(57)【要約】【課題】  フィードポンプから吐出される燃料量を低減して、フィードポンプの負荷を抑制し、燃費を向上する。【解決手段】  エンジンの燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、高圧燃料ポンプ２００，３００と、高圧燃料ポンプ２００，３００の入り口の手前に設けられたパルセーションダンパー２２０，３２０とを含む。（高圧燃料ポンプ２００，３００が吸入する燃料量）＝（フィードポンプ１００が吐出する燃料量）＋（パルセーションダンパー２２０，３２０の可動部容積）を満たすように、高圧燃料ポンプ２００，３００、フィードポンプ１００およびパルセーションダンパー２２０，３２０の諸元（吸入燃料量、吐出燃料量、可動部容積など）が設定される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料供給装置であって、
燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、
前記低圧ポンプと前記燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力をさらに上昇させる高圧ポンプと、
前記低圧ポンプと前記高圧ポンプとの間に設けられ、容積が変化する油室に燃料を蓄えることにより燃料の脈動を抑制する緩衝部材とを含み、
前記低圧ポンプが吐出する燃料量は、前記高圧ポンプが吸入する燃料量と前記油室の容積とに基づいて決定される、内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記低圧ポンプが吐出する燃料量は、前記高圧ポンプが吸入する燃料量から前記油室の容積の変化量を減算した燃料量である、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
内燃機関の燃料供給装置であって、
燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、
前記低圧ポンプと前記燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力をさらに上昇させる高圧ポンプと、
前記低圧ポンプと前記高圧ポンプとの間に設けられ、容積が変化する油室に燃料を蓄えることにより燃料の脈動を抑制する緩衝部材とを含み、
前記油室の容積は、前記高圧ポンプが吸入する燃料量と前記低圧ポンプから吐出する燃料量とに基づいて決定される、内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記油室の容積の変化量は、前記高圧ポンプが吸入する燃料量から前記低圧ポンプが吐出する燃料量を減算した燃料量である、請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
内燃機関の燃料供給装置であって、
燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、
前記低圧ポンプと前記燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力をさらに上昇させる高圧ポンプと、
前記低圧ポンプと前記高圧ポンプとの間に設けられ、容積が変化する油室に燃料を蓄えることにより燃料の脈動を抑制する緩衝部材とを含み、
前記高圧ポンプが吸入する燃料量は、前記低圧ポンプから吐出する燃料量と前記油室の容積とに基づいて決定される、内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記高圧ポンプが吸入する燃料量は、前記低圧ポンプから吐出する燃料量と前記油室の容積の変化量とを加算した燃料量である、請求項５に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項７】
前記燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、
前記内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項８】
前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項７に記載の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し、特に、低圧ポンプから吐出された燃料が高圧ポンプによりさらに加圧される内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内に直接噴射される直噴エンジンにおいては、高い燃圧が必要であるため、低圧ポンプから吐出された燃料が高圧ポンプによりさらに加圧される。このようなエンジンにおいては、低圧ポンプと高圧ポンプとの間における燃料の脈動を抑制するため、パルセーションダンパーなどの緩衝部材が設けられる。
【０００３】
特開２００３−１７６７５０号公報（特許文献１）は、圧力ダンパー（パルセーションダンパー）の診断装置を開示する。特許文献１に記載の診断装置は、燃料を燃料容器から低圧領域へ搬送する予搬送ポンプ（低圧ポンプ）と、燃料を低圧領域から高圧領域へ搬送する高圧ポンプとを有する燃料調量システムの低圧領域に配置された圧力ダンパーを診断する。この診断装置は、低圧領域における圧力経過を検出し、評価し、検出された圧力経過を圧力ダンパーの診断に使用する。
【０００４】
この公報に記載の診断装置によれば、オンボード診断機能によって、燃料調量システムの低圧領域にある圧力ダンパーを内燃機関の動作中に監視し、故障した圧力ダンパーを早期に診断できる。
【特許文献１】特開２００３−１７６７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低圧ポンプと高圧ポンプとを備えたエンジンは、低圧ポンプから吐出される燃料量が高圧ポンプに吸入される燃料量を満たすように設計される。ところで、さらなる燃費の向上のためには、低圧ポンプからの吐出量を減らし、低圧ポンプにおける負荷を低減することが考えられる。しかしながら、特開２００３−１７６７５０号公報においては、低圧ポンプにおける負荷を低減する方法については何等記載されていない。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃費を向上することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプと燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力をさらに上昇させる高圧ポンプと、低圧ポンプと高圧ポンプとの間に設けられ、容積が変化する油室に燃料を蓄えることにより燃料の脈動を抑制する緩衝部材とを含む。低圧ポンプが吐出する燃料量は、高圧ポンプが吸入する燃料量と油室の容積とに基づいて決定される。
【０００８】
第１の発明によると、油室の容積が変化することにより緩衝部材がポンプとしての機能するので、この機能を考慮して、低圧ポンプが吐出する燃料量は、高圧ポンプが吸入する燃料量と油室の容積とに基づいて決定される。たとえば、低圧ポンプが吐出する燃料量は、高圧ポンプが吸入する燃料量から油室の容積の変化量を減算した燃料量である。これにより、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、低圧ポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。その結果、燃費を向上することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第１の発明の構成に加え、低圧ポンプが吐出する燃料量は、高圧ポンプが吸入する燃料量から油室の容積の変化量を減算した燃料量である。
