トップ :: F 機械工学 照明 加熱 武器 爆破 :: F02 燃焼機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの




【発明の名称】 内燃機関における燃料供給装置
【発明者】 【氏名】斎藤芳夫

【要約】 【課題】

【解決手段】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 燃料タンク内の燃料を昇圧して吐出する燃料ポンプと、燃料ポンプから吐出される昇圧された燃料を、第1の所定圧力A(Kgf /cm2 )に調圧し、第1燃料通路を介してディマンド式燃料圧力制御弁に供給する第1燃料圧力制御弁と、ディマンド式燃料圧力制御弁にて第2の所定圧力B(Kgf /cm2 )に低減され、吸気管内に臨む燃料噴射弁が装着された燃料分配管に供給する第2燃料通路と、を備える内燃機関における燃料供給装置において、一端が吸気管K内に連なって開口するとともに他端が燃料タンクT内又は大気に連なって開口する第1負圧通路1の他端側より第1燃料圧力制御弁Rのスプリング室14に連なる第2負圧通路2を分岐し、前記分岐部Sに第1負圧通路1と、分岐部Sより他端側の第1負圧通路1C又は、第2負圧通路2とを選択的に連絡する切換弁Vを配置し、燃料噴射弁Jの燃料カット時において、切換弁Vをして第1負圧通路1と第2負圧通路2とを連絡したことを特徴とする内燃機関における燃料供給装置。
【請求項2】 前記切換弁を電磁弁としたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関における燃料供給装置。
【請求項3】 前記電磁弁を構成する弁本体3と第1燃料圧力制御弁Rのカバー11とを一体形成したことを特徴とする請求項2記載の内燃機関における燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプによって昇圧し、この昇圧された燃料が第1燃料圧力制御弁にて第1の所定圧力に調圧されてディマンド式燃料圧力制御弁に供給され、次いでディマンド式燃料圧力制御弁にて第2の所定圧力に調圧されて低減された燃料が燃料分配管に装着された燃料噴射弁を介して機関に連なる吸気管内に向けて噴射供給される内燃機関における燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関における燃料供給装置について図2により説明する。Tは内部に燃料が貯溜される燃料タンクであり、Pは燃料タンクT内の燃料を吸入して吐出する電動式の燃料ポンプであり、燃料ポンプPによって昇圧されて吐出される燃料は第1燃料通路F1を介して後述するディマンド式燃料圧力制御弁DRに供給される。Rは第1燃料圧力制御弁であり、弁本体10とカバー11との間にダイヤフラム12が挟持され、ダイヤフラム12と弁本体10の凹部とにより燃料室13が形成され、カバー11の凹部とダイヤフラム12とによりスプリング室14が形成される。燃料室13にはリターン通路15と燃料導入路F3とが開口するもので、燃料導入路F3の上流側は第1燃料通路F1に連なり、リターン通路15の下流側は燃料タンクT内に開口する。スプリング室14内には第1スプリングS1が縮設されるもので、これによるとダイヤフラム12及びダイヤフラム12と一体的に形成されるとともにリターン通路15の開口に臨んで配置された弁体16は燃料室13側に付勢される。尚、スプリング室14は開口11Aを介して燃料タンクT内へ連絡される。又Mは第1燃料通路F1に配置されたメインフィルターであり燃料ポンプPから第1燃料通路F1を流下する燃料中に含まれる異物を除去する役目をなす。ディマンド式燃料圧力制御弁DRは以下よりなる。弁本体20とカバー21との間にダイヤフラム22が挟持され、ダイヤフラム22と弁本体20の凹部とにより燃料室23が形成され、カバー21の凹部とダイヤフラム22とによりスプリング室24が形成される。燃料室23内には弁座25を介して弁孔26が開口するとともに第2燃料通路F2が開口するもので、前記弁孔内には第2スプリングS2とによって弁座25に向けて押圧される弁体27が移動自在に配置される。