(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料ポンプと、
該燃料ポンプから吐出された燃料を内燃機関へ噴射する燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁の開弁期間を可変にすることで燃料噴射量を調整する制御手段とを備えた内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁との間には、蓄圧タンクと、該蓄圧タンク内の燃圧を検出する燃圧検出手段とが設けられており、
前記制御手段は、前記蓄圧タンク内に蓄えられる燃料が所定の燃圧の範囲に確保されるように、前記燃圧検出手段により検出された該燃圧の挙動から前記燃料ポンプの駆動期間を制御して間欠駆動させるとともに、前記燃圧挙動に応じて前記燃料噴射弁の開弁期間を制御し、
かつ前記燃圧挙動から前記燃料ポンプの駆動期間を制御するとは、前記燃圧検出手段により検出された燃圧の燃圧変化特性から前記所定燃圧に到達する経過時間を求め、該経過時間に前記燃料ポンプの動作遅れ時間を見込んで、前記燃料ポンプのオン、オフ動作時期を制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃圧変化特性は、所定の計測間隔にて検出された燃圧値より算出されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記所定計測間隔は、内燃機関の運転状態に応じて変えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記燃料ポンプが制御されるオン、オフ動作時期は、燃圧上昇段階および下降段階のそれぞれについて、前記燃圧検出手段により検出された少なくとも２点からなる燃圧値から求められた燃圧変化式より推定する前記燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間に対応していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記燃料ポンプが制御されるオン、オフ動作時期は、前記燃料噴射量の積算値から求めた前記燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間に対応していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記制御手段は、外部からの給電により作動する制御回路であって、
該制御回路は、前記燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間を、内燃機関の運転状態を表す回転数と負荷による２次元マップからなる運転状態経過時間として有しており、トリガーが掛けられる燃圧値となるトリガー燃圧時期を検出し、該トリガー燃圧時期に応じて前記燃料ポンプのオン、オフ動作時期を補正することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料供給装置に関し、特に内燃機関の燃料供給装置の燃料供給能力に係わるエネルギー消費を低減する構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料供給装置としては、燃料タンクから汲み上げた燃料を、内燃機関へ噴射する燃料噴射弁に供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプから吐出される燃料の圧力（以下、燃圧と呼ぶ）を所定圧に調圧するプレッシャレギュレータと、内燃機関の運転状態に応じて燃料ポンプ等の各種アクチュエータを制御する制御回路とを備えたものが知られている。
【０００３】
この種の燃料供給装置は、燃料ポンプを常時オン動作させて燃料ポンプから燃料を吐出させ、かつプレーシャレギュレータにて余剰燃料を燃料タンクへリターンさせることで、常時一定燃圧の燃料を燃料噴射弁へ供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成では、内燃機関の燃料供給装置の燃料供給能力を安定確保するため、燃料ポンプを常時オン動作させているので、装置全体としての電力消費量が大となってしまう問題があった。
【０００５】
このため、バッテリ等の電源による給電に頼らずに始動させたい場合に対応できる配慮が十分なされていない。
【０００６】
すなわち、例えば辺境の地において車両がバッテリあがり起こしてしまって歩いて帰るには人里から遠すぎるとき、あるいは車両によっては軽量化のために小容量のバッテリを搭載する車両またはバッテリレス車両を運転者等が選択したいとき、運転者等が外部電源に頼らずにキック機能等の人力による発電によって始動させたい場合である。
【０００７】
