(57)【要約】【課題】高圧燃料供給手段の起動時における作動音に起因する違和感を低減すること。【解決手段】内燃機関のポート噴射弁へ燃料を供給するフィードポンプと、燃焼室内へ直接燃料を噴射する前記内燃機関の直噴噴射弁へ燃料を供給する高圧ポンプとを備える燃料供給を制御するにあたり、前記フィードポンプ単独で前記内燃機関へ燃料を供給する運転条件か否かを判定し（ステップＳ１０５）、かかる運転条件の場合には、前記高圧ポンプを着座動作させて（ステップＳ１０６）、着座音を発生させる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁とを備える内燃機関へ燃料を供給するものであり、
前記ポート噴射弁へ燃料を供給する第１燃料供給手段と、
前記第１燃料供給手段よりも高い圧力で前記直噴噴射弁へ燃料を供給するとともに、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても作動する第２燃料供給手段と、
を含んで構成されることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合には、前記第２燃料供給手段の燃料吐出量は、所定の制限値以下である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２燃料供給手段は、ピストンをシリンダ内で往復運動させるとともに、前記シリンダの燃料流入部に設けた弁体を前記ピストンが上死点に向かうときに閉じることにより、シリンダ内の燃料を吐出するピストン式ポンプであり、
前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合には、前記ピストンの上死点近傍で前記弁体を閉じて、前記弁体を前記燃料流入部に着座させるように前記第２燃料供給手段を作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記弁体を閉じた直後に前記弁体を開くことを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記弁体は、前記弁体を閉じた後、前記ピストンの上死点近傍で開くことを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合における前記第２燃料供給手段の作動回数は、前記第２燃料供給手段が前記内燃機関へ燃料を供給する場合と同じであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記内燃機関が搭載される車両の室内における騒音が規定値以下のときに、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合であっても、前記第２燃料供給手段が作動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項８】
前記内燃機関の負荷、機関回転数、又は前記車両の速度のうち少なくとも一つを基準として前記騒音が規定値以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の燃料供給装置。
【請求項９】
吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁とを備え、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料供給装置により燃料が供給されることを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】
内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁へ燃料を供給する第１燃料供給手段と、前記内燃機関の燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁へ、前記第１燃料供給手段よりも高い圧力で燃料を供給する第２燃料供給手段と、を備える燃料供給装置の制御に用いるものであり、
前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても前記第２燃料供給手段を作動させる第２燃料供給手段制御部を含んで構成されることを特徴とする燃料供給制御装置。
【請求項１１】
前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合には、前記第２燃料供給手段の燃料吐出量を、所定の制限値以下とすることを特徴とする請求項１０に記載の燃料供給制御装置。
【請求項１２】
前記第２燃料供給手段が、ピストンをシリンダ内で往復運動させるとともに、前記シリンダの燃料流入部に設けた弁体を前記ピストンが上死点に向かうときに閉じることにより、シリンダ内の燃料を吐出するピストン式ポンプである場合には、
前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合、前記ピストンの上死点近傍で前記弁体を閉じ、前記弁体を前記燃料流入部に着座させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の燃料供給制御装置。
【請求項１３】
前記第２燃料供給手段制御部は、前記弁体を閉じた直後に前記弁体を開くことを特徴とする請求項１２に記載の燃料供給制御装置。
【請求項１４】
前記第２燃料供給手段制御部は、前記弁体を閉じた後、前記ピストンの上死点近傍で前記弁体を開くことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料供給制御装置。
【請求項１５】
前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合における前記第２燃料供給手段の作動回数を、前記第２燃料供給手段が前記内燃機関へ燃料を供給する場合と同じとすることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の燃料供給制御装置。
【請求項１６】
前記内燃機関が搭載される車両の室内における騒音が規定値以下であるか否かを判定する騒音判定部をさらに備え、
前記騒音が規定値以下である場合、前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合であっても、前記第２燃料供給手段を作動させることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の燃料供給制御装置。
【請求項１７】
