(57)【要約】【課題】高圧ポンプの駆動により発生する燃圧脈動の伝播を効果的に抑制することができる内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料を所定のフィード圧に加圧し圧送可能な低圧ポンプ７１と、低圧ポンプ７１により加圧された燃料を加圧し圧送可能な高圧ポンプ７２と、加圧された燃料を噴射可能な燃料噴射手段７３と、低圧ポンプ７１と高圧ポンプ７２とを接続する低圧通路７４と、高圧ポンプ７２と燃料噴射手段７３とを接続する高圧通路７５と、低圧通路７４と高圧通路７５又は燃料噴射手段７３とを接続するバイパス通路８１と、バイパス通路８１に設けられ燃料の脈動を低減する脈動低減手段８２と、バイパス通路８１での燃料の逆流を防止するバイパス通路逆流防止手段８３と、高圧通路７５での燃料の逆流を防止すると共に開弁圧がフィード圧よりも高く設定される高圧通路逆止弁７７とを備える。【選択図】図１
2008115753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を所定のフィード圧に加圧し圧送可能な低圧ポンプと、
内燃機関の運転状態に応じて駆動し、調量弁が吸入口を開閉することで前記低圧ポンプにより加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧し圧送可能な高圧ポンプと、
前記加圧された燃料を燃焼室又は該燃焼室に連通する吸気ポートに噴射可能な燃料噴射手段と、
前記低圧ポンプと前記高圧ポンプとを接続する低圧通路と、
前記高圧ポンプと前記燃料噴射手段とを接続する高圧通路と、
前記低圧通路から分岐するバイパス分岐部と前記高圧通路又は前記燃料噴射手段に接続するバイパス接続部とを有するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ燃料の脈動を低減する脈動低減手段と、
前記バイパス接続部側から前記バイパス分岐部側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧がフィード圧よりも低く設定されるバイパス通路逆流防止手段と、
前記燃料噴射手段側から前記高圧ポンプ側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧が前記フィード圧よりも高く、かつ、前記高圧ポンプの駆動に伴った燃料の脈動圧よりも高く設定される高圧通路逆止弁とを備えることを特徴とする、
内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記高圧ポンプは、前記内燃機関のクランクシャフトの回転に連動して往復運動することで前記吸入口から燃料を吸入し加圧して圧送可能なプランジャを有すると共に前記調量弁が開弁することで燃料を吸入し、閉弁することで加圧し圧送すると特徴とする、
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記脈動低減手段は、前記バイパス通路を介した前記高圧ポンプから前記バイパス接続部までのバイパス側通路長さを前記高圧通路の高圧側通路長さよりも長く設定することにより構成されることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記脈動低減手段は、前記燃料の通路面積を絞る絞り部と、前記燃料の脈動を減衰する減衰器とを有することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記バイパス分岐部は、前記低圧通路における前記低圧ポンプ側に設けられることを特徴とする、
請求項１乃至請求項４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６】
前記バイパス通路逆流防止手段は、前記バイパス通路における前記バイパス接続部側に設けられることを特徴とする、
請求項１乃至請求項５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７】
前記バイパス通路逆流防止手段は、電磁弁により構成されることを特徴とする、
請求項１乃至請求項６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８】
前記燃料噴射手段の余剰燃料を前記バイパス通路に排出するリリーフ弁を備えることを特徴とする、
請求項１乃至請求項７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９】
前記バイパス通路流防止手段は、前記燃料噴射手段の余剰燃料を前記バイパス通路に排出する電磁式リリーフ弁により構成されること特徴とする、
請求項１乃至請求項６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１０】
内燃機関の運転状態が暖機後アイドリング状態である場合において前記調量弁を開弁状態に制御する制御手段を備えることを特徴とする、
請求項１乃至請求項９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、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、すでに加圧された燃料をさらに加圧して圧送する内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車、トラックなどの車両に搭載される内燃機関では、内燃機関の各気筒の燃焼室内に直接燃料を供給する直噴方式の内燃機関がある。このような内燃機関の燃料供給装置では、燃料の微粒化を図るため燃料タンク内の燃料を電動の低圧燃料ポンプで汲み上げて所定のフィード圧まで加圧し、その燃料を、高圧燃料ポンプによってさらに加圧し、デリバリパイプを介して燃料噴射弁に圧送するようにしているものがある。そして、このような高圧燃料ポンプでは、例えば、クランクシャフトと連動するカムによってプランジャが往復移動するものがある。この場合、この往復移動は、プランジャが圧力室の容積を増大させる方向へ移動する吸入行程と、同容積を減少させる方向へ移動する圧送行程とからなる。また、このような高圧燃料ポンプでは、圧力室に連通する燃料流入経路にスピル弁が設けられており、このスピル弁が、吸入行程で開かれ、圧送行程で閉じられることにより、吸入、加圧される燃料量を調量している。
【０００３】
ところで、上述のようにクランクシャフトと連動するカムによってプランジャを往復移動させる場合、プランジャの位置はクランク角に応じた位置となる。したがって、このような燃料供給装置では、このクランク角に応じたプランジャの位置を検出し、これに応じてスピル弁の閉弁時期を設定している。この場合、例えば、アイドリング運転のような比較的静かな運転領域においてこのスピル弁の開閉にともなった作動音が問題となることがある。ここで、このような暖機後のアイドリング運転においては、機関水温が高く燃料が比較的気化・微粒化しやすく、さらに、回転数も低いことから燃料噴射から点火までの期間が比較的長く、筒内圧も比較的低いことから、フィード圧で燃料を噴射すれば、十分に燃料を気化・微粒化することが可能である。このため、暖機後アイドリング運転では、スピル弁の開閉動作を開弁状態で停止し、低圧燃料ポンプでフィード圧まで加圧された燃料をさらに加圧することはせず、そのまま高圧燃料ポンプを通過させ、フィード圧でデリバリパイプ及び燃料噴射弁に燃料を供給（フィード圧運転）することで、上記作動音を低減する燃料供給装置がある。
【０００４】
ところがこの場合、高圧燃料ポンプのプランジャはクランクシャフトの回転に連動して往復運動していることから、スピル弁を開弁状態とし、高圧燃料ポンプでの燃料の加圧を停止しても、プランジャは駆動し続けている。このため、プランジャの往復運動に伴った燃料の圧力脈動が生じ、この脈動が通路内における燃料の圧力、つまり、燃圧を変動させ、この燃圧の変動がデリバリパイプ及び燃料噴射弁に伝播する。内燃機関の制御手段は、運転状態により、燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御するが、このデリバリパイプ及び燃料噴射弁に上記のように圧力脈動が伝播することで、燃料噴射弁による燃料噴射量に誤差が生じ、そのため、内燃機関に供給すべき所定の燃料供給量を燃料噴射装置から供給することができず、空燃比の制御性が悪化するおそれがある。特に上記のように暖機後アイドリング運転時にフィード圧で燃料を噴射する場合、この噴射圧に対する圧力脈動の影響が大きくなることから、この圧力脈動を低減することが重要である。