このとき、例えばキック機能により一時的に発電できたとしても、常時オン状態に維持することが必要な燃料ポンプと、開弁期間を可変に駆動されることで内燃機関へ噴射する燃料噴射量を調整する燃料噴射弁と、それらを制御する制御回路とに、それぞれ連続的に供給できるように、キックし続けて始動させることは困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転状態に応じて電子制御されるものにおいて、燃料供給能力の確保に要するエネルギー消費を低減しつつ、燃料噴射弁から噴射される燃料の調量が可能な内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料ポンプと、燃料ポンプから吐出された燃料を内燃機関へ噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射弁の開弁期間を可変にすることで燃料噴射量を調整する制御手段とを備えた内燃機関の燃料供給装置において、燃料ポンプと燃料噴射弁との間には、蓄圧タンクと、この蓄圧タンク内の燃圧を検出する燃圧検出手段とが設けられており、制御手段は、蓄圧タンク内に蓄えられる燃料が所定の燃圧の範囲に確保されるように、燃圧検出手段により検出された燃圧の挙動から燃料ポンプの駆動期間を制御して間欠駆動させるとともに、燃圧挙動に応じて燃料噴射弁の開弁期間を制御し、かつ前記燃圧挙動から前記燃料ポンプの駆動期間を制御するとは、前記燃圧検出手段により検出された燃圧の燃圧変化特性から前記所定燃圧に到達する経過時間を求め、該経過時間に前記燃料ポンプの動作遅れ時間を見込んで、前記燃料ポンプのオン、オフ動作時期を制御する。
【００１０】
このため、燃料ポンプと燃料噴射弁を繋ぐ燃料径路途中に蓄圧タンクとこの蓄圧タンク内の燃圧を検出する燃圧検出手段とを設けて、蓄圧タンク内に蓄えられる燃料が所定の燃圧の範囲を確保するように、燃圧検出手段により検出された燃圧の挙動から燃料ポンプの駆動期間が制御手段によって制御されるので、駆動によるエネルギー消費が低減可能な燃料ポンプの間欠駆動が行なえると共に、燃圧検出手段により検出された燃圧挙動に応じて燃料噴射弁の開弁期間を制御するので、燃料噴射弁から噴射される燃料の調量制御が可能である。
【００１１】
上記燃圧挙動から燃料ポンプの駆動期間を制御するとは、上記請求項１に記載するように、燃圧検出手段により検出された燃圧の燃圧変化特性から所定燃圧に到達する経過時間を求め、この経過時間に燃料ポンプの動作遅れ時間を見込んで、燃料ポンプのオン、オフ動作時期を制御する。
【００１２】
これにより、燃圧検出手段により検出された燃圧の燃圧変化特性から所定燃圧に到達する時間に燃料ポンプの動作遅れ時間を見込んだ経過時間によって燃料ポンプのオン、オフ動作時期を制御するので、蓄圧タンク内に蓄えられる燃料が所定燃圧の範囲に確実に確保される。
【００１３】
上記燃圧変化特性は、本発明の請求項２に記載するように、所定の計測間隔にて検出された燃圧値より算出される。
【００１４】
これにより、燃圧変化特性は、燃圧検出手段により燃圧を連続的に検出したものではなく、所定の計測間隔にて検出された燃圧値より算出されるので、例えば上記制御手段によって燃圧変化特性を算出することも可能であるので、安価なシステムを提供可能である。
【００１５】
上記所定計測間隔は、本発明の請求項３に記載するように、内燃機関の運転状態に応じて変える。
【００１６】
一般的に、内燃機関へ燃料噴射する燃料噴射弁は、内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料噴射時期に間欠噴射されるので、燃料噴射弁と燃料ポンプを繋ぐ燃料径路に貯められた燃料の燃圧は、間欠噴射する燃料噴射弁によって流出した燃料分だけ圧力降下が生じる。
【００１７】
これに対して、本発明の内燃機関の燃料供給装置を用いれば、内燃機関の運転状態に応じて燃圧変化特性を算出するための所定計測間隔を変えるので、内燃機関の運転状態に応じた燃圧挙動を表す燃圧変化特性を捉えることができる。
【００１８】
本発明の請求項４によると、燃料ポンプが制御されるオン、オフ動作時期は、燃圧上昇段階および下降段階のそれぞれについて、燃圧検出手段により検出された少なくとも２点からなる燃圧値から求められた燃圧変化式より推定する燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間に対応している。
【００１９】
すなわち燃料ポンプのオン動作中に生じる上記燃料経路内の燃圧が上昇する燃圧上昇段階の燃圧変化特性と、オフ動作中に生じる上記燃料経路内の燃圧が下降する燃圧下降段階の燃圧変化特性のそれぞれについて燃圧検出手段により検出された少なくとも２点からなる燃圧値から求められた燃圧変化式より推定するので、燃圧変化式より推定される燃圧上昇段階の燃圧変化特性および燃圧下降段階の燃圧変化特性から、燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間つまり燃料ポンプが制御されるオン、オフ動作時期を算出することができる。
【００２０】
本発明の請求項５によると、燃料ポンプが制御されるオン、オフ動作時期は、燃料噴射量の積算値から求めた燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間に対応している。
【００２１】
