(57)【要約】【課題】通路側噴射弁１４およびフィードポンプ５０の間に設けられる逆止弁５８が、逆止弁５８の下流に生じる脈動によって閉弁することを好適に抑制すること。【解決手段】逆止弁５８の下流には、迂回通路８４が設けられる。迂回通路８４は、低圧燃料通路２２内の燃料を吸入用容器５１に逆流させるためのものである。迂回通路８４には、迂回通路８４を連通状態および遮断状態に切り替える電子制御式の切替弁８６が設けられている。ＥＣＵ９０は、通路側噴射弁１４等の燃料噴射量が少量の場合、切替弁８６を開操作する。【選択図】図１
2016044598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、該内燃機関に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、該燃料タンクから燃料を吸い上げて吐出するフィードポンプと、該フィードポンプが吐出する燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関の燃料供給システムに適用され、
前記高圧燃料ポンプおよび前記フィードポンプの間に設けられ、前記高圧燃料ポンプ側である下流側の燃料の圧力に対する前記フィードポンプ側である上流側の燃料の圧力の差圧が規定圧以上となることで開弁する逆止弁と、
所定の条件が成立することを条件に、前記逆止弁を迂回して前記下流側から該下流側に流入する前の燃料の充填箇所への燃料の逆流を許容する許容部と、を備え、
前記所定の条件が、前記許容部によって前記逆流が許容されないと仮定すると前記逆止弁が閉弁するおそれのある条件である内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記許容部は、前記逆止弁を迂回して前記下流側と該下流側に流入する前の燃料の充填箇所側とを連通させる迂回通路と、該迂回通路を連通状態および遮断状態に切り替える切替弁とを備える請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記フィードポンプは、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量が多いほど吐出量を増大させるものであり、
前記所定の条件は、前記燃料噴射弁によって噴射される燃料量が規定量以下となる条件である請求項２記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記逆止弁は、前記上流側の通路および前記下流側の通路のそれぞれに接続される弁箱と、該弁箱に収容される、弁体、弁座、前記弁体を前記弁座に着座させる弁体用着座部材、および前記弁座を前記弁箱に着座させる弁座用着座部材と、を備え、
前記弁座が前記弁箱に着座して且つ前記弁体が前記弁座に着座することで、前記弁箱内の空間が、前記下流側の通路につながる空間と、前記上流側の通路につながる空間とに分割され、
前記許容部は、前記弁座、前記弁座用着座部材、および前記弁箱を備え、前記弁座が前記弁箱から離座することで、前記逆止弁を迂回して前記下流側から前記上流側へと燃料の逆流を許容する通路が形成される請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記弁座用着座部材が前記弁座に及ぼす力は、前記所定の条件が成立する場合、前記上流側の燃料が前記弁座に及ぼす力と前記弁座用着座部材が前記弁座に及ぼす力との合力よりも前記下流側の燃料が前記弁座に及ぼす力の方が大きくなって前記弁座が前記弁箱から離座するように調整されており、
前記所定の条件は、前記弁座が前記弁箱に着座して且つ前記弁体が前記弁座から離座した状態において、前記下流側の燃料が前記弁体に及ぼす力と前記弁体が前記弁座に着座した位置において前記弁体用着座部材が前記弁体に及ぼす力との合力を前記上流側の燃料が前記弁体に及ぼす力から引いた値がゼロよりも大きい所定値以下となる条件である請求項４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、内燃機関と、該内燃機関に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、該燃料タンクから燃料を吸い上げて吐出するフィードポンプと、該フィードポンプが吐出する燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関の燃料供給システムに適用される内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、フィードポンプと燃料噴射弁との間に逆止弁を備え、逆止弁の下流にジェットポンプへと燃料を流出させる分岐通路を設けるものも提案されている。ここで、分岐通路のうちジェットポンプの上流には、分岐通路の圧力を所定の圧力に保つ残圧保持バルブが設けられている。詳しくは、残圧保持バルブの開弁圧は、フィードポンプが駆動されているときの最低燃料圧力よりも低く設定されている。これにより、フィードポンプが駆動されている期間にわたって残圧保持バルブが常時開弁状態となってジェットポンプが機能し、フィードポンプから汲み上げられた燃料の一部がジェットポンプを介してフィードポンプの下流に逆流する。一方、フィードポンプが停止する場合、残圧保持バルブが閉弁することで、逆止弁の下流側の圧力が残圧保持バルブの開弁圧に維持される。特に、同文献には、残圧保持バルブが閉弁することで、逆止弁の下流側の圧力が「２００ｋＰａ」程度に維持される旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１６４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、残圧保持バルブの開弁圧は、燃料噴射弁の噴射圧を可変とする場合には、噴射圧の最低値以下に設定する必要が生じる。そして、開弁圧を低く設定する場合、フィードポンプが停止し逆止弁が閉弁する際に逆止弁の下流側の燃料の圧力が低くなり、ひいては、デッドソーク時にベーパが発生しやすくなることが発明者らによって見出されている。
