(57)【要約】【課題】デリバリパイプと燃料タンクとを繋ぐ燃料通路を設けなくても、燃料カットの実行中にデリバリパイプ内を減圧することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃料供給装置は、高圧ポンプからデリバリパイプ２０に圧送された燃料をデリバリパイプ２０に接続された燃料噴射弁に供給する。デリバリパイプ２０は、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料室２２と、仕切り壁を構成するプラグ６０によって燃料室２２から隔離された副室５１とを有している。プラグ６０は、燃料室２２内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁して燃料室２２から副室５１への燃料の流入を許容するとともにデリバリパイプ２０内の燃料温度が高いときには燃料温度が低いときに比べて開弁圧が低下するリリーフ弁７０と、副室５１から燃料室２２への燃料の流入を許容する逆止弁８０とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプからデリバリパイプに圧送された燃料を同デリバリパイプに接続された燃料噴射弁に供給する内燃機関の燃料供給装置において、
前記デリバリパイプは、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料室と、仕切り壁によって前記燃料室から隔離された副室と、を有しており、
前記仕切り壁は、前記燃料室内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁して前記燃料室から前記副室への燃料の流入を許容するとともに前記デリバリパイプ内の燃料温度が高いときには前記燃料温度が低いときに比べて前記開弁圧が低下するリリーフ弁と、前記副室から前記燃料室への燃料の流入を許容する逆止弁と、を有する
内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば筒内噴射式の内燃機関のように、燃料噴射弁への供給燃料を高圧とする必要のある内燃機関では、フィードポンプによって燃料タンクから汲み上げられた低圧燃料を高圧ポンプによって加圧してデリバリパイプ内に高圧燃料を供給している。そして供給された高圧燃料をデリバリパイプに設けられた各燃料噴射弁に分配することにより、必要な圧力の燃料を内燃機関に噴射供給している。
【０００３】
ところで、内燃機関において減速時などに燃料カットが実施されると、デリバリパイプ内に貯留された燃料は機関熱による温度上昇によって膨張するため、デリバリパイプ内の燃料圧力が上昇する。
【０００４】
ここで、燃料カットから復帰した直後の機関負荷が低いときに（例えばアイドル運転など）、デリバリパイプ内の燃料圧力が高くなっていると、燃料カットからの復帰直後における燃料噴射量が機関負荷に対して過剰になり、例えば混合気の空燃比が過剰にリッチ化するおそれがある。そのため、燃料カットの実行中にデリバリパイプ内の燃料圧力が上昇する場合には、デリバリパイプ内を減圧することが望ましい。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、デリバリパイプ内の燃料を燃料タンクに戻す燃料通路と、この燃料通路を開閉する電磁弁とを備えるようにしている。そして、デリバリパイプ内の燃料圧力が目標値よりも高くなると、電磁弁を開いてデリバリパイプ内の燃料を燃料タンクに戻すことにより、デリバリパイプ内を減圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−５４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記文献１に記載の装置では、デリバリパイプと燃料タンクとを繋ぐ長い燃料通路が必要になってしまう。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、デリバリパイプと燃料タンクとを繋ぐ燃料通路を設けなくても、燃料カットの実行中にデリバリパイプ内を減圧することのできる内燃機関の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】