燃料ポンプのオフ動作中に燃料噴射弁からの噴射による燃料流出がなければ、上記燃料経路内の燃圧が下降することはない。つまり燃料ポンプのオフ動作中の燃圧下降量は、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量の積算値に応じて生じるので、燃料噴射量の積算値によって、燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間つまり燃料ポンプが制御されるオン、オフ動作時期を算出することが可能である。
【００２２】
本発明の請求項６によると、制御手段は、外部からの給電により作動する制御回路であって、制御回路は、燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間を、内燃機関の運転状態を表す回転数と負荷による２次元マップからなる運転状態経過時間として有しており、トリガーが掛けられる燃圧値となるトリガー燃圧時期を検出し、トリガー燃圧時期に応じて燃料ポンプのオン、オフ動作時期を補正する。
【００２３】
これにより、制御手段としての制御回路は、燃料ポンプのオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間を２次元マップからなる運転状態経過時間として有するので、燃料供給装置、特に燃料ポンプの燃料吐出特性の製造ばらつきを、トリガーが掛けられる燃圧値となるトリガー燃圧時期に応じて補正することで解消できる。
【００２４】
したがって、燃料供給装置、特に燃料ポンプの燃料吐出特性の製造ばらつきに起因して生じるオン、オフ動作時期ずれによって燃料ポンプが無駄に駆動することがなくなるので、燃料ポンプを駆動するため制御回路を介して燃料ポンプへ給電する電力エネルギー量を抑えることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の燃料供給装置を、いわゆる点火式内燃機関の燃料供給装置に適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図１は、本発明の実施形態の一実施例に係わる内燃機関の燃料供給装置が適用された内燃機関及びその周辺装置の概略構成を表す構成図である。図２は、本発明の実施形態の内燃機関の燃料供給装置の構成を表す模式的構成図である。図３は、図２中の燃料ポンプの動作特性を表す模式図である。また、図４は、図２中の燃料ポンプの動作と蓄圧タンク内の燃料圧との関係を説明するためのタイムチャートである。図５は、図２中の燃料ポンプの動作と蓄圧タンク内の燃料圧、および燃料噴射弁の動作との関係を説明するための部分的タイムチャートである。
【００２６】
まず、図１に基いて内燃機関のシステム全体の概略構成を以下説明する。内燃機関１００の吸気管２の最上流部には、エアクリーナ３が設けられ、このエアクリーナ３の下流側に、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１１が設けられている。このスロットルバルブ１１が開閉されることにより、吸気管２内を流れる吸入空気量が調節される。
【００２７】
このスロットルバルブ１１の下流側には、内燃機関１００の各気筒に空気を導入する吸気マニホルド４が接続されている。各気筒の吸気マニホルド４内の吸入ポートに導入された吸入空気は、内燃機関１００の各気筒に形成された吸気バルブ６を介して燃焼室７へ流入する。また、内燃機関１００の吸気マニホルド４の近傍の吸気管２には、燃料噴射弁５が取付けられている。この燃料噴射弁５は、後述する燃料供給システムＦによって燃料噴射弁５から噴射される燃料が供給される。この燃料噴射弁５から噴射される燃料は、制御回路３０によって駆動される燃料噴射弁５の開弁期間を可変にすることで調量され、吸入空気とともに混合気となって内燃機関１００の燃焼室７へ供給される。
【００２８】
なお、スロットルバルブ１１には、スロットルバルブ１１の弁軸開度を検出するスロットルセンサ１１ａが設けられ、スロットルバルブ１１の下流側には、吸気管２内の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ２１が設けられている。このスロットルセンサ１１ａは、スロットル開度ＴＨＡに応じたアナログ信号と共に、スロットルバルブ１１がほぼ全閉であることを検出するアイドルスイッチからのオン−オフ信号も出力される。
【００２９】
また、内燃機関１００のクランク軸１２にはその回転に伴うクランク角〔°ＣＡ（ＣＡは、Ｃｒａｎｋ  Ａｎｇｌｅの略語）〕を検出するクランク角センサ２２が設けられている。このクランクセンサ２２で検出されたクランク角信号が後述する制御回路３０に送信されると、制御回路３０では、このクランク角センサ２２で検出されるクランク角に応じて内燃機関１００の機関回転数が算出される。
【００３０】
また、内燃機関１００のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１３が配設されている。この点火プラグ１３には、クランク角センサ２２で検出されるクランク角に同期して制御回路３０から出力される点火指令信号に基いて、点火コイル１４から高電圧が印加される。詳しくは、点火コイル１４の１次コイル側には後述の点火回路４０から供給される高エネルギーの電荷が印加され、この印加によって点火コイル１４を介して点火プラグ１３が点火される。これにより燃焼室７内の混合気の点火燃焼が行われる。