前記騒音判定部は、前記内燃機関の負荷、機関回転数、又は前記車両の速度のうち少なくとも一つを基準として前記騒音が規定値以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項１６に記載の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、さらに詳しくは、吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁とを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関には、ポート噴射弁により吸気通路内に燃料を噴射して均質混合気を形成し、内燃機関の燃焼室内で燃焼させるものがよく知られている。また、内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射して点火する、いわゆる直噴の内燃機関も実用化されている。さらに、近年においては、燃焼室内へ燃料を噴射する直噴噴射弁に加えて、吸気通路へ燃料を噴射するポート噴射弁をさらに備えることにより、両者の長所を取り入れた、いわゆるデュアル噴射方式の内燃機関も提案されている。このような、デュアル噴射弁を備えた内燃機関に関しては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、直噴噴射弁のみを備える直噴内燃機関では、直噴噴射弁に燃料を供給する高圧燃料供給手段が常に作動するため、この作動音に変化はない。しかし、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備え、それぞれを単独で、又は両方を併用して内燃機関に燃料を供給する場合には、高圧燃料供給手段の起動時に作動音が発生する。その結果、このような内燃機関を搭載した車両の乗員に対して違和感を与える。本発明者らは、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関について鋭意研究を続けた結果、この問題に直面した。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関において、高圧燃料供給手段の起動時における作動音に起因する違和感を低減できる燃料供給装置及び内燃機関、並びに燃料供給制御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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料供給装置は、吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁とを備える内燃機関へ燃料を供給するものであり、前記ポート噴射弁へ燃料を供給する第１燃料供給手段と、前記第１燃料供給手段よりも高い圧力で前記直噴噴射弁へ燃料を供給するとともに、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても作動する第２燃料供給手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００７】
この燃料供給装置は、ポート噴射弁に燃料を供給する第１燃料供給手段単独で内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても、第２燃料供給手段を作動させて作動音を発生させる。これにより、第２燃料供給手段が起動する際に発生する作動音の変化を緩和できる。その結果、第２燃料供給手段が起動する際に、第２燃料供給手段の作動音が乗員に与える違和感を低減できる。
【０００８】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合には、前記第２燃料供給手段の燃料吐出量は、所定の制限値以下であることを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記第２燃料供給手段は、ピストンをシリンダ内で往復運動させるとともに、前記シリンダの燃料流入部に設けた弁体を前記ピストンが上死点に向かうときに閉じることにより、シリンダ内の燃料を吐出するピストン式ポンプであり、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合には、前記ピストンの上死点近傍で前記弁体を閉じて、前記弁体を前記燃料流入部に着座させるように前記第２燃料供給手段を作動させることを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記弁体を閉じた直後に前記弁体を開くことを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記弁体は、前記弁体を閉じた後、前記ピストンの上死点近傍で開くことを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合における前記第２燃料供給手段の作動回数は、前記第２燃料供給手段が前記内燃機関へ燃料を供給する場合と同じであることを特徴とする。
【００１３】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記内燃機関が搭載される車両の室内における騒音が規定値以下のときに、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合であっても、前記第２燃料供給手段が作動することを特徴とする。
【００１４】
次の本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料供給装置において、前記内燃機関の負荷、機関回転数、又は前記車両の速度のうち少なくとも一つを基準として前記騒音が規定値以下であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
次の本発明に係る内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁とを備え、前記燃料供給装置により燃料が供給されることを特徴とする。
【００１６】
この内燃機関は、前記燃料供給装置を備えるので、第２燃料供給手段が起動する際に、第２燃料供給手段の作動音が乗員に与える違和感を低減できる。
【００１７】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射弁へ燃料を供給する第１燃料供給手段と、前記内燃機関の燃焼室内へ直接燃料を噴射する直噴噴射弁へ、前記第１燃料供給手段よりも高い圧力で燃料を供給する第２燃料供給手段と、を備える燃料供給装置の制御に用いるものであり、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても前記第２燃料供給手段を作動させる第２燃料供給手段制御部を含んで構成されることを特徴とする。
【００１８】
この燃料供給制御装置は、ポート噴射弁に燃料を供給する第１燃料供給手段単独で内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても、第２燃料供給手段を作動させて作動音を発生させる。これにより、第２燃料供給手段が起動する際に発生する作動音の変化を緩和できる。その結果、第２燃料供給手段が起動する際においては、第２燃料供給手段の作動音が乗員に与える違和感を低減できる。
【００１９】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合には、前記第２燃料供給手段の燃料吐出量を、所定の制限値以下とすることを特徴とする。
【００２０】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記第２燃料供給手段が、ピストンをシリンダ内で往復運動させるとともに、前記シリンダの燃料流入部に設けた弁体を前記ピストンが上死点に向かうときに閉じることにより、シリンダ内の燃料を吐出するピストン式ポンプである場合には、前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合、前記ピストンの上死点近傍で前記弁体を閉じ、前記弁体を前記燃料流入部に着座させることを特徴とする。
【００２１】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記第２燃料供給手段制御部は、前記弁体を閉じた直後に前記弁体を開くことを特徴とする。
