(57)【要約】【課題】  燃料室における圧力脈動を低減するとともに、外部へ放出される音を低減する燃料供給装置を提供する。【解決手段】  インジェクタ６１〜６４から燃料が噴射され、燃料室３３における燃料の圧力が低下すると、開閉弁４２から燃料が補給される。開閉弁４２には、減圧弁３５の燃料ポンプ１２側から分岐する燃料通路４３を経由して燃料室３３よりも高圧の燃料が供給される。そのため、インジェクタ６１〜６４から燃料が噴射されても、燃料室３３の内部における燃料の圧力脈動は低減される。したがって、燃料室３３を形成するレール３２の膨張および収縮、ならびにレール３２の膨張および収縮にともなうレール３２の振動は低減される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料が供給される燃料室を内部に区画するとともに、複数の燃料噴射弁が接続され、前記燃料室内の燃料をこれら各燃料噴射弁に分配する管部材と、
前記燃料噴射弁のいずれかから燃料が噴射されたとき、その噴射量に対応する燃料を前記燃料室へ補給する燃料補給手段とを備えることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃料室の上流側に設置され、前記燃料タンクから前記燃料室へ供給される燃料の圧力を調整し、前記燃料室とその上流側との間に圧力差を形成する減圧弁を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記燃料補給手段は、前記燃料室の上流側から分岐して前記燃料室に接続される配管部材と、前記配管部材から前記燃料室への燃料の供給を断続する開閉弁とを有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記開閉弁は、エンジン始動から所定の期間、継続的に開弁することを特徴とする請求項３記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関などのエンジンへ燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの複数の気筒に対応して設置されている燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給装置が公知である。燃料供給装置は、燃料タンクから供給された燃料が蓄えられる管部材を備えている。管部材には、複数の燃料噴射弁が接続している。各燃料噴射弁からは規則的に燃料が噴射されるため、管部材の内部に形成される燃料室では燃料の圧力脈動が生じる。このような圧力脈動を低減するため、燃料供給装置にはパルセーションダンパなどが設置されている。これらは、圧力脈動を低減することができるものの、部品としてゴム系の材料が用いられる。しかし、ゴム系の材料は燃料の蒸気を透過する。そのため、大気中へ放出される燃料の蒸気の低減が求められている近年では、ゴム系の材料を用いたパルセーションダンパの適用は困難になっている。一方、管部材の断面形状を工夫することにより、燃料による圧力脈動を管部材の変形によって吸収する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９５３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、管部材が圧力の変動に応じて変形するため、特に表面において振動が発生する。その結果、騒音が増大するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、燃料室における圧力脈動を低減するとともに、外部へ放出される音を低減する燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、燃料噴射弁から燃料が噴射されたとき、燃料補給手段は噴射された燃料に対応する量の燃料を燃料室へ補給する。これにより、燃料噴射弁から燃料が噴射された際に、燃料室の燃料圧力の変化が低減される。その結果、従来のように管部材を積極的に変形させることなく、燃料室の圧力脈動を低減できる。したがって、上述したような、管部材の振動を起因とした騒音の発生を防止することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明では、燃料室と燃料タンクとの間に設置されている減圧弁を備えている。減圧弁は、燃料タンクから供給された燃料の圧力を低減し、燃料室側と燃料タンク側との間に圧力差を形成する。これにより、燃料室における燃料の圧力は、減圧弁によって所定の圧力以下に保持される。
請求項３記載の発明では、減圧弁の燃料タンク側から配管部材が分岐している。配管部材の燃料タンクとは反対側の端部には、開閉弁が設置されている。これにより、燃料噴射弁から燃料が噴射され燃料室の燃料の圧力が低減すると、開閉弁から燃料室へ燃料が補給される。そのため、燃料噴射弁からの燃料の噴射にともなって燃料室の圧力が低下すると、開閉弁から燃料が補給される。配管部材は減圧弁の燃料タンク側から分岐しているので、開閉弁から噴射される燃料は燃料室における燃料よりも圧力が高い。したがって、開閉弁から燃料室へ燃料を供給することにより、燃料室における燃料の圧力脈動を低減することができる。