【００３１】
一方、内燃機関１００の排気ガスは、排気バルブ８を介して排気マニホルドから排気管９に導出され外部に排出される。
【００３２】
制御手段としての制御回路（以下、ＥＣＵと呼ぶ）３０は、図示しない制御プログラムを格納したリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、各種データを格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、各種演算処理を実行する中央処理装置としてのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力回路およびそれらを接続する入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
【００３３】
このＥＣＵ３０は、後述のバッテリ９０若しくは発電機６０から給電され、燃料供給システムＦ、点火システムＩｇを制御する。詳しくは、このＥＣＵ３０には、吸気圧センサ２１からの吸気圧ＰＭ、クランク角センサ２２からのクランク角、スロットルセンサ１１ａからの弁軸開度ＴＨＡ、および後述する燃圧センサ５４から送信される信号等が入力されている。これら各種センサの情報に基いて、ＥＣＵ３０は内燃機関の運転状態を検出し、この運転状態に応じて燃料噴射量および燃料噴射時期を算出するとともに、運転状態に応じた点火時期を算出する。これら燃料噴射量および燃料噴射時期に対応するＥＣＵ３０からの駆動信号によって燃料噴射弁５から噴射する燃料噴射量および燃料噴射時期が適宜、制御される。また、この点火時期に対応する駆動信号によって、点火回路４０および点火コイル１４を介して、点火プラグ１３の点火時期が適宜、制御される。
【００３４】
また、図１に示すように、始動装置は、スタータシステム８０と、発電機６０と、キック機能等による発電機６０を駆動する人力発電システム７０とを含んで構成されている。なお、発電機６０は、クランク軸１２と一体的に駆動が可能なものであって周知の構造であるので説明は省略する。
【００３５】
スタータシステム８０は、始動モータ８１と、中間ギヤ８２と、クランク軸１２と一体回転可能なスタータギヤ８３とからなる。スタータギヤ８３は、中間ギヤ８２を介して、始動モータ８１の出力軸８１ａが始動モータ８１の始動時のみ噛み合うように構成されている。これにより、始動時には、始動モータ８１により中間ギヤ８２およびスタータギヤ８３を介してクランク軸１２を強制的に回転して内燃機関１００を駆動させるとともに、発電機６０を発電させることが可能である。
【００３６】
人力発電システム７０は、キック機能による人力発電であって、キックレバー７１と、キックレバーギヤ７２と、中間ギヤ７３と、クランク軸１２と一体回転可能な始動ギヤ７４とからなる。始動ギヤ７４は中間ギヤ７３と噛み合い、さらにこの中間ギヤ７３にキックレバーギヤ７２がキックレバー７１回転時のみ噛み合うように構成されている。キックレバー７１によりキックレバーギヤ７２が回転し、これにより中間ギヤ７３および始動ギヤ７４を介してクランク軸１２を強制的に回転させるので、例えばバッテリ９０の容量不足により始動モータ８１が作動できない状態等においても、キックレバー７１による人力よって内燃機関１００を駆動させるとともに、発電機６０を発電させることが可能である。
【００３７】
（燃料供給システムＦの詳細）
次に、各気筒の燃料噴射弁５へ燃料を供給する燃料供給システムＦの構成を、図１、図２に基いて以下説明する。
【００３８】
燃料供給システムＦは、燃料タンク５１と、燃料ポンプ５２と、燃料噴射弁５と、燃料タンク５１と燃料ポンプ５２とを繋ぐ燃料経路としての燃料配管５５ａと、燃料ポンプ５２と燃料噴射弁５とを繋ぐ燃料経路としての燃料配管５５ｂ、５５ｃと、燃料ポンプ５２と燃料噴射弁５とを繋ぐ燃料経路５５ｂ、５５ｃの途中に配設された蓄圧タンク５３と、燃圧検出手段としての燃圧センサ５４と、制御手段としてのＥＣＵ３０とを含んで構成されている。
【００３９】
燃料を貯留する燃料タンク５１内または燃料タンク５１の外には、燃料を汲み上げる燃料ポンプ５２が配置されている。以下、本実施形態では、図１，２に示す燃料タンク５１の外に配設された燃料ポンプ５２にて説明する。
【００４０】
この燃料ポンプ５２は、バッテリ９０（図２参照）または発電機６０から給電されて駆動する電動モータであって、例えばいわゆるインラインポンプが用いられている。この燃料ポンプ５２から吐出される燃料は、燃料径路としての燃料配管５５ｂ、５５ｃを通して燃料噴射弁５に供給される。
【００４１】
燃料配管５５ｃ、５５ｃの途中には、図１、図２に示すように、例えば容積５３ａが１０ｃｃ程度の蓄圧タンク５３が接続され、この蓄圧タンク５３によって燃料ポンプ５２から吐出される燃料の燃圧が所定の燃圧の範囲（例えば０．１〜０．３ＭＰａ程度）に調圧される。この畜圧タンク５３による調圧によって、燃料ポンプ５２から吐出される燃料を余剰分として燃料タンク５１内に戻すことなく、所定燃圧範囲の燃料を燃料噴射弁５へ供給できる。なお、この燃圧は、図１、図２に示すように、燃圧検出手段としての燃圧センサ５４によって検出される。
【００４２】
