(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクからフィードされた燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置において、
前記高圧燃料ポンプは、ポンププランジャーを備え、該ポンププランジャーが上昇することで加圧室が縮小されるときに電磁スピル弁が閉弁されることによって、前記加圧室内の燃料が加圧されて前記高圧燃料ポンプの外部に吐出されるものであり、
前記高圧燃料ポンプ内の燃料を開弁に応じて外部に排出するリリーフバルブと、
前記高圧燃料ポンプの燃料流通量が規定の判定値以下のときに前記リリーフバルブを開弁させる制御部と、
を備え、
前記リリーフバルブは、前記加圧室よりも前記燃料タンク側に接続されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
燃料タンクからフィードされた燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置において、
前記高圧燃料ポンプは、ポンププランジャーを備え、該ポンププランジャーが上昇することで加圧室が縮小されるときに電磁スピル弁が閉弁されることによって、前記加圧室内の燃料が加圧されて前記高圧燃料ポンプの外部に吐出されるものであり、
前記高圧燃料ポンプ内の燃料を開弁に応じて外部に排出するリリーフバルブと、
前記高圧燃料ポンプの燃料流通が少ない状態が一定の期間以上継続したときに前記リリーフバルブを開弁させる制御部と、
を備え、
前記リリーフバルブは、前記加圧室よりも前記燃料タンク側に接続されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記リリーフバルブの開弁を継続する期間を、前記高圧燃料ポンプの燃料流通量の積算値に基づいて決定する
請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記リリーフバルブは、前記内燃機関の始動から停止までの期間に少なくとも１回強制開弁される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
当該燃料供給装置は、前記高圧燃料ポンプにより加圧された高圧燃料を内燃機関に供給する高圧燃料系と、同高圧燃料ポンプにより加圧されない低圧燃料を内燃機関に供給する低圧燃料系との２つの燃料系を備える
請求項１〜４のいずれか１項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、燃料タンクからフィードされた燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射式内燃機関では、筒内噴射に必要な高い燃圧を確保するため、燃料タンクからフィードされた燃料を高圧燃料ポンプで加圧して高圧燃料配管に吐出するようにしている。こうした燃料供給装置では、内燃機関の放熱で燃料通路中の燃料が加熱され、ペーパーが発生することがある。そしてその結果、いわゆるベーパーロックが起きて、インジェクターからの燃料噴射ができなくなることがある。
【０００３】
こうしたベーパーは、全負荷運転から無負荷運転への急激な機関運転状況の変化により発生することがある。そこで従来、特許文献１に記載の内燃機関の燃料供給装置では、高圧燃料配管と燃料タンクとの間に設けられたパージバルブを燃料カット時に開弁して、高圧燃料配管内の燃料を燃料タンクに排出するようにしている。なおパージバルブは、燃料通路の燃料流量が所定値以下に低下した時点で閉弁されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２９０２９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、高圧燃料ポンプが内燃機関の内部やその近傍に配置された燃料供給装置では、機関運転中に高圧ポンプの燃料流通が停滞すると、内燃機関の放熱で高圧燃料ポンプ内に停留した燃料が加熱されて高温となり、高圧燃料ポンプ内でベーパーが発生することがある。こうした高圧燃料ポンプ内でのベーパーの発生については、従来の燃料供給装置におけるようなパージバルブによる高圧燃料配管からの燃料排出では、高圧燃料ポンプ内の燃料の排出には時間がかかるため、高圧燃料ポンプでのベーパーの発生を十分抑制することは困難となっている。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、高圧燃料ポンプでのベーパーの発生を好適に抑制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】
