JPH09177630A

JPH09177630A - 高圧燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH09177630A
Application number: JP7350846A
Authority: JP
Inventors: Hideya Kikuchi; 英弥菊地; Etsuro Hozumi; 悦郎穂積; Akinao Minegishi; 昭直峯岸
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン始動時におけるベーパーの発生
を防止あるいは抑制してベーパーロックを解消し、その
始動性を向上させることができる高圧燃料噴射装置を提
供すること。【解決手段】燃料タンクから低圧燃料を供給する低圧
燃料ポンプと、低圧燃料ポンプからの低圧燃料を高圧燃
料としてエンジンのインジェクターに供給する高圧燃料
ポンプと、を有する高圧燃料噴射装置であって、エンジ
ンの始動時に低圧燃料ポンプからインジェクターに低圧
燃料の供給を行うとともに、始動時において、ソレノイ
ドバルブをＯＮ・ＯＦＦ制御して一時的に高圧燃料を供
給可能と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】本発明は高圧燃料噴射装置に
かかるもので、とくにエンジンのシリンダーに燃料（た
とえばガソリン）を直接噴射する筒内噴射型高圧燃料ポ
ンプなどを備えるとともに、エンジン始動時のベーパー
ロックを改善し、始動性を向上させた高圧燃料噴射装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のガソリン筒内噴射システムなどの
高圧燃料噴射装置は、高圧燃料ポンプと、燃料蓄圧器と
してのコモンレールと、エンジンのシリンダー（図示せ
ず）に燃料を直接噴射するインジェクターと、を有して
いる。上記高圧燃料噴射装置用の燃料ポンプとしては、
たとえば本出願人による特願平６−３２３９５９号など
に提案されている。図４にもとづき概説する。

【０００３】図４は、高圧燃料噴射装置１の概略全体図
であって、とくに高圧燃料噴射装置用燃料ポンプ２にお
けるソレノイドバルブユニット３の部分の詳細図を示
し、高圧燃料噴射装置１は高圧燃料噴射装置用燃料ポン
プ２と、コモンレール４と、インジェクター５と、を有
する。この高圧燃料噴射装置用燃料ポンプ２は、燃料タ
ンク６と、電動モーターにより駆動する低圧フィードポ
ンプ７（低圧燃料ポンプ）と、エンジンにより駆動する
ラジアルピストンポンプなどの高圧ガソリンポンプ８
（高圧燃料ポンプ）と、ソレノイドバルブユニット３
と、を有し、燃料（たとえばガソリン）をコモンレール
４を介してインジェクター５に供給する。

【０００４】ソレノイドバルブユニット３は、そのユニ
ットハウジング部分９内にソレノイドバルブ１０と、高
圧圧力制御弁１１（高圧プレッシャーレギュレーター）
と、を有する。なお低圧フィードポンプ７には、低圧圧
力制御弁１２（低圧プレッシャーレギュレーター）を設
けてある。

【０００５】ユニットハウジング部分９に、高圧側導入
ポート１３および高圧側通路１４と、低圧側導出ポート
１５および低圧側通路１６（燃料リターン通路）とを形
成し、高圧側通路１４と低圧側通路１６との間に高圧圧
力制御弁１１およびソレノイドバルブ１０をこれらにま
たがるように並列に設けてある。

【０００６】高圧ガソリンポンプ８から高圧燃料供給用
配管１７（高圧配管）を介してコモンレール４さらには
インジェクター５に高圧燃料を供給するとともに、コモ
ンレール４からの高圧燃料制御用配管１８（高圧配管）
を介して、コモンレール４の圧力をソレノイドバルブユ
ニット３の高圧側導入ポート１３に供給し、高圧圧力制
御弁１１およびソレノイドバルブ１０を介し、低圧側通
路１６（燃料リターン通路）および低圧側導出ポート１
５を経て、低圧燃料を燃料タンク６に還流するようにし
てある。

【０００７】高圧圧力制御弁１１は、バルブハウジング
１９と、弁シート部材２０と、圧力調整用弁体２１と、
シート用ハウジング２２と、圧力調整用スプリング２３
と、を有する。

【０００８】なお、高圧側導入ポート１３からの圧力が
過剰に高圧となったときに、圧力調整用弁体２１が圧力
調整用スプリング２３の付勢力に抗して弁シート部材２
０からリフトし、圧力調整用弁体２１と弁シート部材２
０との間に高圧側通路１４と低圧側通路１６とを連通す
る開閉通路２４（図中仮想線）を形成可能としてある。

