JPH1061511A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン始動時の低速回転状態であっても高
圧で燃料を噴射させることができる燃料噴射装置を提供
する。 【構成】 本発明による燃料噴射装置１は、エンジンの
始動時には、増圧器３３により加圧した燃料を、蓄圧器
９を介在させることなく、直接インジェクタ１７ａに供
給する構成であるから、エンジンの始動時には、低速回
転状態であっても高圧で燃料を噴射させることができ
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、エンジンの駆動に
より高圧ポンプを駆動させてエンジン筒内に高圧の燃料
を直接噴射する燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧のガソリン燃料をインジェクタから
エンジンの気筒内に直接噴射するようにした、いわゆる
直接噴射式ガソリンエンジンが知られている。この種の
ガソリンエンジンに用いられる燃料噴射装置では、燃料
噴射圧力を高めてインジェクタから噴射される燃料の噴
霧状態を微細化することが要求される。

【０００３】一方、複数のインジェクタから噴射される
燃料の噴射圧力を一定にするため、各インジェクタはコ
モンレールと呼ばれる蓄圧室に接続されており、高圧ポ
ンプから圧送された燃料はこのコモンレールで所定の高
圧にまで圧力が高められるようになっている。

【０００４】しかし、高圧ポンプはエンジンの駆動によ
り作動する構成であるから、エンジン始動時にはエンジ
ンの回転速度（回転数）が低いために、高い吐出圧を得
ることができず、コモンレールの圧力を高めるのが困難
であるという問題がある。即ち、エンジンの回転速度が
低い場合には、高圧ポンプにおける加圧時に燃料の漏れ
が多くなり、高圧ポンプの体積効率が悪化するため、燃
料の高圧化が困難になる。

【０００５】これに対して、特開平７ー２９３３８１号
公報には、電磁バルブによって開閉できるバイパス通路
を高ポンプと並列に設けて、始動時には高圧ポンプをバ
イパスさせることで、始動時にインジェクタから噴射さ
れる燃料の噴射圧力を低圧で安定させ、その一方で圧力
に応じて燃料の噴射量を調整する技術が開示されてい
る。

【０００６】また、特開平５ー３２１７８７号公報に
は、高圧ポンプの他に始動時に作動する始動用補助ポン
プを設けて、始動時には高圧ポンプの他にこの補助ポン
プを作動させて蓄圧室（リザーバ）の昇圧を早める構成
が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の公報に
開示された技術では、低い燃料圧力でインジェクタから
燃料を噴射するものであるから、上述したように燃料の
噴霧性状が悪く、燃焼不安定をきたし、排気特性等の悪
化をもたらすという不都合がある。従って、低い燃料圧
力下での燃料噴射は採用できない。

【０００８】これに対して、後者の技術では、エンジン
の始動時においても早期に蓄圧室の圧力を高め、インジ
ェクタから高圧の燃料を噴射しようとするものである
が、蓄圧室は所定容量を有するために、補助ポンプを併
用しても蓄圧室の圧力を高めるためには所定の時間がか
かるという問題点がある。

【０００９】そこで、本発明の目的は、エンジン始動時
の低速回転状態であっても高圧で燃料を噴射させること
ができる燃料噴射装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、エンジンの駆動により燃
料を高圧に加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプによ
り加圧された燃料を蓄圧してインジェクタに供給する蓄
圧器とを備える燃料噴射装置において、前記インジェク
タに接続され、このインジェクタに供給する燃料の圧力
を高める増圧器と、エンジン始動時に前記増圧器を作動
させる作動手段とを備え、エンジン始動時に増圧器によ
り加圧された燃料を直接インジェクタに供給するもので
ある。

【００１１】この請求項１に記載の発明によれば、エン
ジンの始動時には、作動手段が増圧器を駆動させて高圧
に加圧した燃料を直接インジェクタに供給する。即ち、
増圧器で加圧した燃料は蓄圧器に供給することなく、直
接インジェクタに供給する構成であるから、増圧する燃
料の容積が少ないので、エンジン始動時の低速回転状態
であっても瞬時に高圧で燃料を噴射させることができ
る。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記作動手段は、燃料タンクの燃料を
前記高圧ポンプに供給する供給ポンプと、供給ポンプか
ら供給される燃料の供給先を前記増圧器に切り換える切
換手段とを備え、エンジン始動時に前記切換手段を切り
換えて供給ポンプから供給された燃料により増圧器を作
動するものである。

【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、高圧
ポンプに燃料を供給する供給ポンプを利用するものであ
り、エンジン始動時には供給ポンプから供給される燃料
の回路を切り換えて増圧器を作動させる。従って、増圧
器を作動するためのポンプを別途に必要としないので、
装置全体の構成を簡単にすることができる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、前記インジェクタは複数設けら
れており、前記増圧器はこれらのインジェクタのうちの
一部のインジェクタにのみ接続されており、且つ前記作
動手段は前記増圧器を作動させたときに他のインジェク
タからの燃料噴射を禁止するものである。