【０００７】
燃料タンクからフィードされた燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置としての請求項１に記載の発明では、上記課題を解決するため、前記高圧燃料ポンプは、ポンププランジャーを備え、該ポンププランジャーが上昇することで加圧室が縮小されるときに電磁スピル弁が閉弁されることによって、前記加圧室内の燃料が加圧されて前記高圧燃料ポンプの外部に吐出されるものであり、前記高圧燃料ポンプ内の燃料を開弁に応じて外部に排出するリリーフバルブと、前記高圧燃料ポンプの燃料流通量が規定の判定値以下のときに前記リリーフバルブを開弁させる制御部と、を備え、前記リリーフバルブは、前記加圧室よりも前記燃料タンク側に接続されているようにしている。
【０００８】
高圧燃料ポンプの燃料流通量が少ない状態にあると、高圧燃料ポンプ内に燃料が停留され続け、内燃機関の放熱で加熱されて高温となり、ベーパーが発生する。そこで、上記構成では、高圧燃料ポンプの燃料流通量が規定の判定値以下のときには、リリーフバルブを開弁させて、高圧燃料ポンプ内の燃料を外部に排出させるようにしている。高圧燃料ポンプ内の燃料を外部に排出すれば、高圧燃料ポンプ内の燃料は、燃料タンクから送られた新規の燃料に置き換わるため、高圧燃料ポンプ内の燃料温度を下げることができる。したがって上記構成によれば、高圧燃料ポンプでのベーパーの発生を好適に抑制することができるようになる。
【０００９】
燃料タンクからフィードされた燃料を加圧して吐出する高圧燃料ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置としての請求項２に記載の発明は、上記課題を解決するため、前記高圧燃料ポンプは、ポンププランジャーを備え、該ポンププランジャーが上昇することで加圧室が縮小されるときに電磁スピル弁が閉弁されることによって、前記加圧室内の燃料が加圧されて前記高圧燃料ポンプの外部に吐出されるものであり、前記高圧燃料ポンプ内の燃料を開弁に応じて外部に排出するリリーフバルブと、前記高圧燃料ポンプの燃料流通が少ない状態が一定の期間以上継続したときに前記リリーフバルブを開弁させる制御部と、を備え、前記リリーフバルブは、前記加圧室よりも前記燃料タンク側に接続されているようにしている。
【００１０】
高圧燃料ポンプの燃料流通量が少ない状態が一定の期間以上継続すると、高圧燃料ポンプ内に停留された燃料が内燃機関の放熱で加熱されて高温となり、ベーパーが発生する。そこで、上記構成では、高圧燃料ポンプの燃料流通が少ない状態が一定の期間以上継続すると、リリーフバルブが開弁されて、高圧燃料ポンプ内の燃料が外部に排出されるようになる。高圧燃料ポンプ内の燃料を外部に排出すれば、高圧燃料ポンプ内の燃料は、燃料タンクから送られた新規の燃料に置き換わるため、高圧燃料ポンプ内の燃料温度を下げることができる。したがって上記構成によれば、高圧燃料ポンプでのベーパーの発生を好適に抑制することができるようになる。
【００１１】
なお、リリーフバルブの開弁は、高圧燃料ポンプ内の燃料がすべて置き換わるまで行うことが望ましい。燃料の置き換わりは、高圧燃料ポンプの燃料流通量の積算値から把握することができる。そのため、請求項３によるように、リリーフバルブの開弁を継続する期間を、高圧燃料ポンプの燃料流通量の積算値に基づいて決定するように制御部を構成すれば、リリーフバルブの開弁期間を適切に設定することが可能となる。
【００１２】
なお、通常の機関運転では、ベーパーが発生するほど、高圧燃料ポンプ内の燃料が高温化することは稀であるため、リリーフバルブの作動頻度は、極少ないものとなる。リリーフバルブが非作動の状態で長期放置されると、固着などが生じて必要時にリリーフバルブを作動することができなくなることがある。そこで、請求項４によるように、内燃機関の始動から停止までの期間にリリーフバルブを少なくとも１回強制開弁させるようにすれば、固着を防いで、必要時にリリーフバルブを確実に作動させることができるようになる。
【００１３】
なお、請求項５によるような、高圧燃料ポンプにより加圧された高圧燃料を内燃機関に供給する高圧燃料系と、同高圧燃料ポンプにより加圧されない低圧燃料を内燃機関に供給する低圧燃料系との２つの燃料系を備える燃料供給装置では、低圧燃料系により内燃機関の燃料供給が長く続くと、高圧燃料ポンプの燃料流通が無い状態が長期に渡って継続されることになる。そのため、こうした２つの燃料系を備える燃料供給装置では、高圧燃料ポンプ内の燃料の高温化が生じ易くなっており、本発明は、そうした燃料供給装置への適用が特に好適なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の全体構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施の形態におけるリリーフバルブの開弁時期の設定態様を示すタイムチャート。
