(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料配管内の容積を可変とするピストンを設け、
このピストンの外周に燃料配管内の容積の減少方向にピストンを締め付けるように線状の形状記憶合金を巻着し、
この線状の形状記憶合金への通電を制御する制御回路を備えることを特徴とする燃料噴射用高圧配管。
【請求項２】
前記線状の形状記憶合金に歪みゲージを貼り付け、歪みゲージにより燃料配管内の圧力を検知可能としたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射用高圧配管。
【請求項３】
前記制御回路は、燃料配管内の圧力に応じて、線状の形状記憶合金へ通電する電圧、時間を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射用高圧配管。
【請求項４】
前記高圧燃料ポンプの吐出側部位に高圧燃料ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記線状の形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、ピストンをポンプとして動作可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射用高圧配管。
【請求項５】
高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料配管の一部を形状記憶合金で形成し、
この形状記憶合金がその形状記憶合金への通電によって燃料配管内の容積の減少方向に収縮するようになっていることを特徴とする燃料噴射用高圧配管。
【請求項６】
前記高圧燃料ポンプの吐出側部位に高圧燃料ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、形状記憶合金をポンプとして動作可能になっていることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射用高圧配管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの燃料噴射用高圧配管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接噴射式エンジン等、高い噴射圧力が要求されるエンジンの燃料噴射装置に、高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を用いるものがあるが、この場合エンジン始動時には、停止時の圧力の低下や高圧ポンプの吐出圧の立ち上がりの遅れにより、十分な燃料圧力を得にくい。
【０００３】
そこで、燃料配管内に機械式ピストンを配し、コイルスプリングによってピストンを燃料配管内に押し込むことにより、燃料配管内の圧力を高めるようにしたものがある。これにより、エンジン始動時に要求の燃料圧力を得て、燃料噴射弁からの噴射燃料の十分な微粒化を行い、始動時の排気性能を向上するようにしている（特開平１０−２７４１３０号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来例にあっては、通常時にコイルスプリングの作動範囲を規制するためのストッパやストッパを作動する電磁ソレノイド等を必要とするため、構造が複雑であるだけでなく、大きなスペースを必要とし、コストも高く、実用的ではないという問題があった。
【０００５】
この発明は、形状記憶合金を用いて、このような問題点を解決することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料配管内の容積を可変とするピストンを設け、このピストンの外周に燃料配管内の容積の減少方向にピストンを締め付けるように線状の形状記憶合金を巻着し、この線状の形状記憶合金への通電を制御する制御回路を備える。
【０００８】
第２の発明は、第２の発明において、前記線状の形状記憶合金に歪みゲージを貼り付け、歪みゲージにより燃料配管内の圧力を検知可能とする。
【０００９】
第３の発明は、第１、第２の発明において、前記制御回路は、燃料配管内の圧力に応じて、線状の形状記憶合金へ通電する電圧、時間を制御する。
【００１０】
第４の発明は、第１の発明において、前記高圧ポンプの吐出側部位に高圧ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記線状の形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、ピストンをポンプとして動作可能になっている。
【００１１】
