(57)【要約】【課題】ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料を高温下でも安定した液体の状態で噴射させ且つ燃料ポンプの電力消費量を低減させる。【解決手段】余剰燃料の戻し通路８に設けた圧力調整器１０の出口側に余剰燃料通過流量に応じた圧力差を前後に発生する絞り手段２１を設け、その前方圧力を圧力調整器１０の背圧に使用して余剰燃料流量に応じ圧力調整器１０の設定燃料噴射圧力を変えることにより、高温時で安定した液体の状態を得る。  また、燃料ポンプ３を余剰燃料流量をほぼ一定とするようにエンジン要求燃料流量に応じて吐出量可変とすることにより電力消費量を低減させた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクの液体燃料を燃料ポンプで加圧し圧力調整器で所定圧力に調整してエンジンの吸気管に設置した燃料噴射弁より噴射するとともに、余剰燃料を前記燃料タンク戻す燃料噴射装置において、
前記圧力調整器はこれより前記燃料タンクに至る余剰燃料の戻し通路の圧力をこれより分岐した背圧通路により導入して液体燃料を所定圧力に調整するものとされており、
前記戻し通路は前記背圧通路分岐個所よりも前記燃料タンク側に余剰燃料の通過流量に応じた圧力差を前後に発生させる絞り手段を具えている、
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
燃料タンクの液体燃料を燃料ポンプで加圧し圧力調整器で所定圧力に調整してエンジンの吸気管に設置した燃料噴射弁より噴射するとともに、余剰燃料を前記燃料タンクに戻す燃料噴射装置において、
前記圧力調整器はこれより前記燃料タンクに至る余剰燃料の戻し通路の圧力をこれより分岐した背圧通路により導入して液体燃料を所定圧力に調整するものとされており、
前記戻し通路は前記背圧通路分岐個所よりも前記燃料タンク側に余剰燃料の通過流量に応じた圧力差を前後に発生させる絞り手段を具えており、
前記燃料ポンプは余剰燃料をほぼ一定流量とするようにエンジン要求燃料流量に応じて吐出量可変とされている、
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料ポンプはエンジンの負荷および回転速度に応じた要求燃料流量を基に、余剰燃料流量をほぼ一定とするように計算した目標吐出量を与えるように運転するものとされている請求項２に記載した燃料噴射装置。
【請求項４】
前記絞り手段が固定絞りである請求項１または２に記載した燃料噴射装置。
【請求項５】
前記絞り手段がデューティサイクル信号に応じて開閉動作する電磁弁である請求項１または２に記載した燃料噴射装置。
【請求項６】
前記絞り手段である電磁弁は駆動デューティ比を変えることにより前記圧力調整器で設定する燃料噴射圧力を任意に設定可能とされている請求項５に記載した燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料を吸気管に噴射してエンジンに供給する燃料噴射装置、詳しくはＬＰＧのように気化しやすい燃料を高温時においても安定した液体の状態で噴射することができ、加えて燃料ポンプ駆動電力消費量を低減することができる燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体燃料であるガソリンを吸気管に燃料噴射弁を用いて計量噴射しエンジンに供給するシステムは、図８に示すように燃料タンク５１に貯留されている液体燃料を燃料ポンプ５２で加圧し圧力調整器５６で所定圧力に調整して燃料噴射弁５３に送り、これより吸気管５４に噴射することによってエンジン５５に供給し、余剰燃料は燃料タンク５１に戻すように構成されている。
【０００３】
圧力調整器５６はダイヤフラム５７により区画形成された圧力制御室５８と背圧室５９とを有しており、圧力制御室５８側にはダイヤフラム５７に連動する弁体６０とケーシングに固定した弁座６１とを配備するとともに、背圧室５９側には調圧ばね６２を配備し、背圧室５９に吸気管圧力を導入して圧力制御室５８に導入したポンプ吐出燃料の圧力を吸気管圧力との差が一定となるように調整するものであって、吸気管圧力と一定の差圧を保つように調整された燃料が燃料噴射弁５３に送られる。
【０００４】
以上の燃料噴射装置は例えば特開昭５６−１３２４５４号公報、特開昭５８−３２９６４号公報に記載されているように周知である。一方、ガソリンに代えてＬＰＧを液体のまま燃料噴射弁より吸気管に噴射しエンジンに供給するものにおいても、例えば実開昭６１−１３８８６０号公報、実開昭６２−８７１６２号公報、特開昭６３−１８１７２号公報に記載されているように、基本的に前記ガソリンと同じ燃料噴射装置を使用している。
【０００５】
尚、前記特開昭６３−１８１７２号公報に記載されているシステムにおいては、高温対策として圧力調整器の背圧室に吸気管圧力ではなく燃料タンク圧力を導入し、燃料噴射弁に送る燃料圧力を燃料蒸気圧と一定の差圧を保つように調整している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ガソリンのための前記従来の燃料噴射装置においては、エンジンの高負荷時の燃料要求流量に対応できるように燃料ポンプの吐出量を一定の大流量に設定している。  そのために、エンジンの低負荷時に大量の余剰燃料が燃料タンクに戻されることとなり、高温状態での低負荷運転が続くとエンジン熱で加熱された余剰燃料が大量に戻るために燃料タンク内で燃料蒸気が大量に発生する心配がある、という問題を生じる。  また、一定大流量の吐出量が得られるように燃料ポンプを運転するので、駆動用電動機の電力消費量、即ちエンジンの電気負荷が大きいという問題がある。