【図３】同実施の形態におけるリリーフバルブの閉弁時期の設定態様を示すタイムチャート。
【図４】同実施の形態に採用されるリリーフ制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の内燃機関の燃料供給装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態は、低圧燃料系と高圧燃料系との２つの燃料系を備える燃料供給装置に本発明を適用したものとなっている。
【００１６】
まず、図１を参照して本実施の形態の燃料供給装置の構成を説明する。同図に示すように、燃料タンク１から燃料を汲み上げるフィードポンプ２の吐出側は、燃料を浄化する燃料フィルター３と、燃料を調圧するプレッシャーレギュレーター４を介して、低圧側燃料通路５及び高圧側燃料通路８に接続されている。低圧側燃料通路５は、燃圧の脈動を抑えるパルセーションダンパー６の設置された低圧燃料配管７に接続される。なお、低圧燃料配管７に送られた燃料は、内燃機関の吸気ポートに噴射供給される。
【００１７】
一方、高圧側燃料通路８は、内燃機関のシリンダーヘッドに配設された高圧燃料ポンプ９に接続される。高圧燃料ポンプ９内では、高圧側燃料通路８は、燃圧の脈動を抑えるパルセーションダンパー１０を通った後、電磁スピル弁１１を介して加圧室１２に接続される。加圧室１２には、内燃機関のカムシャフト１３に設けられたカム１４より上下動されるポンププランジャー１５が配設されている。
【００１８】
加圧室１２には、同加圧室１２から吐出された高圧の燃料が通る高圧燃料通路１６が接続される。高圧燃料通路１６は、高圧燃料配管１９に接続されている。また、高圧燃料通路１６の途中には、燃料の逆流を防ぐ第１チェックバルブ１７と、高圧燃料配管１９内の燃圧が過大となったときに開弁して燃料を高圧燃料ポンプ９に戻すための第２チェックバルブ１８とが配設されている。なお、高圧燃料配管１９に送られた燃料は、内燃機関の気筒内に直接噴射供給される。
【００１９】
なお、本実施の形態の燃料供給装置には、高圧燃料ポンプ９のパルセーションダンパー６に、高圧燃料ポンプ９内の燃料を燃料タンク１に排出するためのリリーフ通路２０が接続されている。リリーフ通路２０の途中には、電磁式のリリーフバルブ２１と、プレッシャーレギュレーター２２が設置され、そのリリーフバルブ２１の開弁に応じて、高圧燃料ポンプ９内の燃料が、リリーフ通路２０を通じて外部（燃料タンク１）に排出されるようになっている。
【００２０】
こうしたリリーフバルブ２１の開閉弁は、制御部としての電子制御ユニット２３により制御されている。電子制御ユニット２３は、リリーフバルブ２１の制御に加え、低圧燃料配管７及び高圧燃料配管１９からの内燃機関への燃料供給の制御も行っている。
【００２１】
次に、こうした燃料供給装置の作用を説明する。
フィードポンプ２が燃料タンク１から汲み上げた燃料は、燃料フィルター３にて浄化され、プレッシャーレギュレーター４により調圧された上で、低圧側燃料通路５及び高圧側燃料通路８に送られる。低圧側燃料通路５に流入した燃料は、同低圧側燃料通路５を通って低圧燃料配管７に送られる。一方、高圧側燃料通路８に流入した燃料は、同高圧側燃料通路８を通って高圧燃料ポンプ９に送られる。
【００２２】
高圧燃料ポンプ９では、カム１４によりポンププランジャー１５が上下動されており、ポンププランジャー１５が下がるときに電磁スピル弁１１が開かれる。そして開かれた電磁スピル弁１１を通って、高圧燃料ポンプ９に流入した燃料が加圧室１２内に導入される。ポンププランジャー１５の上昇中に電磁スピル弁１１が閉じられると、加圧室１２の容積の縮小に応じて同加圧室１２内の燃料が加圧されて高圧燃料通路１６に吐出される。そしてその燃料は、高圧燃料通路１６を通じて高圧燃料配管１９に送られる。
【００２３】
さて、こうした本実施の形態では、電子制御ユニット２３は、機関運転中、高圧燃料ポンプ９が高温となると判断されるときに、リリーフバルブ２１を開いて高圧燃料ポンプ９内の燃料を外部に排出するようにしている。そしてこれにより、高圧燃料ポンプ９内の燃料を入れ換えることで、高圧燃料ポンプ９内でのベーパーの発生を防止するようにしている。
【００２４】
