A

JPH0343643A - 燃料噴射式エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JPH0343643A
Application number: JP17705789A
Authority: JP
Inventors: Masaru Maeda; 勝前田; Yasuyuki Mizobuchi; 康之溝渕
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1991-02-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車両用等の燃料噴射式のエンジンにおける燃
料供給装置に関するものである。

〔従来の技術〕

比較的低い圧力に加圧された燃料を吸気ポート中に噴射
するエンジンにおいては、燃料の圧力とそれが噴射され
るべき吸気ポートの吸気圧との差圧を一定に保持しない
と、正確な燃料噴射量の制御を行なうことができない。

なぜなら、燃圧が一定に保持されていても、吸気圧の方
が運転状態の変化により変動すると、同じ噴射時間内に
噴射される燃料の量が変ってくるためで、この理由から
従来のものでも、燃圧が吸気マニホールドの圧力よりも
例えば２．５５ｋｇ／ｃｕｔだけ常に高くなるように、
プレッシャレギュレータを設けて過剰の圧力をバイパス
することにより、燃圧を常時そのように制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の燃圧制御の方法は、プレッシャレギュレータから
還油路により燃料タンクへ過剰圧の燃料を戻すというも
のであるから、燃料供給ポンプは燃料噴射弁によって実
際に噴射される燃料の量よりも多い燃料を加圧している
。そのため、還油路によって燃料タンクに戻る燃料は無
駄な加圧を受け、その動力が損失となって、エンジンの
効率や出力を低下させる。

本発明は必要なだけの燃料を加圧することによって、バ
イパスされる燃料の量を殆んど零又は皆無としてこの問
題を解消し、更にそれに付随して他の効果をも得ようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記の課題を解決するための手段として、燃
料を加圧して燃料噴射弁へ送給する燃料供給ポンプと、
前記燃料噴射弁へ送給される燃料の圧力と吸気の圧力と
の差圧を検出する差圧検出器と、前記燃料供給ポンプを
駆動する電源ラインに挿入されたスイッチング素子と、
前記差圧検出器の検出する差圧が所定の値となるように
前記スイッチング素子を断続制御する手段とを備えてい
ることを特徴とする燃料噴射式エンジンの燃料供給装置
を提供する。

〔作　用〕

本発明は前記手段のような構成を有するから、燃料噴射
弁へ送給される燃料の圧力と吸気の圧力の差圧が常に差
圧検出器によって測定されている。

もし、その差圧が所定の値よりも大きくなったときは、
スイッチング素子を断続制御する手段により、スイッチ
ング素子の閉路時間比率を小となし、電源ラインから燃
料供給ポンプを駆動するために送られる電力量を減少さ
せる。それにより燃料供給ポンプの回転数（振動数）あ
るいは行程体積が減少して燃料の吐出量、したがって吐
出圧が低下し、差圧検出器における検出差圧が所定の値
となる。

逆に、差圧が所定の値より小さくなったときは、スイッ
チング素子を断続制御する手段により、スイッチング素
子の閉路時間比率を大となし、燃料供給ポンプを駆動す
るために送られる電力量を増大させる。それにより燃料
供給ポンプの回転数あるいは行程が増大して燃料の吐出
量、したがって吐出圧が上昇し、差圧が所定の値となる
。

差圧が所定の値をほぼ保っているときは、スイッチング
素子の閉路時間比率をそのままで維持し、燃料供給ポン
プの吐出量を一定に保つことはいうまでもない。

〔実施例〕

本発明実施例の全体構成を示す第１図において、■は燃
料噴射式エンジンのシリンダヘッド、２は吸気ボート、
３は吸気マニホールド又はサージタンク、４はスロット
ルバルブ、５は吸気弁、６はアイドルスピードコントロ
ールバルブ、７は燃料噴射弁、８はコールドスタートイ
ンジェクタ、９はバキュームセンサ、１０は後述のプレ
ッシャレギュレータ、１１は燃料濾過器、１２は燃料タ
ンク１．１３は電動式又は電磁式の燃料供給ポンプ、１
４．１５は給油路、１６はプレッシャレギュレータ１０
から過剰の燃料を燃料タンク１２へ戻す還油路を示す。