第５の発明は、高圧ポンプから送られた燃料を蓄圧すると共に各気筒の燃料噴射弁に導くコモンレールタイプの燃料配管を備えるエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料配管の一部を形状記憶合金で形成し、この形状記憶合金がその形状記憶合金への通電によって燃料配管内の容積の減少方向に収縮するようになっている。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、前記高圧ポンプの吐出側部位に高圧ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁および燃料配管と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部に燃料配管からの燃料の流入のみを許す逆止弁をそれぞれ設け、前記形状記憶合金への通電、通電停止の繰り返しによって、形状記憶合金をポンプとして動作可能になっている。
【００１３】
【発明の効果】
第１〜第３、第５の発明によれば、エンジン始動時より燃料噴射弁の高い噴射圧を得て、噴射燃料の十分な微粒化を行い、燃費、排気性能を向上できる一方、形状記憶合金によって燃料配管内の燃料を加圧する構成のため、構造が簡素化すると共に、スペ−スをほとんど取ることがなく、コストを低減できる。
【００１４】
第４、第６の発明によれば、形状記憶合金の通電によって、燃料配管内の燃料圧力が設定燃料圧力に達しない場合、あるいは燃料圧力の上昇が遅い場合、形状記憶合金の通電、通電停止を繰り返すことによって、燃料圧力を上昇させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は直接噴射式エンジンの燃料系統を示すもので、１は燃料タンク、２は低圧燃料ポンプ、３はフィルタ、４は低圧プレッシャーレギュレータ、５は低圧燃料ポンプ２から送られた燃料を昇圧してコモンレール燃料配管６に送るエンジン駆動の高圧燃料ポンプ、７は高圧プレッシャーレギュレータ、８はコモンレール燃料配管６に接続された各気筒の燃料噴射弁である。
【００１７】
高圧燃料ポンプ５からの燃料は、高圧プレッシャーレギュレータ７の設定圧にて、コモンレール燃料配管６に蓄圧されると共に、各燃料噴射弁８から各気筒に噴射される。
【００１８】
コモンレール燃料配管６には、図２、図３のように管路に沿って所定長さの溝穴１０が円周方向に等間隔に複数形成され、それぞれ溝穴１０にピストン１１が、配管６の半径方向に配管６内の高圧燃料が外部に漏れないようにシール１２を介して摺動自由に嵌装される。
【００１９】
そして、これらのピストン１１の外周に、これらの外周をコモンレール燃料配管６の外周面よりいくらか外方に突出させた状態にて、形状記憶合金からなる線材１３が、ピストン１１、配管６の長手方向に沿って巻着される。
【００２０】
線材１３は、線材１３の温度が変態温度を超えると収縮し、変態温度を下回ると元の長さに伸張する、例えばＴｉ−Ｎｉ，Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等の形状記憶合金で形成される。
【００２１】
線材１３の端部には接続端子１４が設けられ、配線１５を介して制御回路１６に接続される。電源１７の電圧が線材１３にかけられると、線材１３は、それ自体の発熱により温度が急速に上昇し（通電抵抗加熱）、収縮する。この収縮によって、各ピストン１１はコモンレール燃料配管内６の容積を減少する方向に締め付け動され、コモンレール燃料配管６内の燃料が加圧される。
【００２２】
また、線材１３の収縮によってコモンレール燃料配管６内の燃料が加圧されることから、線材１３にコモンレール燃料配管６内の燃料圧力を検出する圧力センサとして、線材１３の伸縮を検出する歪みゲージ１８が貼り付けられる。
【００２３】
制御回路１６によって、エンジン始動時に、歪みゲージ１８の信号に基づき線材１３への通電が制御されると共に、エンジン始動が行われる。
【００２４】
次に、制御内容を説明する。図４に示すように、イグニッションスイッチがオンすると、ステップ１にて歪みゲージ１８の信号を読込み、コモンレール燃料配管６内の燃料圧力Pcを検出する。
【００２５】
ステップ２では、燃料圧力Pcを設定燃料圧力Pinitと比較する。燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitより低い場合、ステップ３に進む。
【００２６】
ステップ３では、線材１３への通電電圧および通電時間を算出する。この場合、燃料圧力Pcが低いほど、通電電圧を高く、通電時間を長く設定する。
【００２７】
ステップ４では、電源１７の電圧を算出した通電電圧に設定および算出した通電時間にて、線材１３に通電して、ステップ１に戻る。
【００２８】
そして、燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達すると、ステップ５に進み、エンジン始動（スタータ駆動、燃料噴射弁８の燃料噴射を開始等）を行う。
【００２９】