【０００５】
この問題を解消すべく、残圧保持バルブを逆止弁の上流に設ける場合、フィードポンプの吐出する燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプを備える燃料供給システムにおいて、次のような問題が生じることが発明者によって見出されている。すなわち、燃料の噴射制御がなされる内燃機関の所定の運転領域において、逆止弁の下流において生じる燃圧の脈動によってフィードポンプの駆動時に逆止弁が閉弁し、ひいては燃料噴射弁への燃料の供給に不都合が生じるおそれがあるという問題である。
【０００６】
本発明は、高圧燃料ポンプを備える燃料供給システムにおいて、フィードポンプが駆動されている期間にわたって逆止弁の下流側の燃料の逆流を常時許容する部材を備えることなく、逆止弁の下流に生じる脈動によって逆止弁が閉弁することを好適に抑制するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
技術的思想１：内燃機関と、該内燃機関に供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、該燃料タンクから燃料を吸い上げて吐出するフィードポンプと、該フィードポンプが吐出する燃料を加圧して燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関の燃料供給システムに適用され、前記高圧燃料ポンプおよび前記フィードポンプの間に設けられ、前記高圧燃料ポンプ側である下流側の燃料の圧力に対する前記フィードポンプ側である上流側の燃料の圧力の差圧が規定圧以上となることで開弁する逆止弁と、所定の条件が成立することを条件に、前記逆止弁を迂回して前記下流側から該下流側に流入する前の燃料の充填箇所への燃料の逆流を許容する許容部と、を備え、前記所定の条件が、前記許容部によって前記逆流が許容されないと仮定すると前記逆止弁が閉弁するおそれのある条件である内燃機関の燃料供給装置。
【０００８】
上記装置では、許容部によって逆流が許容されないと仮定すると逆止弁が閉弁するおそれがあるときに、許容部によって逆流が許容される。これにより、以下の少なくとも一方の作用によって、フィードポンプが駆動されている期間にわたって逆止弁の下流側の燃料の逆流を常時許容する部材を備えることなく、逆止弁が閉弁することを好適に抑制することができる。第１の作用は、燃圧の脈動が許容部によって上記下流側に流入する前の燃料の充填箇所に逃されるために逆止弁に加わる脈動による力を低減することができることである。第２の作用は、逆止弁の下流側での燃料の消費量が増えることで逆止弁を通過する流量が増加するシステムであって逆止弁のリフト量が同流量と正の相関を有するものである場合、逆流によって逆止弁の下流側での燃料の消費量が増えることで逆止弁のリフト量が大きくなり、ひいては逆止弁の脈動に対する耐性が高くなることである。
【０００９】
技術的思想２：前記許容部は、前記逆止弁を迂回して前記下流側と該下流側に流入する前の燃料の充填箇所側とを連通させる迂回通路と、該迂回通路を連通状態および遮断状態に切り替える切替弁とを備える技術的思想１記載の内燃機関の燃料供給装置。
【００１０】
技術的思想３：前記フィードポンプは、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量が多いほど吐出量を増大させるものであり、前記所定の条件は、前記燃料噴射弁によって噴射される燃料量が規定量以下となる条件である技術的思想２記載の内燃機関の燃料供給装置。
【００１１】
フィードポンプの吐出量を燃料噴射弁から噴射される燃料量に応じたものとする場合、噴射される燃料量が少量となると、逆止弁のリフト量が小さくなることから、脈動によって逆止弁が閉弁しやすい。上記装置では、この点に鑑み、噴射される燃料量が規定量以下である場合、切替弁を連通状態とすることで、逆止弁のリフト量を増大させ、ひいては脈動に対する逆止弁の耐性を高める。
【００１２】
技術的思想４：前記逆止弁は、前記上流側の通路および前記下流側の通路のそれぞれに接続される弁箱と、該弁箱に収容される、弁体、弁座、前記弁体を前記弁座に着座させる弁体用着座部材、および前記弁座を前記弁箱に着座させる弁座用着座部材と、を備え、前記弁座が前記弁箱に着座して且つ前記弁体が前記弁座に着座することで、前記弁箱内の空間が、前記下流側の通路につながる空間と、前記上流側の通路につながる空間とに分割され、前記許容部は、前記弁座、前記弁座用着座部材、および前記弁箱を備え、前記弁座が前記弁箱から離座することで、前記逆止弁を迂回して前記下流側から前記上流側へと燃料の逆流を許容する通路が形成される技術的思想１記載の内燃機関の燃料供給装置。
【００１３】
技術的思想５：前記弁座用着座部材が前記弁座に及ぼす力は、前記所定の条件が成立する場合、前記上流側の燃料が前記弁座に及ぼす力と前記弁座用着座部材が前記弁座に及ぼす力との合力よりも前記下流側の燃料が前記弁座に及ぼす力の方が大きくなって前記弁座が前記弁箱から離座するように調整されており、前記所定の条件は、前記弁座が前記弁箱に着座して且つ前記弁体が前記弁座から離座した状態において、前記下流側の燃料が前記弁体に及ぼす力と前記弁体が前記弁座に着座した位置において前記弁体用着座部材が前記弁体に及ぼす力との合力を前記上流側の燃料が前記弁体に及ぼす力から引いた値がゼロよりも大きい所定値以下となる条件である技術的思想４記載の内燃機関の燃料供給装置。
