(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、
前記内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、
前記インジェクタに連通するデリバリパイプと、
燃料タンクに貯留された燃料を前記燃料タンクの外部へ送出する燃料通路を有する燃料通路部材と、
前記燃料タンクに貯留された燃料を前記燃料通路へ吐出する第１のポンプと、
前記第１のポンプにより吐出された燃料の圧力を第１の圧力値以下となるように調整する第１の制御弁と、
前記燃料通路に設けられ、上流側への燃料の逆流を防止する逆止弁と、
前記逆止弁の下流側において前記燃料通路と連通する吐出通路を有する吐出通路部材と、
前記燃料タンクに貯留された燃料を前記吐出通路へ吐出する第２のポンプと、
前記第２のポンプにより吐出された燃料の圧力を前記第１の圧力値よりも高い第２の圧力値以下となるように調整する第２の制御弁と、
前記第１のポンプおよび前記第２のポンプから前記燃料通路を経由して供給された燃料を加圧して圧送する高圧サプライポンプと、
前記第１のポンプおよび前記第２のポンプの駆動を前記内燃機関の運転状態に基づいて制御するポンプ制御手段を有する制御部と、
を備え、
前記逆止弁の下流側であって前記高圧サプライポンプの吸入口まで前記燃料通路である下流側燃料通路には、前記第１のポンプから吐出される燃料および前記第２のポンプから吐出される燃料の両方が供給され、
前記高圧サプライポンプ、前記デリバリパイプおよび前記インジェクタには、前記下流側燃料通路を経由して前記第１のポンプから吐出される燃料および前記第２のポンプから吐出される燃料の両方が供給され、
前記下流側燃料通路の燃料圧力は、前記内燃機関の停止中であっても、前記逆止弁の上流側の燃料通路の圧力よりも高く、かつ、ベーパが発生する圧力よりも高い圧力に保持され、
前記ポンプ制御手段は、
前記内燃機関の運転状態が高負荷運転状態の場合、前記第１のポンプを駆動するように制御し、
前記内燃機関の運転状態が通常運転状態またはアイドル状態の場合、前記第２のポンプを駆動するように制御し、
前記内燃機関の運転状態が高負荷か否かを、前記内燃機関の回転数およびトルクに基づいて判断することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記第１のポンプが吐出可能な最大吐出量は、前記第２のポンプが吐出可能な最大吐出量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記第１のポンプと前記第１の制御弁との間に燃料フィルタを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記第２のポンプと前記第２の制御弁との間に燃料フィルタを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記燃料通路と前記吐出通路とが合流する合流部に燃料フィルタを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記第１のポンプおよび前記第２のポンプの少なくとも一方は、駆動源のモータがブラシレスモータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関の始動直後である場合、前記第１のポンプおよび前記第２のポンプを駆動するように制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２のポンプが駆動可能か否かを判断する異常判断手段を備え、
前記ポンプ制御手段は、前記異常判断手段により前記第２のポンプを駆動できないと判断された場合、前記内燃機関の運転状態に関わらず前記第１のポンプを駆動するように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に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、燃料タンクの燃料を燃料タンクの外部へ供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンクの燃料を燃料タンクの外部に供給する燃料供給装置が知られている。このような燃料供給装置において、配管内で発生したベーパを押し潰すために燃料を高圧にして供給することが要求される場合がある。また、エンジン高負荷時には特に、エンジン出力を高めるべく噴射燃料を微粒化するために燃料を高圧にして供給することが要求される。
【０００３】
一方、燃料供給装置により供給される燃料を高圧化すると、燃料供給装置の耐久性能が低下するという問題点がある。これを解決するために、プライマリポンプとは別に燃料の圧力を高めるためにプレッシャレギュレータの背圧室に燃料を供給する背圧制御ポンプを備えた燃料供給装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４３９９７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の背圧制御ポンプは、プライマリポンプが故障した場合を除き、デリバリパイプへ燃料を供給することはない。そのため、プライマリポンプが故障していない場合、背圧制御ポンプを駆動したとしても、プライマリポンプのみを駆動した場合と比較して吐出側通路の燃料圧力を高めることしかできなかった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、供給する燃料の圧力を変更可能な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に記載の燃料供給装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置であって、インジェクタと、デリバリパイプと、燃料通路部材と、第１のポンプと、第１の制御弁と、逆止弁と、吐出通路部材と、第２のポンプと、第２の制御弁と、高圧サプライポンプと、制御部と、を備える。