又、第2燃料通路F2の下流は燃料噴射弁Jを備える燃料分配管Dの燃料分配路D1に接続されるもので、燃料噴射弁Jから噴射される燃料は吸気管Kの吸気路K1を介して図示せぬ機関に供給される。又、前記スプリング室には第3スプリングS3が縮設されるもので、これによるとダイヤフラム22、ダイヤフラム22に一体的に取着されて弁体27に臨む押圧杆28は燃料室23側に付勢される。そして前記第3スプリングS3のバネ力が第2スプリングS2のバネ力より強く設定されることから燃料室23、スプリング室24に何等の圧力が作用しない状態において、弁体27は押圧杆28によって下方へ押圧され、弁体27は弁座25を開放保持する。尚、29はディマンド式燃料圧力制御弁DRのスプリング室24と吸気管Kとを連絡する第3負圧通路であり、この第3負圧通路29は、吸気管Kの吸気路K1内に生起する負圧をディマンド式燃料圧力制御弁DRのスプリング室24に導入するものであり、燃料噴射弁Jの噴射雰囲気である吸気管Kの吸気路K1内圧力に対して常に設定圧力分高くなるよう燃料圧力を保持することができる。又、前記第1燃料通路の下流側はディマンド式燃料圧力制御弁DRの弁孔26に連絡される。
【0003】かかる従来の燃料供給装置によると、燃料タンクT内の燃料は、燃料ポンプPによって昇圧されて吐出されるもので、この昇圧された燃料はメインフィルターMによって異物が除去されるとともに燃料導入路F3を介して第1燃料圧力制御弁Rの燃料室13内へ流入し、弁体16を含むダイヤフラム12をスプリング室14側へ移動させ、設定された第1の所定圧力AKgf /cm2 (例えば3.5Kgf/cm2 )で第1スプリングS1のバネ力と釣り合って前記第1の所定圧力AKgf/cm2 に調圧する。このとき、燃料室13内の燃料は、弁体16の開口に応じてリターン通路15を介して燃料タンクT内へ排出される。そして前記第1の所定圧力AKgf /cm2 に調圧された燃料が第1燃料通路F1を介してディマンド式燃料圧力制御弁DRに向けて供給される。ディマンド式燃料圧力制御弁DRの弁孔26には第1の所定圧力AKgf /cm2 を有する燃料が供給され、この燃料が開口状態にある弁座25を介して燃料室23内へ供給されることによってダイヤフラム22が第3スプリングS3を圧縮して上動するものであり、これによって弁体27が弁座25を閉塞し、第2の所定圧力BKgf /cm2 (例えば3Kgf /cm2 )に低減して調圧する。そしてこの第2の所定圧力BKgf /cm2 を有する燃料が第2の燃料通路F2を介して燃料分配管Dの燃料分配路D1へ供給され、次いで燃料噴射弁Jから吸気管Kの吸気路K1内に向けて噴射供給される。以上のように、第1燃料圧力制御弁Rによって第1の所定圧力AKgf /cm2 に調圧されて第1燃料通路F1に供給される燃料圧力AKgf /cm2 (例えば3.5Kgf /cm2 )を有する燃料は、ディマンド式燃料圧力制御弁DRによって第1の所定圧力AKgf /cm2 )(3.5Kgf /cm2 )より低い第2の所定圧力にBKgf /cm2 (3Kgf /cm2 )に調圧されて燃料分配管Dに供給される。そして、燃料噴射弁Jからの燃料消費によって第2燃料通路F2を含む燃料室23内の燃料圧力が第2の所定圧力(3Kgf /cm2 )より低下すると、ダイヤフラム22は第3スプリングS3のバネ力によって下方向へ変位し、これによって押圧杆28が弁体27を下方に移動させて弁座25を開放して、第1燃料通路F1内の第1の所定圧力(3.5Kgf /cm2 )を有する燃料を弁座25を介して再び燃料室23内へ供給するもので、燃料室23内の燃料圧力が第2の所定圧力(3Kgf /cm2 )に調圧された状態で再び弁体27が弁座25を閉塞する。従って、弁体27が燃料室23内の圧力に応じて弁座25をくり返して開閉することにより第2燃料通路F2内の燃料圧力を第2の所定圧力BKgf /cm2 (3Kgf /cm2 )に調圧する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の燃料供給装置において、機関の急減速時等において、燃料噴射弁Jより燃料の噴射が一時的に停止される。