【００１４】
上記引いた値がゼロ以下である場合、逆止弁が閉弁状態に維持され得る。そこで、上記装置では、上記引いた値がゼロよりも大きい所定値以下となる場合、弁座が前記弁箱から離座するようにして上記逆流を許容する。これにより、下流側の燃料が弁体に及ぼす力が大きくなって逆止弁が閉弁する前に、弁座が前記弁箱から離座して上記逆流を許容することができる。そして、上記逆流が許容されると、下流側の燃料が弁体に及ぼす力が低減される。これにより、逆止弁が閉弁することを好適に抑制することができる。
【００１５】
技術的思想６：前記切替弁は、電子制御式のものである技術的思想２または３記載の内燃機関の燃料供給装置。
技術的思想７：前記内燃機関は、吸気通路に吸気絞り弁を備えるものであり、前記切替弁は、前記吸気通路内の圧力を利用して開閉するものであって、前記圧力が低い場合に開弁する技術的思想２または３記載の内燃機関の燃料供給装置。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態にかかる燃料供給システムの構成を示す図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかる切替弁の開閉と弁体のリフト量との関係を示す図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、切替弁の制御を示すタイムチャート。
【図４】第２の実施形態にかかる燃料供給システムの構成を示す図。
【図５】同実施形態にかかる切替弁の構成を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態にかかる逆止弁の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、内燃機関の燃料供給装置の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１に示す内燃機関１０は、吸気通路１２に吸気絞り弁１３や、吸気通路１２に燃料を噴射する通路側噴射弁１４、燃焼室１６に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１８を備えている。
【００１９】
一方、燃料タンク２０には、ガソリン燃料が充填されている。燃料タンク２０には、燃料タンク２０に充填された燃料を内燃機関１０に供給する通路である低圧燃料通路２２が接続されている。低圧燃料通路２２には、通路側噴射弁１４に燃料を供給する低圧側デリバリパイプ４８が接続されている。
【００２０】
低圧燃料通路２２には、分岐通路２４が接続されている。分岐通路２４には、分岐通路２４に流入する燃料を吸入して加圧し、吐出する高圧燃料ポンプ３０が設けられている。高圧燃料ポンプ３０は、内燃機関１０のクランク軸４２の動力を利用して駆動される機関駆動式のポンプである。詳しくは、高圧燃料ポンプ３０は、クランク軸４２の回転に伴って回転するカムシャフト４０の回転に応じてシリンダ３６内で往復動作を繰り返すプランジャ３８を備える。シリンダ３６とプランジャ３８とによって区画される空間である加圧室３４は、電磁弁３２を介して分岐通路２４に接続されている。そして、電磁弁３２が開弁した状態において加圧室３４の容積が拡大することで、分岐通路２４の燃料が加圧室３４内に吸入される。そして、加圧室３４内の容積が縮小するに際し、電磁弁３２を閉弁することで、加圧室３４内の燃料が加圧され、高圧燃料通路４４に吐出される。ここで、燃料の吐出量は、電磁弁３２の閉弁タイミングによって調整される。詳しくは、電磁弁３２の閉弁タイミングを遅くするほど、加圧室３４から分岐通路２４に戻される燃料量が増大し、吐出量が減少する。
【００２１】
高圧燃料通路４４は、筒内噴射弁１８に燃料を供給する高圧側デリバリパイプ４６に接続されている。
上記燃料タンク２０には、燃料タンク２０内の燃料を汲み上げて吐出する電子制御式のフィードポンプ５０が設けられている。詳しくは、フィードポンプ５０は、燃料タンク２０内の吸入用容器５１内の燃料を汲み上げる。フィードポンプ５０の燃料吐出口には、逆止弁５２が設けられており、逆止弁５２の下流は、フィルタ５４を介して吐出通路５６に接続されている。そして、吐出通路５６は、逆止弁５８を介して低圧燃料通路２２に接続されている。ここで、逆止弁５８は、下流側（低圧燃料通路２２側）の燃料の圧力に対する上流側（吐出通路５６側）の燃料の圧力の差圧が規定圧以上となることで開弁する。
【００２２】
上記低圧燃料通路２２には、リリーフバルブ８２が接続されている。リリーフバルブ８２は、低圧燃料通路２２の圧力がガード圧以上となることで開弁し、低圧燃料通路２２を燃料タンク２０と連通させるものである。
【００２３】
上記吐出通路５６には、分岐通路６０が設けられており、分岐通路６０は、残圧保持バルブ６２に接続されている。残圧保持バルブ６２は、上記ガード圧よりも低い所定圧以上となることで開弁するものである。本実施形態では、特に、燃料を内燃機関１０に供給するためにフィードポンプ５０が燃料を吐出している期間にわたって、残圧保持バルブ６２が開弁状態となるように、上記所定圧を設定している。
【００２４】