詳しくは、燃料ポンプ５２が図３に示すように所定の燃圧範囲（例えば下限燃圧Ｐ１＝０．１ＭＰａから上限燃圧Ｐ２＝０．３ＭＰａの範囲）でオン、オフ駆動される。すなわち、図４に示すように、下限燃圧Ｐ１＝０．１ＭＰａに達すると、燃料ポンプ５２がオン動作され、燃料ポンプ５２から吐出される燃料は、燃料ポンプ５２と燃料噴射弁５を繋ぐ燃料経路としての畜圧タンク５３および燃料配管５５ｂ、５５ｃへ充填される。一方、燃料ポンプ５２のオン動作によって燃圧がさらに上昇して上限燃圧Ｐ２＝０．３ＭＰａに達すると、燃料ポンプ５２はオフ動作される。これにより、燃料噴射弁５から燃料噴射されない限り、上限燃圧Ｐ２＝０．３ＭＰａに維持される。
【００４３】
なお、ここで、下限燃料圧Ｐ１は、少なくとも、内燃機関１００の始動に必要な燃圧、いわゆる燃料噴射圧が確保できる所定の燃圧以上であることが望ましい。
【００４４】
（内燃機関の始動時）
内燃機関１００の始動時には、燃料ポンプ５２によって燃料タンク５１から燃料を汲み上げて初めて上記燃料径路５３、５５ｂ、５５ｃに大気圧以上の燃圧が生じる。このため、燃圧が上限燃圧Ｐ２に達するまでは、燃料ポンプ５２はオン動作される。このとき、燃圧センサ５４によって検出される燃圧が所定燃圧、例えば下限燃圧Ｐ１に達するまでは、ＥＣＵ３０によって燃料噴射弁５からの燃料噴射を禁止するように設定すれば、内燃機関１００の始動に必要な燃料噴射圧が確保できるので、内燃機関の始動が可能である。
【００４５】
なお、下限燃圧Ｐ１に達して燃料噴射の禁止が解除されると、上限燃圧Ｐ２に達するまでは、燃料噴射弁５から噴射される燃料噴射量分だけ燃圧上昇率が抑えれながら燃圧上昇する。
【００４６】
これにより、燃料ポンプ５２と燃料噴射弁５との間に、間欠駆動される燃料ポンプ５２から吐出される燃料が所定の燃圧の範囲になるように貯留される蓄圧タンク５３を有するので、キック機能の人力による人力発電システム７０による発電によって一時的に得られた電気エネルギーを用いて始動させた場合でも、燃料ポンプ５２を間欠駆動させて所定燃圧範囲に達した燃料を燃料噴射弁５へ供給できる。
【００４７】
（内燃機関の始動後以降の運転状態）
下限燃料圧Ｐ１に達して燃料ポンプ５２がオン動作されると、上限燃圧Ｐ２に達するまでは、燃料噴射弁５から噴射される燃料噴射量分だけ燃圧上昇率が抑えれながら燃圧上昇する。一方、上限燃圧Ｐ２に達し、燃料ポンプがオフ動作されると、燃料噴射弁５から噴射される燃料噴射量に応じて燃圧降下が生じる。この燃料噴射の累積によって燃圧が降下して下限燃圧Ｐ１に達すると再び燃料ポンプ５２がオン動作される。所定の燃圧範囲すなわち下限燃圧Ｐ１＝０．１ＭＰａから上限燃圧Ｐ２＝０．３ＭＰａの範囲で燃料ポンプ５２がオン、オフ駆動されるので、燃料ポンプ５２を駆動するための電気エネルギーの消費量が低減できる。
【００４８】
なお、燃料供給装置、特に燃料ポンプ５２を駆動するために消費する消費電力量を低減するとともに、燃料噴射弁５から噴射される燃料調量ができる構成および動作の詳細については、後述する。
【００４９】
（点火システムＩｇの詳細）
点火システムＩｇは、点火プラグ１３と、点火プラグ１３に高電圧を印加する点火コイル１４と、点火回路４０と、制御手段としてのＥＣＵ３０とを含んで構成されている。なお、点火プラグ１３、および点火コイル１４は周知の構造であるので説明は省略する。
【００５０】
点火回路（以下、ＣＤＩと呼ぶ）４０は、外部から給電されるエネルギーを電荷として蓄積可能なコンデンサ（図示せず）を備え、このコンデンサに蓄えられた電荷を点火コイル１４の１次コイルに急激に放電することで、点火コイル１４の２次コイルに高電圧を発生させて点火を行うものである。なお、ＣＤＩとは、Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎの略語である。
【００５１】
これにより、連続的に継続して外部から給電がされなくても、ＣＤＩ４０には電荷として蓄積可能なコンデンサを有するので、例えば間欠的な発電によって一時的に外部から給電される場合でも、間欠的な発電を繰返すことで点火コイル１４に高電圧を発生させ、点火プラグ１３を点火可能である。
【００５２】
（燃料供給システムＦおよび点火システムＩｇ、特に燃料供給装置Ｆを制御する制御手段３０の詳細）
本実施形態の燃料供給装置は、内燃機関の運転状態応じて電子制御されるものであって、この燃料供給装置の燃料供給能力の確保に要するエネルギー消費量を低減するため、以下の特徴を有する。
【００５３】
まず、制御手段としてのＥＣＵ３０は、外部からの給電によって作動する他の装置、すなわち燃料供給システムＦの燃料ポンプ５２、燃料噴射弁５および点火システムＩｇの点火回路４０等に優先して給電を受ける構成を有することが望ましい。すなわち、ＥＣＵ３０は、図２に示すように、給電手段としてのバッテリ９０、人力発電システム７０によって発電する発電機６０ａ、および内燃機関の駆動力によって発電する発電機６０ｂから選択的に接続する構成を有する。
【００５４】
これにより、ＥＣＵ３０は、図１、２に示すように、給電手段としてのバッテリ９０、人力発電システム７０によって発電する発電機６０ａ、および内燃機関の駆動力によって発電する発電機６０ｂから選択的に給電を受けることができると共に、制御手段としてのＥＣＵ３０の動作の安定性確保が可能である。