【００１０】
第２の発明によると、低圧ポンプが吐出する燃料量は、高圧ポンプが吸入する燃料量から油室の容積の変化量を減算した燃料量である。これにより、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、低圧ポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。
【００１１】
第３の発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプと燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力をさらに上昇させる高圧ポンプと、低圧ポンプと高圧ポンプとの間に設けられ、容積が変化する油室に燃料を蓄えることにより燃料の脈動を抑制する緩衝部材とを含む。油室の容積は、高圧ポンプが吸入する燃料量と低圧ポンプから吐出する燃料量とに基づいて決定される。
【００１２】
第３の発明によると、油室の容積が変化することにより緩衝部材がポンプとしての機能するので、この機能を考慮した燃料量が高圧ポンプに吸入されるように、油室の容積は、高圧ポンプが吸入する燃料量と低圧ポンプから吐出する燃料量とに基づいて決定される。たとえば、油室の容積の変化量は、高圧ポンプが吸入する燃料量から低圧ポンプが吐出する燃料量を減算した燃料量である。これにより、低圧ポンプが吐出する燃料量よりも多い燃料量を高圧ポンプに供給することができる。すなわち、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、低圧ポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。その結果、燃費を向上することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することができる。
【００１３】
第４の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第３の発明の構成に加え、油室の容積の変化量は、高圧ポンプが吸入する燃料量から低圧ポンプが吐出する燃料量を減算した燃料量である。
【００１４】
第４の発明によると、たとえば、油室の容積の変化量は、高圧ポンプが吸入する燃料量から低圧ポンプが吐出する燃料量を減算した燃料量である。これにより、低圧ポンプが吐出する燃料量よりも多い燃料量を高圧ポンプに供給することができる。すなわち、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、低圧ポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。  
【００１５】
第５の発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する低圧ポンプと、低圧ポンプと燃料噴射手段との間に設けられ、供給された燃料の圧力をさらに上昇させる高圧ポンプと、低圧ポンプと高圧ポンプとの間に設けられ、容積が変化する油室に燃料を蓄えることにより燃料の脈動を抑制する緩衝部材とを含む。高圧ポンプが吸入する燃料量は、低圧ポンプから吐出する燃料量と油室の容積とに基づいて決定される。
【００１６】
第５の発明によると、油室の容積が変化することにより緩衝部材がポンプとしての機能するので、この機能を考慮して、高圧ポンプが吸入する燃料量は、低圧ポンプから吐出する燃料量と油室の容積とに基づいて決定される。たとえば、高圧ポンプが吸入する燃料量は、低圧ポンプから吐出する燃料量と油室の容積の変化量とを加算した燃料量である。これにより、低圧ポンプが吐出する燃料量よりも多い燃料量を高圧ポンプに供給することができる。すなわち、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、低圧ポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。その結果、燃費を向上することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することができる。
【００１７】
第６の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第５の発明の構成に加え、高圧ポンプが吸入する燃料量は、低圧ポンプから吐出する燃料量と油室の容積の変化量とを加算した燃料量である。
【００１８】
第６の発明によると、高圧ポンプが吸入する燃料量は、低圧ポンプから吐出する燃料量と油室の容積の変化量とを加算した燃料量である。これにより、低圧ポンプが吐出する燃料量よりも多い燃料量を高圧ポンプに供給することができる。すなわち、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、低圧ポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。
【００１９】
第７の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加え、燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む。
【００２０】
第７の発明によると、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段のみを有する内燃機関のみならず、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を有する内燃機関において、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減して低圧ポンプにおける負荷を抑制し、燃費を向上することができる。
【００２１】
第８の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第７の発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。
【００２２】
第８の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、低圧ポンプが吐出する燃料量を緩衝部材がポンプとして機能する分だけ低減して低圧ポンプにおける負荷を抑制し、燃費を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２４】
図１に、本発明の実施の形態に係るエンジンの燃料供給システム１０を示す。このエンジンは、Ｖ型８気筒のガソリンエンジンであって、各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０と、各気筒の吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを有する。なお、本発明はこのようなエンジンに限定されて適用されるものではなく、他の形式のガソリンエンジン（Ｖ型６気筒、直列６気筒、直列４気筒等）や、コモンレール式ディーゼルエンジンであってもよい。さらに、高圧燃料ポンプは２台に限定されないで、１台以上であればよい。また、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０のいずれか一方のみを有するようにしてもよい。
【００２５】