本発明の特徴として、図示実施例のプレッシャレギュレ
ータｌＯには差圧検出器１７が設けられており、管路１
８によって導かれる吸気マニホールド３の吸気圧Ｐｉ　
とデリバリバイブ１９を経て燃料噴射弁７へ供給される
燃料圧力Ｐｆとの差圧Ｐｄが検出される。プレッシャレ
ギュレータ１０は、基本的には公知のようなダイヤプラ
ム型の圧力調整弁としての構造と機能をも有しており、
燃圧Ｐｆが吸気圧Ｐ１に対して、その差圧Ｐｄが常に、
例えば２．５５ｋｇ／ｃＩ１１を保つ方向に図示しない
弁開口を自動調整し、過剰な燃料を還油路１６を通じて
燃料タンク１２へ戻すように作動する。

差圧検出器１７の２種類の実施例が第２図及び第３図に
示されている。第２図にはストレーンゲージを用いたも
のを示しており、この例における差圧検出器１７は、ダ
イヤフラム２０によって区画された２つの圧力室２１及
び２２を有し、圧力室２１は入力ポート２３によって燃
料圧力Ｐｆを受入れ、圧力室２２はリファレンスポート
２４によって吸気マニホールドの吸気圧Ｐｉを受入れて
いる。燃圧Ｐｆと吸気圧Ｐｉの差圧Ｐｄによって変形す
るダイヤプラム２０の歪み量は、ダイヤフラム２０に貼
りつけられたストレーンゲージ２５によって電気抵抗値
として計測され、導線２６によって第１図に略本する誤
差増幅器２７へ入力される。なお、第２図に示す２８は
温度補償装置である。

誤差増幅器２７には基準圧力差設定器２９から、設定さ
れた基準の圧力差に相当する電圧〈基準圧力差電圧）が
導線２６′によって入力され、差圧検出器１７のダイヤ
フラム２０の歪み量、したがって差圧Ｐｄに相当する電
圧と比較され、その差に相当する誤差信号が増幅されて
、制御信号として導線３０によりスイッチング素子３１
に印加される。スイッチング素子は、たとえばサイリス
タやパワートランジスタのようなもので、燃料供給ポン
プ１３を駆動する図示されないモータ又はソレノイドコ
イル等の電源ライン３２に挿入されていて、誤差増幅器
２７が発する制御信号によって、電源ライン３２に流れ
る電流を細かく断続し、燃料供給ポンプの駆動力を増減
して、その吐出量を無段階に変更し、燃圧Ｐｆが吸気圧
Ｐｉ　に対して所定の圧力差、例えば２．５５ｋｇ／ｃ
ＩＩ！をもつように調整する。

この作動は、吸気圧Ｐ１の変動が殆んどないか、比較的
後やかなときは極めて順調に行なわれるので、プレッシ
ャレギュレータ１０から還油路１６を経て燃料タンク１
２へ戻る燃料量は殆んど零となり、燃料供給ポンプ１３
の変速運転によって、燃料はその時に燃料噴射弁７　（
及びコールドスタートインジェクタ８）において消費さ
れている量だけ、過不足なく給油路１４．１５燃料濾過
器１１を経てプレッシャレギュレータ１０へ送られる。

したがって、燃料供給ポンプ１３は無駄な動力（電力）
を消費しない。

吸気圧Ｐｉの変動が激゛シいときは、その変動に全く応
答遅れなく燃料供給ポンプを制御することは難しいにし
ても、制御特性を比例動作のみとせず、これに微分動作
を加味することにより成る程度補償することが可能であ
るし、基準圧力差設定器２９において設定する所定値を
若干高めにとるとか、燃料噴射弁７直前の燃料通路に蓄
圧器を設けて急激な燃圧変動を緩和させる等の手段をと
ることもできるので、実用上は還油路１６から燃料タン
ク１２へ戻る燃料量を極めて少量とすることが可能であ
る。

第３図に差圧検出器１７の他の実施例として差圧の変化
を電気容量の変化として検出する例を示している。図中
３３及び３４は金属性のダイヤフラム、３５は容量型の
センシングエレメント、３６はその検出値である電気容
量の変化を電圧の変化に変換する変換回路であり、第２
図の例と同様なものは同じ符号を付けて説明を省略する
。

