JPH06101588A - 高圧噴射式エンジンの燃料循環系制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料温度を適切に保ちインジェクタからの噴
霧状態を良好にして、燃費、排気エミッション、及び走
行性を改善する。 【構成】 インジェクタへ供給する燃料温度ＴF を検出
し、この燃料温度ＴFと流路切換温度ＴFSとを比較し、
ＴF＜ＴFSの場合、リターン燃料をエンジンルームに配
設したサブ燃料タンクに帰還させる。燃料がエンジン本
体などからの輻射熱により暖められるため、燃料温度の
上昇が早く、短時間で良好な噴霧性状を得ることができ
る。また、ＴF≧ＴFS の場合には、リターン燃料を通常
のメイン燃料タンクへ帰還させる。リターン燃料がメイ
ン燃料タンクへ帰還される間に冷却されるためベーパあ
るいはパーコレーションの発生を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料流路をエンジンの
運転状態に応じて切換える高圧噴射式エンジンの燃料循
環系制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃料を燃焼室へ直接噴射する高
圧噴射式エンジンでは燃料温度によって燃料の噴霧性状
が著しく変化する。すなちわ、冷態始動時など燃料温度
の低い状態では、燃料の粘性等により噴霧性状が悪化
し、また、燃料気化が不十分なために不正燃焼を起因し
排気エミッションの悪化を招く。一方、燃料温度が高く
なると燃料通路中でベーパやパーコレーションが発生し
易くなり、良好な再始動性能が得られなくなる。しか
し、燃料はリターン通路を通り、燃料タンクに帰還さ
れ、再び燃料フィードされる間に冷却されるため、ベー
パやパーコレーションの発生よりも冷態始動時等の燃料
温度の低い状態が問題となる。

【０００３】この対策として、燃料通路中にヒータを取
付け、燃料を積極的に暖めるようにしたものがあるが、
ヒータの取付けスペースを燃料通路中途の狭隘な空間に
実装することは困難で、メンテナンスが煩雑化するばか
りか製造工数が嵩みコストの高騰を招く。

【０００４】一方、特開平１−１２１５６２号公報に
は、冷態始動時には、燃料リターン通路を流れる燃料を
燃料ポンプの上流側へ直接導き、燃料通路中を循環させ
ることで燃料温度上昇を促進する技術が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記先行技術では、リ
ターン燃料の一部を燃料タンクを経ることなく燃料通路
へ再循環させることで燃料温度の上昇効率を良くしよう
とするものであるが、フィード側の燃料通路には、燃料
タンクに貯留されている冷えた燃料が常時混在するた
め、燃料通路中の燃料を短時間で所定の噴霧性状を得る
に充分な温度まで上昇させることが困難で冷態始動時等
の燃費、排気エミッションの改善を図るには限界があ
る。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造で、冷態始動等における冷えた燃料を比
較的短時間で所定の噴霧状態を得るに充分な温度まで上
昇させることができ、燃費の向上、排気エミッションの
低減、及び良好な走行性能を得ることができるととも
に、取扱性がよく、低コストで信頼性の高い高圧噴射式
エンジンの燃料循環系制御方法を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による高圧噴射式
エンジンの燃料循環系制御方法は、燃焼室へ燃料を直接
噴射する高圧噴射式エンジンにおいて、燃料温度と予め
設定した流路切換温度とを比較する手順と、燃料温度が
上記流路切換温度未満の場合、リターン燃料をバイパス
通路を介してエンジンルームに配設したサブ燃料タンク
へ帰還させる手順と、燃料温度が上記流路切換温度以上
の場合、リターン燃料をリターン通路を介してメイン燃
料タンクへ帰還させる手順とを備えるものである。

【０００８】

【作 用】本発明では、燃料温度が予め設定した流路切
換温度未満の場合、リターン燃料をパイバス通路を介し
てエンジンルームに配設したサブ燃料タンクへ帰還さ
せ、このサブ燃料タンクへ一時的に貯留することで、エ
ンジン等からの輻射熱により、燃料の温度上昇を促進す
る。また、このサブ燃料タンクがエンジンルーム内に配
設されているため保温性がよい。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１０】図面は本発明の一実施例を示し、図１は燃
料循環系制御ルーチンを示すフローチャート、図２はエ
ンジン制御系の全体概略図、図３は制御装置の回路図で
ある。