インジェクタは、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する。デリバリパイプは、インジェクタに連通する。燃料通路部材は、燃料タンクに貯留された燃料を燃料タンクの外部へ送出する燃料通路を有する。第１のポンプは、燃料タンクに貯留された燃料を燃料通路へ吐出する。第１の制御弁は、第１のポンプにより吐出された燃料の圧力を第１の圧力値以下となるように調整する。逆止弁は、燃料通路に設けられ、上流側への燃料の逆流を防止する。吐出通路部材は、逆止弁の下流側において燃料通路と連通する吐出通路を有する。第２のポンプは、燃料タンクに貯留された燃料を吐出通路へ吐出する。第２の制御弁は、第２のポンプにより吐出された燃料の圧力を第１の圧力値よりも高い第２の圧力値以下となるように調整する。高圧サプライポンプは、第１のポンプおよび第２のポンプから燃料通路を経由して供給された燃料を加圧して圧送する。
逆止弁の下流側であって高圧サプライポンプの吸入口まで燃料通路である下流側燃料通路には、第１のポンプから吐出される燃料および第２のポンプから吐出される燃料の両方が供給される。また、高圧サプライポンプ、デリバリパイプおよびインジェクタには、下流側燃料通路を経由して第１のポンプから吐出される燃料および第２のポンプから吐出される燃料の両方が供給される。
下流側燃料通路の燃料圧力は、内燃機関の停止中であっても、逆止弁の上流側の燃料通路の圧力よりも高く、かつ、ベーパが発生する圧力よりも高い圧力に保持される。
【０００７】
本発明では、第１のポンプは、燃料通路を経由して燃料タンクの外部へ燃料を吐出する。第１のポンプにより吐出された燃料は、第１の制御弁により第１の圧力値以下となるように調整される。また、第２のポンプは、吐出通路および燃料通路を経由して燃料タンクの外部へ燃料を吐出する。第２のポンプにより吐出された燃料は、第２の制御弁により第１の圧力値よりも高い第２の圧力値以下となるように調整される。これにより、燃料タンクの外部に供給される燃料の圧力を可変にすることができる。また、例えば第１のポンプと第２のポンプとで、吐出性能の異なるポンプを用いれば、ポンプ負荷の増大を抑制しつつ供給する燃料の圧力を可変にすることができる。
【０００８】
また、逆止弁の下流側における燃料圧力は、逆止弁の上流側における燃料圧力よりも高く保持することができる。これにより、エンジン停止等により燃料通路内の圧力が徐々に低下したとしても、逆止弁の下流側の燃料圧力が比較的高く保持されるので、逆止弁の下流側におけるベーパの発生を抑制することができる。特に請求項３に記載の構成を採用した場合、高圧サプライポンプの内部でのペーパの発生が抑制され、確実に昇圧することができる。また、特にポート噴射式のエンジンに適用した場合、エンジン再始動時に、逆止弁の下流側において比較的高圧に保持された燃料をインジェクタに供給することができるので、噴霧の微粒化が促進され、排気中の未燃ＨＣを低減することができ、エミッションを抑制することができる。
高圧サプライポンプにて燃料を加圧することができるので、高圧サプライポンプよりも上流側における燃料圧力の精密な制御が不要となる。特に通常運転時において、高圧サプライポンプよりも上流側における燃料の圧力を低く抑えることができるので、ポンプ負荷が低減され、燃費の向上に寄与する。なお、請求項２の構成を採用し、高負荷運転時において第１のポンプを駆動して燃料を供給する場合、第１の制御弁により制御される第１の圧力値は、高圧サプライポンプの回転数が大きくなったときにベーパが発生しない程度に設定することが望ましい。
また、第１のポンプおよび第２のポンプの駆動を内燃機関の運転状態に基づいて制御するポンプ制御手段を有する制御部を備える。これより、内燃機関の運転状態に基づいて第１のポンプおよび第２のポンプを適切に制御することができる。
さらにまた、ポンプ制御手段は、内燃機関の運転状態が高負荷運転状態の場合、第１のポンプを駆動するように制御する。また、ポンプ制御手段は、内燃機関の運転状態が通常運転状態またはアイドル状態の場合、第２のポンプを駆動するように制御する。内燃機関の運転状態が高負荷か否かを、前記内燃機関の回転数およびトルクに基づいて判断する。特に、請求項２に記載の構成を採用すれば、内燃機関における消費流量が少ない通常運転状態またはアイドル状態の場合、吐出性能の低い第２のポンプにより燃料供給を行うことにより、燃料圧力を低く抑えることができるので、ポンプ負荷が低減され、ひいては燃費の向上に寄与する。また、内燃機関における消費流量が多い高負荷運転状態の場合、吐出性能の高い第１のポンプにより燃料供給を行うことにより、要求される量の燃料を供給することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、第１のポンプが吐出可能な最大吐出量は、第２のポンプが吐出可能な最大吐出量よりも大きい。本発明では、例えばエンジンの運転状態が高負荷状態ではない通常運転時やアイドル時等、要求される吐出量が少ない場合、吐出性能の低い第２のポンプを駆動することにより、燃料圧力を低く抑えることができるので、ポンプ負荷が低減され、ひいては燃費の向上に寄与する。また、要求される吐出量が多い場合には、吐出性能の高い第１のポンプを駆動することにより、要求される量の燃料を吐出することができる。