【００５５】
次に、制御手段としてのＥＣＵ３０は、図２に示すように、燃圧検出手段としての燃圧センサ５４の燃圧信号が入力され、後述する燃圧制御方法（詳しくは、燃料ポンプ５２の駆動方法）を用いて、燃圧信号に応じて燃料ポンプ５２を間欠駆動させるとともに、この燃圧に応じて燃料噴射弁５の開弁期間ＴＱ（図５参照）を調整する。詳しくは、この開弁期間ＴＱが図４に示すような燃圧変化を補正するように調整されることで、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量の調整が可能である。
【００５６】
なお、この燃料ポンプ５２が間欠駆動される駆動周期ＴＴ（図４、図５参照）は、燃料噴射弁５が間欠噴射される噴射周期ＴＱＴ（図５参照）より大きいことが望ましい。
【００５７】
ここで、燃料供給能力の確保に要するエネルギー消費を低減、すなわち駆動に伴う電力消費量を低減するとともに、燃料噴射弁５から噴射される燃料調量が可能、すなわち安定した燃圧挙動（詳しくは、所定の周期性を有する燃圧変化特性）となる燃料吐出が可能な燃料ポンプの駆動方法を、以下図５、図６に従って説明する。
【００５８】
なお、燃料供給装置の燃料供給能力とは、燃料供給源としての燃料ポンプの燃料噴射弁５へ吐出する燃料供給量と、燃料噴射弁５から内燃機関１００へ流出する燃料量とが安定して供給できることである。
【００５９】
図５は、図２中の燃料ポンプの動作と蓄圧タンク内の燃料圧、および燃料噴射弁の動作との関係を説明するための部分的タイムチャートであって、図５（ａ）は、燃料噴射弁５を駆動するため、ＥＣＵ３０から燃料噴射弁５へ送信される燃料噴射弁駆動信号の波形特性であり、図５（ｂ）は、燃圧センサ５４によって検出される燃圧の挙動を表す燃圧変化特性であり、図５（ｃ）は、ＥＣＵ３０から燃料ポンプへ送信される燃料ポンプ駆動信号である。なお、横軸は、時間（または、クランク角）で表される。
【００６０】
一般に、燃料ポンプ５２は、オン動作によって図５（ｃ）に示す駆動信号の波形が立上がっても、燃料ポンプ５２の駆動によって燃料タンク５１から汲み上げられた燃料が燃料噴射弁５への燃料径路としての燃料配管５５ｂ、５５ｃおよび蓄圧タンク５３に流入して燃圧が上昇し始めるまでには、応答遅れ時間（以下、燃料ポンプ５２の動作遅れ時間と呼ぶ）ΔＴ（図５参照）が生じる。言換えると、実際の燃圧変化特性は、燃料径路５５ｂ、５５ｃ、５３への流出、流入流量から算出される予測燃圧変化特性（図５（ｂ）における一点鎖線の燃圧変化特性）に対し、ほぼ動作遅れ時間ΔＴに相当する経過時間分ずれた実線の燃圧変化特性のようになる。
【００６１】
これに対して、本実施形態に係わる燃料ポンプ５２の駆動方法では、図５（ｃ）に示すように、ＥＣＵ３０によって、所定のオン動作時間ＴＰ、およびオン−オフ駆動周期ＴＴを備えた燃料ポンプ駆動信号が燃料ポンプ５２へ送信され、燃料ポンプ５２が間欠駆動されるので、図５（ｂ）に示す下限燃圧Ｐ１から上限燃圧Ｐ２まで周期的に燃圧挙動する所定燃圧の範囲（例えば下限燃圧Ｐ１＝０．１ＭＰａおよび上限燃圧Ｐ２＝０．３ＭＰａとする０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａの範囲）の燃料を燃料噴射弁５へ供給できる。なお、動作遅れ時間ΔＴを見込んで燃料ポンプ５２を間欠駆動しているので、燃料噴射弁５へ供給する燃料は、所定燃圧の範囲に確実に確保できる。
【００６２】
また、ＥＣＵ３０は、燃圧変化に応じて補正した開弁期間ＴＱによって燃料噴射弁５を制御する。これにより、燃料噴射弁５から噴射される燃料の調量制御が可能である。
【００６３】
したがって、駆動による電力消費量低減が可能な燃料ポンプ５２の間欠駆動が行なえるとともに、燃圧センサ５４により検出された周期的な燃圧変化特性に応じて補正された開弁期間ＴＱによる燃料噴射弁５の制御によって燃料噴射弁５から噴射される燃料の調量が可能である。
【００６４】
（内燃機関の始動時）
始動のときバッテリ９０の容量不足により始動モータ８１が作動できない状態において、例えばキック機能による人力による一時的な発電であっても、燃料ポンプ５２を間欠駆動させて、蓄圧可能な蓄圧タンク５３を備えた燃料径路へ燃料を充填させているので、燃料ポンプ５２の駆動に伴う電力消費量を低減するとともに、安定した燃圧挙動（詳しくは、所定の周期性を有する燃圧変化特性）が確保できるので、内燃機関１００の始動が可能である。
【００６５】
詳しくは、バッテリ９０の容量不足により始動モータ８１が作動できない状態である場合には、ＥＣＵ３０によって、人力発電システム７０の発電による発電機６０ａからの給電手段が選択され、始動後には、内燃機関の駆動力の発電による発電機６０ｂからの給電手段が選択される。
【００６６】
これにより、人力発電システム７０のキックによる一時的な発電であっても、電力消費量を節約できる燃料ポンプ５２の間欠駆動と、電気エネルギーを電荷として蓄積可能なコンデンサを有する点火装置としてのＣＤＩ４０とによって、始動のための人力発電による総発電量を抑えることできるので、内燃機関１００を確実に始動させることが可能である。
【００６７】