残圧保持バルブ６２の下流には、フィードポンプ５０によって汲み上げられた燃料を吸入用容器５１に戻すためのリターン通路６４が接続されている。リターン通路６４には、ジェットポンプ６６，６８が接続されている。このため、内燃機関１０に燃料を供給するためにフィードポンプ５０が燃料を吐出する期間において、残圧保持バルブ６２が開弁し、分岐通路６０に流入した燃料がリターン通路６４を介して吸入用容器５１に戻される。これにより、燃料タンク２０内の燃料残量が少ないときには、ジェットポンプ６６付近に負圧が発生することから、ジェットポンプ６６付近の燃料は、吸引されて、吸入用容器５１側に吸入される。一方、ジェットポンプ６８付近には、連絡通路７０が接続されている。このため、燃料タンク２０内の燃料残量が少ないときには、上記リターン通路６４を介して燃料が吸入用容器５１に戻される際にジェットポンプ６８付近に負圧が発生する。連絡通路７０は、燃料タンク２０のうちフィードポンプ５０から離間した位置に配置されたフィルタ７２に接続されている。このため、ジェットポンプ６８付近に負圧が発生すると、フィードポンプ５０から離間した位置にある燃料がフィルタ７２を介して連絡通路７０に吸入され、ひいては、リターン通路６４から流出する燃料と合流して吸入用容器５１に流入する。
【００２５】
このように、残圧保持バルブ６２、リターン通路６４、ジェットポンプ６６，６８は燃料タンク２０内の燃料を吸入用容器５１に集める機能を有する。
ＥＣＵ９０は、電磁弁３２や、通路側噴射弁１４、筒内噴射弁１８、フィードポンプ５０を電子操作する電子制御装置である。特に、ＥＣＵ９０は、高圧側燃圧センサ９２によって検出される高圧側デリバリパイプ４６内の燃圧ＰＨを目標値にフィードバック制御するための操作量によって、高圧燃料ポンプ３０の電磁弁３２を操作する。また、ＥＣＵ９０は、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧を目標値に制御して且つ、この目標値を可変設定する制御を行う。ここで、目標値は、低負荷領域において低い値に設定し、高負荷領域において高い値に設定する。
【００２６】
低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧を目標値に制御するためのフィードポンプ５０の操作量は、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧を目標値に制御するための開ループ操作量および閉ループ操作量と、高圧側デリバリパイプ４６内の燃圧を目標値に制御するための開ループ操作量との和となる。上記閉ループ操作量は、低圧側燃圧センサ９４によって検出される低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧ＰＬを目標値にフィードバック制御するための操作量である。また、開ループ操作量は、通路側噴射弁１４による燃料噴射量や、筒内噴射弁１８による燃料噴射量に応じて設定される。これにより、フィードポンプ５０の燃料の吐出量は、燃料噴射量が多いほど多くなる。なお、フィードポンプ５０の操作量として、以下では回転速度を例示する。
【００２７】
上記低圧燃料通路２２内の燃圧は、脈動や圧損を除けば、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の目標値となる。このため、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の制御性を高く維持するためには、リリーフバルブ８２が開弁する上記ガード圧を、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の目標値よりも高く設定する必要がある。
【００２８】
また、フィードポンプ５０によって燃料の吐出供給がなされているときに残圧保持バルブ６２を開弁状態とするためには、残圧保持バルブ６２を開弁させる上記所定圧を、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の目標値よりも低くする必要がある。
【００２９】
ここで、本実施形態では、ガード圧を、「５００ｋＰａ以上」、望ましくは「５００〜７００ｋＰａ」、より望ましくは「５５０〜７００ｋＰａ」に設定し、所定圧を、「２５０ｋＰａ以下」、望ましくは「２５０〜１５０ｋＰａ」、より望ましくは「２００〜１５０ｋＰａ」に設定する。
【００３０】
上記逆止弁５８は、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の目標値を可変設定することに伴って設けられたものである。すなわち、上記構成の場合、フィードポンプ５０が停止すると、残圧保持バルブ６２も閉弁する。ここで、逆止弁５８を設けない場合には、低圧燃料通路２２内の燃圧は、残圧保持バルブ６２を開弁させる上記所定圧程度まで低下する。この場合、上述したように、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の目標値を可変設定することに起因して上記所定圧を高い値にできないために、燃料の蒸気圧が低下する。このため、デッドソーク中にベーパが発生することが懸念される。これに対し、逆止弁５８を備えることで、低圧燃料通路２２内の燃圧を上記所定圧よりも高い値に維持することができることから、ベーパの発生を抑制することができる。
【００３１】
ところで、高圧燃料ポンプ３０を備える場合、高圧燃料ポンプ３０が、分岐通路２４からの燃料を吸入したり、吸入した燃料を分岐通路２４にはき出したりすることで、低圧燃料通路２２に燃圧の脈動が生じる。特に、筒内噴射弁１８による燃料の噴射量が少量である期間においては、加圧室３４に一旦吸入された燃料の大部分が分岐通路２４に吐き出されることで燃圧の脈動が顕著となる。
【００３２】