【０００８】
上記課題を解決する内燃機関の燃料供給装置は、高圧ポンプからデリバリパイプに圧送された燃料を同デリバリパイプに接続された燃料噴射弁に供給する。前記デリバリパイプは、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料室と、仕切り壁によって前記燃料室から隔離された副室と、を有している。そして、前記仕切り壁は、前記燃料室内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁して前記燃料室から前記副室への燃料の流入を許容するとともに前記デリバリパイプ内の燃料温度が高いときには前記燃料温度が低いときに比べて前記開弁圧が低下するリリーフ弁と、前記副室から前記燃料室への燃料の流入を許容する逆止弁と、を有している。
【０００９】
同構成によれば、燃料カットの実行中にデリバリパイプ内の燃料温度が上昇すると、リリーフ弁の開弁圧が低下して当該リリーフ弁が開弁することにより、燃料室内の燃料の一部が副室内に流入するため、燃料室内の燃料圧力は低下する。従って、同構成によれば、デリバリパイプと燃料タンクとを繋ぐ燃料通路を設けなくても、燃料カットの実行中にデリバリパイプ内の燃料室を減圧することができるようになる。
【００１０】
他方、燃料カットの実行中にリリーフ弁が開弁すると、燃料室内の燃料圧力は低下する一方で副室内の燃料圧力は、燃料室内の燃料圧力と同等な圧力にまで上昇するため、燃料室と副室との差圧が小さくなる。こうした燃料室と副室との差圧が小さい状態が維持されると、次回リリーフ弁が開弁しても、燃料室から副室には燃料が流入しにくくなるため、燃料室の減圧が困難になる。この点、同構成によれば、燃料カットからの復帰後において燃料室内の燃料圧力が低下すると（例えばデリバリパイプ内の燃料圧力の目標値が低負荷に応じた低い値に設定される場合など）、逆止弁を介して副室から燃料室に燃料が流入するため、副室内の燃料圧力は、圧力が低下した燃料室内と同等な圧力にまで低下する。従って、燃料カットから復帰した後、再び燃料カットが実行されて燃料室内の燃料圧力が上昇したときには、燃料室と副室との差圧が十分に確保されるようになり、上述した燃料室の減圧を再び行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の燃料供給装置の一実施形態が適用される内燃機関の燃料系統の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態のデリバリパイプの断面図。
【図３】同実施形態のリリーフ弁の開弁特性を示すグラフ。
【図４】同実施形態のデリバリパイプ内の燃料室における燃料圧力の変化を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態のデリバリパイプの断面図。
【図６】同実施形態のデリバリパイプの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、内燃機関の燃料供給装置の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の内燃機関の燃料供給装置は、フィードポンプ１１及び高圧ポンプ１３を備えて構成されている。
【００１３】
フィードポンプ１１は、燃料タンク１０内に備蓄された燃料を汲み上げ、低圧燃料通路１２を通じて高圧ポンプ１３に低圧の燃料を供給する。低圧燃料通路１２には、プレッシャレギュレータ１２ａが設けられており、低圧燃料通路１２内の低圧燃料が所定の圧力を超えると、低圧燃料通路１２内の低圧燃料が燃料タンク１０内に戻されるようになっている。
【００１４】
一方、高圧ポンプ１３は、低圧燃料通路１２が接続される燃料溜まり３０や、燃料溜まり３０内に設けられたパルセーションダンパ３１や、燃料溜まり３０に連通する加圧室３２や、加圧室３２内の燃料を昇圧するプランジャ３７や、高圧ポンプ１３の燃料吐出量を調整する電磁スピル弁３４などを備えている。