図１に示すように、この燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ１０２の設定圧）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、第１のカム２１０により駆動される第１の高圧燃料ポンプ２００と、第１のカム２１０とは吐出の位相が異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプ３００と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた高圧デリバリパイプ１１２と、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた左右のバンク各４個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた低圧デリバリパイプ１２２と、低圧デリバリパイプ１２２に設けられた左右のバンク各４個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。なお、第１のカム２１０の吐出の位相と第２のカム３１０の吐出の位相とが異ならないようにしてもよい。
【００２６】
燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口には、プレッシャーレギュレータ１０２が設けられている。このプレッシャーレギュレータ１０２は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）に接続され、エンジンＥＣＵによりその設定圧を変更することができる。設定圧は、たとえば、３００ｋＰａ〜７００ｋＰａ程度である。フィードポンプ１００から吐出された燃料の圧力がプレッシャーレギュレータ１０２にて設定された圧力以上になると、超過した圧力に対応する燃料分だけがフューエルタンク内にリリーフ燃料として戻される。フューエルタンク内にプレッシャーレギュレータ１０２を設けてリリーフ燃料としているので、エンジンルームを通過して加熱された燃料が燃料タンクに戻ることがなくなるので、フューエルタンク内でのエバポレーションガスの発生を抑制している。なお、プレッシャーレギュレータ１０２は、このようにフューエルタンク内に設けられるのではなく、低圧デリバリパイプの末端に設けられるものでもよい。
【００２７】
燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口は、低圧供給パイプ４００に接続され、低圧供給パイプ４００は、第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０とポンプ供給パイプ４２０とに分岐する。第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０は、Ｖ型バンクの片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２との分岐点より下流側で、第２の低圧デリバリ連通パイプ４３０となり、もう片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２に接続されている。
【００２８】
ポンプ供給パイプ４２０は、第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口にそれぞれ接続される。第１の高圧燃料ポンプ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパー２２０が、第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパー３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。
【００２９】
第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出口は、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００に接続され、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００は、Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出口は、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０に接続され、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０は、Ｖ型バンクのもう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２ともう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により接続される。
【００３０】
高圧デリバリパイプ１１２に設けられたリリーフバルブ１１４は、高圧デリバリリターンパイプ６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ６００は、リターンパイプ６２０およびリターンパイプ６３０に接続され、燃料タンクに接続される。
【００３１】
図２に、図１の第１の高圧燃料ポンプ２００付近の拡大図を示す。第２の高圧燃料ポンプ３００も同様であるがカムの位相が異なり吐出タイミングの位相をずらして脈動の発生を抑制している。また、第１の高圧燃料ポンプ２００と第２の高圧燃料ポンプ３００の特性は、同じでも異なってもよい。以下の説明では、第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出能力および第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出能力は、仕様上同じであるが、それぞれの個体差により、制御特性は異なる。
【００３２】
高圧燃料ポンプ２００は、カム２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー２０６と、電磁スピル弁２０２とリーク機能付きチェックバルブ２０４とを主な構成部品としている。
【００３３】
カム２１０によりポンププランジャー２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム２１０によりポンププランジャー２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを１００％とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、第１のカム２１０が回転している限り（エンジンが回転している限り）ポンププランジャー２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁２０２が閉じないので、燃料は加圧されない。
【００３４】
加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて第１の高圧デリバリ連通パイプ５００を介して高圧デリバリパイプ１１２へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサにより燃圧がフィードバック制御される。また、前述の通り、Ｖ型の一方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２と他方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により連通している。
【００３５】