【００１１】図２において、符号１は高圧噴射式２サイ
クルエンジンのエンジン本体で、このエンジン本体１の
シリンダブロック３とシリンダヘッド２とピストン４と
で形成される燃焼室５に、点火コイル６の二次側に接続
された点火プラグ７と、気筒内直接噴射用のインジェク
タ８とが臨まされている。また、上記シリンダブロック
３に、掃気ポート３ａと排気ポート３ｂとが形成され、
上記シリンダブロック３に形成した冷却水通路３ｃに、
水温センサ９が臨まされている。

【００１２】上記掃気ポート３ａには給気管１０が連通
され、この給気管１０には、上流側にエアクリーナ１１
が取付けられるとともに、下流側に、クランクシャフト
１ａの回転によって駆動される掃気ポンプ１２が介装さ
れており、この掃気ポンプ１２によって新気を供給し、
強制的に上記燃焼室５内を掃気する。

【００１３】また、上記掃気ポンプ１２をバイパスする
バイパス通路１３に、アクセルペダル１４に連動するバ
イパス制御弁１５が介装されており、上記アクセルペダ
ル１４にアクセル開度センサ１６が連設されている。

【００１４】また、上記排気ポート３ｂには、上記クラ
ンクシャフト１ａに連動して開閉する排気ロータリ弁１
７が設けられ、この排気ロータリ弁１７を介して排気管
１８が連通されている。さらに、この排気管１８に触媒
コンバータ１９が介装されているとともに、下流端にマ
フラ２０が接続されている。

【００１５】また、上記シリンダブロック３に支承され
た クランクシャフト１ａに、クランクロータ２１が軸
着され、このクランクロータ２１の外周に、電磁ピック
アップなどからなるクランク角センサ２２が対設されて
いる。

【００１６】また、符号２３は燃料循環系で、この燃料
循環系２３が上記インジェクタ８に燃料を供給する燃料
フィード２３ａと、余剰の燃料を帰還させる燃料リター
ン２３ｂとで構成されており、上記燃料フィード２３ａ
に、車体の後部等エンジン本体１から比較的離れた位置
に配設されたメイン燃料タンク２４から第一フィードポ
ンプ２５、エンジンルームに配設したサブ燃料タンク２
６、第二フィードポンプ２７、燃料フィルタ２８、高圧
燃料ポンプ２９、高圧用フィルタ３０を介して各気筒に
配設したインジェクタ８に連通する燃料供給路３１が連
通されている。なお、この燃料供給路３１にアキュムレ
ータ３２が連通されている。

【００１７】また、上記燃料循環系２３の燃料リターン
２３ｂが上記燃料供給路３１からリニアソレノイドなど
からなる高圧用電磁式プレッシャレギュレータ３３を介
して電磁切換弁３４に連通されている。この電磁切換弁
３４に、上記メイン燃料タンク２４に臨まされているリ
ターン通路３５と、上記サブ燃料タンク２６に臨まされ
ているバイパス通路３６とが選択的に連通自在にされて
いる。なお、図においては、上記電磁切換弁３４がＯＦ
Ｆ（ソレノイドコイル非通電）状態では上記燃料リター
ン２３ｂが上記リターン通路３５に連通されており、ま
た上記電磁切換弁３４がＯＮ（ソレノイドコイルに通
電）すると上記燃料リターン２３ｂが上記バイパス通路
３６に連通される。また、上記高圧用電磁式プレッシャ
レギュレータ３３は駆動電流が大きくなるほどバルブ開
度が小さくなり、燃料圧力が上昇するように設定されて
いる。

【００１８】さらに、上記燃料フィード２３ａの上記燃
料フィルタ２８、上記高圧燃料ポンプ２９間と、上記燃
料リターン２３ｂの上記高圧用電磁式プレッシャレギュ
レータ３３、上記電磁切換弁３４間との間に、燃料バイ
パス通路３７が接続され、この燃料バイパス通路３７に
低圧用プレッシャレギュレータ３８が介装されている。

【００１９】また、上記サブ燃料タンク２６に液面セン
サ３９が臨まされ、上記燃料供給路３１に燃料圧力セン
サ４０、燃料温度センサ４１が接続されている。

【００２０】また、図３の符号４６は電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）で、ＣＰＵ４７、ＲＯＭ４８、ＲＡＭ４９、バッ
クアップＲＡＭ５０、及びＩ／Ｏインターフェース５１
がバスライン５２を介して互いに接続されるマイクロコ
ンピュータ等で構成されている。