なお、本実施の形態では、電子制御ユニット２３は、高圧燃料ポンプ９が高温となったか否かを、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量に基づき判定するようにしている。具体的には、電子制御ユニット２３は、高圧燃料ポンプ９の燃料流通が少ない状態（ここでは実質「０」の状態）が一定の期間以上継続したときにリリーフバルブ２１を開弁させるようにしている。すなわち、図２に示すように、電子制御ユニット２３は、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量が「０」となると（時刻Ｔ０）、燃料流通量が「０」の状態の継続時間を経時するカウンターのカウントアップを開始する。そしてカウンターの値が規定の高温判定値を超えると（時刻Ｔ１）、リリーフバルブ２１を開弁させるようにしている。
【００２５】
なお、本実施の形態では、電子制御ユニット２３は、高圧燃料配管１９から内燃機関への燃料の供給量から高圧燃料ポンプ９の燃料流通量を求めている。そのため、内燃機関の燃料カットや低圧燃料系からの燃料供給などにより、高圧燃料配管１９から内燃機関への燃料供給が停止された状態が一定期間以上継続すると、リリーフバルブ２１が開弁させるようになる。
【００２６】
また、本実施の形態では、電子制御ユニット２３は、開弁したリリーフバルブ２１の閉弁時期を、リリーフバルブ２１開弁後の高圧燃料ポンプ９の燃料流通量の積算値（積算流通量）に基づき判断するようにしている。具体的には、電子制御ユニット２３は、規定の制御周期毎に、その制御周期における高圧燃料配管１９から内燃機関への燃料供給量とリリーフ通路２０を通じた燃料の排出量との加算値を求め、その求めた値を上記制御周期毎に積算していくことで、積算流通量を求めている。なお、本実施の形態の燃料供給装置では、リリーフバルブ２１開弁時のリリーフ通路２０を通じた単位時間当りの燃料排出量は、ほぼ一定となっており、上記制御周期におけるリリーフ通路２０を通じた燃料の排出量は、定数となっている。
【００２７】
具体的な制御態様を示すと、図３に示すように、時刻Ｔ２においてリリーフバルブ２１が開弁されると、その時刻Ｔ２より、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量の積算が開始される。そして時刻Ｔ３において、積算流通量が規定の閉弁判定値を超えると、高圧燃料ポンプ９内の燃料の入れ換えがなされ、高圧燃料ポンプ９内の燃料が十分低温化されたとして、リリーフバルブ２１が閉じられる。
【００２８】
図４は、こうした本実施の形態に適用されるリリーフ制御ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関運転の開始時に電子制御ユニット２３によって開始される。
【００２９】
さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量が「０」であるか否かが判定される。ここで燃料流通量が「０」でなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、ステップＳ１０１においてカウンターの値がクリアされた上で、処理がステップＳ１００に戻される。一方、燃料流通量が「０」であれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２においてカウンターの値がカウントアップされた後、ステップＳ１０３において、カウンターの値が高温判定値を超えているか否かの判定が行われる。以上の処理は、ステップＳ１０３において、カウンターの値が高温判定値を超えていると判定されるまで繰り返される。
【００３０】
カウンターの値が高温判定値を超えると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４において、リリーフバルブ２１が開弁され、更にステップＳ１０５において積算流通量Ｉｑのクリアがなされる。そして以後、積算流通量Ｉｑが閉弁判定値を超えるまで、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８の処理が規定の制御周期毎に繰り返される。すなわち、ステップＳ１０６では、１制御周期当りの高圧燃料ポンプ９の燃料流通量Ｑの算出が行われ、ステップＳ１０７では、その算出した燃料流通量Ｑを積算流通量Ｉｑの前回値に加算することで積算流通量Ｉｑの更新が行なわれる。そして、ステップＳ１０８では、積算流通量Ｉｑが閉弁判定値を超えたか否かの判定が行われる。
【００３１】
以上の処理を繰り返すことで積算流通量Ｉｑが閉弁判定値を超えると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０９において、リリーフバルブ２１が閉弁された後、処理がステップＳ１００に戻される。
【００３２】