（内燃機関の始動後以降の運転状態）
始動後は、ＥＣＵ３０によって、内燃機関の駆動力の発電による発電機６０ｂからの給電手段に切換えられるので、内燃機関の燃料供給装置には、内燃機関の駆動力による連続的な発電によって生じた電気エネルギーが内燃機関停止するまで継続的に供給される。
【００６８】
しかも、上記駆動方法による燃料ポンプ５２の間欠駆動を用いて、周期的な燃圧変化特性に応じて補正がなされた開弁期間ＴＱによって燃料噴射弁５が制御されるので、燃料噴射弁５から噴射される燃料の調量ができ、従って内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量の調整が可能である。
【００６９】
（変形例１）
上述の実施形態に係わる燃料ポンプ５２の駆動方法において、燃圧変化特性の検出を燃圧センサ５４の連続検出として説明したが、変形例１としては、この燃圧変化特性の検出を、図６（ｂ）に示すように、燃圧検出手段としての燃圧センサ５４による所定の計測時間間隔よって検出される構成を有する。
【００７０】
これにより、燃圧変化特性は、燃圧センサ５４より燃圧挙動を連続的に検出したものではなく、所定の計測時間間隔にて検出された燃圧値よりオン、オフ動作時期に係わる経過時間としてのオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴが算出可能である。したがって、安価なシステムを提供することが可能である。
【００７１】
（変形例２）
上述の実施形態に係わる燃料ポンプ５２の駆動方法を用いれば、周期的な燃圧変化特性が得られるので、変形例２としては、図６（ｃ）に示すように、燃圧上昇段階および下降段階のそれぞれについて燃圧センサ５４より検出された少なくとも２点（詳しくは、図６（ｃ）では２点）からなる燃圧値によって燃圧変化特性を検出し、ＥＣＵ３０によってこれら燃圧値から燃圧変化式が推定される構成とする。
【００７２】
詳しくは、所望の所定燃圧範囲に調圧したい上限燃圧Ｐ２と下限燃圧Ｐ１の間において、下限燃圧Ｐ１よりは高圧の下限側検出燃圧Ｐｄと、この下限側検出燃圧Ｐｄに比べ、上限燃圧Ｐ２に近い上限側検出燃圧ＰｔとをＥＣＵ３０内に設定しておき、燃圧上昇段階および下降段階のそれぞれについて下限側検出燃圧Ｐｄ、上限側検出燃圧Ｐｔとなる経過時間をから燃圧センサ５４より検出すれば、オン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴが算出可能である。
【００７３】
例えば、内燃機関の運転状態によって上限燃圧Ｐ２と下限燃圧Ｐ１とを変え、運転状態に応じた所望の所定燃圧範囲に調圧したい場合に好適である。
【００７４】
（変形例３）
変形例３としては、燃圧変化特性の検出を、図６（ｄ）に示すように、燃圧検出手段としての燃圧センサ５４による所定のクランク角間隔によって検出される構成を有する。
【００７５】
これにより、内燃機関の運転状態に応じて燃圧変化特性を算出するための計測時間間隔を変えることができる。したがって、例えば、周期的に変化する燃圧変化特性の燃圧上昇段階および下降段階のそれぞれの燃圧値から推定する燃圧変化式の精度が、内燃機関の低速運転、高速運転状態に係わらず、検出点数に起因して一定に保証することが可能である。
【００７６】
（変形例４）
変形例４としては、燃圧変化特性を、燃料噴射量の積算値からオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴを算出する構成を有する。
【００７７】
例えば上限燃圧Ｐ２に到達してオフ動作されたとき、燃料ポンプ５２のオフ動作中に燃料噴射弁５からの噴射による燃料流出がなければ、燃料経路５５ｂ、５５ｃ、５３内の燃圧が下降することはない。つまり燃料ポンプ５３のオフ動作中の燃圧下降量は、燃料噴射弁５から噴射される燃料噴射量の積算値に応じて生じるので、燃料ポンプ５２のオン、オフそれぞれに対応した所定の燃圧に到達する経過時間つまりオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴを、燃料噴射量の積算値から算出することが可能である。
【００７８】
（変形例５）
変形例５としては、ＥＣＵ３０には予め、内燃機関の運転状態に対応した所定の燃圧に達する経過時間としてのオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴの基準値が格納されており、予め設定したトリガーを掛ける燃圧値となるトリガー燃圧時期を燃圧センサ５４によって検出し、トリガー燃圧時期に応じて燃料ポンプ５２のオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴを補正する構成を以下図７に従って説明する。
【００７９】
図７の燃圧制御（詳しくは、燃料ポンプ５２の間欠駆動制御）の処理を表すフローチャートに示す燃料ポンプ５２の間欠駆動制御は、オン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴの基準値を内燃機関の運転状態を表す機関回転数ＮＥと負荷（詳しくは燃料噴射量Ｑ）による２次元マップからなる運転状態経過時間を求める手段と、この手段によって求められたオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴの基準値と、トリガー燃圧時期から推定される実オン動作時間ＴＰｏｂおよび実オン−オフ駆動周期ＴＴｏｂとを比較して補正する補正手段からなる。