一方燃料噴射弁Jに至る燃料分配管D、第2燃料通路F2は機関の近傍であって且つ車輌のエンジンルーム内に配置されていることから大きく加熱されるもので、これによると第2燃料通路F2内の燃料は膨張し、燃料分配管D、第2燃料通路F2、ディマンド式燃料圧力制御弁DRの燃料室23内の燃料圧力は第2の所定圧力BKgf /cm2 (3Kgf /cm2 )を超えて大きく上昇する。そして、ディマンド式燃料圧力制御弁DRの燃料室23内の燃料圧力が{第1燃料通路F1内の第1の所定圧力AKgf /cm2 (3.5Kgf /cm2 )+第2スプリングS2のバネ力(例えば0.5Kgf /cm2 )}を超えた圧力状態において、弁体27が第2スプリングS2のバネ力に抗して弁座25を開放することによって燃料室23内の過大な燃料圧力が第1燃料通路F1に向けて戻される。より具体的に述べると燃料室23内の燃料圧力が(3.5Kgf /cm2 +0.5Kgf /cm2 )の和である4Kgf /cm2 を超えた状態において燃料室23内の過大な燃料圧力が第1燃料通路F1に向けて放出され、燃料室23内の燃料圧力が4Kgf /cm2 を超えて大きく上昇することが抑止される。然しながら、前記状態において燃料室23、第2燃料通路F2を含む燃料分配管D内の燃料圧力は4Kgf /cm2 を超えて上昇することはないもののディマンド式燃料圧力制御弁DRが通常時において調圧する第2の所定圧力BKgf /cm2 (3Kgf /cm2 )に比較すると4Kgf /cm2 に近いかなり高圧力を有する燃料がそれら配管内に存在することになる。そして前記燃料の供給が停止される機関の急減速状態が解除されて通常の機関運転状態に復帰されると、燃料噴射弁Jより、通常の設定圧力BKgf /cm2 より高圧力を有する燃料が吸気管K内に噴射されるもので、これによると混合気濃度が濃化傾向にあって機関の運転性が阻害されるとともに有害排気ガス成分の排出を低減できない。
【0005】本発明は前記不具合に鑑み成されたもので、機関の急減速状態が解除されて通常の機関運転状態に復帰した際において、燃料噴射弁から噴射供給される燃料を適正に制御することができ、もって機関の運転性を良好に維持することができるとともに有害排気ガス成分の排出を効果的に抑止することのできる内燃機関における燃料供給装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を達成する為の手段】本発明になる内燃機関における燃料供給装置は前記目的を達成する為に、燃料タンク内の燃料を昇圧して吐出する燃料ポンプと、燃料ポンプから吐出される昇圧された燃料を、第1の所定圧力A(Kgf /cm2 )に調圧し、第1燃料通路を介してディマンド式燃料圧力制御弁に供給する第1燃料圧力制御弁と、ディマンド式燃料圧力制御弁にて第2の所定圧力B(Kgf /cm2 )に低減され、吸気管内に臨む燃料噴射弁が装着された燃料分配管に供給する第2燃料通路と、を備える内燃機関における燃料供給装置において、一端が吸気管内に連なって開口するとともに他端が燃料タンク内又は大気に連なって開口する第1負圧通路の他端側より第1燃料圧力制御弁のスプリング室に連なる第2負圧通路を分岐し、前記分岐部に第1負圧通路と、分岐部より他端側の第1負圧通路又は、第2負圧通路とを選択的に連絡する切換弁を配置し、燃料噴射弁の燃料カット時において、切換弁をして第1負圧通路と第2負圧通路とを連絡したことを特徴とする。
【0007】又、本発明は前記第1の特徴に加え、前記切換弁を電磁弁としたことを第2の特徴とする。