【０００９】ソレノイドバルブ１０は、アーマチャー２
５と、スプリングシート部材２６と、ソレノイドスプリ
ング２７と、ソレノイド２８と、バルブシート部材２９
と、アーマチャー２５の先端部に一体に形成したバルブ
ボディ３０と、ソレノイド２８をＯＮ・ＯＦＦする制御
回路３１と、を有する。バルブボディ３０は、高圧側通
路１４に連通するオリフィス３２部分を開閉する。

【００１０】こうした構成の高圧燃料噴射装置１ないし
高圧燃料噴射装置用燃料ポンプ２において、図５に示す
ように、ソレノイドバルブ１０は、エンジンの始動時に
制御回路３１からの制御信号によって、ソレノイド２８
を「ＯＮ」とすることにより高圧側通路１４と低圧側通
路１６との間を「開」とし、高圧ガソリンポンプ８から
ではなく低圧フィードポンプ７からの燃料圧送を可能と
し、低圧燃料による始動を可能とする。

【００１１】エンジンが完爆後の通常高圧運転時は、ソ
レノイド２８を「ＯＦＦ」とすることにより、高圧側通
路１４と低圧側通路１６との間を「閉」とすると、高圧
ガソリンポンプ８を用いた高圧燃料の供給が行われ、高
圧燃料供給用配管１７を介してコモンレール４およびイ
ンジェクター５に高圧燃料を圧送する。

【００１２】かくして、吐出圧力は低いが始動時の吐出
流量を充分に取ることができる低圧フィードポンプ７の
特性を活かし、エンジン始動時には高圧ガソリンポンプ
８を無効化ないしここでの燃料圧縮を行わないように燃
料供給回路を切り替えることによって、すなわちエンジ
ンの始動時における低圧噴射（低圧燃料の供給）および
通常高圧運転時における高圧噴射（高圧燃料の供給）の
切替えを行って、始動時に高圧燃料供給用配管１７、コ
モンレール４および高圧燃料制御用配管１８を通って充
分な流量の燃料が流れるようにしたので、ホットリスタ
ート（エンジン停止後エンジンがまだ高温のときに再ス
タートする操作）時などにおける燃料内の気泡（ベーパ
ー）の発生を抑制し、エンジンの始動性を改善すること
ができる。

【００１３】一方、この高圧燃料噴射装置１において、
コモンレール６に取り付ける高圧配管である高圧燃料供
給用配管１７および高圧燃料制御用配管１８のうち、コ
モンレール４からソレノイドバルブユニット３の高圧側
導入ポート１３への高圧燃料制御用配管１８を省略し、
この高圧燃料制御用配管１８のかわりに高圧燃料供給用
配管１７から高圧側導入ポート１３に高圧燃料制御用通
路３３（高圧通路）を分岐させるとともに、この高圧燃
料制御用通路３３および高圧ガソリンポンプ８とソレノ
イドバルブユニット３とを一体化してポンプユニット３
４とすることによって、コモンレール４からソレノイド
バルブユニット３ないし燃料タンク６へのリターン配管
を省略して、高圧配管を一本化（高圧燃料供給用配管１
７のみ）することができる。

【００１４】このコモンレール４への高圧配管の一本化
構造（リターンレス構造）は、燃料洩れに対して安全性
が向上すること、コスト低減が可能であること、および
コモンレール４内の燃料はエンジンにより加熱されても
還流することなく噴射されるので被熱量が減少しベーパ
ーの発生自体が減少すること、などの利点がある。

【００１５】しかしながら、こうしたリターンレス構造
を採用した場合に、コモンレール４を介して燃料が燃料
タンク６に還流することにはならず、エンジンの始動時
にコモンレール４内の燃料が気泡化（ベーパー化）して
いる可能性が高く、始動時のいわゆるベーパーロックが
発生して始動性が悪化することが考えられる。とくに、
始動時に前記低圧噴射（４００ＫＰａ）を行う場合に
は、前記ホットリスタートその他によってコモンレール
４周辺の雰囲気温度が高温であれば、燃料の飽和蒸気圧
が上昇し、コモンレール４内が低圧噴射状態ではベーパ
ーがさらに発生しやすく、ベーパーの排除方法が問題と
なる。