【０００５】
このような圧力脈動の低減を図った技術として、例えば、特許文献１に記載の内燃機関の燃料供給装置では、燃料を低圧ポンプで加圧しこの加圧された燃料を低圧燃料噴射機構に供給する低圧燃料供給系と、低圧燃料供給系から分岐し低圧ポンプで加圧された燃料を高圧ポンプでさらに加圧しこのさらに加圧された燃料を高圧燃料噴射機構に供給する高圧燃料供給系とを備え、さらに、高圧ポンプと低圧燃料噴射機構との間の配管を延長することで、高圧ポンプで生じた圧力脈動を減衰し、この圧力脈動が低圧燃料噴射機構に伝播することを抑制している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０６０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されている内燃機関の燃料供給装置が備える配管を延長する構成を、例えば、高圧ポンプと高圧デリバリパイプとを接続する配管に適用しても、高圧ポンプで発生した圧力脈動が高圧デリバリパイプに伝播することは抑制できるものの、高圧燃料供給系の容積が増加してしまい、この結果、始動時の昇圧が遅くなってしまうおそれがあり、また、高圧ポンプと高圧デリバリパイプとの間の限られた空間に延長配管を設けなければならず、設置スペース的にも効率的ではなかった。
【０００８】
そこで本発明は、高圧ポンプの駆動により発生する燃圧脈動の伝播を効果的に抑制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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の燃料供給装置は、燃料を所定のフィード圧に加圧し圧送可能な低圧ポンプと、内燃機関の運転状態に応じて駆動し、調量弁が吸入口を開閉することで前記低圧ポンプにより加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧し圧送可能な高圧ポンプと、前記加圧された燃料を燃焼室又は該燃焼室に連通する吸気ポートに噴射可能な燃料噴射手段と、前記低圧ポンプと前記高圧ポンプとを接続する低圧通路と、前記高圧ポンプと前記燃料噴射手段とを接続する高圧通路と、前記低圧通路から分岐するバイパス分岐部と前記高圧通路又は前記燃料噴射手段に接続するバイパス接続部とを有するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ燃料の脈動を低減する脈動低減手段と、前記バイパス接続部側から前記バイパス分岐部側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧がフィード圧よりも低く設定されるバイパス通路逆流防止手段と、前記燃料噴射手段側から前記高圧ポンプ側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧が前記フィード圧よりも高く、かつ、前記高圧ポンプの駆動に伴った燃料の脈動圧よりも高く設定される高圧通路逆止弁とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記高圧ポンプは、前記内燃機関のクランクシャフトの回転に連動して往復運動することで前記吸入口から燃料を吸入し加圧して圧送可能なプランジャを有すると共に前記調量弁が開弁することで燃料を吸入し、閉弁することで加圧し圧送すると特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記脈動低減手段は、前記バイパス通路を介した前記高圧ポンプから前記バイパス接続部までのバイパス側通路長さを前記高圧通路の高圧側通路長さよりも長く設定することにより構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記脈動低減手段は、前記燃料の通路面積を絞る絞り部と、前記燃料の脈動を減衰する減衰器とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記バイパス分岐部は、前記低圧通路における前記低圧ポンプ側に設けられることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記バイパス通路逆流防止手段は、前記バイパス通路における前記バイパス接続部側に設けられることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記バイパス通路逆流防止手段は、電磁弁により構成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記燃料噴射手段の余剰燃料を前記バイパス通路に排出するリリーフ弁を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、前記バイパス通路流防止手段は、前記燃料噴射手段の余剰燃料を前記バイパス通路に排出する電磁式リリーフ弁により構成されること特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係る発明による内燃機関の燃料供給装置では、内燃機関の運転状態が暖機後アイドリング状態である場合において前記調量弁を開弁状態に制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置によれば、低圧通路から分岐するバイパス分岐部と高圧通路又は燃料噴射手段に接続するバイパス接続部とを有するバイパス通路と、燃料噴射手段側から高圧ポンプ側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧がフィード圧よりも高く、かつ、高圧ポンプの駆動に伴った燃料の脈動圧よりも高く設定される高圧通路逆止弁と、バイパス通路に設けられ燃料の脈動を低減する脈動低減手段とを備えるので、高圧ポンプの駆動により発生する燃圧脈動の伝播を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図、図２は、本発明の実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置が適用されたエンジンを示す概略構成図である。
【００２２】
図２に示すように、本実施例では本発明に係る内燃機関の燃料供給装置１を内燃機関としてのエンジン１０に適用して説明する。エンジン１０は６気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。
【００２３】
燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図２にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
【００２４】
なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。
【００２５】
従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。
【００２６】
また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２７、２８となっている。この吸気・排気可変動弁機構２７、２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９、３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１、３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９、３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３、２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７、２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３、３４が設けられている。
【００２７】
吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の下流側にスロットル弁３９を有する電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ４１が装着されており、このインジェクタ４１は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４１は、デリバリパイプ７６に連結され、このデリバリパイプ７６には高圧通路としての高圧燃料供給管７５を介して高圧ポンプとしての高圧燃料ポンプ７２が連結されている。ここでは、高圧燃料ポンプ７２は、シリンダヘッド１２に設置されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ４５が装着されている。
【００２８】
一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８、４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。
【００２９】
ところで、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５などを制御可能となっている。即ち、吸気管３７の上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０にはスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力しており、アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、クランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。更に、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ７６には燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の上流側及び下流側に位置して排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ６０、６１が設けられており、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。
【００３０】
従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ７２を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。
【００３１】
また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７、２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドリング運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
【００３２】
ここで、上述したエンジン１０の燃料供給装置１の燃料系について詳細に説明する。
【００３３】
本実施例の燃料供給装置１は、図１に示すように、燃料タンク７０と、燃料タンク７０内の燃料を加圧する低圧ポンプとしての低圧フィードポンプ７１と、この低圧フィードポンプ７１により加圧された燃料をさらに加圧する上述した高圧ポンプとしての高圧燃料ポンプ７２と、加圧された燃料を噴射する燃料噴射手段としての燃料噴射機構７３を備える。
【００３４】
燃料タンク７０は、エンジン１０に供給される燃料を貯留するものであり、この燃料タンク７０には、低圧フィードポンプ７１が装着されている。
【００３５】
この低圧フィードポンプ７１は、電動式モータにより燃料タンク７０内の燃料を所定のフィード圧、例えば、数百ｋＰａ程度まで加圧し、低圧燃料とし圧送可能なものである。低圧フィードポンプ７１は、低圧通路としての低圧燃料供給管７４を介して高圧燃料ポンプ７２の吸入口７２ｇに接続される。また、この低圧燃料供給管７４には、低圧燃料戻し管７４ａが分岐して設けられる。
【００３６】
この低圧燃料戻し管７４ａは、基端が燃料タンク７０内において低圧燃料供給管７４から分岐する一方、先端もこの燃料タンク７０内に位置する。そして、この低圧燃料戻し管７４ａ上には、低圧調圧弁としての低圧側リリーフ弁７４ｂが設けられる。この低圧側リリーフ弁７４ｂは、低圧燃料供給管７４の燃料の圧力（以下「燃圧」と称す）がフィード圧よりも高くなった際に開弁し、これにより、低圧フィードポンプ７１から吐出された燃料の一部をこの低圧燃料戻し管７４ａを介して燃料タンク７０に戻し、低圧燃料供給管７４の燃圧を一定に保つことができる。
【００３７】
高圧燃料ポンプ７２は、エンジン１０のクランクシャフト１６（図２参照）の回転により駆動可能なものであり、低圧フィードポンプ７１によりすでに加圧された燃料である低圧燃料を高圧、例えば、数ＭＰａから数十ＭＰａ程度まで加圧して高圧燃料とし、燃料噴射機構７３に供給するための調量式の高圧ポンプである。さらに、高圧燃料ポンプ７２は、吐出口７２ｈが高圧通路としての高圧燃料供給管７５を介して後述する燃料噴射機構７３のデリバリパイプ７６に接続される。そして、この高圧燃料供給管７５には、燃料噴射機構７３のデリバリパイプ７６側から高圧燃料ポンプ７２側への燃料の逆流を防止する高圧通路逆止弁７７が装着されている。
【００３８】
ここで、高圧燃料ポンプ７２について詳細に説明する。
【００３９】
高圧燃料ポンプ７２は、ケーシング７２ａと、プランジャ７２ｂと、圧力室７２ｃと、調量弁としてのスピル弁７２ｄと、付勢手段としてのスプリング７２ｅと、ソレノイド７２ｆとを備える。
【００４０】
ケーシング７２ａは、円筒状に形成され、その一端部に低圧燃料を吸入する吸入口７２ｇが形成され、側面部に高圧燃料を吐出する吐出口７２ｈが形成される。プランジャ７２ｂは、このケーシング７２ａ内に往復運動可能に支持される。圧力室７２ｃは、燃料を加圧するための空間であり、このプランジャ７２ｂの一端面とケーシング７２ａの内面とにより画成される。吐出口７２ｈは、この圧力室７２ｃに連通するように形成されている。スピル弁７２ｄは、ケーシング７２ａの吸入口７２ｇに設けられ、ケーシング７２ａの軸方向に移動可能であると共に吸入口７２ｇを開閉可能であり、これにより、吸入口７２ｇと圧力室７２ｃとを連通することができる。
【００４１】
スピル弁７２ｄは、スプリング７２ｅにより吸入口７２ｇを開放可能な方向に付勢されると共に、ソレノイド７２ｆにより吸入口７２ｇを閉止可能な方向に吸引力を付与されることで吸入口７２ｇを開閉可能に構成される。ソレノイド７２ｆは、ＥＣＵ５１（図２参照）に電気的に接続され、ＥＣＵ５１が送信する制御信号によりその通電が制御されている。
【００４２】
このスピル弁７２ｄは、いわゆる、ノーマリオープン型スピル弁であり、すなわち、ソレノイド７２ｆが通電されていない場合、スピル弁７２ｄは、スプリング７２ｅにより吸入口７２ｇから離間する方向（圧力室７２ｃの方向）に付勢され、吸入口７２ｇを開放した状態（開弁状態）となり、吸入口７２ｇを燃料が流通可能となる。一方、ソレノイド７２ｆが通電されている場合、スピル弁７２ｄは、ソレノイド７２ｆにより吸入口７２ｇに近づく方向（ソレノイド７２ｆの方向）に吸引され、吸入口７２ｇを閉止した状態（閉弁状態）となり、吸入口７２ｇを介した燃料の吸入、流出が遮断される。これにより、仮にソレノイド７２ｆが断線してしまったとしても、吸入口７２ｇは開放された状態で維持されるので、全量圧送が継続されてしまうことがなく、燃料供給系の破損を最小限に抑えることができる。
【００４３】
プランジャ７２ｂは、外径がケーシング７２ａの内径よりも若干小さい円柱状に形成され、このケーシング７２ａに対して往復運動可能に設けられる。また、プランジャ７２ｂは、一端面側に圧力室７２ｃを形成すると共に、他端面側に設けられるカム７２ｉに不図示のスプリングにより押し付けられるように付勢される。カム７２ｉは、カムシャフト７２ｊに固定されており、このカムシャフト７２ｊは、不図示の機構を介してエンジン１０のクランクシャフト１６（図２参照）の回転に連動して回転する。そして、カム７２ｉは、このカムシャフト７２ｊと共に回転し、これにより、プランジャ７２ｂは、このカム７２ｉに押圧されてケーシング７２ａに対して往復運動することとなる。
【００４４】