ここで、高圧燃料ポンプ３０において燃圧の脈動が発生すると、逆止弁５８の下流側の圧力が上流側の圧力よりも高くなることに起因して逆止弁５８が閉弁し、ひいては燃料供給の制御性が低下するおそれがある。すなわち、逆止弁５８が閉弁すると、フィードポンプ５０の回転速度と吐出量との関係が崩れるため、ＥＣＵ９０がフィードポンプ５０の吐出量を制御するために設定したフィードポンプ５０の回転速度によっては、狙いとする吐出量とならなくなる。
【００３３】
逆止弁５８が閉弁する現象は、可変設定される低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧の目標値よりもリリーフバルブ８２を開弁させる上記ガード圧を高くする必要があることに起因して特に生じやすくなる。これは、燃圧の脈動のエネルギをリリーフバルブ８２を開弁することで燃料タンク２０側に逃がすことが困難となるためである。なお、逆止弁５８が閉弁する場合、逆止弁５８が燃圧の脈動の固定端となることで、共振現象が発生し、ひいては脈動に起因した音や振動の問題を引き起こすおそれもある。すなわち、高圧燃料ポンプ３０の燃料の吸入および吐き出しによって生じる燃圧の脈動と、燃圧の脈動の逆止弁５８での反射波との位相が一致する場合に共振が生じる。そして、共振が生じる場合、そのときの燃圧の脈動が音や振動の問題を引き起こすおそれがある。
【００３４】
本実施形態では、逆止弁５８が閉弁することで共振現象が生じるのは、内燃機関１０のアイドル運転時である。ちなみに、アイドル運転時には筒内噴射弁１８から燃料を噴射せず、通路側噴射弁１４によってのみ燃料を噴射するため、高圧燃料ポンプ３０による燃圧の脈動が特に大きくなる期間とも重なっている。
【００３５】
そこで本実施形態では、逆止弁５８の下流側に迂回通路８４を備えるとともに、迂回通路８４を連通状態および遮断状態に切り替える電子制御式の切替弁８６を備える。ここで、迂回通路８４は、逆止弁５８の下流側の通路である低圧燃料通路２２に一端が接続され、他端を、逆止弁５８の下流側に流入した燃料をフィードポンプ５０に吸入される以前の充填箇所に開放しているものである。詳しくは、迂回通路８４は、低圧燃料通路２２内の燃料を吐出通路５６等に戻すのではなく吸入用容器５１内に直接合流させるものである。
【００３６】
上記切替弁８６は、ＥＣＵ９０によって開閉操作される。特に、本実施形態では、内燃機関１０の燃料噴射量が少量であるときに切替弁８６を開操作する。これは、高圧燃料ポンプ３０による燃料の吸入および吐き出しに起因した燃圧の脈動によって逆止弁５８が閉弁しやすいのが、燃料噴射量が少量である場合であることに鑑みたものである。以下、これについて図２に基づき説明する。
【００３７】
図２においては、逆止弁５８を、簡易に弁座５８ａと、弁体５８ｂと、スプリング５８ｃと、固定端５８ｄとを備えるものとして記載している。ここで、固定端５８ｄは、スプリング５８ｃの一端を固定するものである。また、スプリング５８ｃは、弁座５８ａに着座する力を弁体５８ｂに及ぼすためのものである。スプリング５８ｃは、弁体５８ｂの寸法や、弁座５８ａの形状とともに、逆止弁５８が開弁する下流側に対する上流側の差圧（上記規定圧）を定める。なお、逆止弁５８のリフト量は、弁体５８ｂが弁座５８ａに着座している状態からの弁体５８ｂの変位量によって定まる。リフト量は、上流側の燃料が弁体５８ｂに及ぼす力から下流側の燃料が弁体５８ｂに及ぼす力を減算した値が大きくなるほど大きくなる。これは、減算した値が、スプリング５８ｃの弾性力と釣り合うところまでリフト量が増大するためである。
【００３８】
ここで、フィードポンプ５０は、内燃機関１０の燃料消費量に応じて必要な燃料を吐出するように制御されるため、燃料噴射量が少量である場合、吐出通路５６や低圧燃料通路２２を流通する燃料量が少量となる。このため、燃料噴射量が少量である場合、燃料噴射量が多量である場合と比較して、逆止弁５８のリフト量が小さくなる。逆止弁５８のリフト量が小さくなると、燃圧の脈動による耐性が低下し、ひいては脈動によって逆止弁５８が閉弁しやすくなる。
【００３９】
図２（ａ）は、切替弁８６が閉弁状態である場合を示す。この場合、迂回通路８４を介して吸入用容器５１に燃料が戻されることがないため、吐出通路５６を流通する流量と低圧燃料通路２２を流通する流量とは、ともに流量Ｑ１となる。一方、図２（ｂ）は、切替弁８６が開弁状態である場合を示す。この場合、迂回通路８４を介して吸入用容器５１に燃料が戻されるため、吐出通路５６を流通する流量Ｑｔは、低圧燃料通路２２を流通する流量Ｑ１と、迂回通路８４を流通する流量Ｑ２との和となる。したがって、低圧燃料通路２２を流通する流量Ｑ１が同一である場合、切替弁８６が開弁状態であるときの吐出通路５６の流量Ｑｔの方が、閉弁状態であるときの吐出通路５６の流量Ｑ１よりも多くなる。このため、燃料噴射量が少量である場合に切替弁８６を開操作することで、吐出通路５６の流量を多くすることができ、ひいては逆止弁５８の弁体５８ｂのリフト量を増量して脈動に対する耐性を高めることができる。
【００４０】
次に、本実施形態の作用について、図３を用いて説明する。
図３（ａ）は、燃料噴射量の指令値Ｑ＊の推移を示し、図３（ｂ）は、切替弁８６の開閉状態の推移を示し、図３（ｃ）は、逆止弁５８の開閉状態の推移を示す。
【００４１】