【００１６】なお、既述のように、高圧燃料制御用配管
１８を省略しない構造では、コモンレール４を介して燃
料が循環することになるので、コモンレール４からのベ
ーパーの排除が比較的容易に行うことが可能であり、上
述のような問題は発生しない。もちろん、エンジン始動
後はコモンレール４内の高圧噴射状態のためベーパーは
つぶされ、当該リターンレス構造であっても、上記ベー
パーロックの問題は起こらない。

【００１７】なお、エンジンの始動性を向上させるため
の公知技術としては、特開平４−３３９１５２号、特開
平７−１１９５７４号などがある。

【００１８】

【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、エンジン始動時にお
けるベーパーの発生を防止してベーパーロックを解消
し、その始動性を向上させることができる高圧燃料噴射
装置を提供することを課題とする。

【００１９】また本発明は、とくに高温雰囲気下におい
てベーパーの発生を抑制可能な、あるいは発生したベー
パーを消滅させることが可能な高圧燃料噴射装置を提供
することを課題とする。

【００２０】また本発明は、とくにエンジンを再始動す
る場合にコモンレール内の燃料のベーパー化を防止し、
始動性を向上させることができる高圧燃料噴射装置を提
供することを課題とする。

【００２１】また本発明は、コモンレールからの燃料タ
ンク側へのリターン配管を廃止して、リターンレス構造
とすることによりその長所を享受可能とすることができ
る高圧燃料噴射装置を提供することを課題とする。

【００２２】また本発明は、高圧燃料ポンプからコモン
レールないしインジェクターへの高圧配管内の圧力を燃
料の飽和蒸気圧より高くすることができる高圧燃料噴射
装置を提供することを課題とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エン
ジンの始動時に低圧噴射を行うに際して部分的ないし一
時的に高圧制御を行うことによってベーパーを高圧によ
って押しつぶすこと、あるいは高圧ガソリンポンプ（高
圧燃料ポンプ）とソレノイドバルブとの組み合わせによ
ってコモンレール内の圧力を燃料の飽和蒸気圧より高く
保つことに着目したもので、燃料タンクから低圧燃料を
供給する低圧燃料ポンプと、この低圧燃料ポンプからの
低圧燃料を高圧燃料としてエンジンのインジェクターに
供給する高圧燃料ポンプと、を有する高圧燃料噴射装置
であって、上記エンジンの始動時に上記低圧燃料ポンプ
から上記インジェクターに上記低圧燃料の供給を行うと
ともに、この始動時において、一時的に上記高圧燃料を
供給可能とすることを特徴とする高圧燃料噴射装置であ
る。

【００２４】上記始動時において、高圧配管内の燃料温
度あるいは燃料圧力などを検出することにより燃料のベ
ーパーが発生しやすい状態か否かを検出し、この検出結
果に応じて上述の高圧燃料ポンプの駆動制御を行うよう
にすることができる。もちろん、エンジンスターター
（図示せず）を「ＯＮ」としてもエンジンが始動しない
場合など、ベーパーの発生を検出後、上記高圧燃料を供
給するように構成することもできる。

【００２５】上記高圧燃料ポンプと上記インジェクター
との間にコモンレールを設けるとともに、このコモンレ
ールから上記燃料タンクに燃料を還流させないようにす
ることにより、いわゆるリターンレス構造を採用して、
燃料洩れに対する安全性、コストの低減などの利点を得
ることができる。

【００２６】上記始動時における一時的に高圧燃料を供
給可能とする構成としては、上記低圧燃料供給および高
圧燃料供給の切替えを行うソレノイドバルブを設け、こ
のソレノイドバルブを開閉制御することにより、上記高
圧燃料ポンプからの高圧燃料供給を可能とするようにす
ることができる。

【００２７】また上記始動時における一時的に高圧燃料
を供給可能とするタイミング、持続時間あるいは回数な
どについては、燃料の種類、エンジンの運転状態、ない
しは上述のベーパーが発生しやすい状態か否かの検出結
果などに応じて任意に設計することができる。

【００２８】本発明による高圧燃料噴射装置において
は、エンジンの始動時に低圧噴射（低圧燃料供給）を行
う場合に、その低圧燃料供給状態において部分的にある
いは一時的に高圧噴射（高圧燃料供給）とするようにし
たので、この高圧噴射によってコモンレールなど高圧配
管内の圧力が一時的に上昇し、ベーパーが発生してもこ
れを高圧により押しつぶすことができる。