なお、第２図及び第３図におけるダイヤフラム２０．３
３、及び３４は、差圧検出器１７に独自に設けたものと
して説明しているが、これをプレッシャレギュレータ１
０のダイヤフラムによって代行させることも可能である
。すなわち、プレッシャレギュレータ１０と差圧検出器
１７とを一つのものとして構成することにより、装置の
構造を非常に簡略化することができる。また、あまり正
確な制御を必要としない場合は、プレッシャレギュレー
タ１０と還油路１６とを廃止することも可能となる。

第４図に電気回路についての実施例が示されている。第
１図の説明等において言及したものと実質的に同じ部分
については、同じ符号数字を付して示している。差圧検
出器１７において短時間毎に計測されている差圧は、電
気信号（電圧等）に変換されて誤差増幅器２７に送られ
、基準圧力として設定された電圧２９′と比較される。

その偏差は増幅されてＰＷＭ比較器３７に入力され、他
方、三角波発振器３８で発生して入力されるパルス幅変
調を行なうための三角波と比較されて駆動パルスを発生
させる。駆動パルスは駆動回路３９により増幅されてス
イッチング素子（半導体スイッチ）の−例であるトラン
ジスタ３１′のベースに接続される。

電源ライン３２に供給される電力は、トランジスタ３１
′により駆動パルスの幅に応じた時間だけ断続的にモー
タ４０に通電されるので、パルス幅が変わればモータ、
従ってポンプ１３の回転数が変化する。

第４図の場合、トランジスタ３１′のエミッタは接地さ
れ、コレクタには燃料供給ポンプ１３の駆動モータ４０
が接続されていて、電源ライン３２から給電を受ける。

なお、４１はモータ４０に並列に挿入された還流ダイオ
ードである。トランジスタ３１’　と駆動モータ４０等
は第５図のように接続してもよく、また、トランジスタ
がＰＮＰ型３１″の場合は第６図のように接続されるが
、いずれの場合も基本的な作用は変わらない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料の圧力が調整される際に、バイパ
スされるべき燃料を加圧することによって生じる動力の
損失をなくすことができるので、効率の高い燃料供給装
置が実現し、燃費も改善される。

また燃料供給ポンプは、エンジンが高負荷運転されると
きを除き、常時は比較的低い回転数（あるいは振動数）
で運転されることになるから、ポンプの運転によって発
生する騒音や振動も低減し、車両の快適性を高める。

さらに、従来のようなバイパス式の燃料圧力調整装置に
使用されたサーキットオープニングリレ、ポンプリレー
、及びそれらの駆動に必要な人出力信号に関係する機器
、プレッシャレギュレータ、高温始動時に燃圧制御を行
なう水温スイッチ、バキュームスイッチングバルブ、そ
れらの駆動に必要な入出力信号に関係する機器等も省略
することができる場合があり、システムの簡略化とコス
トの低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体構成を示す図、第２図は
差圧検出器の一実施例を示す断面図、第３図は差圧検出
器の他の実施例を示す概念図、第４図は電気回路の概要
図、第５図及び第６図は第４図の変形を示す回路図であ
る。１・・・エンジンのシリンダヘッド、２・・・吸気ボート、　　　　３・・・吸気マニホール
ド、７・・・燃料噴射弁、１０・・・プレッシャレギュレータ、１２・・・燃料タンク、　　　１３・・・燃料供給ポン
プ、１７・・・差圧検出器、　　　１９・・・デリバリ
バイブ、２０・・・ダイヤフラム、２５・・・ストレー
ンゲージ、２７・・・誤差増幅器、　　　２９・・・基
準圧力差設定器、３１・・・スイッチング素子、３２・
・・電源ライン、３３．３４・・・金属性ダイヤプラム
、３５・・・容量型センシングエレメント、４０・・・
駆動モータ、４１・・・トランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

燃料を加圧して燃料噴射弁へ送給する燃料供給ポンプと
、前記燃料噴射弁へ送給される燃料の圧力と吸気の圧力
との差圧を検出する差圧検出器と、前記燃料供給ポンプ
を駆動する電源ラインに挿入されたスイッチング素子と
、前記差圧検出器の検出する差圧が所定の値となるよう
に前記スイッチング素子を断続制御する手段とを備えて
いることを特徴とする燃料噴射式エンジンの燃料供給装
置。