なお、通常の機関運転では、ベーパーが発生するほど、高圧燃料ポンプ９内の燃料が高温化することは稀であるため、リリーフバルブ２１の作動頻度は、極少ないものとなる。リリーフバルブ２１が非作動の状態で長期放置されると、固着などが生じて必要時にリリーフバルブ２１を作動することができなくなることがある。そこで本実施の形態では、電子制御ユニット２３は、高圧燃料ポンプ９が高温とならなくても、内燃機関の始動から停止までの期間に１回、適切なタイミングでリリーフバルブ２１を強制開弁させるようにしている。この強制開弁は、燃料カット中や低圧燃料系による燃料供給の実施中などに行なわれる。
【００３３】
以上の本実施の形態の内燃機関の燃料供給装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、高圧燃料ポンプ９内の燃料を、開弁に応じて外部に排出するリリーフバルブ２１と、高圧燃料ポンプ９の燃料流通が「０」の状態が一定の期間以上継続したときにリリーフバルブ２１を開弁させる制御部としての電子制御ユニット２３を備えるようにしている。高圧燃料ポンプ９内の燃料を外部に排出すれば、高圧燃料ポンプ９内の燃料は、燃料タンク１から送られた新規の燃料に置き換わるため、高圧燃料ポンプ９内の燃料温度を下げることができる。したがって本実施の形態によれば、高圧燃料ポンプ９でのベーパーの発生を好適に抑制することができる。
【００３４】
（２）本実施の形態では、電子制御ユニット２３は、リリーフバルブ２１の開弁を継続する期間を、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量の積算値（積算流通量Ｉｑ）に基づいて決定している。そのため、リリーフバルブ２１の開弁期間を適切に設定することが可能となる。
【００３５】
（３）本実施の形態では、内燃機関の始動から停止までの期間にリリーフバルブ２１を少なくとも１回強制開弁させるようにしている。そのため、リリーフバルブ２１の固着を防ぎ、必要時にリリーフバルブ２１を確実に作動させることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、内燃機関の始動から停止までの期間に、リリーフバルブ２１を少なくとも１回強制開弁させるようにしている。もっとも、リリーフバルブ２１の固着の懸念がないのであれば、そうした強制開弁は、行わないようにしても良い。
【００３７】
・上記実施の形態では、リリーフバルブ２１の開弁を継続する期間を、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量の積算値（積算流通量Ｉｑ）に基づいて決定するようにしていたが、他の閉弁時期の決定態様を採用することも可能である。例えばリリーフバルブ２１の開弁を常に一定の時間行うようにすることなどが考えられる。
【００３８】
・上記実施の形態では、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量が実質「０」の状態が一定期間継続したときにリリーフバルブ２１を開弁させるようにしていたが、「０」までとは言わずとも、高圧燃料ポンプ９の燃料流通量が十分少ない状態が継続したときにリリーフバルブ２１を開弁させるようにしても良い。また一定の期間における高圧燃料ポンプ９の燃料流通量の総量が既定値以下であることをもって、リリーフバルブ２１を開弁させるようにしても良い。なお、ここでの燃料流通量の実質「０」であるが、これは高圧燃料ポンプ９の摺動部等からの燃料リークを除いた燃料流通量を意味している。
【００３９】
・上記実施の形態では、低圧燃料系と高圧燃料系との２つの燃料系を備えた内燃機関に本発明の燃料供給装置を適用した場合を説明したが、本発明は、高圧燃料系のみを備える燃料供給装置にも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…燃料タンク、２…フィードポンプ、３…燃料フィルター、４…プレッシャーレギュレーター、５…低圧側燃料通路、６…パルセーションダンパー、７…低圧燃料配管、８…高圧側燃料通路、９…高圧燃料ポンプ、１０…パルセーションダンパー、１１…電磁スピル弁、１２…加圧室、１３…カムシャフト、１４…カム、１５…ポンププランジャー、１６…高圧燃料通路、１７…第１チェックバルブ、１８…第２チェックバルブ、１９…高圧燃料配管、２０…リリーフ通路、２１…リリーフバルブ、２２…プレッシャーレギュレーター、２３…電子制御ユニット（制御部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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