【００８０】
すなわち、図７に示すように、Ｓ７０１（Ｓはステップを表す）では、クランク角センサ２２で検出されるクランク角信号から機関回転数ＮＥを求め、またスロットルセンサ１１ａで検出される弁軸開度検出信号から弁軸開度ＴＨＡを求める。
【００８１】
次に、Ｓ７０２では、Ｓ７０１で求められた内燃機関の運転状態を表す機関回転数ＮＥと弁軸開度ＴＨＡから、負荷としての燃料噴射量Ｑを算出する。
【００８２】
次に、Ｓ７０３では、ＥＣＵ３０に予め機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑによる２次元マップとして格納されているオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴの基準値から、Ｓ７０１およびＳ７０２から算出した内燃機関の運転状態を示す機関回転数ＮＥと弁軸開度ＴＨＡに対応したオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴを求める。
【００８３】
次に、Ｓ７０４では、燃圧センサ５４による検出したトリガー燃圧時期Ｔｏｂから推定される実オン動作時間ＴＰｏｂおよび実オン−オフ駆動周期ＴＴｏｂと、Ｓ７０３で求められたオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴとをそれぞれを比較して、その差が所定値ΔＴｊを越えるか否かを判断する。その差が所定値ΔＴｊ以下であれば、Ｓ７０６へ移行する。逆に、その差が所定値ΔＴｊを越えれば、Ｓ７０５へ移行する。
【００８４】
Ｓ７０５では、Ｓ７０３で求められたオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴを補正し、その後Ｓ７０６へ移行する。
【００８５】
Ｓ７０６では、Ｓ７０３で求められたオン動作時間ＴＰおよびオン−オフ駆動周期ＴＴ若しくはＳ７０５にて補正されたものを用いて、燃料ポンプ５２を間欠駆動する。
【００８６】
これにより、燃料供給装置、特に燃料ポンプ５２の燃料吐出特性の製造ばらつきを、トリガー燃圧時期に応じて補正することで解消できる。
【００８７】
したがって、燃料ポンプの燃料吐出特性の製造ばらつきに起因して生じるオン、オフ動作時期ずれによって燃料ポンプ５２が無駄に駆動することがなくなるので、燃料ポンプ５２を駆動するためＥＣＵ３０を介して燃料ポンプ５２へ給電する電力消費量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一実施例に係わる内燃機関の燃料供給装置が適用された内燃機関及びその周辺装置の概略構成を表す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の内燃機関の燃料供給装置の構成を表す模式的構成図である。
【図３】図２中の燃料ポンプの動作特性を表す模式図である。
【図４】図２中の燃料ポンプの動作と蓄圧タンク内の燃料圧との関係を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図２中の燃料ポンプの動作と蓄圧タンク内の燃料圧、および燃料噴射弁の動作との関係を説明するための部分的タイムチャートである。
【図６】燃圧変化特性の検出に係わる変形例を説明するためのタイムチャートであって、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｃ）は、それぞれ変形例１、変形例２、変形例３を表すタイムチャートである。
【図７】燃圧変化特性の検出に係わる変形例５であって、燃圧制御の処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
５  燃料噴射弁
７  燃焼室
１１、１１ａ  スロットルバルブ、スロットルセンサ
１２  クランク軸
１３  点火プラグ
１４  点火コイル
２２  クランク角センサ
３０  ＥＣＵ（制御手段としての制御回路）
４０  ＣＤＩ（点火回路）
５１  燃料タンク
５２  燃料ポンプ
５３  蓄圧タンク
５４  燃圧センサ（燃圧検出手段）
５５ｂ、５５ｃ  （燃料経路としての）燃料配管
６０  発電機
７０  人力発電システム
７１  キックレバー
８０  スタータシステム８０は、始動モータ８１と、中間ギヤ８２
８１  始動モータ
９０  バッテリ
１００  内燃機関
Ｆ  燃料供給システム
Ｉｇ  点火システム
Ｐ１、Ｐ２  所定の燃圧の範囲（下限燃圧、上限燃圧）
ＴＰ、ＴＴ  燃料ポンプ５２のオン、オフ動作に対応した所定の燃圧に到達する経過時間（オン動作時間ＴＰ、オン−オフ駆動周期）
Ｑ  負荷としての燃料噴射量
【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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