【０００８】
請求項４記載の発明では、エンジンの始動時、開閉弁を継続的に開弁することにより、燃料室から燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が高められる。これにより、エンジン始動時において、燃料噴射弁からは燃料室で発生した燃料蒸気が排出されるとともに、噴射される燃料の微粒化が促進される。したがって、エンジンの始動性が向上するとともに、エンジンから排出される炭化水素を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料供給装置を適用した燃料供給システムを図１に示す。本実施形態では、燃料供給システム１０を四気筒のエンジンに適用する例について説明する。なお、燃料供給システム１０は、例えば三気筒や六気筒など、四気筒のエンジンに限らず適用することができる。燃料供給システム１０は、燃料タンク１１に蓄えられている燃料を燃料供給装置３０を介して図示しないエンジンに供給する。燃料供給システム１０は、燃料供給装置３０の他に、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２および制御手段としてのＥＣＵ２０から構成されている。燃料ポンプ１２は、燃料タンク１１の内部に設置されている。燃料ポンプ１２は、燃料タンク１１に蓄えられている燃料を加圧して燃料供給装置３０へ供給する。燃料ポンプ１２には、燃料パイプ１３が接続している。燃料パイプ１３は、燃料ポンプ１２と燃料供給装置３０とを接続している。燃料パイプ１３は、燃料ポンプ１２から燃料供給装置３０へ供給される燃料が流れる燃料通路１４を形成している。燃料ポンプ１２から吐出された燃料は、燃料パイプ１３が形成する燃料通路１４を経由して燃料供給装置３０へ供給される。なお、本実施例では、燃料ポンプ１２を燃料タンク１１の内部に設置する構成について説明したが、燃料ポンプ１２は燃料タンク１１の外部に設置してもよい。
【００１０】
燃料供給装置３０は、図示しないエンジンのシリンダヘッドあるいはヘッドカバーに搭載されている。燃料供給装置３０は、燃料ポンプ１２から供給された燃料を燃料噴射弁としてのインジェクタ６１〜６４に分配する。燃料供給装置３０は、管部材としてのレール３２を備えている。レール３２は、例えば金属により中空の筒状に形成されている。これにより、レール３２は、内側にインジェクタ６１〜６４に分配される燃料を蓄える燃料室３３を形成する。レール３２は、軸方向に概ね等間隔に取付部３４を有している。取付部３４には、インジェクタ６１〜６４が取り付けられる。インジェクタ６１〜６４は、図示しない電磁駆動部、および電磁駆動部により駆動される図示しない弁部材を有している。インジェクタ６１〜６４は、ＥＣＵ２０から出力された指令にしたがって弁部材が駆動される。これにより、インジェクタ６１〜６４は燃料の噴射を断続する。
【００１１】
燃料供給装置３０は、減圧弁３５を備えている。減圧弁３５は、レール３２と燃料ポンプ１２との間に設置されている。減圧弁３５は、例えばチェック弁など周知の減圧弁である。減圧弁３５は、燃料ポンプ１２から燃料通路１４へ吐出された燃料を所定の圧力まで減圧し、レール３２が形成する燃料室３３へ供給する。減圧弁３５を設置することにより、レール３２が形成する燃料室３３と燃料パイプ１３が形成する燃料通路１４のうち減圧弁３５よりも燃料ポンプ１２側との間には圧力差が形成される。すなわち、燃料通路１４の減圧弁３５よりも燃料ポンプ１２側では、燃料室３３よりも燃料の圧力が高くなる。
【００１２】
燃料供給装置３０は、燃料パイプ１３から分岐する配管部材４１を備えている。配管部材４１は、燃料パイプ１３とは反対側の端部が開閉弁４２に接続している。配管部材４１は、燃料パイプ１３が形成する燃料通路１４と開閉弁４２とを連通する燃料通路４３を内部に形成している。開閉弁４２は、インジェクタ６１〜６４と同様に、図示しない電磁駆動部および弁部材を有している。開閉弁４２は、ＥＣＵ２０から電磁駆動部へ出力される指令にしたがって駆動される。開閉弁４２により、レール３２が形成する燃料室３３への燃料の噴射が断続される。これら配管部材４１および開閉弁４２は、特許請求の範囲の燃料補給手段を構成している。
【００１３】
