(57)【要約】    【課題】エンジンにより駆動される複数の燃料ポンプを備えるエンジンの燃料供給装置において、燃料ポンプ全体としての容量を確保するとともに、これらの燃料ポンプを選択的に作動させることによる駆動トルクの低減代を確保する。    【解決手段】燃料タンク１に貯蔵されている燃料をエンジンに供給するための燃料ポンプとして、エンジンにより駆動される比較的に容量が小さい第１の燃料ポンプ３と、エンジンにより駆動されるこの第１の燃料ポンプ３よりも容量が大きい第２の燃料ポンプ４とを設け、これらの燃料ポンプ３，４をエンジンの運転条件に応じて選択的に作動させる。【選択図】  図１
2009162180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに供給される燃料を貯蔵するための燃料タンクと、
前記燃料タンクに貯蔵されている燃料をエンジンに供給するための、エンジンにより駆動される比較的に容量が小さい第１の燃料ポンプと、
前記燃料タンクに貯蔵されている燃料をエンジンに供給するための、エンジンにより駆動される前記第１の燃料ポンプよりも容量が大きい第２の燃料ポンプと、
前記第１及び第２の燃料ポンプを選択的に作動させるための指令信号を出力するコントロールユニットと、を含んで構成されるエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
前記第１の燃料ポンプは、プランジャに比較的に小さな第１のリフト量を付与する第１のカムを備え、
前記第２の燃料ポンプは、プランジャに前記第１のリフト量よりも大きな第２のリフト量を付与する第２のカムを備える請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
前記第１の燃料ポンプは、比較的に小さな径の第１のプランジャを備え、
前記第２の燃料ポンプは、前記第１のプランジャよりも大きな径の第２のプランジャを備える請求項１又は２に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
前記エンジンの運転条件を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、
前記手段により検出されたエンジンの運転条件に応じ、前記エンジンの運転条件が低負荷域にあるときは、前記第１及び第２の燃料ポンプのうち、前記第１の燃料ポンプのみを作動させて燃料を供給し、前記エンジンの運転条件が中負荷域にあるときは、前記第１及び第２の燃料ポンプのうち、前記第２の燃料ポンプのみを作動させて燃料を供給し、前記エンジンの運転条件が高負荷域にあるときは、前記第１及び第２の燃料ポンプの双方を作動させて燃料を供給する請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項５】
前記手段は、前記エンジンの運転条件として、運転者によるアクセル操作量、吸入空気量を調整するためのスロットル弁の開度、又は燃料噴射弁に対する駆動信号のパルス幅を検出する請求項４に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項６】
前記燃料タンクに接続され、前記第１の燃料ポンプによりエンジンに供給される燃料を流通させるための第１の通路と、前記第２の燃料ポンプによりエンジンに供給される燃料を流通させるための第２の通路とを形成する燃料供給管と、
前記燃料供給管に設置され、前記第１及び第２の燃料ポンプによりエンジンに供給される燃料の流れを選択的に遮断可能に構成された流路遮断弁と、を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、前記指令信号により前記流路遮断弁を制御して、前記第１及び第２の燃料ポンプを選択的に作動させる請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の燃料ポンプの双方を作動させる場合に、
前記コントロールユニットは、前記指令信号として、前記第１及び第２の燃料ポンプに対し、前記第１の燃料ポンプを前記第２の燃料ポンプよりも大きな吐出率で作動させるための信号を出力する請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の燃料ポンプの双方を作動させる場合に、