【０００７】
更に、ＬＰＧのための燃料噴射装置においては、ガソリンに比べて容易に気化するＬＰＧを液体の状態に維持するために圧力または流量をガソリンよりも高くする必要があり、圧力調整器の背圧室に燃料タンク圧力を導入しても燃料ポンプを高負荷時の燃料要求流量に対応させているために、駆動用電動機の電力消費量がガソリンよりも多くなることを避けられない。
【０００８】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは殊にＬＰＧのように気化しやすい燃料も高温下で気化させる心配なく安定した液体の状態で噴射することができる燃料噴射装置を提供すること、およびこのことに加えて燃料ポンプの電力消費量を大幅に低減することができる燃料噴射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
燃料タンクの液体燃料を燃料ポンプで加圧し圧力調整器で所定圧力に調整してエンジンの吸気管に設置した燃料噴射弁より噴射するとともに、余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料噴射装置がもっている前述の問題点を解決するために、圧力調整器はこれより燃料タンクに至る余剰燃料の戻し通路の圧力をこれより分岐した背圧通路により導入して液体燃料を所定圧力に調整するものとし；戻し通路は背圧通路分岐個所よりも燃料タンク側に余剰燃料の通過流量に応じた圧力差を前後に発生させる絞り手段を具えさせた；ことをもって第一発明とした。
【００１０】
また、前記の燃料噴射装置がもっている前述の問題点を解決するために、圧力調整器はこれより燃料タンクに至る余剰燃料の戻し通路の圧力をこれより分岐した背圧通路により導入して液体燃料を所定圧力に調整するものとし；戻し通路は背圧通路分岐個所よりも燃料タンク側に余剰燃料の通過流量に応じた圧力差を前後に発生させる絞り手段を具えさせ；燃料ポンプは余剰燃料をほぼ一定流量とするようにエンジン要求燃料流量に応じて吐出量可変とした；ことをもって第二発明とした。
【００１１】
このような第一発明および第二発明によると、絞り手段によって圧力調整器の設定燃料噴射圧力が余剰燃料流量に応じて変えられ、高温状態でも安定した液体の状態を維持して噴射させることができる。
【００１２】
また、殊に第二発明によると、燃料ポンプの吐出量をエンジン要求燃料流量との差、即ち余剰燃料流量をほぼ一定とするように制御することによって燃料ポンプの電力消費量が大幅に低減されるものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、異なる実施の形態を示す図１および図６において、燃料タンク１の液体燃料Ｆは電動機２駆動の燃料ポンプ３で加圧されて供給通路４より燃料ギャラリ５に送られ、エンジン７の吸気マニホルドの各枝管に設置した燃料噴射弁６に分配される。燃料噴射弁６からエンジン７に供給されなかった余剰の液体燃料Ｆは燃料ギャラリ５を通過して戻し通路８より燃料タンク１に戻されるようになっており、戻し通路８に圧力調整器１０が設置されている。
【００１４】
圧力調整器１０はハウジング１１とカバー体１２との合わせ面に外側周縁部を挟み固定したダイヤフラム１３によって区画されたハウジング１１内の圧力制御室１４とカバー体１２内の背圧室１５とを有している。  圧力制御室１４は戻し通路８に挿入されてハウジング１１の側壁に燃料噴射弁６側である入口１６を開口させているとともに、底壁に燃料タンク１側である出口１７を開口させている。出口１７は圧力制御室１４に上向きに突出してその先端に弁座１８を装着しており、ダイヤフラム１３は圧力制御室１４に下向きに突出させた弁体１９を装備している。
【００１５】
一方、背圧室１５には圧縮コイルばねからなる調圧ばね２０が装入されて弁体１９を弁座１８に着座させる方向に働く力をダイヤフラム１３に加えており、またこの背圧室１５は戻し通路８の出口１７に近い個所と背圧通路９によって接続されている。
【００１６】
戻し通路８の背圧通路９分岐個所よりも燃料タンク１側には、燃料タンク１に流れる余剰燃料の通過流量に応じた圧力差を前後に発生させる絞り手段２１が設置されている。  この絞り手段２１は図１の実施の形態においては固定絞り２２であり、図６の実施の形態においてはデューティサイクル信号に応じて開閉動作する電磁弁２３である。
【００１７】
燃料噴射弁６はエンジン７の運転状態に応じて電子式制御装置２５が出力するデューティサイクル信号に応じて開閉駆動しエンジン要求流量の液体燃料Ｆを噴射するものであり、このことは従来のものと同じである。
【００１８】