圧力室７２ｃは、プランジャ７２ｂの往復運動に応じて容積が変化することで吸入口７２ｇから燃料を吸入可能となり、さらに、吸入した燃料を加圧すると共に吐出口７２ｈから圧送可能となる。ここで、プランジャ７２ｂの往復移動は、プランジャ７２ｂが圧力室７２ｃの容積を増大させる方向へ移動する吸入行程と、同容積を減少させる方向へ移動する圧送行程とからなる。そして、吸入行程では、プランジャ７２ｂがカム７２ｉ側に移動することで圧力室７２ｃの容積が増大し、このとき、ＥＣＵ５１は、ソレノイド７２ｆを非通電状態に制御し吸入口７２ｇを開放することで、内部の燃圧が低下し、燃料を吸入する吸入力が該圧力室内に作用し、低圧燃料供給管７４の低圧燃料をこの吸入口７２ｇを通して圧力室７２ｃに吸入することができる。一方、圧送行程では、プランジャ７２ｂがスピル弁７２ｄ側に移動することで圧力室７２ｃの容積が減少し、このとき、ＥＣＵ５１は、ソレノイド７２ｆを通電状態に制御し吸入口７２ｇを閉鎖することで、内部の燃圧が上昇し、燃料を押圧する押圧力が該圧力室内に作用し、所定の圧力まで加圧された高圧燃料を吐出口７２ｈから高圧燃料供給管７５を介して燃料噴射機構７３に圧送することができる。また、このソレノイド７２ｆの通電時期、すなわち、吸入口７２ｇの閉鎖時期を調節することで、燃料の吸入量を調量することができる。
【００４５】
燃料噴射機構７３は、上述のデリバリパイプ７６と、このデリバリパイプ７６に接続される上述の複数のインジェクタ４１により構成される。さらに具体的には、インジェクタ４１は、６つの気筒に対応して設けられた６つの燃焼室１８に対して、それぞれ１つずつ、合計６つ設けられる。そして、デリバリパイプ７６は、第１デリバリパイプ７６ａと第２デリバリパイプ７６ｂからなり、この第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂにそれぞれ３つずつのインジェクタ４１が接続される。また、この燃料噴射機構７３は、第１デリバリパイプ７６ａが高圧燃料供給管７５に接続されると共にこの第１デリバリパイプ７６ａと第２デリバリパイプ７６ｂとが接続管７８により接続される。そして、上述した燃圧センサ５９は、第１デリバリパイプ７６ａに設けられている。また、この第１デリバリパイプ７６ａと高圧燃料ポンプ７２の吐出口７２ｈとを接続する高圧燃料供給管７５に高圧通路逆止弁７７が装着されている。さらに、第２デリバリパイプ７６ｂには、高圧燃料戻し管７９が接続される。
【００４６】
高圧通路逆止弁７７は、デリバリパイプ７６に供給された燃圧を一定に保つためのものである。高圧通路逆止弁７７は、高圧燃料ポンプ７２の圧力室７２ｃ内の低圧燃料の圧力が所定圧力、例えば、数十ＭＰａ程度以上となると開弁し、燃料が高圧燃料供給管７５を通過可能とする。高圧燃料ポンプ７２で加圧された高圧燃料は、高圧通路逆止弁７７、高圧燃料供給管７５、第１デリバリパイプ７６ａ、第２デリバリパイプ７６ｂを介して、複数のインジェクタ４１に供給され、この複数の複数のインジェクタ４１は、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の高圧燃料を微粒化してエンジン１０の各気筒の燃焼室１８に直接噴射することができる。
【００４７】
高圧燃料戻し管７９は、基端が第２デリバリパイプ７６ｂに接続される一方、先端が燃料タンク７０内に位置する。そして、この高圧燃料戻し管７９には、高圧調整弁としての高圧側リリーフ弁８０が装着されている。この高圧側リリーフ弁８０は、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の高圧燃料が所定圧力、例えば、十数ＭＰａ程度以上となると開弁し、これにより、燃料の圧力が所定圧力よりも高くなった際に、高圧燃料戻し管７９を介して第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の余剰燃料を燃料タンク７０に戻し、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の燃圧を一定に保つことができる。
【００４８】
上記のように構成される燃料供給装置１では、エンジン１０が始動すると、低圧フィードポンプ７１が駆動して燃料タンク７０内の燃料を加圧し、低圧燃料供給管７４を介して低圧燃料を高圧燃料ポンプ７２に供給し、この高圧燃料ポンプ７２は低圧燃料をさらに加圧し、高圧燃料供給管７５を介して高圧燃料を第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂに供給することができ、複数のインジェクタ４１は、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。このとき、ＥＣＵ５１は、燃圧センサ５９が検出した燃料圧力に基づいて高圧燃料ポンプ７２を駆動制御し、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の燃料圧力を所定圧力に維持している。第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の燃料圧力が所定圧力より大きくなると、高圧側リリーフ弁８０が開放して高圧燃料戻し管７９を介して高圧燃料を燃料タンク７０に排出する。
【００４９】
ところで、上述のように、高圧燃料ポンプ７２においてクランクシャフト１６と連動するカム７２ｉによってプランジャ７２ｂを往復移動させると、プランジャ７２ｂの位置はクランク角に応じた位置となる。したがって、このような燃料供給装置１では、このクランク角に応じたプランジャ７２ｂの位置を検出し、これに応じてスピル弁７２ｄの閉弁時期を設定している。
【００５０】
ここで、このようなエンジン１０の燃料供給装置１では、例えば、暖機後のアイドリング運転においては、エンジン冷却水温が高く燃料が比較的気化・微粒化しやすく、さらに、回転数も低いことから燃料噴射から点火までの期間が比較的長く、筒内圧も比較的低いことから、フィード圧で燃料を噴射しても、十分に燃料を気化・微粒化することが可能である。そのため、燃料供給装置１では、高圧燃料ポンプ７２のスピル弁７２ｄを開弁状態とし、低圧フィードポンプ７１でフィード圧まで加圧された燃料を高圧燃料ポンプ７２でさらに加圧することはせず、フィード圧のままで燃料噴射機構７３に燃料を供給（以下、これを「フィード圧運転」と称す）することがある。
【００５１】
ところがこの場合、高圧燃料ポンプ７２のプランジャ７２ｂはクランクシャフト１６の回転に連動して往復運動していることから、スピル弁７２ｄを開弁状態とし、高圧燃料ポンプ７２での燃料の加圧を停止しても、プランジャ７２ｂは駆動し続けている。このため、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の圧力脈動が生じ、この脈動が燃料の供給通路内における燃圧を変動させ、この燃圧の変動がデリバリパイプ７６及びインジェクタ４１に伝播するおそれがある。そして、ＥＣＵ５１は、運転状態により、各インジェクタ４１から噴射する燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御するが、このデリバリパイプ７６及びインジェクタ４１に上記のように圧力脈動が伝播することで、インジェクタ４１による燃料噴射量に誤差が生じ、そのため、空燃比の制御性が悪化するおそれがある。特に上記のように暖機後アイドリング運転時にフィード圧で燃料を噴射する場合、この噴射圧に対する圧力脈動の影響が大きくなることから、この圧力脈動を低減することが重要である。
【００５２】
そこで、エンジン１０の燃料供給装置１では、低圧燃料供給管７４から分岐するバイパス通路としてのバイパス管８１と、このバイパス管８１に設けられる脈動低減手段としての脈動低減部８２とを備え、上述の高圧通路逆止弁７７の開弁圧を低圧フィードポンプ７１によるフィード圧よりも高く設定することで、高圧燃料ポンプ７２の駆動により発生する燃圧脈動の伝播を効果的に抑制している。
【００５３】
具体的には、バイパス管８１は、低圧燃料供給管７４から分岐するバイパス分岐部８１ａと燃料噴射機構７３の第１デリバリパイプ７６ａに接続するバイパス接続部８１ｂとを有する。すなわち、バイパス管８１は、バイパス分岐部８１ａにおいて低圧燃料供給管７４から分岐し、高圧燃料ポンプ７２を通らずに、バイパス接続部８１ｂにおいて第１デリバリパイプ７６ａに接続する低圧燃料のバイパス供給経路である。また、このバイパス管８１には、バイパス通路逆流防止手段としてのバイパス通路逆止弁８３が装着されている。
【００５４】
バイパス通路逆止弁８３は、バイパス接続部８１ｂ側からバイパス分岐部８１ａ側への燃料の逆流を防止し、デリバリパイプ７６に供給された燃圧を一定に保つためのものである。このバイパス通路逆止弁８３の開弁圧は、フィード圧よりも若干低く設定される。すなわち、このバイパス通路逆止弁８３は、バイパス管８１内の燃料の圧力がフィード圧になった際には開弁し、これにより、フィード圧の燃料がバイパス管８１を通過し、デリバリパイプ７６に供給可能とする。なお、このバイパス通路逆止弁８３の開弁圧は、圧力損失の抑制のため、可能な限り低く設定しておくとよい。