【0008】更に本発明は前記第2の特徴に加え、前記電磁弁を構成する弁本体と第1燃料圧力制御弁のカバーとを一体形成したことを第3の特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の第1の特徴によると、機関の急減速運転時において第1負圧通路と第2負圧通路とは切換弁によって連通されるので、減速運転時において吸気路内に生起する大なる負圧は前記負圧通路を介して燃料圧力制御弁のスプリング室内へ導入される。これによると、ダイヤフラムは第1スプリングのバネ力に抗して更にスプリング室側に移動されて弁体がリターン通路をより開放するもので、第1燃料通路内の燃料圧力を通常の第1の所定圧力AKgf /cm2 より低下させることができる。以上によると、機関の急減速運転時における第2燃料通路内の燃料圧力を、第1燃料通路内の燃料圧力の低下分に相当して低下できるもので、これによって急減速運転状態から通常運転状態へ復帰した際における混合気の濃化傾向を抑止できる。
【0010】又、本発明の第2の特徴によると、切換弁が電磁弁で形成されたことにより、弁体の動作を電気的に操作できるもので、この際に燃料噴射弁に向けて駆動信号を出力するECUEからの出力信号によって操作できる。
【0011】更に本発明の第3の特徴によると、電磁弁の弁本体と第1燃料圧力制御弁のカバーとが一体形成されるので部品点数の削減とコンパクト化に効果的である。
【0012】
【実施例】以下、本発明になる内燃機関における燃料供給装置の一実施例について図1により説明する。尚、図2と同一構造部分は同一符号を使用して説明を省略する。切換弁Vは以下よりなる。1は一端1Aが吸気路K1内に連なって開口し、他端1Bが大気又は燃料タンクT内に開口する第1負圧通路であり、第1負圧通路1の他端1B側より分岐部Sを介して第2負圧通路2が分岐し、この第2負圧通路2は第1燃料圧力制御弁Rのスプリング室14内に連絡される。具体的には、弁本体3に長手方向(水平方向)に沿って弁ガイド孔4が穿設され、弁ガイド孔4の上方に第1負圧通路1が開口し、更に第1負圧通路1の右側方であって弁ガイド4の上方に分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cが開口する。すなわち、第1負圧通路1は、分岐部Sを介して分岐部Sより他側側の第1負圧通路1Cを含んで形成されるもので、第1負圧通路1は第1負圧通路1の一端1Aが吸気路K1に開口し、分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cの他端1Bが大気又は燃料タンクT内に開口する。更に分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cと同芯に第2負圧通路2が弁ガイド孔4の下方に開口するもので、この第2負圧通路2がスプリング室14に開口する。すなわち、弁ガイド孔4の上方に第1負圧通路1が開口し、第1負圧通路1の右側方であって弁ガイド孔4の上方に分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cが開口し、更に前記第1負圧通路1Cと同芯であって弁ガイド孔4の下方に第2負圧通路2が開口する。
【0013】弁体5は弁ガイド4内を左右に移動自在に配置されるものであり、この弁体5には、長手方向(水平方向)に直交して弁体5を貫通する第1弁孔5Aと、弁体5の下部外周にあって第1弁孔5Aの下部開口より長手方向に沿って長溝状に右方に向かって穿設される第2弁溝5Bとが穿設される。
【0014】本例において切換弁Vは電磁弁によって形成されるもので、電磁装置Lは以下よりなる。筒状のコイル7の内方に固定鉄心8が固定配置され、それに対向して可動鉄心9が移動自在に配置され、固定鉄心8と可動鉄心9間にスプリング10が縮設される。コイル7に通電されると可動鉄心9はスプリング10のバネ力に抗して固定鉄心8側(左方)に移動し、コイル7への通電が断たれると可動鉄心9はスプリング9のバネ力によって固定鉄心8より離れて右方へ移動する。そして、前記弁体5と可動鉄心9とは同期的に移動するよう一体化される。