【００２９】さらに、エンジンの始動時に一時的に高圧
を発生させることによって高圧配管内の圧力を燃料の飽
和蒸気圧より高く保持するようにしたので、ベーパーの
発生を抑え、始動時におけるベーパーロックの問題を解
消することができる。

【００３０】この結果、高圧燃料ポンプおよびソレノイ
ドバルブを一体化してポンプユニットとするとともにコ
モンレールから燃料タンク側に燃料還流するための高圧
配管（高圧燃料制御用配管）を省略して、高圧配管を一
本化してリターンレス構造とすることによる、既述した
ような各種の利点を享受することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
高圧燃料噴射装置４０を図１ないし図３にもとづき説明
する。ただし、図４および図５と同様の部分には同一符
号を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、高圧燃
料噴射装置４０の概略図であって、高圧燃料噴射装置４
０は、高圧ガソリンポンプ８（高圧燃料ポンプ）および
ソレノイドバルブユニット３を一体化したポンプユニッ
ト３４を有する。さらに、コモンレール４に取り付ける
高圧配管として、高圧燃料制御用配管１８のかわりに高
圧燃料制御用通路３３をポンプユニット３４内に形成
し、コモンレール４に取り付ける高圧配管としては高圧
燃料供給用配管１７のみとしたリターンレス構造を採用
している。

【００３２】この高圧燃料噴射装置４０の始動時におけ
るソレノイドバルブ１０の制御として、図２に示すよう
なソレノイド２８のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う。すなわ
ち、エンジン始動からその完爆までの間においては、ソ
レノイド２８を「ＯＮ」として高圧側通路１４と低圧側
通路１６との間を「開」とし、高圧ガソリンポンプ８
（高圧燃料ポンプ）による高圧燃料供給を無効化し、低
圧フィードポンプ７（低圧燃料ポンプ）による燃料の低
圧供給（低圧噴射）を行うわけであるが、一時的あるい
は部分的にソレノイド２８を「ＯＦＦ」として高圧側通
路１４と低圧側通路１６との間を「閉」とし、高圧ガソ
リンポンプ８の無効化を解除して、コモンレール４内の
圧力を上昇させる。

【００３３】この圧力上昇により、コモンレール４内の
ベーパーを押しつぶすことができる。さらに、燃料の飽
和蒸気圧よりコモンレール４内の圧力を高く保持するよ
うにすれば、ベーパーの発生自体を抑制することができ
る。

【００３４】この圧力を上昇させるタイミング、持続時
間あるいは回数などについては、任意である。

【００３５】また、ベーパーロックが発生しやすい状況
を検出した上で、上述の制御を行うようにしてもよい。
たとえば、コモンレール４内の圧力を検出する燃料圧力
検出手段４１あるいは燃料温度検出手段４２（ともに図
１中仮想線）をコモンレール４に設けることにより、ベ
ーパーロックが起こり得るほど燃料温度が高温となった
場合、あるいは燃料圧力が低圧となった場合、上述の制
御を行う。なお、エンジンスターター（図示せず）を
「ＯＮ」としてもエンジンが始動しない場合に限り、上
述の制御を行うようにすることもできる。

【００３６】図３は、燃料温度に対する飽和蒸気圧の関
係を示すグラフであり、燃料温度が高いほど飽和蒸気圧
も上昇する。コモンレール４内の燃料温度が１００℃の
場合に低圧フィードポンプ７用の低圧圧力制御弁１２の
設定圧力がたとえば２Ｋｇｆ／ｃｍ²であっても、上述
のように高圧ガソリンポンプ８およびソレノイドバルブ
１０によってコモンレール４内の圧力を飽和蒸気圧（３
Ｋｇｆ／ｃｍ²）以上とする。具体的には、飽和蒸気圧
の上昇に合わせて、低圧始動時のコモンレール４内の圧
力を２〜４Ｋｇｆ／ｃｍ²に設定するように制御するこ
とができる。

【００３７】かくして高圧燃料制御用配管１８（高圧配
管）を省略したリターンレス構造としても、始動時のベ
ーパー発生およびベーパーロックを抑制することができ
るので、始動性の向上を図ることができる。