前記コントロールユニットは、前記指令信号として、前記第１の燃料ポンプを所定の吐出量となる第１の吐出率で作動させる一方、前記第２の燃料ポンプを前記第１の燃料ポンプと等しい吐出量となる第２の吐出率で作動させるための信号を出力する請求項７に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項９】
前記第１の燃料ポンプにより供給される燃料の温度を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、前記第１及び第２の燃料ポンプの双方を作動させる場合の指令信号として、前記第２の燃料ポンプに対し、前記手段により検出された燃料の温度に基づいて補正した信号を出力する請求項７又は８に記載のエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、詳細には、燃料供給用のポンプとしてエンジンにより駆動される複数のポンプを備え、エンジンの運転条件に応じてこれらの燃料ポンプを切り換えて作動させることにより、燃料ポンプの駆動トルクを低減し、エンジンの燃料消費量を削減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンクに貯蔵されている燃料をエンジンに供給するためのポンプ（以下「燃料ポンプ」という。）として燃料供給管に複数の燃料ポンプを備えた、次のような燃料供給装置が知られている。
【０００３】
第１に、燃料ポンプとして、容量が一定に構成された電動ポンプと、容量が可変に構成された電動ポンプとを備え、燃料噴射量が少ない少量噴射時において、固定容量型の前者の燃料ポンプを停止させる一方、可変容量型の後者の燃料ポンプを作動させて、燃料を供給するものである（特許文献１）。
【０００４】
第２に、燃料ポンプとして、エンジンにより駆動される等しい容量の２つの燃料ポンプを備えるものである（特許文献２）。
【特許文献１】特開平０５−１５７０１３号公報（段落番号００１１，００１３）
【特許文献２】特開２００６−３３６５９３号公報（段落番号００１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記第１の燃料供給装置については、これに備わる燃料ポンプが電動型のものであり、エンジンにより駆動されるものではない。
また、上記第２の燃料供給装置においては、次のような問題がある。
【０００６】
このものによれば、燃料噴射弁（コモンレール）に対してエンジンにより駆動される複数の燃料ポンプにより燃料を供給することで、燃料ポンプ全体としての容量を確保するとともに、エンジンの始動に際し、コモンレール内の燃料を速やかに昇圧させることができるので、エンジンの始動性を向上させることが可能である。しかしながら、この第２の燃料供給装置は、複数の燃料ポンプを切り換えて作動させるものではない。また、一方の燃料ポンプを停止させ、他方の燃料ポンプのみにより燃料を供給することとしても、各燃料ポンプの容量が等しいことから、一方の燃料ポンプの停止による駆動トルクの低減代が小さく、エンジンの燃料消費量を満足に減少させることができない。
【０００７】
本発明は、以上の問題を考慮し、エンジンにより駆動される複数の燃料ポンプを備えるエンジンの燃料供給装置において、燃料ポンプ全体としての容量を確保するとともに、エンジンの運転条件に応じてこれらの燃料ポンプを選択的に作動させることによる駆動トルクの低減代を充分に確保し、エンジンの燃料消費量を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エンジンの燃料供給装置を提供するものである。本発明においては、エンジンに供給される燃料を貯蔵するための燃料タンクを設けるとともに、この燃料タンクに貯蔵されている燃料をエンジンに供給するための燃料ポンプとして、エンジンにより駆動される比較的に容量が小さい第１の燃料ポンプと、エンジンにより駆動されるこの第１の燃料ポンプよりも容量が大きい第２の燃料ポンプとを設け、コントロールユニットからの指令信号により、これらの燃料ポンプを選択的に作動させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容量が異なる複数の燃料ポンプ（第１及び第２の燃料ポンプ）を設け、これらの燃料ポンプを選択的に作動させることとしたので、第１及び第２の燃料ポンプの双方を作動させることにより、燃料ポンプ全体としての容量を確保することができる。また、容量が大きい第２の燃料ポンプを停止させることで、燃料ポンプの駆動トルクを大幅に低減させ、エンジンの燃料消費量を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエンジンの燃料供給装置の構成を示している。本実施形態に係る燃料供給装置は、燃料が筒内に直接噴射される直噴エンジンに設けられるものである。