【００１５】この請求項３に記載の発明によれば、増圧
器は複数あるインジェクタのうち一部のインジェクタの
みに接続され、エンジン始動時にはこのインジェクタの
みから高圧燃料を噴射させるとともに、他のインジェク
タからの燃料の噴射を禁止する。従って、エンジン始動
時に増圧器が接続されていない他のインジェクタから低
圧の燃料が噴射されるのが阻止され、高圧噴射のみを行
なうことができる。また、エンジン始動時に他のインジ
ェクタを介して蓄圧器からの燃料の排出がないから蓄圧
器での昇圧を促進させることができ、早期にすべてのイ
ンンジェクタから高圧の燃料を噴射させることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、本
発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の実施の形
態にかかる燃料噴射装置１は、ガソリンエンジンの燃焼
室（気筒）にガソリンを直接噴射するもので、いわゆる
直接噴射式ガソリンエンジンに用いられるものである。

【００１７】この燃料噴射装置１は、図１に示すよう
に、燃料タンク３と、燃料タンク３内に設けられた低圧
ポンプ（作動手段又は供給ポンプ）５、高圧ポンプ７、
高圧ポンプ７から圧送された燃料を蓄圧する蓄圧器とし
てのコモンレール９、高圧レギュレータ１１、及び低圧
レギュレータ１３を接続してメイン回路が構成されてい
る。低圧ポンプ５は、燃料タンク３内の燃料（ガソリ
ン）を高圧ポンプ７に圧送するものであり、高圧ポンプ
７との間にはフィルタ１５が介在されている。

【００１８】高圧ポンプ７は、低圧ポンプ５から供給さ
れて燃料を高圧に加圧するものであり、エンジンによっ
て駆動され、燃料を高圧に加圧してコモンレール９に圧
送する。

【００１９】コモンレール９には、第１〜第４の複数の
インジェクタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが接続さ
れており、コモンレール９で高圧に蓄圧された燃料を第
１〜第４の各インジェクタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１
７ｄから噴射するようになっている。このコモンレール
９には、圧力を検知する圧力検知器２１が設けられてお
り、検知した圧力信号を後述する制御装置２３に送る構
成となっている。

【００２０】コモンレール９の余剰燃料は、高圧レギュ
レータ１１を介して一部が高圧ポンプ７の余剰燃料とと
もに低圧レギュレータ１３を介して燃料タンク３に戻さ
れる。また、各第１〜第４のインジェクタ１７ａ、１７
ｂ、１７ｃ、１７ｄは、それぞれ駆動回路２５に接続さ
れており、この駆動回路２５を介して制御装置２３によ
る噴射時期や噴射の停止等が個別に制御されている。

【００２１】第１インジェクタ１７ａには、第１及び第
２逆止弁２９、３１を介して増圧回路２７が接続されて
おり、これらの第１逆止弁２９と第２逆止弁３１との間
には増圧器３３が配置されている。第１逆止弁２９は増
圧器３３から燃料タンク３への燃料の流れを阻止し、第
２逆止弁３１は第１インジェクタ１７ａから増圧器３３
への燃料の流れを阻止している。

【００２２】更に、低圧ポンプ５と高圧ポンプ７との間
には、増圧器３３を作動させるための作動回路３５が形
成されている。この作動回路３５は、切換弁３７を介し
て増圧器３３の作動室３９と戻し室４１とに接続されて
いる。増圧器３３は、そのケーシング内に大径の低圧側
ピストン部４４と小径の高圧側ピストン４５とを一体に
有するピストン４７が設けられており、低圧側ピストン
部４４側に前述の作動室３９を形成し、低圧側ピストン
部４４と高圧側ピストン４５との間に前述の戻し室４１
を形成し、高圧側ピストン４５に加圧室４３を形成して
いる。

【００２３】切換弁３７は、２位置切換弁であり、図１
に示す第１位置では、図中の符号ＰとＡとを接続し且つ
ＢとＲとを接続し、作動手段としての低圧ポンプ５から
圧送された燃料を作動室３９に供給し、戻し室４１内の
燃料をリターン通路４２から燃料タンク３に戻す回路を
構成する。従って、第１位置では増圧器３５が作動し
て、ピストン４７を図１中の右方向に移動させて増圧回
路２７の燃料圧力を高める。一方、第２位置では、図１
中の符号ＰとＢとを接続し且つＡとＲとを接続し、低圧
ポンプ５から圧送された燃料を戻し室４１に供給し、作
動室３９内の燃料を、リターン通路４２から燃料タンク
３に戻す回路を構成し、ピストン４７を右方向に移動さ
せ、作動室３９の圧力を燃料タンク３に逃して、増圧器
３５の作動を停止するようになっている。