【００５５】
高圧通路逆止弁７７は、開弁圧がフィード圧よりも高く設定される。これに加え、さらに、高圧通路逆止弁７７の開弁圧は、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の脈動圧よりも高く設定される。
【００５６】
そして、本実施例の制御手段としてのＥＣＵ５１は、暖機後アイドリング運転時において、ソレノイド７２ｆを非通電としてスピル弁７２ｄの開閉動作を制御して開弁状態で停止することで、低圧フィードポンプ７１でフィード圧まで加圧された燃料を高圧燃料ポンプ７２でさらに加圧することはせず、燃料をフィード圧で燃料噴射機構７３に供給する。なお、ＥＣＵ５１によるエンジン１０の暖機後アイドリング運転の判定は、クランク角センサ５７が検出するエンジン回転数がアイドル回転数か否か、水温センサ５８が検出するエンジン冷却水温が予め設定される所定値以上か否かなど種々の方法で判定すればよい。
【００５７】
すなわち、通常の運転時では、高圧燃料ポンプ７２は燃料をフィード圧以上に加圧し、これにより、高圧通路逆止弁７７は開弁され、高圧の燃料は高圧燃料供給管７５を介してデリバリパイプ７６に供給される。そして、スピル弁７２ｄを開弁状態とし、高圧燃料ポンプ７２による加圧を停止すると、デリバリパイプ７６内の燃料がインジェクタ４１から噴射されることからその燃圧は徐々に低下する。このとき、高圧燃料ポンプ７２に至ったフィード圧の燃料は、そのまま高圧燃料ポンプ７２を通過し、フィード圧で高圧通路逆止弁７７に到達する。ここで、高圧通路逆止弁７７の開弁圧がフィード圧よりも高く設定されていることから、高圧通路逆止弁７７は開弁せず、高圧燃料供給管７５を介した燃料噴射機構７３への燃料供給は行われない。一方、低圧フィードポンプ７１により加圧された燃料は、バイパス分岐部８１ａを介して、バイパス管８１に導入され、バイパス通路逆止弁８３に到達し、そして、上記のデリバリパイプ７６内の燃圧がフィード圧以下になると、バイパス通路逆止弁８３が開弁し、フィード圧の燃料が燃料噴射機構７３に供給され、各インジェクタ４１からフィード圧で燃料が噴射され、バイパス管８１を介したフィード圧運転に移行する。
【００５８】
つまり、通常運転時には、高圧燃料供給管７５を介して燃料噴射機構７３に高圧の燃料が供給され、フィード圧運転時には、バイパス管８１を介して燃料噴射機構７３にフィード圧の燃料が供給され、その供給経路を切り替えることができる。すなわち、エンジン１０の運転状態に応じて高圧燃料ポンプ７２のソレノイド７２ｆを非通電状態にするという簡単な制御だけでフィード圧の燃料の供給経路が切り替わり、フィード圧運転に移行することができる。また、高圧燃料ポンプ７２のソレノイド７２ｆを非通電状態にするという制御以外は、機械的な構成により燃圧に応じて供給経路が切り替わることから、迅速にフィード圧運転に移行できると共に安価で信頼性を向上することもできる。
【００５９】
また、このとき、高圧通路逆止弁７７の開弁圧は、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の脈動圧よりも高く設定されることから、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の脈動圧により高圧通路逆止弁７７が開弁してしまうことが防止される。これにより、フィード圧運転時において、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の圧力脈動が高圧燃料供給管７５を介して燃料噴射機構７３に伝播することが防止される。なお、高圧通路逆止弁７７の開弁圧の上限は、ばらつきを考慮して脈動圧よりも高い範囲で最小値としておくとよい。これは、開弁圧が過大な場合、高圧燃料ポンプ７２により加圧された燃料の圧送の障害となり、高圧燃料ポンプ７２による圧送効率が低下することを防止するためである。
【００６０】
さらに、ＥＣＵ５１により暖機後アイドリング運転じにおいて、ソレノイド７２ｆを非通電としてスピル弁７２ｄの開閉動作を制御して開弁状態で停止し、低圧フィードポンプ７１でフィード圧まで加圧された燃料を高圧燃料ポンプ７２でさらに加圧することはせず、フィード圧で燃料噴射機構７３に燃料を供給することで、上記の暖機後アイドリング運転のような比較的静かな運転領域においてこのスピル弁７２ｄの開閉にともなった作動音を低減することが可能となる。
【００６１】
ここで、バイパス管８１に設けられる脈動低減部８２は、バイパス管８１を通過する燃料の圧力脈動を低減するものである。さらに具体的には、脈動低減部８２は、バイパス管８１を介した高圧燃料ポンプ７２の吸入口７２ｇからバイパス接続部８１ｂまでのバイパス側通路長さＬ１を高圧燃料ポンプ７２の吐出口７２ｈから第１デリバリパイプ７６ａまでの高圧燃料供給管７５の高圧側通路長さＬ２よりも長く設定することにより構成される。バイパス側通路長さＬ１は、バイパス管８１と、バイパス分岐部８１ａから高圧燃料ポンプ７２の吸入口７２ｇまでの低圧燃料供給管７４の通路長さとを合わせた長さである。これにより、スピル弁７２ｄを開弁状態で停止しフィード圧運転を行う際には、フィード圧の燃料が相対的に長い管路長を有するバイパス管８１を通過することで、燃料の圧力脈動を圧力損失により減衰し、この圧力脈動が燃料噴射機構７３に伝播することが抑制される。一方、スピル弁７２ｄを作動させ、高圧燃料ポンプ７２により燃料をフィード圧以上に加圧する際には、加圧された燃料が相対的に短い管路長を有しその容積が小さい高圧燃料供給管７５を通過することで、適正な圧力まで昇圧する時間が長くなってしまうことを防止することができる。
【００６２】
ここで、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の脈動周期は、このプランジャ７２ｂの往復運動の速度、つまり、エンジン回転数に応じて変化する。そして、脈動低減部８２において圧力脈動の減衰に必要なバイパス側通路長さＬ１は、脈動周期に比例し、低回転になり脈動周期が長くなるほど（脈動周波数が低くなるほど）このバイパス側通路長さＬ１を長くする必要がある。本実施例では、バイパス側通路長さＬ１は、少なくともエンジン１０の下限回転数であるアイドリング回転数（例えば、５００〜８００ｒｐｍ）で圧力脈動の減衰が可能な長さに設定され、これにより、アイドリング回転数以上であれば、圧力脈動が減衰され、バイパス管８１を介した脈動の伝播を防止することができる。
【００６３】
なお、本実施例の燃料タンク７０は車両後部に配置され、エンジン１０は車両前部に配置される。そして、上述のバイパス管８１のバイパス分岐部８１ａは、低圧燃料供給管７４における低圧フィードポンプ７１側に設けられる。すなわち、バイパス管８１は、低圧燃料供給管７４において低圧フィードポンプ７１と高圧燃料ポンプ７２との中間よりも低圧フィードポンプ７１側、さらに具体的には、燃料タンク７０出口部分近傍から分岐し、低圧燃料供給管７４と並行して設けられる。これにより、この所定のバイパス側通路長さＬ１が必要なバイパス管８１を低圧燃料供給管７４と共に車両後部の燃料タンク７０から車両前部のエンジン１０までの間の十分な長さを有する空間に搭載することができ、容易に適正なバイパス側通路長さＬ１を確保することができる。
【００６４】
さらに、バイパス通路逆止弁８３は、バイパス管８１におけるバイパス接続部８１ｂ側に設けられる。すなわち、バイパス通路逆止弁８３は、バイパス管８１においてバイパス分岐部８１ａとバイパス接続部８１ｂとの中間よりもバイパス接続部８１ｂ側、さらに具体的には、可能な限りバイパス接続部８１ｂの近傍に設けられる。これにより、デリバリパイプ７６、接続管７８を含み高圧通路逆止弁７７、高圧側リリーフ弁８０及びバイパス通路逆止弁８３により区画される燃料供給路の容積を最小限に抑制することができ、高圧燃料ポンプ７２により燃料をフィード圧以上に加圧する際の昇圧速度が低下することを防止することができる。
【００６５】