【００２２】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記第２燃料供給手段制御部は、前記弁体を閉じた後、前記ピストンの上死点近傍で前記弁体を開くことを特徴とする。
【００２３】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合における前記第２燃料供給手段の作動回数を、前記第２燃料供給手段が前記内燃機関へ燃料を供給する場合と同じとすることを特徴とする。
【００２４】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記内燃機関が搭載される車両の室内における騒音が規定値以下であるか否かを判定する騒音判定部をさらに備え、前記騒音が規定値以下である場合、前記第２燃料供給手段制御部は、前記第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する場合であっても、前記第２燃料供給手段を作動させることを特徴とする。
【００２５】
次の本発明に係る燃料供給制御装置は、前記燃料供給制御装置において、前記騒音判定部は、前記内燃機関の負荷、機関回転数、又は前記車両の速度のうち少なくとも一つを基準として前記騒音が規定値以下であるか否かを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、この発明に係る燃料供給装置及び内燃機関、並びに燃料供給制御装置では、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関において、高圧燃料供給手段の起動時における作動音に起因する違和感を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、吸気通路内へ燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内へ燃料を噴射する直噴噴射弁とを備える内燃機関であれば、レシプロ式、ロータリー式を問わず適用できる。また、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましく適用できる。
【実施例】
【００２８】
この実施例に係る燃料供給装置、燃料供給制御装置は、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関に燃料を供給するにあたり、直噴噴射弁へ燃料を供給する第２燃料供給手段が発する騒音が許容できる範囲内においては、ポート噴射弁へ燃料を供給する第１燃料供給手段単独で前記内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても、作動音を発生させるために前記第２燃料供給手段を作動させる点に特徴がある。すなわち、直噴噴射弁からの燃料噴射の有無に関わらず第２燃料供給手段を作動して、その作動音を発生させる。
【００２９】
まず、この実施例に係る内燃機関について説明する。図１は、この実施例に係る内燃機関の一例を示す説明図である。この実施例に係る内燃機関１は、ガソリンを燃料としたレシプロ式の内燃機関である。この内燃機関１は、吸気通路の一部である吸気ポート８内に燃料Ｆを噴射するポート噴射弁２と、気筒１ｓ内の燃焼室１ｂ内へ燃料Ｆを直接噴射する直噴噴射弁３とを備える。そして、ポート噴射弁２と直噴噴射弁３とを用いて、燃料Ｆを内燃機関１に供給してこれを駆動する。
【００３０】
このように、この実施例に係る内燃機関１は、ポート噴射弁２と直噴噴射弁３とから燃料が供給される、いわゆるデュアル噴射方式のものであり、成層燃焼領域及び均質燃焼領域の両方で運転することができる。そして、内燃機関１は、その機関回転数ＮＥや負荷ＫＬあるいは冷却水の温度や排ガス温度等に応じて、ポート噴射弁２及び直噴噴射弁３から噴射する燃料Ｆの燃料噴射比率を変更することもできる。ここで、ポート噴射弁２による燃料噴射をポート噴射といい、直噴噴射弁３による燃料噴射を直噴噴射という。
【００３１】
ポート噴射弁２には、低圧デリバリパイプ１１（１１1、１１2）から燃料Ｆが供給される。この燃料Ｆは、数１００ｋＰａに加圧されてポート噴射弁２から噴射され、吸気ポート８内へ燃料噴霧Ｆｍｐを形成する。この燃料噴霧Ｆｍｐは、吸気ポート８内へ導入される空気Ａと混合気を形成し、この混合気は吸気弁６ｉから内燃機関１の燃焼室１ｂ内へ導入されて、点火プラグ７により着火されて燃焼する。
【００３２】
直噴噴射弁３には、高圧デリバリパイプ１２（１２1、１２2）から燃料Ｆが供給される。この燃料Ｆは、１０ＭＰａ以上に加圧されて直噴噴射弁３から噴射され、燃焼室１ｂ内へ燃料噴霧Ｆｍｇを形成する。この燃料噴霧Ｆｍｇは、吸気ポート８から吸気弁６ｉを通って燃焼室１ｂ内へ導入される空気Ａと混合気を形成する。そして、この混合気は、点火プラグ７により着火されて燃焼する。
【００３３】
前記空気Ａは、エアクリーナ５３で塵やごみが除去されてから、内燃機関１へ供給される。内燃機関１へ供給される空気は、エアクリーナ５３と吸気ポート８との途中に設けられる電子スロットル弁５２のバタフライ弁５２ｂの開度によって、流量が制御される。空気Ａの流量は、エアフローセンサ４２で測定されてエンジンＥＣＵ（Electronics Control Unit）２０に取り込まれ、内燃機関１の運転制御のパラメータとして用いられる。なお、前記電子スロットル弁５２は、エンジンＥＣＵ２０によってバタフライ弁５２ｂの開度が制御される。
【００３４】
エンジンＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ４３から取得したアクセル開度情報に基づき、内燃機関１へ供給する燃料の量と空気の量とを決定する。そして、決定した空気の量が内燃機関１に供給されるように、電子スロットル弁５２のバタフライ弁５２ｂの開度を制御する。なお、バタフライ弁５２ｂの開度情報をエンジンＥＣＵ２０が取得することにより、バタフライ弁５２ｂはフィードバック制御される。
【００３５】
内燃機関１の燃焼室１ｂ内では、ポート噴射弁２又は直噴噴射弁３から噴射された燃料Ｆと空気Ａとの混合気が燃焼する。混合気の燃焼圧力はピストン５に伝えられ、ピストン５を往復運動させる。ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド５Ｌを介してクランク軸５Ｃに伝えられる。そして、ピストン５の往復運動はクランク軸５Ｃで回転運動に変換されて、内燃機関１の出力として取り出される。燃焼後の混合気は、排ガスＥＸとなって排気弁６ｅを通って排気通路９へ排出される。この排ガスＥＸは、排気通路９に設けられる触媒５１へ導かれ、ここで浄化されて空気中へ排出される。
【００３６】
前記排気弁６ｅ、及び前記吸気弁６ｉは、それぞれ吸気側カム４ｉ、及び排気側カム４ｅによって開閉される。吸気側カム４ｉ、及び排気側カム４ｅは、吸気カムシャフト４ｉｓ、及び排気カムシャフト４ｅｓに設けられており、吸気及び排気カムシャフト４ｅｓ、４ｉｓは、内燃機関１のクランク軸５Ｃから、タイミングベルトやチェーン、あるいはギヤを介して駆動される。
【００３７】
この実施例に係る内燃機関１は、吸気カムシャフト４ｉｓの回転角度を検出するカム角検出センサ４７を備える。このカム角検出センサ４７により、エンジンＥＣＵ２０が吸気側カム４ｉの位置を検出して、点火プラグ７による点火時期の制御に用いる。なお、カム角検出センサ４７は、排気カムシャフト４ｅｓの回転角を検出するようにしてもよい。
【００３８】