【００２１】また、上記ＥＣＵ４６には定電圧回路５３
が内蔵されており、この定電圧回路５３がＥＣＵリレー
５４のリレー接点を介してバッテリ５５に接続され、ま
た、このＥＣＵリレー５４のリレーコイルがイグニッシ
ョンスイッチ５６を介して上記バッテリ５５に接続され
ている。上記イグニッションスイッチ５６がＯＮすると
上記ＥＣＵリレー５４の接点がＯＮし、バッテリ５５の
電圧が上記定電圧回路５３に供給され、この定電圧回路
５３からＥＣＵ４６の各部に安定化電圧が供給される。
一方、上記バックアップＲＡＭ５０には上記定電圧回路
５３から常時バックアップ電圧が印加されている。

【００２２】また、上記バッテリ５５にスタータスイッ
チ５７が接続され、このスタータスイッチ５７にスター
タモータリレー５８のリレー接点を介してスタータモー
タ５９が接続されている。さらに、上記バッテリ５５に
第一フィードポンプ２５が第一フィードポンプリレー６
０のリレー接点を介して接続されているとともに、第二
フィードポンプ２７が第二フィードポンプリレー６１の
リレー接点を介して接続されている。

【００２３】また、上記Ｉ／Ｏインターフェース５１の
入力ポートには、バッテリ５５が接続されて、バッテリ
電圧がモニタされるとともに、上記スタータスイッチ５
７、クランク角センサ２２、アクセル開度センサ１６、
水温センサ９ 燃料圧力センサ４０、燃料温度センサ４
１、液面センサ３９が接続されている。

【００２４】一方、上記Ｉ／Ｏインターフェース５１の
出力ポートには、上記点火コイル６を駆動するイグナイ
タ４１が接続されているとともに、駆動回路６２を介し
て第一フィードポンプリレー６０のリレーコイル、第二
フィードポンプリレー６１のリレーコイル、インジェク
タ８、高圧用電磁式プレッシャレギュレータ３３、及び
電磁切換弁３４が接続されている。

【００２５】次に、上記ＥＣＵ４６による燃料循環系制
御について図１のフローチャートに従って説明する。

【００２６】図１のフローチャートはイグニッションス
イッチ５６のＯＮにより電源投入されると所定時間毎に
実行されるルーチンで、まず、ステップ（以下「Ｓ」と
略称）１０１で、第二フィードポンプリレー６１のリレ
ーコイルに対するＩ／Ｏポート出力値Ｇ2 を１とし、第
二フィードポンプリレー６１をＯＮさせることで、第二
フィードポンプ２７を動作させる。したがって、イグニ
ッションスイッチ５６のＯＮによりＥＣＵ４６に電源投
入されている間、上記第二フィールドポンプリレー６１
はＯＮ状態を維持し、上記第二フィードポンプ２７は常
時動作状態となる。

【００２７】次いで、Ｓ１０２で、燃料温度センサ４１
で検出した燃料供給路３１中の燃料温度ＴF と予め設定
した流路切換温度ＴFSとを比較し、ＴF ＜ＴFSの場合、
Ｓ１０３へ進み、ＴF ≧ＴFSの場合、Ｓ１０４へ進む。

【００２８】上記Ｓ１０２でＴF＜ＴFSと判断されＳ１
０３へ進むと、液面センサ３９で検出したサブ燃料タン
ク２６に貯留されている燃料の液面レベルＨと予め設定
した液面下限値ＨLとを比較し、Ｈ＜ＨLの場合、Ｓ１０
５へ進み、また、Ｈ ≧ＨLの場合、Ｓ１０６へ進む。

【００２９】Ｓ１０５へ進むと、第一フィードポンプリ
レー６０のリレーコイルに対するＩ／Ｏポート出力値Ｇ
1を１とし、第一フィードポンプリレー６０をＯＮさせ
ることで上記第一フィードポンプ２５を駆動させる。ま
た、Ｓ１０６へ進むと、第一フィードポンプリレー６０
のリレーコイルに対するＩ／Ｏポート出力値Ｇ1を０と
し、第一フィードポンプリレー６０をＯＦＦさせること
で上記第一フィードポンプ２５の動作を停止させる。

【００３０】そして、上記Ｓ１０５あるいはＳ１０６か
らＳ１０７へ進むと、燃料循環系２３の循環経路を切換
える電磁切換弁３４に対するＩ／Ｏポート出力値Ｇ3を
１とし、電磁切換弁３４をＯＮさせることで燃料リター
ン２３ｂをサブ燃料タンク２６に連通するバイパス通路
３６に接続し、ルーチンを抜ける。