【００１１】
エンジンに供給される燃料は、燃料タンクモジュール１の燃料貯蔵部に貯蔵されており、低圧のフィードポンプ１０１により低圧燃料管２に送り出され、後述する高圧の燃料ポンプにより更に加圧されて、燃料噴射弁に供給される。この低圧のフィードポンプ１０１は、電動型の燃料ポンプであり、図示しないバッテリを電源とする電動モータ１０２により駆動される。フィルタ１０３，１０４は、燃料に混入している異物を除去するためのものであり、燃料タンクモジュール１内の適宜の箇所に設けられている。圧力調整弁１０５は、所定の圧力を超える余剰分の燃料を燃料貯蔵部に戻すことにより、低圧燃料管２内の燃料の圧力を調整するためのものである。なお、燃料タンクモジュール１の燃料貯蔵部は、「燃料タンク」に相当する。低圧燃料管２と、次の高圧燃料管５とにより、このエンジンの「燃料供給管」が構成される。
【００１２】
フィードポンプ１０１により送り出された燃料は、高圧の燃料ポンプ３，４により更に加圧されて、高圧燃料管５（図１において、太線で示す。）に送り出される。本実施形態では、この高圧の燃料ポンプとして異なる容量の２つの燃料ポンプ３，４が設けられており、これらの燃料ポンプ３，４は、いずれも可変容量型の燃料ポンプであり、エンジンにより駆動される。第１の燃料ポンプ３は、比較的に小さな最大吐出量に設定されており、他方、第２の燃料ポンプ４は、第１の燃料ポンプ３よりも大きな最大吐出量に設定されている。
【００１３】
第１の燃料ポンプ３において、加圧シリンダ３０１ａは、低圧燃料管２と高圧燃料管５との間に介装されており、この加圧シリンダ３０１ａに対してプランジャ３０２ａが上下に往復自在に挿入されている。プランジャ３０２ａは、エンジンのカムシャフト（図示せず。）に連結された第１のカム３０３ａにより駆動される。本実施形態において、この第１のカム３０３ａは、比較的に低いノーズ部を有しており、プランジャ３０２ａに対して第１のリフト量を付与するものである。第１のカム３０３ａの回転に伴ってプランジャ３０２ａが下方に移動することにより、加圧シリンダ３０１ａ及びプランジャ３０２ａにより画成される加圧室Ｒ１が拡張し、低圧燃料管２からこの加圧室Ｒ１に燃料が吸い込まれる。吸い込まれた燃料は、プランジャ３０２ａが方向を転換し、上方に移動して加圧室Ｒ１が縮小することにより圧縮され、高圧燃料管５に送り出される。電磁制御弁３０４は、この第１の燃料ポンプ３の吐出量を制御するためのものであり、後述するエンジンコントロールユニットからの指令信号に基づいてそのデューティ比が制御される。また、電磁制御弁３０４は、第１の燃料ポンプ３を停止させる場合の「流路遮断弁」としての機能を兼ねるものである。逆止弁３０５，３０６は、低圧燃料管２から高圧燃料管５へ向かう燃料の流れを許容し、その逆流を防止するためのものであり、加圧シリンダ３０１ａの入口側及び出口側に夫々設けられている。安全弁３０７は、高圧燃料管５内の燃料が所定の圧力を超えたときに、余剰分の燃料を低圧燃料管２に戻すことにより高圧燃料管５における過度な圧力の上昇を回避するためのものである。圧力減衰器３０８は、低圧燃料管２における燃料の圧力脈動を抑制するためのものである。第１の燃料ポンプ３において、適宜の箇所にフィルタ３０９が設けられている。
【００１４】
他方、第２の燃料ポンプ４は、プランジャ４０２ａを駆動するためのカム（「第２のカム」に相当する。）４０３ａに設けられたノーズ部の高さにおいてのみ第１の燃料ポンプ３と相違するものであり、他の要素については、第１の燃料ポンプ３におけると同様の構成である。すなわち、加圧シリンダ４０１ａは、低圧燃料管２と高圧燃料管５との間に介装され、上下に移動自在に挿入されたプランジャ４０２ａとの間にこの第２の燃料ポンプ４の加圧室Ｒ２を形成するものである。第２のカム４０３ａは、エンジンのカムシャフトに連結されており、プランジャ４０２ａが上下に移動するのに伴って加圧室Ｒ２が拡張及び縮小し、圧縮された燃料が高圧燃料管５に送り出される。本実施形態では、第２のカム４０３ａのノーズ部が第１のカム３０３ａのものよりも高く形成されており、プランジャ４０２ａに対し、第１の燃料ポンプ３におけるよりも大きな第２のリフト量が付与される。