また、高圧に保持される逆止弁の下流側の燃料通路に燃料を供給する第２のポンプとして、吐出性能の低いポンプを用いているので、少ない流量で高圧を維持することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、第１のポンプと第１の制御弁との間に燃料フィルタを備える。第１のポンプと第１の制御弁との間は、逆止弁の下流側と比較して低圧に制御されるので、逆止弁よりも下流側に燃料フィルタを設ける場合と比較して、耐圧の低い燃料フィルタを用いることができる。また、請求項４に記載の発明のように、第２のポンプと第２の制御弁との間に燃料フィルタを備えるようにしてもよい。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明では、燃料通路と吐出通路とが合流する合流部に燃料フィルタを備える。これにより、第１のポンプにより吐出された燃料中の異物および第２のポンプから吐出された燃料中の異物を１つの燃料フィルタで除去することができるので、部品点数を低減することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、第１のポンプおよび第２のポンプの少なくとも一方は、駆動源がブラシレスモータである。ブラシレスモータを用いることにより、ブラシ付きのモータを用いた場合と比較して、モータの寿命を長くすることができ、また装置全体を小型化することができる。また、低回転での制御が容易になる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、ポンプ制御手段は、内燃機関の始動直後である場合、第１のポンプおよび第２のポンプを駆動するように制御する。内燃機関の始動直後において、燃料噴射量を増量する制御が行われることにより一時的にエンジンの消費流量が増加したとしても、第１のポンプおよび第２のポンプを駆動することにより、燃料圧力が第１の圧力値よりも低下することを抑制できる。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、制御部は、第２のポンプが駆動可能か否かを判断する異常判断手段を備える。ポンプ制御手段は、異常判断手段により第２のポンプを駆動できないと判断された場合、内燃機関の運転状態に関わらず第１のポンプを駆動するように制御する。これにより、第２のポンプが駆動できない場合であっても、燃料供給を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料供給装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるポンプ制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態によるポンプの駆動パターンを説明する説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態による燃料供給装置の構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明による燃料供給装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料供給装置を図１に示す。
燃料供給装置１は、図示しない内燃機関としてのエンジンに燃料を供給する。本実施形態の燃料供給装置１は、エンジンの燃焼室に燃料を直接噴射する４気筒の直噴エンジンに適用される。燃料供給装置１は、燃料タンク５、第１のポンプとしてのプライマリポンプ１０、第２のポンプとしてのセカンダリポンプ２０、燃料通路部材３０、吐出通路部材３２、逆止弁４０、高圧サプライポンプ５０、制御部としての電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）６０、バッテリ６２、リレー６４、および検出部６６等を備えている。
【００２０】
プライマリポンプ１０は、燃料タンク５に貯留された燃料を吸入し、燃料通路部材３０に形成される燃料通路３１に燃料を吐出する。プライマリポンプ１０の吐出口近傍の燃料通路３１には、プライマリポンプ１０側への燃料の逆流を防止するチェックバルブ１１が設けられている。燃料通路３１は、高圧サプライポンプ５０を経由してデリバリパイプ５５と連通している。これにより、プライマリポンプ１０から吐出された燃料は、燃料通路３１および高圧サプライポンプ５０を経由してデリバリパイプ５５に供給される。
【００２１】
また、燃料通路３１には、プライマリポンプ１０側への燃料の逆流を防止する逆止弁４０が設けられている。逆止弁４０は、差圧で開閉するものであって、逆止弁４０のプライマリポンプ１０側の圧力が逆止弁４０のプライマリポンプ１０の反対側の圧力よりも高くなったときに開弁する。以下、逆止弁４０のプライマリポンプ１０側を「上流側」といい、逆止弁４０のプライマリポンプ１０の反対側を「下流側」という。とすれば、逆止弁４０は、上流側の燃料圧力が下流側の燃料圧力よりも高くなったときに開弁する、といえる。
【００２２】
セカンダリポンプ２０は、燃料タンク５に貯留された燃料を吸入し、吐出通路部材３２に形成される吐出通路３３に燃料を吐出する。セカンダリポンプ２０の吐出口近傍の吐出通路３３には、セカンダリポンプ２０側への燃料の逆流を防止するチェックバルブ２１が設けられている。吐出通路３３は、逆止弁４０の下流側の連通部３４において、燃料通路３１と連通する。これにより、セカンダリポンプ２０から吐出された燃料は、吐出通路３３、連通部３４、燃料通路３１、および高圧サプライポンプ５０を経由してデリバリパイプ５５に供給される。
【００２３】
プライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０によりデリバリパイプ５５に供給された燃料は、インジェクタ５６から図示しないエンジンの燃料室に噴射される。なお、本実施形態の燃料供給装置１は、デリバリパイプ５５内の余剰燃料を燃料タンク５に戻すリターン配管を備えない所謂リターンレス方式である。
【００２４】
プライマリポンプ１０の最大吐出量は、セカンダリポンプ２０の最大吐出量よりも大きい。換言すると、プライマリポンプ１０の吐出性能は、セカンダリポンプ２０の吐出性能よりも高い、といえる。具体的には、プライマリポンプ１０には最大吐出流量１００Ｌ／ｈ程度のポンプが用いられ、セカンダリポンプ２０には最大吐出流量２５Ｌ／ｈ程度のポンプが用いられる。また、プライマリポンプ１０の駆動源のモータにはブラシ付きのＤＣモータが用いられ、セカンダリポンプ２０の駆動源のモータにはブラシレスモータが用いられる。
【００２５】
本実施形態では、逆止弁４０の上流側の燃料圧力を調整する第１の制御弁１５、および逆止弁４０の下流側の燃料圧力を調整する第２の制御弁２５が設けられている。