【００２４】次に、燃料噴射装置１の動作について説明
するが、先ず、通常の状態であるエンジンが高速回転時
（エンジン始動後）の動作について説明する。この高速
回転時には、燃料タンク３内の燃料（ガソリン）は、低
圧ポンプ５からフィルタ１５を通って高圧ポンプ７に供
給される。高圧ポンプ７は、エンジンの回転により駆動
されて燃料を高圧に加圧し、コモンレール９に圧送して
蓄圧する。蓄圧された燃料は高圧状態で第１〜第４のイ
ンジュクタ１７ａ〜１７ｄから噴射される。コモンレー
ル９及び高圧ポンプ７における余剰燃料はそれぞれレギ
ュレータ１１、１３を介して燃料タンク３内に戻され
る。尚、インジェクタ１７ａ〜１７ｄからの燃料噴射の
時期や状態は制御装置２３により駆動回路２５を介在し
て制御される。

【００２５】次に、エンジン始動時（エンジンの低速回
転時）の動作について、図２を参照して説明する。最初
に、イグニッションキーによるスイッチＯＮによりスタ
ートすると、ステップＳ１で、制御装置２３が切換弁３
７を第１位置に切り換える。

【００２６】即ち、作動回路３５を図１のＡＰに接続
し、同時にリターン通路４２をＢＲに接続する。これに
より、低圧ポンプ５から圧送されるの燃料は増圧器３３
の作動室３９に供給され、且つ戻し室４１の燃料は燃料
タンク３に戻されるので、増圧器３３ではピストン４７
が図中右側に移動し、増圧回路２７の燃料を加圧し、イ
ンジェクタ１７ａに直接供給される。尚、第１インジェ
クタ１７ａからコモンレール９へ燃料の戻りは第３逆止
弁３２によって阻止されている。即ち、増圧器３３によ
り増圧された燃料は、所定の容積を有するコモンレール
９に供給されることなく、直接インジェクタ１７ａに供
給されるから、高圧の燃料をインジェクタ１７ａから直
接噴射できる。

【００２７】しかも、本実施の形態では、増圧回路から
高圧燃料を供給するインジェクタは第１インジェクタ１
７ａの１つのみであるから、増圧回路２７の高圧燃料が
分散されることなく、増圧回路２７で得た圧力をそのま
ま直接噴射することができる。

【００２８】次に、ステップＳ３では、制御装置２３は
駆動回路２５を介して第２〜第４のインジェクタ１７ｂ
〜１７ｄからの燃料噴射を禁止する。即ち、コモンレー
ル９の圧力が所定の値まで上がらないで噴射する低圧噴
射を禁止するのである。これにより、第２〜第４のイン
ジェクタ１７ｂ〜１７ｄは、低圧噴射をしないので、第
１〜第４の全てのインジェクタ１７ａ〜１７ｄで高圧噴
射のみをすることになる。従って、全てのインジェクタ
において、良好な噴射状態を確保することができる。更
に、増圧回路２７を用いた噴射を行なっている場合に
は、他のインジェクタ１７ｂ〜１７ｄからの噴射がない
から、エンジンの低速運転時にコモンレール９から燃料
の排出がなくコモンレール９内の圧力を短時間で所定の
高圧にまで昇圧することができる。

【００２９】続いて、ステップＳ４では、エンジン回転
速度が０か否かを判断し、エンジン回転速度が０の場合
にはステップＳ１に戻り、０でない場合には次のステッ
プＳ５に進む。

【００３０】ステップＳ５では、コモンレール９に設け
られた圧力検知器２１からの検知圧力ＰF と所定の目標
値ＰH とを比較してコモンレール内圧力ＰF が目標圧力
よりも大きい場合には、ステップＳ６に進み、第２〜第
４インジェクタ１７ｂ〜１７ｄの噴射禁止を解除する。
続いて、ステップＳ９で切換弁３７を第２位置に切り換
えて、作動回路をＢＰに接続し、リターン通路４２をＡ
Ｒに接続して終了する。一方、ステップＳ５で、コモン
レール内圧力ＰF が目標圧力よりも小さい場合には、再
びステップＳ７に進みエンジン回転速度が０か否かが判
断され、エンジン回転速度が０でない場合、ステップＳ
５に戻り、コモンレール９内の燃料圧力の高まりを待
つ。即ち、ステップＳ７では、再びエンジンの回転状態
を確認し、エンジン回転速度が０の場合、例えば、圧力
が上がらないうちにエンジンを止めたような場合には、
ＢＰ接続にして贈圧器を初期の状態に戻して、処理を一
旦終了させ、再始動にそなえる。