ＥＣＵ２０は、例えばＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３を有するマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ２０には、例えば水温センサ５１、圧力センサ５２、アクセル開度センサ５３、およびスロットルポジションセンサ５４など、複数のセンサが接続している。また、ＥＣＵ２０には、燃圧センサ５５および回転数センサ５６が接続している。ＥＣＵ２０にはこれらのセンサからの出力値が入力される。水温センサ５１は、エンジンの冷却水の温度を検出する。圧力センサ５２は、エンジンへ吸入される吸気の圧力を検出する。アクセル開度センサ５３は、エンジンの運転者が操作するアクセルの開度を検出する。スロットルポジションセンサ５４は、スロットルの開度を検出する。燃圧センサ５５は、燃料室の内部における燃料の圧力を検出する。回転数センサ５６は、図示しないエンジンの回転数を検出する。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、水温センサ５１、圧力センサ５２、アクセル開度センサ５３およびスロットルポジションセンサ５４など、複数のセンサから入力された信号、ならびにＲＯＭ２２に記録されている燃料噴射データに基づいて、インジェクタ６１〜６４から噴射される燃料の噴射時期および噴射期間を決定する。ＥＣＵ２０は、決定した燃料の噴射時期および噴射期間にしたがって各インジェクタ６１〜６４に駆動信号を出力する。各インジェクタ６１〜６４は、ＥＣＵ２０から出力された駆動信号にしたがって燃料の噴射を断続する。同様に、ＥＣＵ２０は、各インジェクタ６１〜６４へ出力する駆動信号にあわせて、開閉弁４２にも駆動信号を出力する。開閉弁４２は、ＥＣＵ２０から出力された駆動信号にしたがって燃料室３３への燃料の噴射を断続する。
【００１５】
次に、上記構成の燃料供給装置３０を用いた燃料供給システム１０の作動について図２を用いて説明する。
燃料タンク１１に蓄えられている燃料は、燃料ポンプ１２で加圧され、燃料パイプ１３が形成する燃料通路１４へ吐出される。燃料通路１４へ吐出された燃料は、減圧弁３５によって所定の圧力に調整された後、レール３２が形成する燃料室３３へ供給される。このとき、減圧弁３５を挟んで燃料タンク１１側と燃料室３３側とでは、燃料に数十から数百ＭＰａ程度の圧力差が形成される。燃料室３３に供給された燃料は、ＥＣＵ２０からの指令にしたがっていずれかのインジェクタ６１〜６４からエンジンへ吸入される吸気またはエンジンの各気筒へ噴射される。
【００１６】
ＥＣＵ２０は、水温センサ５１、圧力センサ５２、アクセル開度センサ５３、スロットルポジションセンサ５４および回転数センサ５６、ならびにその他のセンサから出力された出力値を読み取る（Ｓ１０１）。ＥＣＵ２０は、読み取った各センサの出力値からエンジンの運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ２０は、検出したエンジンの運転状態に応じてインジェクタ６１〜６４から噴射される燃料の噴射時期および噴射期間を決定する（Ｓ１０２）。各センサの出力値と、燃料の噴射時期および噴射期間との関係は、例えばマップデータとしてＥＣＵ２０のＲＯＭ２２に記録されている。ＥＣＵ２０は、決定した噴射時期になると各インジェクタ６１〜６４に駆動信号を出力する。これにより、各インジェクタ６１〜６４からは、図３に示すように所定の噴射時期に所定の期間燃料が噴射される。ここで噴射時期は図３に示す駆動信号であるパルス信号がＥＣＵ２０からインジェクタ６１〜６４へ出力されるタイミングであり、噴射期間は図３に示すパルス信号の幅である。
【００１７】
ＥＣＵ２０は、読み取った各センサの出力値からエンジンの運転状態を検出するとともに、エンジンの運転状態の変化を検出する。エンジンの運転状態は、常に変化しているため、インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射時期および噴射期間は一定でない。そのため、ＥＣＵ２０は、エンジンの運転状態の変化にともなって燃料の噴射時期および噴射期間が変化したか否かを常に検出している（Ｓ１０３）。読み取った各センサの出力値からエンジンの運転状態に変化があったとき、ＥＣＵ２０は燃料の噴射時期および噴射期間を再決定する（Ｓ１０４）。そして、ＥＣＵ２０は、再決定した噴射時期になると各インジェクタ６１〜６４に駆動信号を出力する。これにより、各インジェクタ６１〜６４からはエンジンの運転状態に応じて最適に噴射時期に所定の期間燃料が噴射される。インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射期間を調整することにより、燃料の噴射量が調整される。
【００１８】
各インジェクタ６１〜６４から燃料が噴射されることにより、燃料室３３の燃料の一部が排出される。そのため、燃料室３３の内部における燃料の圧力は低下する。そこで、ＥＣＵ２０は、開閉弁４２に駆動信号を出力し、開閉弁４２から燃料室３３へ燃料を補給する（Ｓ１０５）。このとき、ＥＣＵ２０は、図３に示すように各インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射時期および噴射期間に応じて開閉弁４２に駆動信号を出力する。すなわち、ＥＣＵ２０は、各インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射時期および噴射量に応じて開閉弁４２を駆動する。ＥＣＵ２０は、いずれかのインジェクタ６１〜６４へ駆動信号を出力すると同時に、開閉弁４２にも駆動信号を出力する。これにより、インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射量に対応する量の燃料が開閉弁４２から燃料室３３へ噴射される。