図１、図６に示した実施の形態においては、電子式制御装置２５はエンジン７の負荷および回転速度に応じた要求燃料流量を算出し、この要求燃料流量に応じた燃料ポンプ３の目標吐出量を計算して電動機２を制御するものとしている。  即ち、電子式制御装置２５に入力されるエンジン７の運転状態の内で、吸気管圧力および吸入空気流量と電子式制御装置２５が計算した燃料噴射弁６の噴射時間などに基いてエンジン７の負荷を検出するとともに、クランク角センサなどに基いて回転速度を検出し、これらの検出した負荷および回転速度に応じた要求燃料流量を基に燃料ポンプ３の目標吐出量を計算するものである。  ここで、目標吐出量は使用する燃料ポンプ３の特性を電子式制御装置２５に予め入力記憶させておき、検出した負荷および回転速度に応じて燃料タンク１に戻る余剰燃料をほぼ一定量とするように設定する。
【００１９】
図１に示した実施の形態においては絞り手段２１として固定絞り２２を使用しており、固定絞り２２を通過する余剰燃料流量に応じてその前後の圧力差は図２に示したように変化する。  即ち、余剰燃料流量が増加したとき、換言すれば燃料噴射弁６が噴射するエンジン要求燃料流量が減少したとき、圧力調整器１０の背圧室１５の圧力が上昇して圧力制御室１４の燃料圧力を上昇させるようになるが、エンジン要求燃料流量を基に算出した目標吐出量を与えるように燃料ポンプ３を運転することにより、図３に示すように燃料ポンプ吐出量とエンジン要求流量との差である余剰燃料流量を一定とすることができる。  このことは、エンジン７の負荷および回転速度に応じて燃料ポンプ３の駆動用電動機２の駆動電圧を図４に示すように制御することによって容易に達成される。
【００２０】
尚、戻し通路８の燃料ギャラリ５に近い個所に圧力センサ２６が設置されており、この圧力センサ２６が検知した燃料噴射圧力を電子式制御装置２５に入力して燃料噴射弁６の燃料噴射量を補正するようになっている。
【００２１】
ここで、図１に示した実施の形態においては固定絞り２２を通過する余剰燃料流量によってその前後の圧力差が図２に示したように変化するため、圧力調整器１０で設定される燃料噴射圧力、即ち圧力制御室１４で調整される燃料圧力は図５に示すように変化することは先に述べた。  本実施の形態によると、燃料ポンプ３の駆動電圧を図４に示すように制御することによって、所定の燃料噴射圧力を得ることができるものであり、このことにより、例えば高温再始動時のように液体燃料Ｆが気化しやすい条件下では燃料ポンプ３の吐出量を増大し燃料噴射圧力を高くして安定した液体の状態で噴射させることや、液体燃料Ｆが気化しない通常の条件下では図３に示す一定余剰燃料流量を確保できる程度に燃料ポンプ３の吐出量を減少させ燃料噴射圧力を低くすることによって燃料ポンプ３の電力消費量を大幅に低減することができる。
【００２２】
次に、絞り手段２１を電磁弁２３とした図６の実施の形態において、電磁弁２３は電子式制御装置２５が出力するデューティサイクル信号に応じて開閉動作するものとされている。この実施の形態によると、余剰燃料流量が一定の場合、圧力調整器１０で設定する燃料噴射圧力は図７に示すように電磁弁２３の駆動デューティ比が大きいほど低くなり、固定絞り２２を用いた図１のものと比較して同一余剰燃料流量であっても圧力調整器１０における燃料噴射圧力の設定値を任意に変更することが可能となる。  加えて、図１の実施の形態で説明した燃料ポンプ３の駆動電圧制御を本実施の形態においても行なうことにより、燃料噴射圧力や余剰燃料流量の制御範囲が更に拡大されるものとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、圧力調整器の下流側に絞り手段を設け余剰燃料流量に応じて圧力調整器の設定燃料噴射圧力を変えるようにした本発明によると、高温時においても気化しやすいＬＰＧのような液体燃料を安定した液体の状態で噴射することができる。  加えて、燃料ポンプをエンジン要求燃料流量に応じて吐出量可変制御するものとした本発明によると、燃料ポンプの駆動電力消費量が大幅に低減されるとともに、余剰燃料流量が少量となることにより燃料タンクの温度上昇が抑制され、ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料についても気化の心配をなくすことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】余剰燃料流量と固定絞り前後の圧力差との関係を示す図。
【図３】エンジンの負荷および回転速度と燃料流量との関係を説明する図。
【図４】エンジンの負荷および回転速度と燃料ポンプ駆動電圧との関係を説明する図。
【図５】余剰燃料流量と燃料噴射圧力との関係を説明する図。
【図６】本発明の異なる実施の形態を示す配置図。
【図７】図６の実施の形態における電磁弁の駆動デューティ比と燃料噴射圧力との関係を説明する図。
【図８】従来例を示す配置図。
【符号の説明】
１  燃料タンク、  ２  電動機、  ３  燃料ポンプ、  ６  燃料噴射弁、  ７エンジン、  ８  戻し通路、  ９  背圧通路、  １０  圧力調整器、  ２１  絞り手段、  ２２  固定絞り、  ２３  電磁弁、  ２５  電子式制御装置
【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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【図７】
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【図８】
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