第１の制御弁１５は、逆止弁４０の上流側において、プライマリポンプ１０から吐出された燃料の圧力を第１の圧力値以下となるように調整する。第１の制御弁１５は、後述する燃料フィルタ４５と逆止弁４０との間における燃料圧力を第１の圧力値に調整する。第１の圧力値は、高圧サプライポンプ５０の回転数が多くなったときに高圧サプライポンプ５０の内部でベーパが発生しない程度の圧力に設定される。具体的には、本実施形態では第１の圧力値は３５０ｋＰａに設定される。すなわち、第１の制御弁１５は、逆止弁４０の上流側の燃料圧力が３５０ｋＰａを超えたときに開弁し、逆止弁４０の上流側の燃料が燃料タンク５内に戻される。
【００２６】
第２の制御弁２５は、逆止弁４０の下流側において、セカンダリポンプ２０から吐出された燃料の圧力を第２の圧力値以下となるように調整する。第２の圧力値は、第１の圧力値よりも高い値に設定される。具体的には、本実施形態では第２の圧力値は５２０ｋＰａに設定される。すなわち、第２の制御弁２５は、逆止弁４０の下流側の燃料圧力が５２０ｋＰａを超えたときに開弁し、逆止弁４０の下流側の燃料が燃料タンク５に戻される。
【００２７】
以下、第１の制御弁１５により燃料圧力が第１の圧力値である３５０ｋＰａ以下に制御される燃料通路３１の逆止弁４０よりも上流側を「上流側燃料通路３５」とする。また、第２の制御弁２５により燃料圧力が第２の圧力値である５２０ｋＰａ以下に制御される吐出通路３３、および逆止弁４０よりも下流側であって高圧サプライポンプ５０の吸入口までの燃料通路３１を「下流側燃料通路３６」とする。
【００２８】
プライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０によりエンジンに供給される燃料は、燃料フィルタ４５、およびサクションフィルタ４７、４８により、異物等が除去される。
燃料フィルタ４５は、プライマリポンプ１０と第１の制御弁１５との間に設けられ、プライマリポンプ１０から吐出される燃料を濾過する。燃料フィルタ４５により圧損が生じるため、燃料フィルタ４５により濾過された後の燃料圧力が第１の制御弁１５により調整される。燃料フィルタ４５が設けられる上流側燃料通路３５は、３５０ｋＰａ以下となるように調整されるので、燃料フィルタ４５は３５０ｋＰａ程度の圧力に耐えうるものを用いればよく、下流側燃料通路３６に設ける場合と比較して耐圧の低いものとすることができる。また、サクションフィルタ４７よりも濾過精度の高いフィルタが採用される。
【００２９】
サクションフィルタ４７は、プライマリポンプ１０に吸入される燃料中の異物を除去する。プライマリポンプ１０から吐出された燃料は燃料フィルタ４５で濾過されるので、サクションフィルタ４７には、比較的大きな異物を除去可能な比較的濾過精度の低いフィルタが採用される。
サクションフィルタ４８は、セカンダリポンプ２０に吸入される燃料中の異物を除去する。本実施形態では、セカンダリポンプ２０から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタは設けられていない。そのため、サクションフィルタ４８には、サクションフィルタ４７よりも濾過精度が高く、燃料フィルタ４５と同程度の濾過精度のフィルタを採用することが好ましい。
【００３０】
ＥＣＵ６０は、プライマリポンプ１０、セカンダリポンプ２０、高圧サプライポンプ５０、およびインジェクタ５６の駆動等を制御している。図１中においては煩雑になることを避けるため、高圧サプライポンプ５０およびインジェクタ５６への制御線は省略した。
【００３１】
バッテリ６２は、プライマリポンプ１０、セカンダリポンプ２０、およびＥＣＵ６０等に電力を供給する。バッテリ６２とセカンダリポンプ２０との間には、リレー６４が設けられる。リレー６４は、ＥＣＵ６０によりオンおよびオフされる。リレー６４のオンおよびオフを切り替えることにより、セカンダリポンプ２０の駆動が制御される。リレー６４とセカンダリポンプ２０との間には、セカンダリポンプ２０が駆動されているか否かを検出するための検出部６６が設けられている。本実施形態では検出部６６に通電される電流を検出し、検出された検出信号がＥＣＵ６０へ出力される。
【００３２】
ここで、ＥＣＵ６０によるポンプ制御処理について図２に示すフローチャートに基づいて説明する。ポンプ制御処理は、イグニッションがオンになっているときに所定時間間隔で実行される。なお、図２中では便宜上、プライマリポンプ１０を「ＦＰ１」と示し、セカンダリポンプ２０を「ＦＰ２」と示す。
【００３３】
＜エンジン始動時＞
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す）では、後述する異常フラグＦがセットされているか否かを判断する。異常フラグＦがセットされていると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１１９へ移行する。異常フラグＦがセットされていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２へ移行する。
【００３４】
Ｓ１０２では、スタータモータが作動しているか否かを判断する。スタータモータが作動していないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。スタータモータが作動していると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、すなわち、エンジンの始動直後である場合、Ｓ１０３へ移行する。
【００３５】
Ｓ１０３では、エンジンの回転数が所定数Ｎより大きいか否かを判断する。ここでの判断処理は、エンジンがアイドル状態に移行したか否かを判断するものである。したがって、所定数Ｎは、アイドル時におけるエンジンの回転数とする。エンジンの回転数が所定数Ｎより大きい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。エンジンの回転数が所定数Ｎ以下である場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、すなわち、エンジンの始動直後であってアイドル状態へ移行する前である場合、Ｓ１０４へ移行する。