【００３１】一方、上記Ｓ１０２でＴF≧ＴFSと判断さ
れてＳ１０４へ進むと、上記電磁切換弁３４に対するＩ
／Ｏポート出力値Ｇ3を０とし、電磁切換弁３４をＯＦ
Ｆさせ、燃料リターン２３ｂをメイン燃料タンク２４に
連通するリターン通路３５に連通した後、Ｓ１０８で上
記第一フィードポンプリレー６０のリレーコイルに対す
るＩ／Ｏポート出力値Ｇ1を１とし、第一フィードポン
プ２５を駆動させた後、ルーチンを抜ける。

【００３２】このように、本実施例によれば、燃料温度
ＴFが流路切換温度ＴFS未満の場合、 電磁切換弁３４を
ＯＮさせてエンジンルームに配設したサブ燃料タンク２
６にリターン燃料を帰還させるようにしたので、このリ
ターン燃料がエンジン本体１等からの輻射熱により暖め
られ、燃料の温度上昇が早められる。その結果、インジ
ェクタ８からの燃料噴霧性状が短時間で良好となり、良
好な燃焼状態が得られ、燃費、排気エミッションが改善
される。また、特別の加熱手段を必要としないため、構
造が簡単で、取扱い性がよい。

【００３３】なお、上記サブ燃料タンク２６に貯留する
燃料量が減少し液面レベルＨが下限値ＨLよりも低下す
ると、第一フィードポンプ２５が作動して燃料を補給す
るので、サブ燃料タンク２６中の燃料が枯渇したり、あ
るいは燃料温度が急激に低下するようなことはない。

【００３４】一方、燃料温度ＴFが流路切換温度ＴFS以
上の場合、電磁切換弁３４をＯＦＦさせて車体後部など
上記エンジン本体１から比較的離れた位置に配設したメ
イン燃料タンク２４にリターン燃料を帰還させるように
したので、リターン燃料がリターン通路３５を流れる間
に冷却され、ベーパおよびパーコレーションの発生が防
止され、ベーパ発生に伴うインジェクタ８からの燃料噴
射不良、あるいはパーコレーション発生に伴うインジェ
クタ８からの異常噴射がなくなり、走行性不良、及びベ
ーパ発生に伴う高圧燃料ポンプ２９の焼付き等の機能障
害が防止される。

【００３５】その結果、全体としてエンジン状態、外気
温等に関係なく燃料温度を常時適切に保つことができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
燃料温度が予め設定した流路切換温度未満の場合、リタ
ーン燃料をパイバス通路を介してエンジンルームに配設
したサブ燃料タンクへ帰還させるようにしたので、燃料
温度が比較的低い場合には燃料が上記上記サブ燃料タン
クへ一時的に貯留されるため、エンジン等からの輻射熱
を受けて、燃料の温度上昇が促進され、短時間で所定の
噴霧性状を得るに充分な温度に上昇させることができ
る。

【００３７】さらに、このサブ燃料タンクがエンジンル
ーム内に配設されているので保温性がよく、燃料温度の
上昇がより一層促進される。

【００３８】加えて、エンジン等からの輻射熱を利用し
て燃料を暖めるため、加熱手段を必要とせず、その分、
構造が簡単で、取扱い性がよく、低コストで高い信頼性
を得ることができる。

【００３９】また、燃料温度が上記流路切換温度以上の
場合には、リターン燃料をリターン通路を介して通常の
メイン燃料タンクへ帰還させるようにしたので、燃料が
燃料タンクへ帰還する間に冷却され、ベーパあるいはパ
ーコレーションの発生を有効に防止することかできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料循環系制御ルーチンを示すフローチャート

【図２】エンジン制御系の全体概略図

【図３】制御装置の回路図

【符号の説明】

５…燃焼室 ２４…メイン燃料タンク ２６…サブ燃料タンク ３５…リターン通路 ３６…バイパス通路 ＴF …燃料温度 ＴFS…流路切換温度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室へ燃料を直接噴射する高圧噴射式
   エンジンにおいて、 燃料温度と予め設定した流路切換温度とを比較する手順
   と、 燃料温度が上記流路切換温度未満の場合、リターン燃料
   をバイパス通路を介してエンジンルームに配設したサブ
   燃料タンクへ帰還させる手順と、 燃料温度が上記流路切換温度以上の場合、リターン燃料
   をリターン通路を介してメイン燃料タンクへ帰還させる
   手順とを備えることを特徴とする高圧噴射式エンジンの
   燃料循環系制御方法。