リーク機能付きチェックバルブ２０４は、通常のチェックバルブ２０４に細孔を設けたものであって、常時その細孔は開いている。このため、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の燃料の圧力よりも第１の高圧燃料ポンプ２００（ポンププランジャー２０６）側の燃料の圧力が低くなると（たとえば電磁スピル弁２０２が開いたまま、エンジンが停止してカム２１０が停止）、この細孔を通って第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の高圧燃料が高圧燃料ポンプ２００側に戻ってきて高圧デリバリ連通パイプ５００および高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下する。これにより、たとえば、エンジン停止時には高圧デリバリパイプ１１２内の燃料が高圧でなくなり、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避できる。なお、チェックバルブ２０４に、リーク機能を有さないものを用いるようにしてもよい。
【００３６】
図３を参照して、第１のパルセーションダンパー２２０について詳細に説明する。なお、第２のパルセーションダンパー３２０については、第１のパルセーションダンパー２２０と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００３７】
第１のパルセーションダンパー２２０は、スプリング２２２およびダイヤフラム２２４を含む。スプリング２２２により、ダイヤフラム２２４が図３において下方に付勢される。ダイヤフラム２２４が燃圧により上下に移動し、ダイヤフラム２２４により形成される油室に燃料が蓄えられたり、油室から燃料が吐出されたりすることで、燃料の脈動が抑制される。
【００３８】
燃圧が高くなると、ダイヤフラム２２４が図３において上方に移動する。この状態から燃圧が低くなると、ダイヤフラム２２４が図３において下方に移動する。このとき、最大で、ダイヤフラム２２４のリフト量Ｌと受圧径Ｄ（受圧面積Ｓ）との積から求められる可動部容積と同じ量の燃料が第１のパルセーションダンパー２２０から吐出される。すなわち、第１のパルセーションダンパー２２０がポンプとして機能し得る。
【００３９】
図４を参照して、第１の高圧燃料ポンプ２００が吐出する燃料量および吸入する燃料量について説明する。なお、第２の高圧燃料ポンプ３００については第１の高圧燃料ポンプ２００と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００４０】
第１の高圧燃料ポンプ２００が燃料を吸入した状態において、最下端にあるポンププランジャー２０６が上昇を開始してから、電磁スピル弁２０２が閉じるまでの間、吸入された燃料はポンプ供給パイプ４２０を介して戻され、パルセーションダンパー２２０に一旦蓄えられる。
【００４１】
その後、電磁スピル弁２０２が閉じると、ポンププランジャー２０６が最上端に位置するまで、ポンププランジャー２０６の上昇に伴ない、第１の高圧燃料ポンプ２００から高圧デリバリ連通パイプ５００側に燃料が吐出される。
【００４２】
さらにその後、ポンププランジャー２０６が下降に転じると、電磁スピル弁２０２が開き、燃料が第１の高圧燃料ポンプ２００に吸入される。このとき、パルセーションダンパー２２０のダイヤフラム２２４が下方に移動して、パルセーションダンパー２２０に一旦蓄えられた燃料が吐出される。したがって、第１の高圧燃料ポンプ２００は、フィードポンプ１００およびパルセーションダンパー２２０から吐出された燃料が吸入される。
【００４３】
このようなパルセーションダンパーのポンプとしての機能を考慮して、本実施の形態におけるフィードポンプ１００が吐出する燃料量、高圧燃料ポンプが吸入する燃料量およびパルセーションダンパーの可動部容積（パルセーションダンパーが吐出する最大燃料量）が決定される。
【００４４】
すなわち、（高圧燃料ポンプが吸入する燃料量）＝（フィードポンプ１００が吐出する燃料量）＋（パルセーションダンパーの可動部容積）を満たすように、高圧燃料ポンプ、フィードポンプ１００およびパルセーションダンパーの諸元（吸入燃料量、吐出燃料量、可動部容積など）が設定される。
【００４５】
本実施の形態においては、（第１の高圧燃料ポンプ２００が吸入する燃料量と第２の高圧ポンプ３００が吸入する燃料量との合計）＝（フィードポンプ１００が吐出する燃料量）＋（第１のパルセーションダンパー２２０の可動部容積と第２のパルセーションダンパー３２０の可動部容積との合計）を満たすように、各高圧燃料ポンプ、フィードポンプ１００および各パルセーションダンパーの諸元が設定される。
【００４６】
これにより、フィードポンプ１００が吐出する燃料量よりも多くの燃料を、高圧燃料ポンプに供給することができる。すなわち、フィードポンプ１００が吐出する燃料量を、パルセーションダンパーの可動部容積の分だけ低減することができる。そのため、フィードポンプ１００の駆動負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。
【００４７】
なお、フィードポンプ１００が吐出する燃料量が、エンジンの最大要求燃料量（最大消費燃料量）になるように、フィードポンプ１００の諸元を設定することが望ましい。これは、全ての運転状態において燃料タンクからエンジンに供給される燃料が不足することを抑制し、かつ最大要求燃料量が必要になる運転状態において、エンジンに供給される燃料が過剰になることを抑制することができるからである。
【００４８】
このとき、また、３つの部品のうちの少なくともいずれか一つの部品の諸元を、他の部品の諸元に応じて決定するようにすれば、その部品をエンジンの型式によらずに共用することができる。
【００４９】
例えば、フィードポンプ１００が吐出する燃料量がエンジンの最大要求燃料量になるように、フィードポンプ１００の諸元を設定した場合において、パルセーションダンパーの諸元を高圧燃料ポンプの諸元に応じて設定すれば、エンジンの型式によらず、高圧燃料ポンプを共用することができる。
【００５０】
なお、フィードポンプ１００やパルセーションダンパーを、エンジンの型式によらずに共用するようにしてもよい。また、３つの部品のうちのいずれか２つをエンジンの型式によらずに共用するようにしてもよい。
【００５１】
さらに、高圧燃料ポンプの諸元およびパルセーションダンパーの諸元からフィードポンプ１００の諸元を決定するようにしてもよい。さらに、パルセーションダンパーの諸元およびフィードポンプ１００の諸元から、高圧燃料ポンプの諸元を決定するようにしてもよい。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係るエンジンの燃料供給システムによれば、（高圧燃料ポンプが吸入する燃料量）＝（フィードポンプが吐出する燃料量）＋（パルセーションダンパーの可動部容積）を満たすように、高圧燃料ポンプ、フィードポンプおよびパルセーションダンパーの諸元が設定される。これにより、フィードポンプが吐出する燃料量を、パルセーションダンパーがポンプとして機能する分だけ低減することができる。そのため、フィードポンプにおける負荷を抑制し、最終的には燃費を向上することができる。
【００５３】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。
【００５４】
図５および図６を参照して、エンジンの運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵのＲＯＭに記憶される。図５は、エンジンの温間用マップであって、図６は、エンジンの冷間用マップである。
【００５５】