【００３１】一方、ステップＳ７でエンジン回転速度が
０でない場合、即ち、エンジンの回転が継続している場
合には、ステップＳ８に進み、切換弁３７を第２位置に
切り換えて、作動回路３５を図１のＢＰに接続し、同時
にリターン通路４２をＡＲに接続する。これにより、ピ
ストン４７を左方向に移動させ、作動室３９の圧力を燃
料タンク３に逃すことによって、増圧器３５の作動を停
止し、エンジンの低速回転における制御を終了する。そ
の後、増圧器３５では、ピストン４７が左側に移動し
て、増圧回路２７の圧力を低減し、次の増圧に備えた
後、スタートに戻る。

【００３２】本実施の形態では、エンジンの低速運転時
にも、インジェクタから燃料の高圧噴射が実現できるの
で、燃料の噴霧状態が良く、燃焼が安定となり、エンジ
ンの排気特性の点でも優れる。しかも、低速運転時に増
圧回路に接続されていないインジェクタからの燃料噴射
を禁止する構成であるから、全てのインジェクタから低
圧噴射がされることなく、完全な燃料の高圧噴射が実現
できる。

【００３３】また、本実施の形態では、増圧器３５を作
動する作動手段として、燃料タンク３内の燃料を高圧ポ
ンプ７に送る既存の低圧ポンプ５を利用しているから、
部品点数を少なくし、構成を簡易にすることができる。

【００３４】本発明は上述した実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例
えば、制御装置２３は、コモンレール９内の圧力を検知
して増圧器３３の作動を解除しているが、これに限ら
ず、エンジンの回転速度を検知して増圧器３３の作動を
解除する構成であっても同様な効果を得ることができ
る。この場合には、ステップＳ５では、目標圧力ＰF に
代えて、目標回転速度と比較することになる。

【００３５】また、増圧回路２７に接続されるインジェ
クタ１７ａは、一つに限らず、２つ、３つ等の複数であ
っても良い。この場合には、各増圧回路に接続されるイ
ンジェクタにはコモンレール９との間にそれぞれ第３逆
止弁３２を設けることが望ましい。

【００３６】更に、増圧器３３を作動させる作動手段は
低圧ポンプを利用することに限らず、増圧器３３を駆動
するための補助ポンプ等を別個に備える構成であっても
よい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、エンジ
ンの始動時には、増圧器により加圧した燃料を、蓄圧器
を介在させることなく、直接インジェクタに供給する構
成であるから、エンジン始動時の低速回転状態であって
も高圧で燃料を噴射させることができる。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、増圧器の
作動に、高圧ポンプに燃料を供給する供給ポンプを利用
する構成であるから、増圧器を作動するためのポンプを
別途必要としないので、装置全体の構成を簡単にするこ
とができる。

【００３９】請求項３に記載の発明によれば、増圧器は
複数あるインジェクタのうち一部のインジェクタにのみ
接続し、他のインジェクタからの燃料の噴射を禁止する
構成であるから、全てのインジェクタから高圧噴射のみ
を確実に行なうことができる。また、エンジン始動時に
蓄圧器からの燃料の排出がないので蓄圧器での昇圧を促
進させることができる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる燃料噴射装置の概略的構成を示
した回路図である。

【図２】低圧運転時における制御フローを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 燃料噴射装置 ５ 低圧ポンプ（作動手段又は供給ポンプ） ７ 高圧ポンプ ９ コモンレール（蓄圧器） １７ａ インジェクタ（増圧器が接続されたインジェク
タ） １７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ インジェクタ（他の
インジェクタ） ２７ 増圧回路 ３７ 切換弁（切換手段） ３３ 増圧器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動により燃料を高圧に加圧
   する高圧ポンプと、前記高圧ポンプにより加圧された燃
   料を蓄圧してインジェクタに供給する蓄圧器とを備える
   燃料噴射装置において、 前記インジェクタに接続され、このインジェクタに供給
   する燃料の圧力を高める増圧器と、 エンジン始動時に前記増圧器を作動させる作動手段とを
   備え、エンジン始動時に増圧器により加圧された燃料を
   直接インジェクタに供給することを特徴とする燃料噴射
   装置。
2. 【請求項２】 前記作動手段は、燃料タンクの燃料を前
   記高圧ポンプに供給する供給ポンプと、供給ポンプから
   供給される燃料の供給先を前記増圧器に切り換える切換
   手段とを備え、エンジン始動時に前記切換手段を切り換
   えて供給ポンプから供給された燃料により増圧器を作動
   することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記インジェクタは複数設けられてお
   り、前記増圧器はこれらのインジェクタのうちの一部の
   インジェクタにのみ接続されており、且つ前記作動手段
   が前記増圧器を作動させたときには他のインジェクタか
   らの燃料噴射が禁止されることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の燃料噴射装置。