また、内燃機関１は、クランク軸５Ｃの回転角度を検出するクランク角センサ４１を備える。クランク角センサ４１の出力はエンジンＥＣＵ２０により取得され、この信号に基づいて、ポート噴射弁２や直噴噴射弁３の燃料噴射する時期を制御する。また、クランク角センサ４１によって、点火時期を制御してもよい。内燃機関１のクランク軸５Ｃの回転数が機関回転数ＮＥとして表される。機関回転数ＮＥは、回転数センサ４４により検出され、エンジンＥＣＵ２０に取り込まれ、内燃機関の運転制御に用いられる。
【００３９】
次に、内燃機関１の燃料噴射方式の例について簡単に説明する。この内燃機関１は、ポート噴射弁２と直噴噴射弁３とを備え、ポート噴射弁２又は直噴噴射弁３の少なくとも一方を用いて燃料を噴射する。そして、ポート噴射及び直噴噴射それぞれの長所を最大限引き出すように、内燃機関１の運転が制御される。このため、この内燃機関１は、内燃機関１の運転条件に応じて、ポート噴射弁２又は直噴噴射弁３単独での燃料噴射方式と、両者を組み合わせる燃料噴射方式とを切り替えて燃料が供給され、運転される。
【００４０】
内燃機関１が冷間で運転される場合や内燃機関１の始動時といった運転条件には、ポート噴射弁２単独で内燃機関１に燃料を供給する燃料噴射方式が用いられる。このような運転環境は、燃料噴霧が微粒化されにくく、燃焼が悪化するおそれがあるため、燃料噴霧の微粒化に効果的なポート噴射の方を用いる。成層燃焼領域、あるいは高回転かつ高負荷で内燃機関１が運転されるといった運転条件の場合、直噴噴射弁３単独で内燃機関１に燃料を供給する燃料噴射方式が用いられる。直噴噴射により点火プラグ７に近傍に濃い混合気を形成して成層燃焼するため、及び高回転、高負荷運転では燃焼温度が上昇するので、燃焼ガスに直接さらされる直噴噴射弁３の目詰まりを抑えるためである。内燃機関１の負荷が中程度、あるいは低回転かつ高負荷時といった運転条件の場合には、ポート噴射弁２と直噴噴射弁３との両者により内燃機関１に燃料を供給する燃料噴射方式を用いる。このように、内燃機関１の運転条件に応じて燃料噴射方式を切り替えて、ポート噴射及び直噴噴射それぞれの長所を最大限引き出すように内燃機関１が運転される。
【００４１】
次に、この実施例に係る燃料供給装置について説明する。図２は、この実施例に係る燃料供給装置の一例を示す概念図である。この実施例に係る燃料供給装置５０は、３個の気筒を備えるバンクを２個備える内燃機関に燃料を供給するものであるが、各バンクが備える気筒数やバンクの数はこれに限られるものではない。例えば、各気筒が直列に配置される直列形式の内燃機関や、２個のバンクがＶ型に配置される内燃機関、２個のバンクが対向して配置される内燃機関、４個のバンクがＷ型に配置される内燃機関等、気筒やバンクの数、配置は問わない。ここで、バンクとは、直列に配置される気筒１ｓの一つのまとまりをいう。
【００４２】
燃料タンク１６の燃料は、第１燃料供給手段であるフィードポンプ１４によって燃料配管６０を介して第２燃料供給手段である高圧ポンプ１０に送られる。フィードポンプ１４からは数１００ｋＰａで燃料が吐出されるが、レギュレータ１５によってこの圧力に制御される。フィードポンプ１４から吐出された燃料は、燃料配管６０から、低圧デリバリパイプ１１（１１1、１１2）、及び第２燃料供給手段である高圧ポンプ１０へ供給される。低圧デリバリパイプ１１には、低圧燃料配管６１から燃料が供給される。低圧デリバリパイプ１１は、第１及び第２低圧デリバリパイプ１１1、１１2を備えており、それぞれの低圧デリバリパイプには、内燃機関の片バンクが備える気筒分のポート噴射弁２が取り付けられている。そして、フィードポンプ１４から吐出される燃料は、低圧デリバリパイプ１１から、それぞれのポート噴射弁２へ分配される。
【００４３】
高圧ポンプ１０は、フィードポンプ１４で数１００ｋＰａに加圧された燃料を、直噴噴射弁３の燃料噴射に必要な１０ＭＰａ以上に加圧する。高圧ポンプ１０から吐出される燃料は、チェック弁１０ｃを介して高圧デリバリパイプ１２（１２1、１２2）、へ供給される。高圧デリバリパイプ１２は、第１及び第２高圧デリバリパイプ１２1、１２2を備えており、それぞれの高圧デリバリパイプには、内燃機関の片バンクが備える気筒分の直噴噴射弁３が取り付けられている。そして、高圧ポンプ１０から吐出される燃料は、高圧デリバリパイプ１２から、それぞれの直噴噴射弁３へ分配される。
【００４４】
第１及び第２高圧デリバリパイプ１２1、１２2は、連通管１２ｃで接続されている。また、第２高圧デリバリパイプ１２の出口１２ｏ2には、機械式のリリーフ弁１３が取り付けられている。高圧デリバリパイプ１２内の燃料が昇圧し過ぎないように、高圧デリバリパイプ１２内の燃料圧力が設定圧力を超えた場合にはリリーフ弁１３が開く。そして、燃料リリーフ通路６３を通して余剰燃料を燃料タンク１６へ戻す。高圧デリバリパイプ１２内における燃料の圧力は、燃料圧力センサ４６によって測定されて、エンジンＥＣＵ２０に取り込まれる。エンジンＥＣＵ２０は、高圧デリバリパイプ１２内の燃料の圧力が、運転条件によって定まる圧力より小さい場合は高圧ポンプ１０を駆動し、低い場合は高圧ポンプ１０の駆動を停止する。
【００４５】
なお、機械式のリリーフ弁１３は、高圧デリバリパイプ１２内の燃料の圧力を積極的に調整することはできないが、高圧デリバリパイプ１２内の燃料の圧力を積極的に調整できる燃圧調整機能を持つリリーフ弁を用いてもよい。このようなリリーフ弁としては、電磁力によって開閉可能な電磁リリーフ弁がある。次に、第２燃料供給手段である高圧ポンプについて説明する。
【００４６】
図３−１〜図３−４は、この実施例に係る高圧ポンプ及びその動作を示す説明図である。この実施例に係る高圧ポンプ１０は、調量機構を備えている。図３−１〜図３−３に示すように、この高圧ポンプ１０は、調量弁であるスピル弁１０ｓと、プランジャ１０ｐとを含んで構成される。この高圧ポンプ１０は、プランジャ１０ｐが往復運動することにより燃料を吐出する。プランジャ１０ｐは、内燃機関１の吸気カムシャフト４ｉｓによって駆動されて、チェック弁１０ｃへ燃料を吐出する。
【００４７】
このとき、燃料吸入口１０ｉ側に設けられるスピル弁１０ｓを、プランジャ１０ｐによる加圧行程中の最適なタイミングで閉じることにより、内燃機関１に供給する燃料Ｆを、内燃機関１に必要な燃料圧力、及び燃料量に制御することができる。ここで、スピル弁１０ｓは、電磁力によって開閉させることができるものであり、エンジンＥＣＵ２０からの制御信号によりスピル弁１０ｓが開閉される。
【００４８】
スピル弁１０ｓは、弁体１０ｖと、弁体１０ｖを弁座１０ｓｏから離間させるスプリング１０ｂと、弁体１０ｖを弁座１０ｓｏへ押し付ける電磁ソレノイド１０ａとを備える。電磁ソレノイド１０ａに通電されていない場合、スプリング１０ｂの弾性力により、弁体１０ｖは弁座１０ｓｏから離間した状態となる。このように、弁体１０ｖが開いた状態を、スピル弁１０ｓが開いた状態という。スピル弁１０ｓが開いた状態では、高圧ポンプ１０の燃料吸入口１０ｉから、弁座１０ｓｏに設けられる燃料流入部１０ｆを通ってシリンダ１０ｇ内へ燃料Ｆが流入する。
【００４９】
エンジンＥＣＵ２０からの制御信号により電磁ソレノイド１０ａに通電されると、電磁ソレノイド１０ａが発生する電磁力により弁体１０ｖが弁座１０ｓｏへ押し付けられる。このように、弁体１０ｖが閉じられた状態を、スピル弁１０ｓが閉じた状態という。スピル弁が閉じた状態では、高圧ポンプ１０の燃料吸入口１０ｉから弁座１０ｓｏを通る燃料Ｆは、弁体１０ｖによってせき止められるため、シリンダ１０ｇ内への燃料Ｆの流入が停止される。
【００５０】