また、本実施形態では、第１の燃料ポンプ３により送り出された燃料を流通させるための分岐管と、第２の燃料ポンプ４により送り出された燃料を流通させるための分岐管とが設けられており、第１及び第２の燃料ポンプ３，４により送り出された燃料は、これらの分岐管の集合部で合流した後、燃料噴射弁に供給される。電磁制御弁４０４は、この第２の燃料ポンプ４の吐出量を制御するためのものであり、「流路遮断弁」としての機能を兼ねる。また、逆止弁４０５，４０６は、高圧燃料管５から低圧燃料管２への燃料の逆流を防止するためのものであり、安全弁４０７は、高圧燃料管５における過度な圧力の上昇を回避するためのものである。低圧燃料管２における燃料の圧力脈動を抑制するための圧力減衰器４０８、及び適宜のフィルタ４０９が設けられることは、第１の燃料ポンプ３におけると同様である。
【００１５】
第１及び第２の燃料ポンプ３，４により送り出された燃料は、高圧燃料管５を介して各気筒に設けられた燃料噴射弁６ａ〜６ｆに供給される。燃料噴射弁６ａ〜６ｆは、その噴孔をエンジンの筒内に臨ませて設置されており、筒内に燃料を直接噴射する。本実施形態では、高圧燃料管５にコモンレール７が接続されており、このコモンレール７から各燃料噴射弁６ａ〜６ｆに燃料が供給される。オリフィス８は、第１及び第２の燃料ポンプ３，４により送り出された燃料の圧力脈動を低減させて、コモンレール７における圧力変動を抑制するためのものであり、高圧燃料管５において、分岐管の集合部よりも下流に設置されている。
【００１６】
第１及び第２の燃料ポンプ３，４、フィードポンプ１０１、ならびに燃料噴射弁６ａ〜６ｆの動作は、マイクロコンピュータを備える電子制御ユニットとして構成されるエンジン制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）５０１からの指令信号により制御される。ＥＣＵ５０１は、エンジンの運転条件を示す信号として、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するためのアクセルセンサ５５１からの信号、クランク角センサ５５２により出力される単位クランク角及び基準クランク角毎の信号、エンジン冷却水の温度を検出するための冷却水温度センサ５５３からの信号、高圧の燃料ポンプ３，４により加圧される燃料の温度を検出するための燃料温度センサ５５４からの信号、ならびに燃料噴射弁６ａ〜６ｆにより噴射される燃料の圧力を検出するための燃料圧力センサ５５５からの信号等を入力し、これらの検出信号に基づいて第１及び第２の燃料ポンプ３，４等の動作を制御する。本実施形態では、燃料温度センサ５５４は、燃料タンクモジュール１に設置されており、燃料貯蔵部に貯蔵されている燃料の温度を検出する。また、燃料圧力センサ５５５は、コモンレール７に設置されており、コモンレール７内の燃料の圧力を検出する。ＥＣＵ５０１は、燃料圧力センサ５５５により検出された燃料の圧力に基づいて第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出量をフィードバック制御し、エンジンの運転条件に応じた所定の目標圧力に調整する。
【００１７】
次に、ＥＣＵ５０１の燃料供給制御に関する動作について、フローチャートにより説明する。
図２は、本実施形態に係る燃料供給制御ルーチンのフローチャートである。
【００１８】
Ｓ１０１では、エンジンの負荷を示す運転条件パラメータとして、アクセルセンサ５５１により検出されたアクセル操作量ＡＰＯを読み込む。
Ｓ１０２では、アクセル操作量ＡＰＯに基づいて、エンジンの運転条件が低負荷域以外の領域にあるか否かを判定する。アクセル操作量ＡＰＯが比較的に小さな値を持たせて設定された所定の操作量ＡＰＯ１以上であり、エンジンの運転条件が低負荷域以外の領域にある場合は、Ｓ１０３へ進み、低負荷域にある場合は、Ｓ１０４へ進む。
【００１９】
Ｓ１０３では、アクセル操作量ＡＰＯに基づいて、エンジンの運転条件が低負荷域及び中負荷域以外の領域にあるか否かを判定する。アクセル操作量ＡＰＯがＡＰＯ１よりも大きな値を持たせて設定された所定の操作量ＡＰＯ２以上であり、エンジンの運転条件が低負荷域及び中負荷域以外の領域（すなわち、高負荷域）にある場合は、Ｓ１０６へ進み、中負荷域にある場合は、Ｓ１０５へ進む。
【００２０】
Ｓ１０４では、第１及び第２の燃料ポンプ３，４のうち、第２の燃料ポンプ４を停止させ、カムのノーズ部が低く、最大吐出量が小さな第１の燃料ポンプ３（小リフト量ポンプ）のみを作動させて、燃料を供給する。第２の燃料ポンプ４の停止は、電磁制御弁４０４によりこの燃料ポンプ４を介する燃料の流れを遮断して行う。