【００１９】
開閉弁４２には、配管部材４１が形成する燃料通路４３が連通している。燃料通路４３は、減圧弁３５よりも燃料ポンプ１２側から分岐している。そのため、燃料通路４３における燃料の圧力は、燃料室３３における燃料の圧力よりも高い。これにより、開閉弁４２が開弁すると、燃料通路４３から燃料室３３へ燃料が噴射される。また、開閉弁４２から高圧の燃料が補給されることにより、燃料室３３における燃料の圧力低下は抑制される。その結果、燃料室３３における燃料の圧力脈動は低減される。
【００２０】
なお、開閉弁４２から噴射される燃料の量は、開閉弁４２を挟んで燃料室３３と燃料通路４３との圧力差に相関する。すなわち、燃料室３３と燃料通路４３との圧力差が大きくなるほど、開閉弁４２の開弁時間が短くても、所定量の燃料が燃料室３３へ補給される。一方、燃料室３３と燃料通路４３との圧力差が比較的小さいとき、開閉弁４２から燃料室３３へ噴射される燃料量は低減する。そこで、圧力差が小さいとき、各インジェクタ６１〜６４から燃料の噴射が開始される時期よりも早く開閉弁４２を開弁したり、各インジェクタ６１〜６４から燃料の噴射が停止される時期よりも遅く開閉弁４２を閉弁してもよい。すなわち、開閉弁４２からの燃料の噴射時期および噴射期間は、各インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射時期および噴射期間と異ならせてもよい。
エンジンの運転中に上記の作動を繰り返すことにより、燃料室３３における燃料の圧力は脈動が低減され、概ね一定に維持される。その結果、レール３２の膨張および収縮、ならびにこれらにともなうレール３２の振動は低減される。
【００２１】
本実施形態の燃料供給装置３０では、エンジンの始動時、図３に示すように開閉弁４２を継続的に開弁する構成としてもよい。開閉弁４２には、上述のように減圧弁３５の燃料ポンプ１２側から分岐した燃料通路４３を経由して燃料室３３よりも高圧の燃料が供給されている。そのため、エンジンの始動時に開閉弁４２を継続的に開弁することにより、燃料室３３には減圧弁３５を経由しない比較的高圧の燃料が蓄えられる。これにより、インジェクタ６１〜６４には比較的高圧の燃料が供給される。エンジンの始動時に燃料室３３へ高圧の燃料を供給することにより、エンジンの停止中にレール３２およびインジェクタ６１〜６４などに発生した燃料の蒸気は、高圧の燃料とともにインジェクタ６１〜６４から排出される。また、インジェクタ６１〜６４から噴射される燃料は、圧力が高いほど微粒化が促進される。そのため、エンジンの始動時に開閉弁４２を経由して燃料室３３へ供給された比較的高圧の燃料をインジェクタ６１〜６４から噴射することにより、噴射される燃料の微粒化は促進される。その結果、エンジンの始動性は向上するとともに、エンジン始動時にエンジンから排出される炭化水素などを低減することができる。
【００２２】
以上、説明した本発明の一実施形態では、インジェクタ６１〜６４からの燃料の噴射にともなって燃料室３３における燃料の圧力が低下すると、開閉弁４２から燃料が補給される。そのため、燃料室３３の内部における燃料の圧力の変化は低減される。したがって、レール３２が形成する燃料室３３における燃料の圧力脈動を低減することができる。また、燃料室３３における燃料の圧力脈動の低減によって、燃料室３３を形成するレール３２の膨張および収縮、ならびにレール３２の膨張および収縮にともなうレール３２の振動は低減される。したがって、レール３２から外部へ放出される音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による燃料供給装置を適用した燃料供給システムを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による燃料供給装置の作動の流れを示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による燃料供給装置のインジェクタおよび開閉弁に出力される駆動信号のタイミングチャートを示す模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１  燃料タンク、３０  燃料供給装置、３２  レール（管部材）、３３  燃料室、３５  減圧弁、４１  配管部材（燃料補給手段）、４２  開閉弁（燃料補給手段）、６１〜６４  インジェクタ（燃料噴射弁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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