【００３６】
Ｓ１０４では、リレー６４をオンにする。
Ｓ１０５では、セカンダリポンプ２０が駆動しているか否かを判断する。ここでの判断は、検出部６６に通電される電流を検出し、当該検出値に基づき、通電されるべき電流量が通電されていない場合、セカンダリポンプ２０が駆動していないと判断する。セカンダリポンプ２０が駆動していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、すなわち検出部６６に通電されるべき電流量が通電されていない場合、Ｓ１１８へ移行する。セカンダリポンプ２０が駆動していると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、すなわち検出部６６に通電されるべき電流量が通電されている場合、Ｓ１０６へ移行する。
Ｓ１０６では、プライマリポンプ１０を駆動する。
【００３７】
スタータモータが作動していると判断され（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、かつ、エンジンの回転数が所定数Ｎよりも大きい場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、すなわちエンジンの始動直後であってアイドル状態に移行している場合に移行するＳ１０７では、プライマリポンプ１０をオフにする。すなわち、エンジンの始動直後であって、アイドル状態に移行する前には、セカンダリポンプ２０およびプライマリポンプ１０を駆動しているが、アイドル状態に移行した後は、第１のポンプの駆動を停止して、セカンダリポンプ２０のみを駆動する。
Ｓ１０６またはＳ１０７の後に移行するＳ１０８では、セカンダリポンプ２０は正常に駆動可能であるので、異常フラグＦをセットしない。
【００３８】
＜通常運転時＞
スタータモータが作動していないと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）に移行するＳ１０９では、エンジンの運転状態が高負荷であるか否かを判断する。エンジンが高負荷であるか否かの判断は、エンジンの回転数およびトルクに応じて予め記憶されているマップに基づいて判断する。エンジンの運転状態が高負荷であると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１６へ移行する。エンジンの運転状態が高負荷ではないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ１１０へ移行する。
【００３９】
Ｓ１１０では、プライマリポンプ１０が駆動している場合、プライマリポンプ１０の駆動を停止する。プライマリポンプ１０が駆動していない場合は、駆動していない状態を継続する。
Ｓ１１１では、リレー６４がオンされていない場合、リレー６４をオンにする。リレー６４がオンされている場合、リレー６４がオンされている状態を継続する。
【００４０】
Ｓ１１２では、セカンダリポンプ２０が駆動しているか否かを判断する。ここでの判断は、Ｓ１０５における判断処理と同様、検出部６６に通電される電流量を検出し、当該検出値に基づいて判断する。セカンダリポンプ２０が駆動していないと判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１８へ移行する。セカンダリポンプ２０が駆動していると判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、Ｓ１１３へ移行する。
【００４１】
Ｓ１１３では、エンジンが停止しているか否かを判断する。エンジンが停止していないと判断された場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、Ｓ１１５へ移行する。エンジンが停止していると判断された場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、Ｓ１１４へ移行する。
Ｓ１１４では、リレー６４をオフにし、セカンダリポンプ２０の駆動を停止する。
Ｓ１１５では、セカンダリポンプ２０は正常に駆動可能であるので、異常フラグＦをセットしない。
【００４２】
＜高負荷運転時＞
エンジンの運転状態が高負荷であると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）に移行するＳ１１６では、リレー６４をオフにし、セカンダリポンプ２０の駆動を停止する。
Ｓ１１７では、プライマリポンプ１０を駆動する。
【００４３】
＜異常時＞
リレー６４をオンにしたにも関わらず第２のポンプが駆動していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯまたはＳ１１２：ＮＯ）に移行するＳ１１８では、異常フラグＦをセットする。
【００４４】
異常フラグＦがセットされている場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）に移行するＳ１１９では、リレー６４をオフにする。
Ｓ１２０では、プライマリポンプ１０を駆動する。
【００４５】
Ｓ１２１では、エンジンを作動できたか否かを判断する。エンジンを作動できた場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、セカンダリポンプ２０を用いずにプライマリポンプ１０のみでの燃料供給を行う。エンジンを作動できなかった場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、燃料供給装置１以外の箇所が異常であるものとし、Ｓ１２２へ移行する。
Ｓ１２２では、プライマリポンプ１０の駆動を停止する。
Ｓ１２３では、異常フラグＦをリセットし、本処理を終了する。
【００４６】