図３−１は、スピル弁１０ｓが開くとともに、プランジャ１０ｐのピストン１０ｐｐが吸引側へストロークする状態を示す（図３−４中のＡで示す部分の相当する）。この状態では、燃料吸入口１０ｉから燃料Ｆが高圧ポンプ１０のシリンダ１０ｇ内へ吸引される。図３−２は、スピル弁１０ｓが開くとともに、プランジャ１０ｐのピストン１０ｐｐが吐出側へストロークする状態を示す（図３−４中のＢで示す部分の相当する）。この状態では、スピル弁１０ｓが開いており、プランジャ１０ｐの吐出圧力はチェック弁１０ｃの開弁圧力よりも低い。このため、高圧ポンプ１０のシリンダ１０ｇ内に吸引された燃料Ｆは、燃料吸入口１０ｉから燃料タンク１６へ戻される。
【００５１】
図３−３は、スピル弁１０ｓが閉じるとともに、プランジャ１０ｐのピストン１０ｐｐが吐出側へストロークしている状態を示す（図３−４中のＣで示す部分の相当する）。この状態では、スピル弁１０ｓが閉じているため、プランジャ１０ｐの吐出圧力がチェック弁１０ｃの開弁圧力よりも高くなる。これによりチェック弁１０ｃが開いて、高圧ポンプ１０のシリンダ１０ｇ内に吸引された燃料Ｆは、燃料吐出口１０ｏから高圧デリバリパイプ１２へ吐出される。
【００５２】
このように、高圧ポンプ１０は、調量弁であるスピル弁１０ｓを開閉することにより吐出量を調整できる。スピル弁１０ｓは、内燃機関１の吸気カムシャフト４ｉｓにより駆動されるプランジャ１０ｐの動作に応じて開閉させるが、内燃機関１の機関回転数ＮＥが高回転になっても、動作を追従させる必要がある。このため、スピル弁１０ｓは、機関回転数ＮＥが高回転まで追従できるように、応答性の速いものが用いられる。
【００５３】
スピル弁１０ｓを早いタイミングで閉じると、プランジャ１０ｐのピストン１０ｐｐの有効ストロークを長くできるので、燃料Ｆをより高圧にすることができる。このような調量機構により、この高圧ポンプ１０は、高圧デリバリパイプ１２へ供給する燃料Ｆの量を変化させるとともに、高圧デリバリパイプ１２内における燃料Ｆの圧力を上昇させることができる。なお、この実施例において、高圧デリバリパイプ１２内の燃料圧力の最大値は、第２高圧デリバリパイプ１２2に設けられたリリーフ弁１３の開弁圧力によって決定される。
【００５４】
ここで、この実施例に係る内燃機関１は、ポート噴射弁２又は直噴噴射弁３単独での燃料噴射方式と、両者を組み合わせる燃料噴射方式とを切り替えて運転される。ポート噴射弁２単独の燃料噴射方式で内燃機関１が運転される場合、直噴噴射弁３に燃料を供給する前記高圧ポンプ１０（図２、図３−１等参照）は、駆動ロスを低減するため停止される。上述したように、スピル弁１０ｓは応答性の速いため、スピル弁１０ｓの動作時には、弁体１０ｖが弁座１０ｓｏに着座するときに着座音が発生する。これが高圧ポンプ１０の作動音となる。
【００５５】
直噴噴射弁のみを備える直噴内燃機関では、常に高圧ポンプ１０が作動するため、前記着座音に変化はなく、このような内燃機関が搭載された車両の乗員には、違和感を与えない。しかし、この実施例に係る内燃機関１のように、ポート噴射弁と直噴噴射弁３とを備え、燃料噴射方式を切り替える場合には、高圧ポンプ１０の停止から起動、起動から停止で前記着座音が発生する。その結果、この実施例に係る内燃機関１が搭載された車両の乗員に違和感を与える。
【００５６】
この問題は、従来の直噴噴射弁のみを備える直噴内燃機関では発生していない。本発明車らは、ポート噴射弁と直噴噴射弁３とを備える内燃機関について鋭意研究した結果、かかる問題点を発見し、次のような手段によりこの問題点を解決した。すなわち、直噴噴射弁３へ燃料を供給する高圧ポンプ１０の作動音が許容できない範囲内においては、ポート噴射弁２へ燃料を供給するフィードポンプ１４単独で内燃機関１へ燃料を供給する場合も高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓを作動させ、着座音、すなわち作動音を発生させる。これにより、直噴噴射弁３からの燃料噴射を行う際に高圧ポンプ１０が起動したときにおいては、着座音の急激な変化が緩和される。その結果、この実施例に係る内燃機関１が搭載された車両の乗員に違和感を極めて低減できる。
【００５７】
次に、この実施例に係る燃料供給制御装置について説明する。図４は、この実施例に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。この実施例に係る燃料供給制御は、この実施例に係る燃料供給制御装置３０によって実現できる。図４に示すように、燃料供給制御装置３０は、エンジンＥＣＵ２０に組み込まれて構成されている。エンジンＥＣＵ２０は、ＣＰＵ２０ｐと、記憶部２０ｍと、入力及び出力ポート２５、２６と、入力及び出力インターフェイス２７、２８とから構成される。
【００５８】
なお、エンジンＥＣＵ２０とは別個に、この実施例に係る燃料供給制御装置３０を用意し、これをエンジンＥＣＵ２０に接続してもよい。そして、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実現するにあたっては、エンジンＥＣＵ２０が備える内燃機関１の制御機能を、前記燃料供給制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００５９】
燃料供給制御装置３０は、騒音判定部３１と、第２燃料供給手段制御部である高圧ポンプ制御部３２とを含んで構成される。これらが、この実施例に係る内燃機関の運転制御方法を実行する部分となる。この実施例において、燃料供給制御装置３０は、エンジンＥＣＵ２０を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）２０ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ２０ｐには、内燃機関１の運転や、燃料供給装置５０の動作を制御する制御部２３が含まれている。
【００６０】
ＣＰＵ２０と、記憶部２０ｍとは、バス２４1〜２４3を介して、入力ポート２５及び出力ポート２６を介して接続される。これにより、燃料供給制御装置３０を構成する騒音判定部３１と高圧ポンプ制御部３２とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、燃料供給制御装置３０は、エンジンＥＣＵ２０が有する内燃機関１の負荷ＫＬや機関回転数ＮＥその他の内燃機関の運転制御データを取得したり、燃料供給制御装置３０の制御をエンジンＥＣＵ２０の内燃機関の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００６１】
入力ポート２５には、入力インターフェイス２７が接続されている。入力インターフェイス２７には、クランク角センサ４１、エアフローセンサ４２、アクセル開度センサ４３、回転数センサ４４、車速センサ４５、燃料圧力センサ４６、カム角検出センサ４７その他の、燃料供給制御や内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス２７内のＡ／Ｄコンバータ２７ａやディジタルバッファ２７ｄにより、ＣＰＵ２０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート２５へ送られる。これにより、ＣＰＵ２０ｐは、燃料供給制御や内燃機関１の運転制御に必要な情報を取得することができる。
【００６２】
出力ポート２６には、出力インターフェイス２８が接続されている。入力インターフェイス２７には、高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓ、ポート噴射弁２、直噴噴射弁３その他の、燃料供給装置５０や内燃機関１の運転制御に必要な制御対象が接続されている。出力インターフェイス２８は、制御回路２８1、２８2等を備えており、ＣＰＵ２０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、エンジンＥＣＵ２０のＣＰＵ２０ｐは、燃料供給装置５０や内燃機関１の動作や運転を制御することができる。