図示されるように、指令値Ｑ＊が規定値Ｑｔｈ以下となることで、ＥＣＵ９０は、切替弁８６を開操作する。ここで、規定値Ｑｔｈは、アイドル運転時の燃料噴射量以上であって、内燃機関１０の高負荷運転時における噴射量よりも小さい値に設定されている。そして、ＥＣＵ９０は、低圧側デリバリパイプ４８内の燃圧を目標値に制御するうえで適切なフィードポンプ５０の操作量を算出し、フィードポンプ５０に操作信号ＭＳを出力することで、フィードポンプ５０の吐出量を操作する。この場合、切替弁８６が閉状態であると仮定した場合と比較して、フィードポンプ５０の吐出量が増量される。したがって、切替弁８６が閉状態であると仮定した場合と比較して、逆止弁５８のリフト量が増量され、燃圧の脈動に対する逆止弁５８の耐性が向上する。
【００４２】
ちなみに、燃料の流量を増加させることで燃圧の脈動に対して逆止弁５８の耐性が向上することは、迂回通路８４を設けないで行われた次の実験によっても確認されている。すなわち、アイドル運転時に内燃機関１０の回転速度を一定に保ったまま空燃比を目標空燃比よりもリッチ側へと徐々に変更することで、フィードポンプ５０の吐出量を徐々に増量させる実験である。この実験においては、筒内噴射弁１８による燃料噴射を行わず通路側噴射弁１４のみから燃料を噴射した。これにより、逆止弁５８が閉弁したり、共振によって脈動が増幅されたりする事態が解消されることが確認されている。
【００４３】
ただし、本実施形態では、燃圧の脈動エネルギの一部が迂回通路８４を介して逃されるため、逆止弁５８に加わる脈動の力が低減される効果も生じる。
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
【００４４】
（１）迂回通路８４および切替弁８６を備えて、逆止弁５８が閉弁するおそれがあるときに切替弁８６を開操作することで、逆止弁５８の下流側に流入した燃料を下流側に流入する以前の燃料の充填箇所に逆流させた。これにより、逆止弁５８の下流側の燃料の逆流を常時許容する部材を備えることなく、高圧燃料ポンプ３０の燃料の吸入および吐き出しに起因した燃圧の脈動によって逆止弁５８が閉弁することを抑制することができる。
【００４５】
（２）切替弁８６の開操作条件を、燃料噴射量の指令値Ｑ＊が規定量Ｑｔｈ以下である旨の条件とした。これにより、切替弁８６を閉弁状態としても逆止弁５８が閉弁する可能性が低いときに切替弁８６を開操作することがないため、フィードポンプ５０の吐出量が、内燃機関１０による燃料の消費量を上回る量を極力低減することができる。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
以下、内燃機関の燃料供給装置の第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
図４に、本実施形態にかかる燃料供給システムの構成を示す。なお、図４において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態では、迂回通路８４に、吸気通路１２内の圧力を利用して開閉する切替弁８７を備える。ここで、切替弁８７は、吸気通路１２内の圧力が低い場合に開弁する。すなわち、切替弁８７は、連絡通路１００を介して吸気通路１２のうち吸気絞り弁１３よりも下流側の部分に接続されており、これにより吸気通路１２内の圧力を利用して機械的に開閉する。
【００４８】
図５に、切替弁８７の構成を示す。
図示されるように、切替弁８７は、迂回通路８４を遮断する弁体８７ａと、弁体８７ａに開弁方向の力を付与する大気開放室８７ｂと、連絡通路１００に接続されて弁体８７ａに閉弁方向の力を付与する負圧生成室８７ｃと、弁体８７ａに閉弁方向の力を及ぼすスプリング８７ｄとを備える。ここで大気開放室８７ｂは大気に開放されているため、大気開放室８７ｂ内の気圧は、外気圧に等しい。これに対し、負圧生成室８７ｃは、連絡通路１００に接続されているため、外気圧に対し吸気通路１２内の圧力程度まで低下しうる。このため、吸気絞り弁１３の開口度が小さくなる場合、負圧生成室８７ｃ内の気圧が大気開放室８７ｂ内の気圧に対して大きく低下する。これにより、大気開放室８７ｂ内の気体が弁体８７ａを開弁方向に押す力が、負圧生成室８７ｃ内の気体とスプリング８７ｄとが弁体８７ａを閉弁方向に押す力よりも大きくなることで、弁体８７ａが開弁する。
【００４９】
こうした構成の場合であっても、燃料噴射量が少量である場合に切替弁８７を閉弁させることができる。すなわち、ＥＣＵ９０は、吸気絞り弁１３によって吸気通路１２の流路面積を調整することで、各気筒の燃焼室１６に吸入される空気量を調整している。そして、ＥＣＵ９０は、空気量に応じて、燃焼室１６内の混合気の空燃比を目標空燃比に制御するために燃料噴射量を操作する。このため、空気量と燃料噴射量とが正の相関を有する関係にあり、空気量が少量であれば燃料噴射量も少量となる。
【００５０】
以上説明した本実施形態によれば、第１の実施形態の上記（１），（２）に準じた効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。
（３）切替弁８７の弁体８７ａの変位方向を、迂回通路８４のうち切替弁８７が収容される部分における迂回通路８４の軸方向に直交させた。これにより、切替弁８７よりも迂回通路８４の上流（図中、上側）の燃料が弁体８７ａに及ぼす力が、弁体８７ａの変位方向に直交することとなる。このため、切替弁８７よりも迂回通路８４の上流側の燃料が弁体８７ａの開閉に及ぼす影響を低減することができる。
【００５１】
＜第３の実施形態＞
以下、内燃機関の燃料供給装置の第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に、図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
本実施形態では、逆止弁５８の機能と迂回通路８４および切替弁８６の機能とを一体的なものとする。