図５および図６に示すように、これらのマップは、エンジンの回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。
【００５６】
図５および図６に示すように、エンジンの回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジンの回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジンが通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。
【００５７】
さらに、これらの図５および図６に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジンの温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジンの温度を検知して、エンジンの温度が予め定められた温度しきい値以上であると図５の温間時のマップを選択して、そうではないと図６に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジンの回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
【００５８】
図５および図６に設定されるエンジンの回転数と負荷率について説明する。図５のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図６のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図５のＮＥ（２）や、図６のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【００５９】
図５および図６を比較すると、図５に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図６に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジンの温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジンが冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
【００６０】
図５および図６を比較すると、エンジンの回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジンの回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【００６１】
図５に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジンの温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジンが暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。
【００６２】
図５および図６を比較すると、図６の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジンの温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジンが冷えていてエンジンの負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
【００６３】
また、通常運転時以外の場合、エンジンがアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【００６４】
＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。
【００６５】
図７および図８を参照して、エンジンの運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵのＲＯＭに記憶される。図７は、エンジンの温間用マップであって、図８は、エンジンの冷間用マップである。
【００６６】
図７および図８を比較すると、以下の点で図５および図６と異なる。エンジンの回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図７および図８に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図７および図８で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【００６７】
なお、図５〜図８を用いて説明したこのエンジンにおいては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
【００６８】
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
【００６９】
また、図５〜図８を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジンは、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。
【００７０】
筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
【００７１】
さらに、エンジンの温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図５または図７に示す温間マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。
【００７２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの燃料供給システムの全体概要図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図１のパルセーションダンパーを示す図である。
【図４】高圧燃料ポンプから吐出される燃料と吸入される燃料との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  燃料供給システム、１００  フィードポンプ、１０２  プレッシャーレギュレータ、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１１２  高圧デリバリパイプ、１１４  リリーフバルブ、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１２２  低圧デリバリパイプ、２００  第１の高圧燃料ポンプ、２０２  電磁スピル弁、２０４  リーク機能付きチェックバルブ、２０６  ポンププランジャー、２１０  第１のカム、２２０  第１のパルセーションダンパー、３００  第２の高圧燃料ポンプ、３１０  第２のカム、３２０  第２のパルセーションダンパー、４００  低圧供給パイプ、４１０  第１の低圧デリバリ連通パイプ、４２０  ポンプ供給パイプ、４３０  第２の低圧デリバリ連通パイプ、５００  第１の高圧デリバリ連通パイプ、５１０  第２の高圧デリバリ連通パイプ、５２０  高圧連通パイプ、６００  高圧燃料ポンプリターンパイプ、６１０  高圧デリバリリターンパイプ、６２０，６３０  リターンパイプ。
【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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