【００６３】
記憶部２０ｍには、この実施例に係る燃料供給制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいは内燃機関１の運転制御に用いる燃料噴射量のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部２０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００６４】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ２０ｐへすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施例に係る燃料供給制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この燃料供給制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、騒音判定部３１、高圧ポンプ制御部３２の機能を実現するものであってもよい。次に、この実施例に係る燃料供給制御及び燃料供給制御装置等の動作について説明する。この説明においては、適宜図１〜図４を参照されたい。
【００６５】
図５は、この実施例に係る燃料供給制御及び燃料供給制御装置等の動作を説明するフローチャートである。図６−１〜図６−３は、この実施例に係る燃料供給制御に用いる騒音レベル算出マップである。この実施例に係る燃料供給制御を実行するにあたり、エンジンＥＣＵ２０の制御部２３は、内燃機関１が運転中か否かを判定する（ステップＳ１０１）。内燃機関１が停止している場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、この実施例に係る燃料供給制御を終了する。
【００６６】
内燃機関１が停止している場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、燃料供給制御装置３０の騒音判定部３１は、内燃機関１の搭載されている車両の車速Ｖ、内燃機関１の機関回転数ＮＥ、内燃機関１の負荷ＫＬのうち少なくとも一つを検出し（ステップＳ１０２）、取得する。そして、取得した車速Ｖ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬを、図６−１〜図６−３に示す騒音レベル算出マップ７０〜７２に与え、騒音レベルを算出する（ステップＳ１０３）。騒音レベル算出マップ７０〜７２は、エンジンＥＣＵ２０の記憶部２０ｍに格納されている。なお、ここでいう騒音は、内燃機関１が搭載された車両の室内騒音をいい、当該車両の乗員が検知する騒音である。
【００６７】
なお、騒音レベルの判定においては、騒音測定器により直接騒音を測定してもよい。しかし、この実施例のように、騒音を車速Ｖ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬといったパラメータにより評価することで、特別な測定器を使用する必要はない。これにより、燃料供給装置の構成を簡略化できるとともに、信頼性も向上させることができる。ここで、車速Ｖ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬを騒音判定パラメータという。この実施例に係る燃料供給制御に適用できる騒音パラメータはこれに限られず、音質を評価できるような騒音パラメータを用いてもよい。
【００６８】
ここで、騒音レベル算出マップについて説明する。この実施例に係る騒音レベル算出マップ７０、７１、７２は、それぞれ車速Ｖ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬに対する騒音を表している。騒音レベル算出マップ７０、７１、７２は、予め実験やシミュレーションにより求めることができる。これらのマップから分かるように、車速Ｖ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬの増加とともに、騒音も増加する。
【００６９】
ここでいう騒音、すなわち、内燃機関１が搭載された車両の室内騒音が増加すれば、高圧ポンプ１０が備えるスピル弁１０ｓの着座音が目立ち難くなる。このため、ある騒音レベルを超えた場合には、高圧ポンプ１０を停止−起動あるいは起動−停止させても、着座音は目立ち難くなる。したがって、騒音のレベルが所定の閾値Ｎｏｌよりも大きい場合は、高圧ポンプ１０を停止−起動あるいは起動−停止させてもよい。この実施例に係る燃料供給制御では、着座音を目立ち難くするため、高圧ポンプ１０による吐出が不要であるときにも高圧ポンプ１０を駆動するが、このようにすれば、無闇に高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓを動作させる必要はないので、駆動損失を低減できる。
【００７０】
騒音判定部３１は、算出した騒音レベルと、所定の閾値Ｎｏｌとを比較する。このとき、車速Ｖ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬのうち、いずれか一つの騒音判定パラメータに対する騒音レベルにより判定してもよいし、これらから２以上の騒音判定パラメータを用いてもよい。一つの騒音判定パラメータを用いる場合、取得した騒音判定パラメータを騒音レベル算出マップ７０等に与え、そのときの騒音レベルを取得する。そして、騒音判定部３１は、取得した騒音レベルが予め定めた閾値Ｎｏｌよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００７１】
２以上の騒音判定パラメータを用いる場合、取得した騒音判定パラメータから求めた騒音レベルのうち最も大きいものが、予め定めた閾値Ｎｏｌよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。すなわち、騒音判定パラメータが複数ある場合は、最も騒音レベルが大きいものと、予め定めた閾値Ｎｏｌとを比較する。このようにすれば、高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓを動作させる機会が少なくなるように制御できるので、駆動損失の低減に有利である。一方、騒音判定パラメータが複数ある場合は、最も騒音レベルが小さいものと、予め定めた閾値Ｎｏｌとを比較してもよい。このようにすれば、高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓを動作させる機会が多くなるように制御するので、乗員に与える着座音による違和感をより確実に低減できる。
【００７２】
図６−４、図６−５は、この実施例に係る他の騒音レベル算出マップを示す説明図である。上記騒音判定パラメータは、互いに独立ではなく、程度の違いは存在するが、それぞれ相互に影響を与え合う。図６−４、図６−５に示す騒音レベル算出マップ７３、７４はこれを考慮したものである。図６−４に示す騒音レベル算出マップ７３は、内燃機関１の機関回転数ＮＥと、負荷ＫＬとの組み合わせによる騒音レベルを記述してある。この騒音レベル算出マップ７３では、内燃機関１の機関回転数ＮＥとそのときの負荷ＫＬとを与えると、そのときの騒音Ｎｏmnを求めることができる。ステップＳ１０４においては、騒音判定部３１が、騒音Ｎｏmnと予め定めた閾値Ｎｏｌとを比較する。このようにすれば、騒音レベルをより精度よく評価できる。なお、車速Ｖによる騒音も加えて判定してもよい。