このような構成により、エンジン始動時にコモンレール燃料配管６内の燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitより低い場合、その燃料圧力Pcに応じて形状記憶合金からなる線材１３に電圧がかけられ、線材１３の温度が上昇して、線材１３が収縮される。この線材１３の収縮によって、各ピストン１１がコモンレール燃料配管内６の容積を減少する方向に締め付け動され、コモンレール燃料配管６内の燃料が加圧され、その燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達すると、エンジンが始動される。図５にこのコモンレール燃料配管６内の燃料圧力Pcの上昇例を示す。
【００３０】
このため、エンジン始動時より燃料噴射弁８の高い噴射圧が得られ、噴射燃料が十分に微粒化された状態でエンジンが運転されることにより、良好な燃費性能、排気性能を確保することができる。
【００３１】
この一方、コモンレール燃料配管内６の容積を可変とするピストン１１の外周に形状記憶合金からなる線材１３を巻着して、通電による線材１３の収縮によってコモンレール燃料配管内６の容積を減少させ、コモンレール燃料配管６内の燃料を加圧する構成のため、構造が簡素化すると共に、スペ−スをほとんど取ることがなく、コストを低減できる。
【００３２】
ところで、線材１３の通電によって、コモンレール燃料配管６内の燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達しない場合、あるいは燃料圧力Pcの上昇が遅い場合、線材１３の通電および通電停止つまり線材１３の伸縮を繰り返して、ピストン１１をポンプとして動作させることによって、燃料圧力Pcを上昇させるようにしても良い。ただし、この場合図２のように高圧燃料ポンプ５の吐出側部位に高圧燃料ポンプ５からの燃料の流入のみを許す逆止弁２０、コモンレール燃料配管６と各燃料噴射弁８とを結ぶ各接続管部２１にコモンレール燃料配管６からの燃料の流入のみを許す逆止弁２２をそれぞれ設ける。
【００３３】
図６は第２の実施形態を示すもので、コモンレール燃料配管３０の一部を形状記憶合金で形成し、その形状記憶合金への通電によってコモンレール燃料配管３０内の容積を減少させるようにしたものである。
【００３４】
この場合、コモンレール燃料配管３０の一端に形状記憶合金（例えばＴｉ−Ｎｉ，Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等）からなる管材３１が取り付けられる。管材３１内と配管３０内は連通され、管材３１の末端は塞がれる。管材３１の両端部には管材３１への通電用の配線３２が接続され、管材３１への通電は制御回路により制御される。
【００３５】
管材３１に通電されると、管材３１の温度が上昇して、管材３１が管路方向に収縮され、この収縮によって、コモンレール燃料配管３０内の燃料が加圧される。
【００３６】
これによれば、構造が極めて簡単になる。なお、管材３１の外周に管材３１の伸縮を検出する歪みゲージを貼り付け、コモンレール燃料配管３０内の燃料圧力を検出する圧力センサとして用いることができる。
【００３７】
図７は第３の実施形態を示すもので、前記第２の実施形態において、高圧燃料ポンプの吐出側部位に高圧燃料ポンプからの燃料の流入のみを許す逆止弁４０およびコモンレール燃料配管３０と各燃料噴射弁とを結ぶ各接続管部４１にコモンレール燃料配管３０からの燃料の流入のみを許す逆止弁４２をそれぞれ設けている。
【００３８】
このようにすれば、管材３１の通電によって、コモンレール燃料配管３０内の燃料圧力Pcが設定燃料圧力Pinitに達しない場合、あるいは燃料圧力Pcの上昇が遅い場合、管材３１の通電および通電停止つまり管材３１の伸縮を繰り返して、管材３１をポンプとして動作させることによって、燃料圧力Pcを上昇させるようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の燃料系統図である。
【図２】要部断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面および制御系を示す構成図である。
【図４】制御フローチャートである。
【図５】燃料圧力の上昇例を示す特性図である。
【図６】第２の実施の形態の要部断面図である。
【図７】第３の実施の形態の要部断面図である。
【符号の説明】
５  高圧燃料ポンプ
６  コモンレール燃料配管
８  燃料噴射弁
１１  ピストン
１３  線材
１６  制御回路
１７  電源
１８  歪みゲージ
２０,２２  逆止弁
３０  コモンレール燃料配管
３１  管材
４０,４２  逆止弁
【図１】
0004085535.tif 000002
【図２】
0004085535.tif 000003
【図３】
0004085535.tif 000004
【図４】
0004085535.tif 000005
【図５】
0004085535.tif 000006
【図６】
0004085535.tif 000007
【図７】
0004085535.tif 000008