【0015】本例によると、電磁装置Lのコイル7への非通電時において、弁体5を含む可動鉄心9はスプリング10のバネ力によって右方端へ押圧されて第1位置状態に保持され、これによると、分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cと第2負圧通路2とは第1弁孔5Aによって連通されるとともに吸気路K1に連なる第1負圧通路1は弁体5にて遮断される。一方、電磁装置Lのコイル7へ通電されると、弁体5を含む可動鉄心9はスプリング10のバネ力に抗して左方端へ移動して第2位置状態に保持され、これによると、吸気路K1に連なる第1負圧通路1と第2負圧通路2とは、第1弁孔5A、第2弁溝5Bによって連絡され、分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cは弁体5にて遮断される。
【0016】そして、本例においては切換弁Vの弁本体3の右方に第1燃料圧力制御弁Rのカバーが一体形成されたもので、これによって第1燃料圧力制御弁Rと切換弁Vが一体形成される。
【0017】Eは各種センサーからの信号が入力されて燃料噴射弁Jに向けて開弁信号を出力するとともに切換弁Vの電磁装置Lに向けて機関の急減速状態を知らせる駆動信号を出力するECUEである。(ECUEは他の機器に向けても信号を出力する)
【0018】次にその作用について説明する。まず機関の停止状態について説明する。ECUEから切換弁Vの電磁装置Lに駆動信号が出力されるものでなく、これによると弁体5はスプリング10のバネ力によって右方端へ押圧されて第1位置状態にあり、分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cと第2負圧通路2とは弁体5の第1弁孔5Aによって連絡され、これによると、第1燃料圧力制御弁Rのスプリング室14は大気又は燃料タンクT内と連絡され、スプリング室14は略大気圧に保持される。以上によると機関が運転されて燃料ポンプPが駆動することによって昇圧された燃料が第1燃料圧力制御弁Rの燃料室13内に供給されるや、即座にダイヤフラム12が変位して燃料圧力の調圧作用を行なうことができるもので、第1燃料通路F1内の燃料圧力を遅滞なく第1の所定圧力AKgf /cm2 (3.5Kgf /cm2)に調圧できる。次に機関の急減速運転以外の運転時について説明すると、切換弁Vの電磁装置Lに向けてECUEからの駆動信号は出力されるものでなく、これによると第1燃料圧力制御弁Rのスプリング室14内は第2負圧通路2、第1弁孔5A、分岐部Sより他端側の第1負圧通路1Cを介して大気と連通されて略大気圧に保持されるもので、第1燃料圧力制御弁Rによって第1の所定圧力AKgf /cm2 に調圧され、この第1の所定圧力を有する燃料が第1燃料通路F1に供給される。そして、この第1の所定圧力AKgf /cm2 を有する燃料は弁孔26、弁座25を介してディマンド式燃料圧力制御弁DRの燃料室23内へ供給されるもので、ディマンド式燃料圧力制御弁DRによって第2の所定圧力BKgf /cm2 に低減されて調圧された燃料が第2燃料通路F2、燃料分配管Dを介して燃料噴射弁Jに供給され、燃料噴射弁Jから吸気路K1内に燃料が噴射され、もって前記機関の運転を良好に行なうことができる。
【0019】次に吸気路K1を開閉制御する絞り弁Wが急速に閉塞される機関の急減速運転状態について説明する。かかる機関の急減速運転時において、ECUEには絞り弁Wの閉方向回転速度信号、吸気路K1内の負圧信号等が入力され、ECUEから燃料噴射弁J、切換弁Vに向けて急減速状態信号が出力される。以上によると、燃料噴射弁Jにあっては燃料の噴射が一時的に停止される。一方、切換弁Vにあっては電磁装置Lのコイル7に向けて通電が開始されるもので、これによると弁体5の電磁装置Lに生起する磁力によってスプリング10のバネ力に抗して左方へ移動して第2位置状態に保持され、第2負圧通路2と第1負圧通路1とは第1弁孔5A、第2弁溝5Bを介して即座に連絡され、吸気路K1内に生起する大なる負圧がスプリング室14内に導入される。
【0020】これによると、ダイヤフラム12は、第1スプリングS1のバネ力に抗してスプリング室14側へ変位し、弁体16がリターン通路15をより一層開放させるので、これによって第1燃料通路F1内を流れる燃料圧力を通常の機関運転時における第1の所定圧力AKgf /cm2 (3.5Kgf /cm2 )に比較して更に低下した第3の所定圧力CKgf /cm2 (例えば3Kgf /cm2 )に低下させる。以上によると、ディマンド式燃料圧力制御弁DRの弁体27には{第1燃料通路F1内の第3の所定圧力CKgf /cm2 (3Kgf /cm2 )+第2スプリングS2のバネ力(0.5Kgf /cm2 )}である3.5Kgf /cm2 の閉塞力が作用することになる。