図６（ａ）に、吐出通路５６および低圧燃料通路２２間に接続される弁の断面構成を示す。図示されるように、弁箱１１０は、下流側壁面１１０ａと、円筒状の側壁１１０ｂと、上流側壁面１１０ｃとによって、内部の空間を区画する。そして、内部の空間には、弁座１１２、弁体１１４、スプリング１１６、および固定部１１８を備える逆止弁５８が収容されている。弁座１１２には、上流側壁面１１０ｃに一端が固定されたスプリング１２０によって、下流側壁面１１０ａに着座する力が加えられている。弁体１１４には、固定部１１８に一端が固定されたスプリング１１６によって弁座１１２に着座する力が加えられている。なお、固定部１１８は、弁座１１２に連結される部材とすればよい。
【００５３】
図６（ａ）に示すように弁座１１２が下流側壁面１１０ａに着座した状態において、弁体１１４が弁座１１２に着座する場合、低圧燃料通路２２は、弁座１１２および弁体１１４によって、吐出通路５６側に対して遮断される。これは、図１の逆止弁５８の閉弁状態と同等の状態である。この状態は、フィードポンプ５０が停止しているときに実現される。
【００５４】
図６（ｂ）は、逆止弁５８が開弁した状態である。ここでは、上流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ１が、下流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ２と、スプリング１１６が弁体１１４に及ぼす力Ｆ３との合力と釣り合い、「Ｆ１＝Ｆ２＋Ｆ３」の関係が成立するところで、弁体１１４のリフト量が定まる。なお、弁体１１４が弁座１１２から離座するのは、弁体１１４が弁座１１２に着座しているときにスプリング１１６が弁体１１４に及ぼす力Ｆ３と下流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ２との合力よりも、上流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ１の方が大きくなったときである。そして、このときの「Ｆ１−Ｆ２」が逆止弁５８を開弁させるための差圧（上記規定圧）を定める。
【００５５】
図６（ｃ）は、弁座１１２が弁箱１１０の下流側壁面１１０ａから離座した状態を示す。これは、低圧燃料通路２２からの燃圧の脈動によって生じる状態である。ここで、本実施形態では、下流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ２と逆止弁５８の閉弁時にスプリング１１６が弁体１１４に及ぼす力との合力を上流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ１から引いた値が所定値α（＞０）以下となることを条件に、弁座１１２が弁箱１１０から離座する設定とする。弁座１１２が弁箱１１０から離座するのは、下流側の燃料が弁座１１２に及ぼす力Ｆ５が、上流側の燃料が弁座１１２に及ぼす力Ｆ４と、弁座１１２が弁箱１１０に着座した状態においてスプリング１２０が弁座１１２に及ぼす力Ｆ６との合力よりも大きくなるときである。
【００５６】
この設定は、スプリング１２０の弾性定数を調整することで実現可能である。もっとも、この設定を実現する調整要素としては、スプリング１２０の弾性定数に加えて、弁座１１２の形状や寸法、弁体１１４の形状や寸法、スプリング１１６の弾性定数、弁体１１４や弁座１１２の変位方向と鉛直方向とのなす角度等がある。
【００５７】
なお、逆止弁５８が閉弁するおそれがないときにまで弁座１１２が弁箱１１０から頻繁に離座することがないように、上記所定値α（＞０）は、極力小さい値とすることが望ましい。
【００５８】
ここで、本実施形態の作用について説明する。
フィードポンプ５０が駆動されると、図６（ｂ）に示すように、逆止弁５８が開弁する。その後、低圧燃料通路２２内の燃圧の脈動が大きくなると、下流側の燃料が弁体１１４に及ぼす力Ｆ２に加えて、下流側の燃料が弁座１１２に及ぼす力Ｆ５が大きくなる。そして、逆止弁５８が閉弁する前に、弁座１１２が弁箱１１０から離座する。これにより、低圧燃料通路２２と吐出通路５６とは、逆止弁５８が開弁していることによる通路以外に、弁箱１１０内の空間のうち逆止弁５８を迂回した部分によっても連通される。すなわち、弁箱１１０（下流側壁面１１０ａ、側壁１１０ｂ、上流側壁面１１０ｃ）によって区画される空間のうち逆止弁５８を除いた空間によっても連通される。このため、燃圧の脈動が弁体１１４に及ぼす力Ｆ２が低減され、逆止弁５８の閉弁が抑制される。
【００５９】
＜技術的思想と実施形態との対応＞
以下、上記「課題を解決するための手段」に記載された技術的思想と、実施形態との代表的な対応関係を記載する。
【００６０】
［技術的思想１：規定圧…５８ｃが５８ａを着座させる力に打ち勝つ力を生成する圧力；１１６が１１４を１１２に着座させる力に打ち勝つ力を生成する圧力、「所定の条件」…図３においてＱ＊がＱｔｈ以下となる条件；図６においてＦ１−Ｆ２−Ｆ３がα以下となる条件（Ｆ３は、弁体１１４が弁座１１２に着座した状態での値）、「下流側に流入する前の燃料の充填箇所」…図１の５１；図６の５６、許容部…８４，８６；８４，８７；１１０〜１１８］［技術的思想２：図１，図３］［技術的思想３：図３］［技術的思想４：弁体用着座部材…１１６、弁座用着座部材…１２０、「下流側の通路につながる空間と、上流側の通路につながる空間とに分割」…図６（ａ）、「許容する通路が形成される」…図６（ｃ）］［技術的思想５：図６（ｃ）］［技術的思想６：図１］［技術的思想７：図４］
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６１】
・「切替弁について」