以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置１によれば、燃料を所定のフィード圧に加圧し圧送可能な低圧フィードポンプ７１と、エンジン１０の運転状態に応じて駆動し、スピル弁７２ｄが吸入口７２ｇを開閉することで低圧フィードポンプ７１により加圧された燃料の吸入量を調節すると共に加圧し圧送可能な高圧燃料ポンプ７２と、加圧された燃料を燃焼室１８に噴射可能な燃料噴射機構７３と、低圧フィードポンプ７１と高圧燃料ポンプ７２とを接続する低圧燃料供給管７４と、高圧燃料ポンプ７２と燃料噴射機構７３とを接続する高圧燃料供給管７５と、低圧燃料供給管７４から分岐するバイパス分岐部８１ａと燃料噴射機構７３に接続するバイパス接続部８１ｂとを有するバイパス管８１と、バイパス管８１に設けられ燃料の脈動を低減する脈動低減部８２と、バイパス接続部８１ｂ側からバイパス分岐部８１ａ側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧がフィード圧よりも低く設定されるバイパス通路逆止弁８３と、燃料噴射機構７３側から高圧燃料ポンプ７２側への燃料の逆流を防止すると共に開弁圧がフィード圧よりも高く、かつ、高圧燃料ポンプ７２の駆動に伴った燃料の脈動圧よりも高く設定される高圧通路逆止弁７７とを備える。
【００６６】
したがって、低圧燃料供給管７４から分岐するバイパス管８１と、このバイパス管８１に設けられる脈動低減部８２とを備え、高圧通路逆止弁７７の開弁圧を低圧フィードポンプ７１によるフィード圧よりも高く設定することで、通常の運転時では、高圧燃料ポンプ７２により燃料がフィード圧以上に加圧され、これにより、高圧通路逆止弁７７が開弁し、高圧燃料供給管７５を介して燃料噴射機構７３に高圧の燃料が供給される。そして、高圧燃料ポンプ７２による加圧を停止すると、高圧通路逆止弁７７が閉弁し、高圧燃料供給管７５を介した燃料噴射機構７３への燃料供給が停止し、バイパス管８１を介して燃料噴射機構７３にフィード圧の燃料が供給され、フィード圧運転に移行する。このとき、フィード圧の燃料が脈動低減部８２を設けたバイパス管８１を通過することで、燃料の圧力脈動が低減されるので、高圧燃料ポンプ７２の駆動により発生する燃圧脈動の伝播を効果的に抑制することができる。
【００６７】
さらに、バイパス通路逆止弁８３の開弁圧を燃料のフィード圧よりも低く設定することで、バイパス接続部８１ｂ側からバイパス分岐部８１ａ側への燃料の逆流を防止することができ、デリバリパイプ７６に供給された燃圧を一定に保つことができる。そして、バイパス管８１内の燃料の圧力がフィード圧になった際には開弁し、フィード圧の燃料をデリバリパイプ７６に供給することができる。
【００６８】
さらに、高圧通路逆止弁７７の開弁圧を燃料の脈動圧よりも高く設定することで、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の脈動圧により高圧通路逆止弁７７が開弁することが防止されるので、フィード圧運転時において、圧力脈動が高圧燃料供給管７５を介して燃料噴射機構７３に伝播することを防止することができる。
【００６９】
すなわち、バイパス管８１を設けて高圧通路逆止弁７７、バイパス通路逆止弁８３の開弁圧を適正に設定することで、機械的な構成により燃圧に応じて燃料の供給経路を切り替えることができることから、迅速にフィード圧運転に移行できると共に安価で信頼性を向上することができる。
【００７０】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置１によれば、高圧燃料ポンプ７２は、エンジン１０のクランクシャフト１６の回転に連動して往復運動することで吸入口７２ｇから燃料を吸入し加圧して圧送可能なプランジャ７２ｂを有すると共にスピル弁７２ｄが開弁することで燃料を吸入し、閉弁することで加圧し圧送する。したがって、高圧燃料ポンプ７２において、プランジャ７２ｂがエンジン１０のクランクシャフト１６の回転に連動して往復運動すると共にスピル弁７２ｄが開閉することで、燃料を吸入、加圧、圧送することができる。そして、フィード圧運転の際にはスピル弁７２ｄを開弁状態とするだけで、高圧燃料ポンプ７２での燃料の加圧を停止することができ、この間、プランジャ７２ｂの往復運動に伴った燃料の圧力脈動が発生しても、燃料がバイパス管８１を介して燃料噴射機構７３に供給されることからその圧力脈動を効果的に抑制することができる。
【００７１】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置１によれば、脈動低減部８２は、バイパス管８１を介した高圧燃料ポンプ７２からバイパス接続部８１ｂまでのバイパス側通路長さＬ１を高圧燃料供給管７５の高圧側通路長さＬ２よりも長く設定することにより構成される。したがって、バイパス側通路長さＬ１を高圧側通路長さＬ２よりも長くすることによって脈動低減部８２を構成することで、フィード圧運転を行う際には、フィード圧の燃料が相対的に長い管路長を有するバイパス管８１を通過するので、その圧力脈動が圧力損失により減衰され、圧力脈動が燃料噴射機構７３に伝播することを抑制することができる一方、燃料をフィード圧以上に加圧する際には、加圧された燃料が相対的に短い管路長を有しその容積が小さい高圧燃料供給管７５を通過するので、適正な圧力まで昇圧する時間が長くなってしまうことを防止することができる。
【００７２】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置１によれば、バイパス分岐部８１ａは、低圧燃料供給管７４における低圧フィードポンプ７１側に設けられる。したがって、所定のバイパス側通路長さＬ１が必要なバイパス管８１を低圧燃料供給管７４と共に車両後部の燃料タンク７０から車両前部のエンジン１０までの間の十分な長さを有する空間に搭載することができ、容易に適正なバイパス側通路長さＬ１を確保することができる。このため、高圧燃料ポンプ７２とデリバリパイプ７６との間の空間やエンジン１０近傍の限られた空間にこのバイパス管８１を設置する空間を新たに確保する必要がなく、空間効率や製造効率を向上させることができる。
【００７３】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置１によれば、バイパス通路逆止弁８３は、バイパス管８１におけるバイパス接続部８１ｂ側に設けられる。したがって、高圧通路逆止弁７７、高圧側リリーフ弁８０及びバイパス通路逆止弁８３により区画される燃料供給路の容積を最小限に抑制することができ、高圧燃料ポンプ７２により燃料をフィード圧以上に加圧する際の昇圧速度が低下することを防止することができる。
【００７４】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置１によれば、エンジン１０の運転状態が暖機後アイドリング状態である場合においてスピル弁７２ｄを開弁状態に制御するＥＣＵ５１を備える。したがって、暖機後アイドリング運転時において、スピル弁７２ｄを開弁状態で停止し、低圧フィードポンプ７１でフィード圧まで加圧された燃料を高圧燃料ポンプ７２でさらに加圧することはせず、燃料をフィード圧で燃料噴射機構７３に供給することで、比較的静かな運転領域においてこのスピル弁７２ｄの開閉にともなった作動音を低減することができる。この間、暖機後のアイドリング運転においては、エンジン冷却水温が高く燃料が比較的気化・微粒化しやすく、さらに、回転数も低いことから燃料噴射から点火までの期間が比較的長く、筒内圧も比較的低いことから、フィード圧で燃料を噴射しても、十分に燃料を気化・微粒化することができる。
【００７５】
なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関の燃料供給装置１は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、本発明のバイパス通路逆流防止手段は、開弁圧がフィード圧よりも低く設定されるバイパス通路逆止弁８３により構成されるものとして説明したが、ＥＣＵ５１により駆動が制御されるバイパス通路電磁弁により構成してもよい。この場合、ＥＣＵ５１は、燃圧センサ５９により検出されるデリバリパイプ７６内の燃料圧力に応じてバイパス通路電磁弁を開閉制御する。これにより、バイパス通路逆流防止手段をバイパス通路逆止弁８３で構成する場合と比較して、開弁時における燃料の圧力損失や燃圧変動を抑制でき、フィード圧運転時における燃圧の制御性を向上することができる。さらに、通常（高圧）運転時において、このバイパス通路電磁弁を開弁することで、燃圧の減圧制御も可能となり燃圧の制御性がさらに向上する。
【実施例２】
【００７６】