【００１５】
この高圧ポンプ１３は、加圧室３２にて高圧化した燃料を、加圧室３２に連通する高圧燃料通路１４を通じてデリバリパイプ２０内の燃料室２２に供給する。高圧燃料通路１４には、加圧室３２内の燃料圧力が燃料室２２内の燃料圧力よりも規定の開弁圧以上に高くなったときに開弁して加圧室３２から燃料室２２への燃料吐出を許容する逆止弁２８が設けられている。また、デリバリパイプ２０には、燃料室２２内の燃料圧力を検出する圧力センサ９０が設けられている。また、デリバリパイプ２０の末端には、内部に副室５１を有するキャップ５０が固定されている。
【００１６】
高圧ポンプ１３の加圧室３２からデリバリパイプ２０の燃料室２２に圧送された高圧燃料は、デリバリパイプ２０に接続された内燃機関の各燃料噴射弁１５に分配供給される。そして機関制御用のコンピュータユニットからの指令信号に応じた各燃料噴射弁１５の開弁制御により、内燃機関の気筒内には必要な量の燃料が噴射供給される。
【００１７】
また、上記コンピュータユニットからの指令信号に応じた上記電磁スピル弁３４の開閉制御により、燃料室２２内の燃料圧力は種々変更される。例えば、機関負荷が低いときには、機関負荷が高いときに比べて燃料室２２内の燃料圧力は低い圧力となるように調整される。
【００１８】
また、内燃機関において燃料カットの実行条件が成立すると、上記コンピュータユニットは各燃料噴射弁１５からの燃料噴射を中止し、燃料カットの復帰条件が成立すると、上記コンピュータユニットは各燃料噴射弁１５からの燃料噴射を再開する。
【００１９】
図２に、キャップ５０が設けられたデリバリパイプ２０の末端部分の断面図を示す。同図２に示すように、デリバリパイプ２０は、各燃料噴射弁１５に燃料を供給する上記燃料室２２と、仕切り壁として機能するプラグ６０によって燃料室２２から隔離された副室５１とを有している。
【００２０】
デリバリパイプ２０の末端は円筒形状であって開口しており、その開口部分の内周面にはプラグ６０が固定されている。このプラグ６０によってデリバリパイプ２０の末端に設けられた開口部分は塞がれている。
【００２１】
プラグ６０で塞がれたデリバリパイプ２０の末端には、上記キャップ５０が固定されている。キャップ５０は、円筒形状で有底の部材であり、デリバリパイプ２０の末端における外周面全体を覆うようにして固定されている。また、キャップ５０の内側の底面５２と上記プラグ６０との間には空間が設けられており、この空間が上記副室５１となっている。
【００２２】
プラグ６０には、燃料室２２内の圧力が所定の開弁圧ＰＰ以上になると開弁して燃料室２２から副室５１への燃料の流入を許容するリリーフ弁７０が設けられている。リリーフ弁７０の一次側７０Ａは燃料室２２に繋がっており、リリーフ弁７０の二次側７０Ｂは副室５１に繋がっている。このリリーフ弁７０は、デリバリパイプ２０内の燃料温度が高いときには、同燃料温度が低いときに比べて開弁圧ＰＰが低下するように構成されている。
【００２３】
図３に、リリーフ弁７０の開弁特性を示す。同図３に示すように、デリバリパイプ２０内の燃料温度が高いときほど開弁圧ＰＰは低くなるようになっている。なお、こうした温度による開弁圧の変化は、例えば次のようにして具現化することができる。
【００２４】
すなわち、リリーフ弁７０には、弁体を閉弁方向に付勢するスプリングが設けられているが、こうしたスプリングの温度が上昇するとばね定数が小さくなって弁体を付勢する力が低下するため、開弁圧ＰＰは低くなる。そこで、燃料温度の上昇量に対するばね定数の低下量を予め調整しておくことにより、リリーフ弁７０の開弁特性を本実施形態において最適な開弁特性にすることができる。なお、燃料温度の上昇量に対するばね定数の低下量は、スプリングの材質や、スプリングの線径や、巻き数などを変更することによって調整することができる。
【００２５】
この他、燃料温度が上昇するほどスプリングの圧縮量が少なくなるような構造を採用してもよい。この場合にも、燃料温度が上昇するほど弁体を付勢するスプリングの力は低下するようになるため、デリバリパイプ２０内の燃料温度が高いときほど開弁圧ＰＰを低くすることが可能である。