電子制御式の弁体としては、ＥＣＵ９０によって操作されるものに限らない。たとえば、ＥＣＵ９０からフィードポンプ５０に出力される操作信号ＭＳや通路側噴射弁１４や筒内噴射弁１８に出力される操作信号ＭＳを入力とし、噴射量が規定量以下である場合に切替弁を開操作する機能のみを有した専用のハードウェアを備えてもよい。また、これに代えて、低圧燃料通路２２内の燃料の流量の検出値を入力とし、流量が規定量以下である場合に切替弁を開操作する機能のみを有した専用のハードウェアを備えてもよい。
【００６２】
なお、燃料量を入力とするものにも限らず、たとえば、吸気絞り弁１３の開口度が所定の閾値以下である場合にＥＣＵ９０が切替弁８６を開操作してもよい。
吸気通路１２内の圧力を利用して開閉する弁体８７ａとしては、その変位方向が迂回通路８４の軸方向に直交するものに限らない。たとえば、変位方向が軸方向と斜めに交わるものであってもよい。
【００６３】
・「逆止弁について」
図２において、弁体５８ｂを弁座５８ａに着座させる力を及ぼす弾性部材としては、スプリング５８ｃに限らない。たとえば、ゴム等であってもよい。なお、弾性部材としては、変位量に比例して弾性力が増大するものに限らない。たとえば、弁体５８ｂを弁座５８ａ側に変位させる力の大きさをリフト量に関わらず一定とするものであってもよい。この場合、逆止弁が開弁状態であるときに逆止弁のリフト量は噴射量にかかわらず一定となりうる。ただし、この場合であっても、上記第１の実施形態によれば、燃圧脈動のエネルギの一部を迂回通路８４によって逃してやれることなどから、逆止弁５８が閉弁することを抑制することはできると考えられる。
【００６４】
同様、図６において、弁体１１４を弁座１１２に着座させる力を及ぼす弾性部材としては、スプリング１１６に限らない。また、図６において、弁座１１２を弁箱１１０に着座させる力を及ぼす弾性部材としては、スプリング１２０に限らない。
【００６５】
・「迂回通路について」
迂回通路８４の下流側が吸入用容器５１に開放されるものに限らない。たとえば、燃料タンク２０内の空間のうち吸入用容器５１の外に開放されるようにしてもよい。また、たとえば、吐出通路５６に接続されるものであってもよい。さらにたとえば、リターン通路６４に接続されるものであってもよい。
【００６６】
また、迂回通路８４の上流側が、低圧燃料通路２２のうちリリーフバルブ８２につながる部分よりも下流側に接続されるものに限らない。たとえば、上流側に接続されるものであってもよい。
【００６７】
・「そのほか」
上記実施形態では、逆止弁５８が閉弁したと仮定する場合に共振現象が生じる期間がアイドル運転時であることを想定したが、これに限らない。たとえばクランク軸４２の回転速度がアイドル運転時よりも高い所定の回転速度であるときに共振現象が生じるものであってもよい。この場合、逆止弁５８が閉弁したと仮定する場合に共振現象が生じる期間において、逆止弁５８のリフト量が大きいために実際には逆止弁５８が閉弁せず、共振現象が生じないこともありうる。しかしこの場合であっても、逆止弁５８のリフト量が小さいときに燃圧の脈動によって逆止弁５８が閉弁することを抑制する上では、迂回通路８４を設けるなどすることが有効である。
【００６８】
通路側噴射弁１４を備えないものであってもよい。この場合であっても、フィードポンプ５０の吐出量を、筒内噴射弁１８によって噴射される燃料量に応じて変える場合、アイドル時には、逆止弁５８が低リフト量となるため、迂回通路８４を設けるなどの手法が有効である。
【００６９】
残圧保持バルブ６２を備えることも必須でない。これを備えない場合であっても、何らかの理由でフィードポンプ５０の下流側に逆止弁を備える場合、これが燃圧の脈動によって閉弁するなら、燃料の供給量の制御性が低下するため、迂回通路８４を設けるなどの手法が有効である。
【００７０】
燃料としては、ガソリンに限らない。ガソリン以外の燃料であっても、フィードポンプ５０の下流側に逆止弁を備える場合、これが燃圧の脈動によって閉弁するなら、燃料の供給量の制御性が低下するため、迂回通路８４を設けるなどの手法が有効である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１３…吸気絞り弁、１４…通路側噴射弁、１６…燃焼室、１８…筒内噴射弁、２０…燃料タンク、２２…低圧燃料通路、２４…分岐通路、３０…高圧燃料ポンプ、３２…電磁弁、３４…加圧室、３６…シリンダ、３８…プランジャ、４０…カムシャフト、４２…クランク軸、４４…高圧燃料通路、４６…高圧側デリバリパイプ、４８…低圧側デリバリパイプ、５０…フィードポンプ、５１…吸入用容器、５２…逆止弁、５４…フィルタ、５６…吐出通路、５８…逆止弁、５８ａ…弁座、５８ｂ…弁体、５８ｃ…スプリング、５８ｄ…固定端、６０…分岐通路、６２…残圧保持バルブ、６４…リターン通路、６６，６８…ジェットポンプ、７０…連絡通路、７２…フィルタ、８２…リリーフバルブ、８４…迂回通路、８６，８７…切替弁、８７ａ…弁体、８７ｂ…大気開放室、８７ｃ…負圧生成室、８７ｄ…スプリング、９０…ＥＣＵ、９２…高圧側燃圧センサ、９４…低圧側燃圧センサ、１００…連絡通路、１１０…弁箱、１１０ａ…下流側壁面、１１０ｂ…側壁、１１０ｃ…上流側壁面、１１２…弁座、１１４…弁体、１１６…スプリング、１１８…固定部、１２０…スプリング。
【図１】
2016044598.tif 000003
【図２】
2016044598.tif 000004
【図３】
2016044598.tif 000005
【図４】
2016044598.tif 000006
【図５】
2016044598.tif 000007
【図６】
2016044598.tif 000008