【００７３】
図６−５に示す騒音レベル算出マップ７４は、ある車速における、内燃機関１の機関回転数ＮＥと、負荷ＫＬとの組み合わせによる騒音レベルを記述した騒音レベル算出マップを、車速を変えて複数毎用意してある。この騒音レベル算出マップ７４では、内燃機関１の機関回転数ＮＥとそのときの負荷ＫＬと、そのときの車速Ｖとを与えると、そのときの騒音Ｎｏを求めることができる。ステップＳ１０４においては、騒音判定部３１が、騒音Ｎｏと予め定めた閾値Ｎｏｌとを比較する。このようにすれば、騒音レベルをさらに精度よく評価できる。
【００７４】
騒音判定部３１が、取得した騒音のレベルが閾値Ｎｏｌ以上であると判定した場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、スピル弁１０ｓの着座音は目立たず、乗員に対して高圧ポンプの停止−起動等による違和感を与えないと推定できる。このときは、内燃機関１が要求する燃料噴射方式に基づいて、高圧ポンプ１０を作動させ、燃料を吐出させる（ステップＳ１０７）。
【００７５】
騒音判定部３１が、取得した騒音のレベルが閾値Ｎｏｌよりも小さいと判定した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、高圧ポンプ１０の停止−起動等により、スピル弁１０ｓの着座音が乗員に対して違和感を与えるおそれが高いと推定できる。この場合、高圧ポンプ１０を作動させるか否かについて判定する必要がある。まず、この実施例に係る燃料供給制御装置３０が備える高圧ポンプ制御部３２が、フィードポンプ１４単独で燃料Ｆを供給するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００７６】
フィードポンプ１４単独で燃料Ｆを供給しない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、直噴噴射弁３から燃料を噴射しているので、高圧ポンプ１０は作動している。この場合には、ステップＳ１０１に戻って、燃料供給制御装置３０は監視を継続する。高圧側の噴射、すなわち直噴噴射弁３による燃料噴射があれば高圧ポンプ１０が作動しているため、高圧ポンプ１０の停止−起動等における着座音の有無が乗員に与える違和感は極めて少ないと推定できるからである。
【００７７】
フィードポンプ１４単独で燃料Ｆを供給する場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、高圧ポンプ制御部３２は、高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓに着座動作をさせ（ステップＳ１０６）、燃料Ｆの吐出をほとんど伴わずに着座音を発生させる。その後、燃料供給制御装置３０は、ステップＳ１０１に戻って監視を継続する。なお、この例では、騒音のレベルを判定して、騒音レベルが所定の閾値以上になった場合は、燃料噴射方式に基づいて高圧ポンプ１０から燃料Ｆを吐出させるが（ステップＳ１０２〜Ｓ１０４）、騒音レベルの判定はしなくてもよい。すなわち、高圧側の噴射の有無、すなわち、直噴噴射弁３による燃料噴射の有無のみにより、燃料Ｆの吐出をほとんど伴わずに着座音を発生させるか否かを判定してもよい。
【００７８】
次に、スピル弁の着座動作について説明する。図７は、スピル弁の着座動作についての説明図である。なお、以下の説明においては、適宜図３−１〜図３−４を参照されたい。なお、図７の縦軸はピストン１０ｐｐのリフト量ＰＬであり、横軸θは、吸気側カム４ｉのカム角度である。この実施例においては、高圧ポンプ１０の停止−起動等において、着座音が乗員に与える違和感を抑制するため、フィードポンプ１４単独で燃料を供給すればよいにも関わらず、予め高圧ポンプ１０を駆動する。これにより、かかる違和感を抑制する。
【００７９】
このため、高圧ポンプ制御部が高圧ポンプ１０を作動させる際には、スピル弁１０ｓの着座音が発生すれば十分であり、高圧ポンプ１０から燃料Ｆを吐出する必要はない。したがって、この実施例において、スピル弁１０ｓから着座音を発生させる際には、高圧ポンプ１０からの燃料吐出が極力小さくなるように、好ましくは燃料吐出を伴わないで、スピル弁１０ｓを閉じて、弁体１０ｖと弁座１０ｓｏとの間で着座音を発生させることが好ましい。すなわち、スピル弁１０ｓは、高圧ポンプ１０からの燃料吐出が極力小さくなる時期に、好ましくは燃料吐出を伴わない時期に閉じることが好ましい。ここで、スピル弁１０ｓから着座音を発生させる際に許容される高圧ポンプ１０からの燃料吐出量は、高圧ポンプ１０の１回あたりにおける最大吐出量（体積）の２％以下であり、好ましくは１％以下である。この範囲であれば、高圧ポンプ１０の駆動ロスを最小限に抑えて、スピル弁１０ｓの着座音を発生させることができる。この値が、スピル弁１０ｓから着座音を発生させる際に許容される高圧ポンプ１０からの燃料吐出量の制限値となる。
【００８０】
より具体的には、図７に示すように、プランジャ１０ｐのピストン１０ｐｐが上死点（ＴＤＣ：Top Death Center）近傍に位置するときに、スピル弁１０ｓの電磁ソレノイド１０ａに通電して弁体１０ｖを弁座１０ｓｏに当接させて、スピル弁１０ｓを閉じる。このようにすれば、燃料Ｆの吐出をほとんど伴わないで、着座音のみを発生させることができる。これにより、燃料吐出による駆動損失を低減できる。
【００８１】
ここで、ピストン１０ｐｐが上死点を過ぎると、燃料Ｆの流入によりスピル弁１０ｓを閉弁できなくなるおそれがある。一方、ピストン１０ｐｐが上死点前（ＢＴＤＣ：Before Top Death Center）であれば、燃料Ｆが高圧ポンプ１０の吸入口へ逆流するため、スピル弁１０ｓは容易に閉じることができる。このためＢＴＤＣかつ燃料吐出をほとんど伴わない時期にスピル弁１０ｓを閉じると、スピル弁１０ｓの駆動力を低減でき、その結果電力消費を低減できるので好ましい。このような時期は、ＢＴＤＣ５度〜１０度（θ1）から上死点までである。かかる時期にスピル弁１０ｓを閉じれば、高圧ポンプ１０からの燃料吐出をほとんど伴わず、確実にスピル弁１０ｓを閉弁させて着座音を発生させることができるとともに、スピル弁１０ｓの駆動力も低減できる。なお、燃料吐出低減及びスピル弁１０ｓの駆動力低減という観点から、スピル弁１０ｓの閉弁時期は、上死点が最も好ましい。
【００８２】
一方、スピル弁１０ｓは上死点近傍で閉じられるが、閉弁時間が長いと、ピストン１０ｐｐが下死点（ＢＤＣ：Bottom Death Center）に向かう。このとき、スピル弁１０ｓが閉じていると、シリンダ１０ｇ内は真空となってキャビテーションが発生することがある。キャビテーションが発生すると、ピストン１０ｐｐやシリンダ１０ｇの摩耗の原因となるため、着座音を発生させたら速やかにスピル弁１０ｓを開弁することが好ましい。このため、スピル弁１０ｓの閉弁直後に開弁させる。これにより、確実に着座音を発生できるとともに、キャビテーションが発生するおそれを極小にできる。この実施例に係るスピル弁１０ｓの場合、電磁ソレノイド１０ａに対する通電時間をＴＤＣまでとすることが好ましい。
【００８３】