図３は、本発明の実施例２に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。実施例２に係る内燃機関の燃料供給装置は、実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置と略同様の構成であるが、バイパス通路と高圧燃料戻し通路とを共用している点で実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００７７】
実施例２に係るエンジン１０の燃料供給装置２０１は、図３に示すように、低圧燃料供給管７４から分岐し燃料噴射機構７３に接続するバイパス通路としてのバイパス管２８１を備える。具体的には、バイパス管２８１は、低圧燃料供給管７４から分岐するバイパス分岐部２８１ａと燃料噴射機構７３の第２デリバリパイプ７６ｂに接続するバイパス接続部２８１ｂとを有する。すなわち、バイパス管２８１は、バイパス分岐部２８１ａにおいて低圧燃料供給管７４から分岐し、高圧燃料ポンプ７２を通らずに、バイパス接続部２８１ｂにおいて第２デリバリパイプ７６ｂに接続する低圧燃料のバイパス供給経路である。そして、このバイパス管２８１にバイパス通路逆流防止手段としてのバイパス通路逆止弁２８３が装着されている。
【００７８】
バイパス管２８１のバイパス分岐部２８１ａは、上述の実施例１のバイパス分岐部８１ａと同様に、低圧燃料供給管７４における低圧フィードポンプ７１側に設けられる。さらに、バイパス通路逆止弁２８３も、上述の実施例１のバイパス通路逆止弁８３と同様な構成であると共にバイパス管２８１におけるバイパス接続部２８１ｂ側に設けられる。そして、バイパス管２８１に設けられる脈動低減手段としての脈動低減部２８２も、上述の実施例１の脈動低減部８２と同様に、バイパス管２８１を介した高圧燃料ポンプ７２の吸入口７２ｇからバイパス接続部２８１ｂまでのバイパス側通路長さＬ１を高圧燃料ポンプ７２の吐出口７２ｈから第１デリバリパイプ７６ａまでの高圧燃料供給管７５の高圧側通路長さＬ２よりも長く設定することにより構成される。
【００７９】
一方、本実施例の燃料供給装置２０１は、実施例１で上述した高圧燃料戻し管７９（図１参照）を備えておらず、その代わりにバイパス管２８１が第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の余剰燃料を燃料タンク７０に戻す通路として共用されている。すなわち、このバイパス管２８１のバイパス接続部２８１ｂ近傍に高圧調整弁としての高圧側リリーフ弁２８０が装着されている。
【００８０】
この高圧側リリーフ弁２８０は、バイパス管２８１から分岐しバイパス通路逆止弁２８３を迂回し再びバイパス管２８１に接続される分岐管２８０ａに設けられる。すなわち、バイパス通路逆止弁２８３と高圧側リリーフ弁２８０とは、バイパス管２８１において並列的に設けられる。高圧側リリーフ弁２８０は、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の高圧燃料が所定圧力、例えば、十数ＭＰａ程度以上となると開弁し、これにより、燃料の圧力が所定圧力よりも高くなった際に、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の余剰燃料がバイパス管２８１に排出される。そして、この余剰燃料は、バイパス管２８１、低圧燃料供給管７４、低圧燃料戻し管７４ａ及び低圧側リリーフ弁７４ｂを介して燃料タンク７０に戻され、これにより、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の燃圧を一定に保つことができる。
【００８１】
以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置２０１によれば、燃料噴射機構７３の余剰燃料をバイパス管２８１に排出する高圧側リリーフ弁２８０を備える。したがって、バイパス管２８１にバイパス通路逆止弁２８３と共に燃料噴射機構７３の余剰燃料を排出する高圧側リリーフ弁２８０を設けたことで、バイパス管２８１を介してフィード圧の燃料を燃料噴射機構７３に供給可能であると共に燃料噴射機構７３内の余剰燃料をバイパス管２８１に排出可能であり、燃料噴射機構７３内の余剰燃料を燃料タンク７０に戻す通路としてバイパス管２８１を共用することができる。この結果、燃料供給装置２０１が備える配管の数を減らすことができ、よりコンパクトで部品点数の少ない燃料供給装置２０１とすることができ、製造コストの低減にも資することができる。
【実施例３】
【００８２】
図４は、本発明の実施例３に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。実施例３に係る内燃機関の燃料供給装置は、実施例２に係る内燃機関の燃料供給装置と略同様の構成であるが、バイパス通路流防止手段の構成が実施例２に係る内燃機関の燃料供給装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００８３】
実施例３に係るエンジン１０の燃料供給装置３０１は、図４に示すように、実施例２の高圧側リリーフ弁２８０（図３参照）とバイパス通路逆止弁２８３（図３参照）に代えて、ＥＣＵ５１により駆動が制御されるバイパス通路流防止手段としての電磁式リリーフ弁３８３を備える。具体的には、この電磁式リリーフ弁３８３は、弁体３８３ａと、ソレノイド３８３ｂと、スプリング３８３ｃ及びこれらを収容するケーシング３８３ｄを備える。
【００８４】
弁体３８３ａは、バイパス管２８１を開閉可能なものである。この弁体３８３ａは、スプリング３８３ｃによりバイパス管２８１を閉鎖可能な方向、ここでは、高圧側の第２デリバリパイプ７６ｂ方向に付勢されると共に、ソレノイド３８３ｂにより第２デリバリパイプ７６ｂから離間する方向に吸引力を付与されることでバイパス管２８１を開閉可能に構成される。ソレノイド３８３ｂは、ＥＣＵ５１に電気的に接続され、ＥＣＵ５１が送信する制御信号によりその通電が制御されている。
【００８５】
すなわち、この電磁式リリーフ弁３８３は、ノーマリクローズ型の弁であり、ソレノイド３８３ｂが非通電状態である際にスプリング３８３ｃが弁体３８３ａを第２デリバリパイプ７６ｂ方向に付勢することでバイパス管２８１が閉鎖状態となる一方、ソレノイド３８３ｂが通電され、弁体３８３ａに第２デリバリパイプ７６ｂから離間する方向に吸引力が付与されることでバイパス管２８１が開放状態となる。
【００８６】
さらにここでは、スプリング３８３ｃの付勢力は、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の高圧燃料が所定圧力、例えば、十数ＭＰａ程度以上となると、弁体３８３ａが開弁する付勢力に設定される。
【００８７】
つまり、通常、ＥＣＵ５１は、燃圧センサ５９により検出されるデリバリパイプ７６内の燃料圧力に応じて電磁式リリーフ弁３８３を開閉制御する。これにより、例えば、実施例１のようにバイパス通路逆流防止手段をバイパス通路逆止弁８３（図１参照）で構成する場合と比較して、開弁時における燃料の圧力損失や燃圧変動を抑制でき、フィード圧運転時における燃圧の制御性を向上することができる。さらに、通常（高圧）運転時において、このバイパス通路電磁弁を開弁することで、燃圧の減圧制御も可能となり燃圧の制御性がさらに向上する。一方、仮に電磁式リリーフ弁３８３に接続する配線が断線しソレノイド３８３ｂの通電制御が不可能になった場合でも、スプリング３８３ｃの付勢力を上記のように設定していることから、燃料の圧力が所定圧力よりも高くなった際に、この電磁式リリーフ弁３８３が開弁しバイパス管２８１を介して余剰燃料を燃料タンク７０に戻し、第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の燃圧を一定に保つことができる。なお、スプリング３８３ｃの付勢力は、弁体３８３ａの受圧面積なども考慮して設定するとよい。
【００８８】
以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置３０１によれば、本発明のバイパス通路流防止手段は、燃料噴射機構７３の余剰燃料をバイパス管２８１に排出する電磁式リリーフ弁３８３により構成される。したがって、バイパス管２８１に電磁式リリーフ弁３８３を設けたことでバイパス管２８１を介してフィード圧の燃料を燃料噴射機構７３に供給可能であると共に燃料噴射機構７３内の余剰燃料をバイパス管２８１に排出可能であり、燃料噴射機構７３内の余剰燃料を燃料タンク７０に戻す通路としてバイパス管２８１を共用することができる。この結果、燃料供給装置２０１が備える配管の数を減らすことができ、例えば、実施例２のように分岐管２８０ａを設ける必要もないことから、よりコンパクトで部品点数の少ない燃料供給装置２０１とすることができ、製造コストの低減にも資することができる。