ここで、エンジンの運転状態と燃料供給装置１の駆動状態との関係を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は下流側燃料通路３６における燃料圧力を示し、図３（ｂ）はエンジンにて消費される燃料の消費流量を示し、図３（ｃ）はプライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０の駆動状態を示している。なお、図３中では図２と同様、便宜上、プライマリポンプ１０を「ＦＰ１」と示し、セカンダリポンプ２０を「ＦＰ２」と示す。
【００４７】
図３（ａ）中に一点鎖線で示すように、直噴エンジンに用いられる従来の燃料供給装置における燃料通路の燃料圧力は、エンジンの運転状態に関わらず、高圧サプライポンプの回転数が大きくなったときにベーパが発生しない程度の圧力（この例では、３５０ｋＰａ）で略一定である。また、エンジン停止後、燃料圧力は徐々に低下する。
【００４８】
本実施形態では、図３（ａ）中に実線で示すように、プライマリポンプ１０、第１の制御弁１５、セカンダリポンプ２０、および第２の制御弁２５を備え、エンジンの運転状態に応じて下流側燃料通路３６の燃料圧力が可変となっている。
【００４９】
本実施形態では、逆止弁４０の下流側である下流側燃料通路３６の燃料圧力は、逆止弁４０の上流側である上流側燃料通路３５の燃料圧力よりも高圧（本実施形態では５２０ｋＰａ）で保持可能である。そのため、エンジン停止時に下流側燃料通路３６の燃料圧力を第２の圧力値である５２０ｋＰａに保持しておけば、停止期間中に圧力低下があったとしても、エンジンの再始動時においても、下流側燃料通路３６は５２０ｋＰａに近い高圧を維持している。すなわち、高圧サプライポンプ５０においてベーパが発生する圧力よりも十分に高い圧力で下流側燃料通路３６の燃料圧力が保持されているので、ベーパの発生を抑制することができる。また、エンジン始動時に高圧の燃料がインジェクタ５６に供給されるので、インジェクタ５６からの燃料の噴霧の微粒化が促進され、排気中の未燃ＨＣを低減することができ、エミッションを抑制することができる。
【００５０】
エンジンの始動直後は（図２中のＳ１０２：ＹＥＳ、Ｓ１０３：ＹＥＳ）、エンジンの消費流量が少ないので、基本的には吐出性能の低いセカンダリポンプ２０を駆動し、エンジンへの燃料供給を行う（Ｓ１０４、Ｓ１０５：ＹＥＳ）。ただし、エンジン始動直後に燃料噴射量を増量する制御が行われることにより一時的にエンジンの消費流量が増加し、セカンダリポンプ２０による燃料供給だけでは賄いきれない場合、下流側燃料通路３６の燃料圧力が急激に低下する虞がある。そのため、エンジン始動直後は、プライマリポンプ１０も駆動しておく（Ｓ１０６）。これにより、下流側燃料通路３６の燃料圧力が３５０ｋＰａよりも低下することを抑制できる。なお、本実施形態では、燃料通路３１に逆止弁４０が設けられているので、下流側燃料通路３６の燃料圧力が上流側燃料通路３５の燃料圧力を下回った場合にのみ逆止弁４０が開弁し、プライマリポンプ１０側から燃料が供給される。
【００５１】
エンジンの始動直後であって（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、アイドル状態へ移行した後は（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、エンジンの消費流量が少ないので、プライマリポンプ１０の駆動を停止し（Ｓ１０７）、セカンダリポンプ２０の駆動を継続する。上述の通り、セカンダリポンプ２０は吐出性能が低いので、少ない流量で高圧を維持することができる。
【００５２】
また、エンジン運転状態が高負荷状態ではない通常走行時には（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、エンジンの消費流量が少ないので、第１のポンプの駆動を停止し（Ｓ１１０）、セカンダリポンプ２０を駆動してエンジンへ燃料を供給する（Ｓ１１１、Ｓ１１２：ＹＥＳ）。本実施形態のセカンダリポンプ２０は、吐出性能が低いので、エンジンでの燃料消費に伴って下流側燃料通路３６の燃料圧力が低下し、下流側燃料通路３６の燃料圧力は低い領域で推移する。なお、エンジンの消費流量は、運転状態に応じて変動する。また、エンジンの消費流量の変化に伴い、下流側燃料通路３６の燃料圧力は、３５０ｋＰａよりも低い燃料圧力領域で変動する。
【００５３】
本実施形態では、デリバリパイプ５５の上流側に高圧サプライポンプ５０が設けられている。高圧サプライポンプ５０は、必要な流量が供給されていれば、吐出圧を高めることができるので、エンジンの消費流量が少ない通常走行時には、吐出性能の低いセカンダリポンプ２０を用いることにより下流側燃料通路３６の燃料圧力を低く抑えている。これにより、ポンプ負荷を低減することができ、燃費を向上することができる。また、セカンダリポンプ２０の駆動源のモータとしてブラシレスモータを採用しているので、低回転域での制御が容易であり、セカンダリポンプ２０からの吐出量を低く抑えた状態で制御することができる。なお、エンジンの消費流量が少ない通常走行時には、高圧サプライポンプ５０の回転数が小さいので、ベーパを噛み込むことはない。
【００５４】
エンジンの運転状態が高負荷である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、セカンダリポンプ２０の駆動を停止し（Ｓ１１６）、吐出性能の高いプライマリポンプ１０を駆動する（Ｓ１１７）。通常走行時においては下流側燃料通路３６の圧力は３５０ｋＰａよりも低い領域で推移しているので、通常走行状態から高負荷状態となってプライマリポンプ１０が駆動されると、逆止弁４０が開弁し、プライマリポンプ１０側から高圧サプライポンプ５０へ燃料が供給される。また、プライマリポンプ１０から吐出される燃料の圧力は、第１の制御弁１５によって３５０ｋＰａとなるように調整されるので、高圧サプライポンプ５０の入口圧力が３５０ｋＰａ程度に保持され、高圧サプライポンプ５０の内部においてベーパが発生するのを防ぐことができる。
【００５５】