開弁時期は、理想的にはスピル弁１０ｓ閉弁直後が好ましいが、上死点後（ＡＴＤＣ：After Top Death Center）であっても、シリンダ１０ｇ内にキャビテーションが発生しなければよい。また、キャビテーションが発生したとしても、高圧ポンプ１０の耐久性に影響を与えない程度であればよい。シリンダ１０ｇ内のキャビテーション発生は、シリンダ１０ｇ内に吸入される燃料の温度と飽和蒸気圧との関係から予測することができる。実際の内燃機関１の運転条件から予測される燃料温度を考慮すると、ＡＴＤＣ３度〜５度（θ2）までに開弁すれば、キャビテーションによる摩耗が発生したとしても、高圧ポンプ１０の耐久性に影響はない。このように、上死点以前に閉弁したスピル弁１０ｓは、遅くともＡＴＤＣ３度〜５度までに開弁すればよい。この実施例に係るスピル弁１０ｓの場合、電磁ソレノイド１０ａに対する通電時間をＡＴＤＣ３度〜５度までとする。
【００８４】
なお、この実施例においては、ピストン１０ｐｐが下死点（ＢＤＣ：Bottom Death Center）近傍に位置するときにスピル弁１０ｓを作動させて着座音を発生させてもよい。このとき、下死点前（ＢＢＤＣ：Before Bottom Death Center）の早い時期では、燃料Ｆの流入によりスピル弁１０ｓを閉弁できなくなるおそれがある。このためＢＢＤＣ３度〜５度（θ3）から下死点までである。かかる時期にスピル弁１０ｓを閉じれば、高圧ポンプ１０からの燃料吐出をほとんど伴わず、確実にスピル弁１０ｓを閉弁させて着座音を発生させることができる。また、スピル弁１０ｓの開弁時期は、スピル弁１０ｓの閉弁直後であるが、遅くとも下死点後（ＡＢＤＣ：After Bottom Death Center）３度〜５度（θ4）とすることが好ましい。この時期であれば、高圧ポンプ１０からの燃料吐出をほとんど伴わず、確実にスピル弁１０ｓを開弁させることができる。なお、下死点でスピル弁１０ｓを閉弁し、その直後に開弁することが最も好ましい。
【００８５】
なお、この実施例に係る燃料供給装置５０において、リリーフ弁１３の代わりに電磁リリーフ弁を用い、さらに、フィードポンプ１４単独で燃料を供給する場合（すなわち直噴噴射弁３の噴射が無い場合）であっても、高圧ポンプ１０を作動させて高圧デリバリパイプ１２内へ燃料を吐出させるとともに、着座音を発生させてもよい。このとき、高圧デリバリパイプ１２内の燃料の圧力は、電磁リリーフ弁によって調整する。このようにすれば、スピル弁１０ｓの閉弁、開弁制御は、高圧ポンプ１０から燃料を吐出するときと同様でよいので、制御を簡略化することができる。
【００８６】
次に、スピル弁の着座回数について説明する。図８−１〜図８−４は、スピル弁の着座回数についての説明図である。図中の縦軸はピストン１０ｐｐのリフト量ＰＬであり、横軸は吸気側カム４ｉのカム角度θである。図中の矢印が、スピル弁１０ｓを着座させたことを意味する。直噴噴射弁３により燃料を噴射する場合、高圧ポンプ１０のスピル弁１０ｓは、図８−１のように閉弁されて着座して、燃料Ｆを吐出する。
【００８７】
この実施例においては、直噴噴射弁３により燃料を噴射しない場合、すなわち高圧ポンプ１０からは燃料Ｆを吐出せず、フィードポンプ１４単独で燃料Ｆを吐出する場合、スピル弁１０ｓの着座回数は、直噴噴射弁３により燃料を噴射する場合と同じとすることが好ましい。すなわち、図８−１に示す時期と同じ時期にスピル弁１０ｓをピストン１０ｐｐの上死点近傍で閉弁して着座音を発生させることが好ましい。このようにすれば、急激な着座音の変化が抑制できるため、着座音の変化が乗員に与える違和感をより低減できる。
【００８８】
なお、この実施例に係る燃料供給制御においては、これに限られず、例えば図８−２に示す着座音パターンのように、直噴噴射弁３により燃料を噴射する場合に対して、間引いて着座音を発生させてもよい。また、図８−３に示す着座音パターンのように、上死点及び下死点の両方で着座音を発生させ、直噴噴射弁３により燃料を噴射する場合に対して着座音を増加させてもよい。さらに、図８−４に示す着座音パターンのように、直噴噴射弁３により燃料を噴射する場合に対して、不規則に着座音を発生させてもよい。また、これらの着座音パターンを組み合わせ、所定時間は間引いたり、次の所定時間は着座音を増加させたりしてもよい。さらに、例えば、冷間始動時と暖機後の再始動時とで、着座音パターンを変更してもよい。いずれの着座音パターンでも、乗員の聴感上は異なって聞こえるため、内燃機関１の運転状態や、これを搭載した車両の走行モード等によって着座音パターンを変更することにより、着座音の変化に対する違和感をより効果的に低減できる。
【００８９】
以上、この実施例によれば、ポート噴射弁に燃料を供給するフィードポンプ単独で内燃機関へ燃料を供給する運転条件であっても、高圧ポンプの作動音を発生させるため、高圧ポンプを作動させる。これにより、高圧ポンプが停止から運転に移行する際、あるいは運転状態から停止する際に発生する作動音の変化を緩和できる。その結果、かかる場合に高圧ポンプの作動音が乗員に与える違和感を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明に係る燃料供給装置及び内燃機関、並びに燃料供給制御装置は、内燃機関に有用であり、特に、ポート噴射弁と直噴噴射弁とを備える内燃機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】この実施例に係る内燃機関の一例を示す説明図である。
【図２】この実施例に係る燃料供給装置の一例を示す概念図である。
【図３−１】この実施例に係る高圧ポンプ及びその動作を示す説明図である。
【図３−２】この実施例に係る高圧ポンプ及びその動作を示す説明図である。
【図３−３】この実施例に係る高圧ポンプ及びその動作を示す説明図である。
【図３−４】この実施例に係る高圧ポンプ及びその動作を示す説明図である。
【図４】この実施例に係る内燃機関の運転制御装置を示す説明図である。
【図５】この実施例に係る燃料供給制御及び燃料供給制御装置等の動作を説明するフローチャートである。
【図６−１】この実施例に係る燃料供給制御に用いる騒音レベル算出マップである。
【図６−２】この実施例に係る燃料供給制御に用いる騒音レベル算出マップである。
【図６−３】この実施例に係る燃料供給制御に用いる騒音レベル算出マップである。
【図６−４】この実施例に係る他の騒音レベル算出マップを示す説明図である。
【図６−５】この実施例に係る他の騒音レベル算出マップを示す説明図である。
【図７】スピル弁の着座動作についての説明図である。
【図８−１】スピル弁の着座回数についての説明図である。
【図８−２】スピル弁の着座回数についての説明図である。
【図８−３】スピル弁の着座回数についての説明図である。
【図８−４】スピル弁の着座回数についての説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  内燃機関
２  ポート噴射弁
３  直噴噴射弁
８  吸気ポート
１０  高圧ポンプ
１０ａ  電磁ソレノイド
１０ｆ  燃料流入部
１０ｐ    プランジャ
１０ｐｐ  ピストン
１０ｓ  スピル弁
１０ｓｏ  弁座
１０ｖ  弁体
１１  低圧デリバリパイプ
１２  高圧デリバリパイプ
１４  フィードポンプ
２０  エンジンＥＣＵ
３０  燃料供給制御装置
３１  騒音判定部
３２  高圧ポンプ制御部
５０  燃料供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図６−４】
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【図６−５】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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