【００３８】さらに、高圧配管を高圧燃料供給用配管１
７のみの１本として、燃料洩れに対して安全性を向上さ
せることができる点をはじめ、当該リターンレス構造に
よるその他の利点を得ることができる。すなわち、コモ
ンレール４内の燃料は、エンジンにより加熱されても燃
料タンク４側に還流することなく噴射されるので、被熱
量が減少し、ベーパーの発生自体をさらに減少させるこ
とができる。また、高圧配管を全体として短くすること
ができるので、高圧配管内の燃料圧力の共振周波数が高
くなり、高回転時における燃料供給および噴射によるコ
モンレール４内の圧力変動を小さく抑えることができ
る。また、配管（高圧燃料供給用配管１７）がコモンレ
ール４部分で行き止まりとなり、コモンレール４内のコ
ンタミネーション（ゴミ）による高圧燃料噴射装置４０
の他の部分（たとえば高圧ガソリンポンプ８や低圧フィ
ードポンプ７など）への影響を受けにくくなる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低圧噴射
によるエンジン始動時に、一時的に高圧を発生させ、あ
るいは燃料の飽和蒸気圧以上とし、ベーパーをつぶす、
あるいは抑制することができるようにしたので、とくに
飽和蒸気圧が高い高温雰囲気においてもエンジンの始動
性を改善することができるとともに、高圧配管を単純化
して安全性およびコスト低減を図ることができる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による高圧燃料噴射装置４
０の概略図である。

【図２】同、エンジンの始動時におけるソレノイドバル
ブ１０などの制御およびコモンレール４内の圧力を示し
たグラフである。

【図３】同、燃料温度に対する飽和蒸気圧の関係を示す
グラフである。

【図４】本出願人により提案されている高圧燃料噴射装
置１の概略全体図であって、とくに高圧燃料噴射装置用
燃料ポンプ２におけるソレノイドバルブユニット３の部
分の詳細図を示す。

【図５】同、エンジンの始動時におけるソレノイドバル
ブ１０などの制御およびコモンレール４内の圧力を示し
たグラフである。

【符号の説明】

１高圧燃料噴射装置（図４）２高圧燃料噴射装置用燃料ポンプ３ソレノイドバルブユニット４コモンレール５インジェクター６燃料タンク７電動モーターによる低圧フィードポンプ（低圧燃料
ポンプ）８エンジンにより駆動するラジアルピストンポンプな
どの高圧ガソリンポンプ（高圧燃料ポンプ）９ユニットハウジング部分１０ソレノイドバルブ１１高圧圧力制御弁（高圧プレッシャーレギュレータ
ー）１２低圧圧力制御弁（低圧プレッシャーレギュレータ
ー）１３高圧側導入ポート１４高圧側通路１５低圧側導出ポート１６低圧側通路（燃料リターン通路）１７高圧燃料供給用配管（高圧配管）１８高圧燃料制御用配管（高圧配管）１９バルブハウジング２０弁シート部材２１圧力調整用弁体２２シート用ハウジング２３圧力調整用スプリング２４開閉通路２５アーマチャー２６スプリングシート部材２７ソレノイドスプリング２８ソレノイド２９バルブシート部材３０バルブボディ３１制御回路３２オリフィス３３高圧燃料制御用通路（高圧通路）３４ポンプユニット４０高圧燃料噴射装置（図１）４１燃料圧力検出手段４２燃料温度検出手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 55/02 ３５０Ｆ０２Ｍ 55/02 ３５０Ｅ３５０Ｐ 69/00 69/00 ３２０Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクから低圧燃料を供給する低
圧燃料ポンプと、この低圧燃料ポンプからの低圧燃料を高圧燃料としてエ
ンジンのインジェクターに供給する高圧燃料ポンプと、
を有する高圧燃料噴射装置であって、前記エンジンの始動時に前記低圧燃料ポンプから前記イ
ンジェクターに前記低圧燃料の供給を行うとともに、この始動時において、一時的に前記高圧燃料を供給可能
とすることを特徴とする高圧燃料噴射装置。
【請求項２】前記始動時において、燃料のベーパー
が発生しやすい状態か否かを検出することを特徴とする
請求項１記載の高圧燃料噴射装置。
【請求項３】前記高圧燃料ポンプと前記インジェク
ターとの間にコモンレールを設けるとともに、このコモンレールから前記燃料タンクに燃料を還流させ
ないようにしたことを特徴とする請求項１記載の高圧燃
料噴射装置。