エンジンの運転状態が通常走行状態に戻ると（Ｓ１０９：ＮＯ）、プライマリポンプ１０の駆動を停止し（Ｓ１１０）、再度セカンダリポンプ２０を駆動し（Ｓ１１１、Ｓ１１２：ＹＥＳ）、セカンダリポンプ２０による燃料供給に切り替える。また、走行終了時に車速が略０になると、エンジンの消費流量が低下し、これに伴って下流側燃料通路３６の燃料圧力が５２０ｋＰａまで上昇する。そして、エンジンが停止したとき（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、セカンダリポンプ２０の駆動を停止する（Ｓ１１４）。このとき、下流側燃料通路３６の燃料圧力は、５２０ｋＰａに保持されている。そのため、エンジンが停止されている間に下流側燃料通路３６の燃料圧力が徐々に低下したとしても、高圧サプライポンプ５０にてベーパが発生する３５０ｋＰａよりも十分に高く保持される。
【００５６】
また、セカンダリポンプ２０に異常が生じた場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、プライマリポンプ１０により燃料を供給する。この場合、下流側燃料通路３６の燃料圧力を可変にすることはできないが、図３（ａ）中に一点鎖線で示す従来の燃料供給装置と同様、下流側燃料通路３６の燃料圧力を高圧サプライポンプ５０の高回転時においても内部でベーパが発生しない圧力である３５０ｋＰａ程度に保持して運転を継続することができる。
【００５７】
以上詳述したように、燃料供給装置１では、プライマリポンプ１０は、燃料通路３１を経由して燃料タンク５の外部へ燃料を吐出する。プライマリポンプ１０から吐出された燃料は、第１の制御弁１５により第１の圧力値以下となるように調整される。また、セカンダリポンプ２０は、逆止弁４０の下流側にて燃料通路３１と連通する吐出通路３３および燃料通路３１を経由して燃料タンク５の外部へ燃料を吐出する。セカンダリポンプ２０から吐出された燃料は、第２の制御弁２５により第１の圧力値よりも高い第２の圧力値以下となるように調整される。これにより、燃料通路３１および吐出通路３３を経由して燃料タンク５の外部に供給する燃料の圧力を可変にすることができる。本実施形態では、プライマリポンプ１０とセカンダリポンプ２０とで、吐出性能の異なるポンプを用いているので、ポンプ負荷の増大を抑制しつつ、供給する燃料圧力を可変にすることができる。
【００５８】
逆止弁４０の下流側である下流側燃料通路３６の燃料圧力は、逆止弁４０の上流側である上流側燃料通路３５の燃料圧力よりも高く保持することができる。これにより、エンジン停止等により燃料通路内の圧力が徐々に低下したとしても、下流側燃料通路３６の燃料圧力が比較的高く保持されるので、下流側燃料通路３６におけるベーパの発生を抑制することができる。特に、本実施形態では、下流側燃料通路３６の燃料は高圧サプライポンプ５０に供給されるので、下流側燃料通路３６の燃料圧力を比較的高く保持することにより、高圧サプライポンプ５０の内部でのペーパの発生が抑制され、確実に昇圧することができる。
【００５９】
また、プライマリポンプ１０が吐出可能な最大吐出量は、セカンダリポンプ２０が吐出可能な最大吐出量よりも大きい。本実施形態では、エンジンの運転状態が高負荷状態ではない通常運転時やアイドル時等、要求される吐出量が少ない場合、吐出性能の低いセカンダリポンプ２０を駆動することにより、燃料圧力を低く抑えることができるので、ポンプ負荷を低減し、ひいては燃費の向上に寄与する。また、要求される吐出量が多い場合には、吐出性能の高いプライマリポンプ１０を駆動することにより、要求される量の燃料を吐出することができる。
さらにまた、高圧に保持される下流側燃料通路３６に燃料を供給するセカンダリポンプ２０として吐出性能の低いポンプを用いているので、少ない流量で高圧を維持することができる。
【００６０】
また本実施形態では、プライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０から供給された燃料を加圧して圧送する高圧サプライポンプ５０を備える。高圧サプライポンプ５０にて燃料を加圧することができるので、高圧サプライポンプ５０よりも上流側における燃料圧力の精密な制御が不要となる。特に通常運転時において、高圧サプライポンプ５０よりも上流側における燃料の圧力を低く抑えることができるので、ポンプ負荷が低減され、燃費の向上に寄与する。なお、本実施形態では、高負荷運転時にプライマリポンプ１０を駆動して燃料を供給するので、第１の制御弁１５により制御される第１の圧力値は、高圧サプライポンプ５０の回転数が大きくなったときにペーパが発生しない程度の圧力に設定されている。これにより、高圧サプライポンプ５０の回転数が大きくなった場合においても、高圧サプライポンプ５０の内部でのベーパの発生を抑制することができる。
【００６１】
燃料フィルタ４５は、プライマリポンプ１０と第１の制御弁１５との間に設けられる。逆止弁４０より上流側の上流側燃料通路３５は、下流側燃料通路３６と比較して低圧に制御されるので、下流側燃料通路３６に設ける場合と比較して、耐圧の低い燃料フィルタを用いることができる。
【００６２】
また、セカンダリポンプ２０は、駆動源のモータがブラシレスモータである。本実施形態では、高負荷運転時以外は、セカンダリポンプ２０により燃料供給を行っている。プライマリポンプ１０と比較して駆動時間の長いセカンダリポンプ２０の駆動源としてモータ寿命の長いブラシレスモータを採用することにより、装置全体の耐久性が向上する。また、装置全体を小型化することができる。さらに、ブラシレスモータは低回転域での制御が容易であるので、セカンダリポンプ２０からの吐出量を低く抑えた状態で制御することができる。
【００６３】
また本実施形態では、プライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０の駆動をエンジンの運転状態に基づいて制御している。以下、ＥＣＵ６０による制御処理の効果について述べる。
【００６４】