【００２６】
また、プラグ６０には、副室５１から燃料室２２への燃料の流入を許容する逆止弁８０も設けられている。逆止弁８０の一次側８０Ａは副室５１に繋がっており、逆止弁８０の二次側８０Ｂは燃料室２２に繋がっている。
【００２７】
次に、本実施形態のデリバリパイプ２０によって得られる作用を説明する。
図４に、本実施形態のデリバリパイプ２０内の燃料室２２における燃料圧力の変化を実線Ｌ１に示す。また、本実施形態の比較例としてキャップ５０とプラグ６０とリリーフ弁７０と逆止弁８０とを有しておらず末端が閉じているデリバリパイプ内の燃料圧力の変化を二点鎖線Ｌ２に示す。
【００２８】
この図４に示すように、燃料カットが実行されると（時刻ｔ１）、デリバリパイプ２０内の燃料圧力（厳密には燃料室２２内の燃料圧力）の目標値は、燃料カットから復帰したときの機関低負荷状態に備えるべく、低い値に設定される。
【００２９】
他方、燃料カットが実行されて（時刻ｔ１）デリバリパイプ２０内の燃料温度が上昇していくと、燃料の膨張によってデリバリパイプ２０内の燃料圧力は増大していく。比較例の場合、こうした燃料カット実行中のデリバリパイプ２０内における燃料圧力の上昇は、燃料カットからの復帰が行われるまで継続する。そして、比較例の場合には、燃料カットからの復帰が行われると（時刻ｔ３）、燃料圧力は目標値に向かって低下していくが、燃料カット実行中に燃料圧力が上昇しているため、燃料圧力が目標値にまで低下するには（時刻ｔ５）、ある程度の時間を要する。ここで、燃料カットから復帰して燃料噴射が再開されるときには、機関低負荷状態に見合う少ない量の目標燃料噴射量が設定されるのであるが、燃料圧力が目標値に低下するまでの間は、目標燃料噴射量に対して実際に噴射される燃料量が過剰になりやすく、少量噴射を行うことが難しい。特に、比較例の場合には、燃料圧力が目標値にまで低下するのにある程度の時間を要するため、燃料カットからの復帰後において少量噴射を行うことのできない期間が長くなってしまう。
【００３０】
一方、本実施形態の場合には、燃料カットが実行されて（時刻ｔ１）、デリバリパイプ２０内の燃料温度が上昇すると、リリーフ弁７０の開弁圧ＰＰが低下して当該リリーフ弁７０が開弁する（時刻ｔ２）。
【００３１】
図５に示すように、リリーフ弁７０が開弁すると、燃料室２２内の燃料の一部が副室５１内に流入するため、燃料室２２内の燃料圧力は燃料カットの実行中に低下する（図４の時刻ｔ２）。そして、本実施形態の場合にも、燃料カットからの復帰が行われると（時刻ｔ３）、燃料圧力は目標値に向かって低下していく。ただし、本実施形態の場合には、比較例と異なり、燃料カットの実行中に燃料室２２内が減圧されている。つまり、燃料カットからの復帰前に燃料室２２内の燃料圧力が低下しているため、比較例よりも早い時期に燃料圧力が目標値にまで低下する（時刻ｔ４）。このように本実施形態では、比較例と比べて、燃料カットからの復帰後における燃料室２２内の減圧応答性が早くなるため、燃料カットからの復帰後において少量噴射を行うことのできない期間は短くなる。
【００３２】
他方、燃料カットの実行中にリリーフ弁７０が開弁すると、燃料室２２内の燃料圧力は低下する一方で副室５１内の燃料圧力は、燃料室２２内の燃料圧力と同等な圧力にまで上昇するため、燃料室２２と副室５１との差圧が小さくなる。こうした燃料室２２と副室５１との差圧が小さい状態が維持されると、次回、リリーフ弁７０が開弁しても、燃料室２２から副室５１には燃料が流入しにくくなるため、燃料室２２の減圧が困難になる。
【００３３】
この点、本実施形態によれば、燃料カットからの復帰後において燃料室２２内の燃料圧力が低下すると、副室５１内の燃料圧力が燃料室２２内の燃料圧力に対して相対的に高くなるため、逆止弁８０が開弁する。
【００３４】
図６に示すように、逆止弁８０が開弁すると、この逆止弁８０を介して副室５１から燃料室２２に燃料が流入するため、副室５１内の燃料圧力は、圧力が低下した燃料室２２内と同等な圧力にまで低下する。従って、燃料カットから復帰した後、再び燃料カットが実行されて燃料室２２内の燃料圧力が上昇したときには、燃料室２２と副室５１との差圧が十分に確保されるようになり、上述した燃料室２２の減圧を再び行うことが可能な状態になる。