【００８９】
さらに、仮に電磁式リリーフ弁３８３に接続する配線が断線しソレノイド３８３ｂの通電制御が不可能になった場合でも、燃料の圧力が所定圧力よりも高くなった際に、この電磁式リリーフ弁３８３が開弁し第１デリバリパイプ７６ａ及び第２デリバリパイプ７６ｂ内の燃圧を一定に保つことができるので、適正な安全性も確保することができる。
【実施例４】
【００９０】
図５は、本発明の実施例４に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。実施例４に係る内燃機関の燃料供給装置は、実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置と略同様の構成であるが、脈動低減手段の構成が実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００９１】
実施例４に係るエンジン１０の燃料供給装置４０１は、図５に示すように、バイパス通路としてのバイパス管４８１に脈動低減手段としての脈動低減部４８２が設けられる。ここで、実施例１におけるバイパス管８１（図１参照）のバイパス分岐部８１ａは、適正なバイパス側通路長さＬ１を確保するため、低圧燃料供給管７４における低圧フィードポンプ７１側に設けられていたのに対し、実施例４におけるバイパス管４８１のバイパス分岐部４８１ａは、低圧燃料供給管７４のどこに設けられていてもよく、ここでは高圧燃料ポンプ７２側に設けられている。これにより、燃料供給装置４０１をよりコンパクトな構成にすることができる。
【００９２】
そして、実施例１の脈動低減部８２（図１参照）は、バイパス側通路長さＬ１を高圧側通路長さＬ２よりも長く設定することにより構成されていたのに対して、実施例４の燃料供給装置４０１では、脈動低減部４８２は、バイパス管４８１に設けられる絞り部４８２ａと、同じくバイパス管４８１に設けられる減衰器としてのパルセーションダンパ４８２ｂとにより構成される。
【００９３】
絞り部４８２ａは、バイパス管４８１内の燃料通路面積を絞るものであり、バイパス管４８１の内径を小さくすることで形成される。パルセーションダンパ４８２ｂは、バイパス管４８１の絞り部４８２ａよりもバイパス接続部４８１ｂ側に設けられると共にダイヤフラムを有する。バイパス管４８１に導入されるフィード圧の燃料は、この絞り部４８２ａに至ると、その流路面積が縮小することから、絞り部４８２ａを通過する際に抵抗が生じ、これにより、圧力脈動が低減される。そして、パルセーションダンパ４８２ｂに至ると、ダイヤフラムによりさらにその圧力脈動が減衰される。
【００９４】
以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１０の燃料供給装置４０１によれば、脈動低減部４８２は、燃料の通路面積を絞る絞り部４８２ａと、燃料の脈動を減衰するパルセーションダンパ４８２ｂとを有する。したがって、バイパス管４８１に絞り部４８２ａとパルセーションダンパ４８２ｂとを設けることで、フィード圧運転時においてバイパス管８１を介して燃料噴射機構７３に燃料を供給する場合には、この燃料が絞り部４８２ａを通過する際に抵抗が生じ、これにより、圧力脈動が低減され、その後、さらにパルセーションダンパ４８２ｂに至ると、ダイヤフラムによりさらにその圧力脈動が減衰される。また、例えば、実施例１のようにバイパス側通路長さＬ１を長くする必要もないので、燃料供給装置４０１をよりコンパクトな構成にすることができる。
【００９５】
ここで、脈動低減部４８２は、絞り部４８２ａ又はパルセーションダンパ４８２ｂのいずれか一方のみで構成してもよいし、必ずしも複数設ける必要もない。ただし、上記のように絞り部４８２ａとパルセーションダンパ４８２ｂを各１つずつ設けることで脈動低減部４８２を構成する場合、燃料の適正な流速を保ちつつ、十分に圧力脈度を減衰でき、さらにパルセーションダンパ４８２ｂもコンパクトなものですむことから最も好ましい。
【００９６】
なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関の燃料供給装置は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、本発明の燃料供給装置１、２０１、３０１、４０１を筒内噴射式の６気筒エンジンに適用して説明したが、この形式のエンジンに限らず、直列型またはＶ型エンジンに適用することもでき、また、燃料を燃焼室１８に連通する吸気ポート１９に噴射可能なインジェクタを備えるポート噴射式エンジン等に適用しても同様の作用効果を奏することができる。
【００９７】
また、以上の説明では、デリバリパイプ７６は、第１デリバリパイプ７６ａと第２デリバリパイプ７６ｂにより構成されるものとして説明したが、これに限らず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、以上の説明では、バイパス通路は、第１デリバリパイプ７６ａ又は第２デリバリパイプ７６ｂに接続するものとして説明したが、高圧通路の高圧通路逆止弁７７よりも下流側（燃料噴射機構７３側の）に接続するようにしてもよい。すなわち、バイパス接続部は高圧通路の高圧通路逆止弁７７よりも下流側に設けられてもよい。
【００９８】
また、以上の説明では、ＥＣＵ５１は、暖機後アイドリング運転時においてフィード圧運転を実行するものとして説明したが、これに限らず、例えば、始動時などにおいて高圧ポンプによる昇圧が遅い場合に、このフィード圧運転を実行するようにしてもよい。
【００９９】
また、以上の説明では、燃料タンク７０は車両後部に配置され、エンジン１０は車両前部に配置されるものとして説明したが、この逆でもよい。また、脈動低減手段は上記の構成に限らず、アキュムレータ等を用いてもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上のように、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、燃圧脈動の伝播を効果的に抑制するものであり、高圧ポンプの駆動により燃圧脈動が発生する種々の内燃機関に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る内燃機関の燃料供給装置が適用されたエンジンを示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例２に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例３に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施例４に係る内燃機関の燃料供給装置の燃料系を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１、２０１、３０１、４０１    燃料供給装置
１０    エンジン
１８    燃焼室
７０    燃料タンク
７１    低圧フィードポンプ（低圧ポンプ）
７２    高圧燃料ポンプ（高圧ポンプ）
７２ａ    ケーシング
７２ｂ    プランジャ
７２ｃ    圧力室
７２ｄ    スピル弁
７２ｇ    吸入口
７２ｈ    吐出口
７３    燃料噴射機構（燃料噴射手段）
７４ａ    低圧燃料戻し管
７４ｂ    低圧側リリーフ弁
７４    低圧燃料供給管（低圧通路）
７５    高圧燃料供給管（高圧通路）
７６    デリバリパイプ
７６ａ    第１デリバリパイプ
７６ｂ    第２デリバリパイプ
７７    高圧通路逆止弁
７９    高圧燃料戻し管
８０、２８０    高圧側リリーフ弁
８１、２８１、４８１    バイパス管（バイパス通路）
８１ｂ、２８１ｂ、４８１ｂ    バイパス接続部
８１ａ、２８１ａ、４８１ａ    バイパス分岐部
８２、２８２、４８２    脈動低減部（脈動低減手段）
８３、２８３    バイパス通路逆止弁（バイパス通路逆流防止手段）
３８３    電磁式リリーフ弁
４８２ｂ    パルセーションダンパ（減衰器）
４８２ａ    絞り部
【図１】
2008115753.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008115753.tif 000006
【図５】
2008115753.tif 000007