また、エンジンの運転状態が通常運転状態またはアイドル状態である場合（図２中のＳ１０９：ＹＥＳ、Ｓ１０３：ＹＥＳ）、プライマリポンプ１０の駆動を停止し（Ｓ１０７、Ｓ１１０）、セカンダリポンプ２０を駆動するように制御する（Ｓ１１１、Ｓ１１２：ＹＥＳ）。これにより、エンジンにおける消費流量が少ない通常運転時またはアイドル時には、吐出性能の低いセカンダリポンプ２０により燃料供給を行うことにより、燃料圧力を低く抑えることができるので、ポンプ負荷が低減され、ひいては燃費の向上に寄与する。
【００６５】
エンジンの運転状態が高負荷状態であると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、リレー６４をオフにしてセカンダリポンプ２０の駆動を停止し（Ｓ１１６）、プライマリポンプ１０を駆動するように制御する（Ｓ１１７）。これにより、エンジンにおける消費流量が多い高負荷運転時には、吐出性能の高いプライマリポンプ１０により燃料供給を行うことにより、要求される量の燃料を供給することができる。
【００６６】
また、エンジンの始動直後には（Ｓ１０２：ＹＥＳ、Ｓ１０３：ＹＥＳ）、プライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０を駆動するように制御する（Ｓ１０４、Ｓ１０５：ＹＥＳ、Ｓ１０６）。これにより、エンジンの始動直後において、燃料噴射量を増量する制御が行われることにより一時的にエンジンの消費流量が増加したとしても、プライマリポンプ１０およびセカンダリポンプ２０を駆動することにより、燃料圧力の急激な低下を抑制することができる。また、吐出性能の高いプライマリポンプ１０も駆動しておくことにより、バッテリ６２の電圧が低下していたとしても、プライマリポンプ１０により低い電圧でも始動に必要な量の燃料をエンジンに供給することができるので、エンジンを始動させやすくなる。
【００６７】
さらにまた、第２のポンプを駆動できないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯまたはＳ１１２：ＮＯ、Ｓ１１８、Ｓ１０１：ＹＥＳ）、エンジンの運転状態に関わらず、プライマリポンプ１０を駆動する（Ｓ１２０）。これにより、セカンダリポンプ２０が駆動できない場合であっても、燃料供給を継続することができる。
【００６８】
なお、ＥＣＵ６０が「ポンプ制御手段」、「異常判断手段」を構成する。また、図２中のＳ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ１１７、Ｓ１１９、Ｓ１２０、およびＳ１２２が「ポンプ制御手段」の機能としての処理に相当し、Ｓ１０５およびＳ１１２が「異常判断手段」の機能としての処理に相当する。
【００６９】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態による燃料供給装置２では、セカンダリポンプ２０と第２の制御弁２５との間であって、燃料通路３１と吐出通路３３とが合流する合流部に燃料フィルタ４６が設けられている。これにより、プライマリポンプ１０により吐出された燃料中の異物およびセカンダリポンプ２０から吐出された燃料中の異物を１つの燃料フィルタ４６により除去することができるので、部品点数を低減することができる。なお、本実施形態のように、セカンダリポンプ２０と第２の制御弁２５との間に燃料フィルタ４６を設ける場合、サクションフィルタ４８は、サクションフィルタ４７と同様、燃料中の比較的大きな異物を除去可能な比較的濾過精度の低いフィルタを採用してもよい。
【００７０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、燃料供給装置は、４気筒の直噴エンジンに適用されていた。他の実施形態では、ポート噴射式エンジンに適用してもよい。ポート噴射式エンジンに適用することにより、エンジンの再始動時に逆止弁の下流側において比較的高圧に保持された燃料をインジェクタに供給することができるので、噴霧の微粒化が促進され、排気中の未燃ＨＣを低減することができ、エミッションを抑制することができる。また気筒数は、４気筒に限らない。
また、上記実施形態では、デリバリパイプ内の余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン配管を備えない所謂リターンレス方式であった。他の実施形態では、デリバリパイプ内の余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン通路を備えていてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、プライマリポンプがブラシ付きのＤＣモータであり、セカンダリポンプがブラシレスモータであった。他の実施形態では、プライマリポンプおよびセカンダリポンプは、いずれもブラシレスモータであってもよい。ブラシレスモータを採用することにより、モータの寿命が長くなり、また装置全体を小型化することができる。また、セカンダリポンプがブラシ付きのＤＣモータであってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、プライマリポンプおよびセカンダリポンプは、燃料タンクの内部に配置されていた。他の実施形態では、プライマリポンプおよびセカンダリポンプの少なくとも一方が燃料タンクの外部にあってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・燃料供給装置
５・・・燃料タンク
１０・・・プライマリポンプ（第１のポンプ）
１５・・・第１の制御弁
２０・・・セカンダリポンプ（第２のポンプ）
２５・・・第２の制御弁
３０・・・燃料通路部材
３１・・・燃料通路
３２・・・吐出通路部材
３３・・・吐出通路
４０・・・逆止弁
４５・・・燃料フィルタ
４６・・・燃料フィルタ
５０・・・高圧サプライポンプ
５５・・・デリバリパイプ
５６・・・インジェクタ
６０・・・ＥＣＵ（制御部）
【図１】
0005472738.tif 000002
【図２】
0005472738.tif 000003
【図３】
0005472738.tif 000004
【図４】
0005472738.tif 000005