【００３５】
以上説明した本実施形態によれば、次の作用効果を得ることができる。
（１）燃料カットの実行中にデリバリパイプ２０内の燃料温度が上昇すると、リリーフ弁７０の開弁圧が低下して当該リリーフ弁７０が開弁することにより、燃料室２２内の燃料の一部が副室５１内に流入して燃料室２２内の燃料圧力は低下する。従って、デリバリパイプと燃料タンクとを繋ぐ燃料通路を設けなくても、燃料カットの実行中にデリバリパイプ２０内の燃料室２２を減圧することができる。
【００３６】
他方、燃料カットからの復帰後において燃料室２２内の燃料圧力が低下すると、逆止弁８０を介して副室５１から燃料室２２に燃料が流入するため、副室５１内の燃料圧力は、圧力が低下した燃料室２２内と同等な圧力にまで低下する。従って、燃料カットから復帰した後、再び燃料カットが実行されて燃料室２２内の燃料圧力が上昇したときには、燃料室２２と副室５１との差圧が十分に確保されるようになり、上述した燃料室２２の減圧を再び行うことが可能になる。
【００３７】
（２）デリバリパイプ２０内の燃料温度が高いときには、同燃料温度が低いときに比べてリリーフ弁７０の開弁圧ＰＰが低下するように構成されている。従って、燃料カットが実行されておらず、デリバリパイプ２０に高圧燃料が供給されているとき、つまりデリバリパイプ２０内の燃料温度が比較的低いときには、リリーフ弁７０の開弁圧ＰＰは高い値になっており、リリーフ弁７０は開弁しにくい状態になる。そのため、低温の高圧燃料がデリバリパイプ２０に供給されているときには、リリーフ弁７０の開弁による燃料室２２内の減圧が抑えられるようになるため、燃料室２２内の燃料圧力がそうした減圧によって目標値からずれることを抑えることができる。
【００３８】
また、低温の高圧燃料がデリバリパイプ２０に供給されているときには、リリーフ弁７０は開弁しにくい状態になる。そのため、燃料室２２内の燃料圧力が脈動などによって一時的に高くなった場合に、リリーフ弁７０が誤って開弁してしまうことを抑えることができる。
【００３９】
（３）燃料カットからの復帰後における燃料室２２内の減圧応答性が早くなるため、燃料カットからの復帰後において少量噴射を行うことができない期間を短くすることができる。
【００４０】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・図２に示したデリバリパイプ２０の末端の構造、キャップ５０の構造、プラグ６０の構造、リリーフ弁７０の構造、及び逆止弁８０の構造は一例であり、それらの構造は適宜変更することができる。
【００４１】
・デリバリパイプ２０の末端に副室５１を設けたが、燃料噴射弁１５の噴射圧に対する影響が比較的少ない他の部位に副室５１を設けてもよい。
・上記実施形態では、先の図３に示したように、燃料温度の上昇に伴ってリリーフ弁７０の開弁圧ＰＰが連続的に低下するようにした。この他、燃料温度の上昇に伴ってリリーフ弁７０の開弁圧ＰＰが段階的に低下するようにしてもよい。また、予め定めた１つの閾値よりも燃料温度が高いときには、燃料温度がその閾値以下のときと比べてリリーフ弁７０の開弁圧ＰＰが低下するように、同開弁圧ＰＰを２段階に変化させてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…燃料タンク、１１…フィードポンプ、１２…低圧燃料通路、１２ａ…プレッシャレギュレータ、１３…高圧ポンプ、１４…高圧燃料通路、１５…燃料噴射弁、２０…デリバリパイプ、２２…燃料室、２８…逆止弁、３１…パルセーションダンパ、３２…加圧室、３４…電磁スピル弁、３７…プランジャ、５０…キャップ、５１…副室、５２…底面、６０…プラグ、７０…リリーフ弁、７０Ａ…一次側、７０Ｂ…二次側、８０…逆止弁、８０Ａ…一次側、８０Ｂ…二次側、９０…圧力センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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