【0021】一方、前記燃料噴射弁の燃料の供給が停止されたこと。及び燃料分配管D、第2燃料通路F2が前述の如く加熱されること。によると第2燃料通路F2内の燃料圧力が大きく上昇するものであるが、本発明にあっては第2燃料通路F2内の燃料圧力が3.5Kgf /cm2 を超えた状態において即座にディマンド式燃料圧力制御弁DRの弁体27が弁座25を開放し、この上昇した燃料圧力を第1燃料通路F1へと戻すものである。従って、燃料分配管D、第2燃料通路F2、内には3.5Kgf /cm2 を超える燃料圧力が保持されることがない。要するに第1燃料通路F1の第1の所定圧力AKgf /cm2 (3.5Kgf /cm2 )と第3の所定圧力CKgf /cm2 (3Kgf /cm2 )の差(A−C)Kgf /cm2 、具体的には0.5Kgf /cm2 に相当して燃料分配管Dを含む第2燃料通路F2内の燃料圧力を低減できたものである。
【0022】従って、機関の急減速運転が終了して通常の機関運転に復帰した際、前記燃料分配管D内の燃料圧力の低減(0.5Kgf /cm2 低減)に相当して燃料噴射弁Jからの燃料噴射量を自動的に減少できるので、機関の運転性が大きく阻害されたり、有害排気ガス成分の排出が増加したりする不具合が解消できたものである。又、過剰な燃料の排出が抑止されたことは燃料の無駄な消費が改善されたもので、これによって燃料経済性の向上を達成できたものである。
【0023】又、切換弁Vを電磁装置Lを用いて電磁弁としたことによると、ECUEが機関の急減速運転時において、各種センサーから入力される急減速信号に基づいて電磁弁に出力信号を出力することによって極めて容易にして且つ高い応答性をもって切換弁Vの切換動作を行なうことができ、更には切換弁Vの配置の自由度を高めることができた。
【0024】又、切換弁Vの弁本体3と第1燃料圧力制御弁Rのカバー11とを一体的に形成したことによって部品点数、組みつけ工数の削減を達成できて製造コストを低減でき、更にはそれらをコンパクトにまとめることができ配置の自由度を大きく高めることができたものである。
【0025】
【発明の効果】以上の如く、本発明になる内燃機関における燃料供給装置によると、一端が吸気管内に連なって開口するとともに他端が燃料タンク内又は大気に連なって開口する第1負圧通路の他端側より第1燃料圧力制御弁のスプリング室に連なる第2負圧通路を分岐し、前記分岐部に第1負圧通路と、分岐部より他端側の第1負圧通路又は、第2負圧通路とを選択的に連絡する切換弁を配置し、燃料噴射弁の燃料カット時において、切換弁をして第1負圧通路と第2負圧通路とを連絡したので、機関の急減速運転時において第2燃料通路内の燃料圧力が第2の所定圧力に比較して大きく上昇することが抑止でき、これによって急減速運転から通常運転に復帰した際における混合気の濃化傾向抑止でき、運転性の悪化、有害排気ガス成分の増加を抑止でき更には燃料経済性の悪化を改善できる。又、切換弁を電磁弁としたことによると、ECUEからの出力信号によって切換弁を操作できるとともに配置の自由度を高めることができ、更に切換弁の弁体と第1燃料圧力制御弁のカバーとを一体形成したことによると、部品点数、組みつけ工数を削減できて製造コストを低減でき、更にコンパクト化を達成できる。
【出願人】 【識別番号】000141901
【氏名又は名称】株式会社ケーヒン
【出願日】 平成12年6月9日(2000.6.9)
【代理人】 【識別番号】100076358
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 宏
【公開番号】 特開2001−355528(P2001−355528A)
【公開日】 平成13年12月26日(2001.12.26)
【出願番号】 特願2000−172879(P2000−172879)