【００２１】
Ｓ１０５では、第１及び第２の燃料ポンプ３，４のうち、第１の燃料ポンプ３を停止させ、カムのノーズ部が高く、最大吐出量が大きな第２の燃料ポンプ４（大リフト量ポンプ）のみを作動させて、燃料を供給する。第１の燃料ポンプ３の停止は、電磁制御弁３０４によりこの燃料ポンプ３を介する燃料の流れを遮断して行う。
【００２２】
Ｓ１０６では、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の双方を作動させ、これらの燃料ポンプ３，４により燃料を供給する。
Ｓ１０７では、第１の燃料ポンプ３及び第２の燃料ポンプ４の各吐出量を制御する。本実施形態では、この吐出量制御として、次の図３に示すフローチャートに従って各燃料ポンプ３，４からの燃料の吐出量を一致させるための制御を行う。
【００２３】
図３は、吐出量制御（図２のフローチャートのＳ１０７）の内容を示すフローチャートである。
Ｓ１０７ａでは、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出率η１，η２を設定する。この吐出率η１，η２は、燃料ポンプの最大吐出量に対する実際の吐出量の割合を示すものであり、吐出率が５０％であることは、最大吐出量の半分の吐出量で燃料ポンプを作動させることを示す。本実施形態では、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出量が等しくなる吐出率η１，η２が設定される。このため、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の双方を作動させる場合は、最大吐出量が小さい第１の燃料ポンプ３の吐出率η１が、最大吐出量が大きい第２の燃料ポンプ４の吐出率η２よりも大きな値に設定されることになる。
【００２４】
Ｓ１０７ｂでは、燃料温度センサ５５４により検出された燃料の温度ＴＦを読み込む。
Ｓ１０７ｃでは、読み込んだ燃料の温度ＴＦが所定の温度ＴＦ１以上であるか否かを判定する。この所定の温度ＴＦ１は、第１の燃料ポンプ３の吐出率η１に応じた有効作動温度の上限に相当するものである。燃料の温度ＴＦが所定の温度ＴＦ１以上であることは、第１の燃料ポンプ３が実質的な上限吐出率ηｍａｘに達しており、実際の吐出量が設定された吐出率η１に応じた量を満たしていないことを示す。燃料の温度ＴＦが所定の温度ＴＦ１以上であるときは、Ｓ１０７ｄへ進み、ＴＦ１未満であるときは、このルーチンを終了する。
【００２５】
Ｓ１０７ｄでは、第２の燃料ポンプ４の吐出率η２を補正して、その吐出量を第１の燃料ポンプ３により実際に得られる吐出量に一致させるように減少させる。
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
【００２６】
本実施形態では、カムのノーズ部が異なる高さに形成された複数の燃料ポンプ（第１及び第２の燃料ポンプ）３，４を設け、これらの燃料ポンプ３，４をエンジンの運転条件に応じて選択的に作動させることとした。すなわち、エンジンの運転条件が低負荷域にあるときは、カムのノーズ部が低く、容量が小さい第１の燃料ポンプ３を作動させ、この第１の燃料ポンプ３のみにより燃料を供給することで、燃料ポンプ３の駆動に要するエンジントルクを低減させ、エンジンの燃料消費量を削減することができる。他方、エンジンの運転条件が高負荷域にあるときは、第１の燃料ポンプ３に加え、カムのノーズ部が高く、容量が大きい第２の燃料ポンプ４を作動させ、これらの燃料ポンプ３，４の双方により燃料を供給することで、燃料ポンプ３，４全体としての容量を確保し、高負荷運転時に必要とされる燃料噴射量を確保することができる。また、エンジンの運転条件が低負荷域と高負荷域との間の中負荷域にあるときは、第２の燃料ポンプ４のみにより燃料を供給することで、エンジンの燃料消費量を削減しつつ、必要な燃料噴射量を確保することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の双方により燃料を供給する場合に、これらの燃料ポンプ３，４の吐出率η１，η２を個別に制御し、第１の燃料ポンプ３の吐出量と第２の燃料ポンプ４の吐出量とを一致させるようにしたので、コモンレール７における圧力脈動を低減し、燃料噴射量を正確に制御することができる。
【００２８】
図４は、コモンレール７内の燃料の圧力ＰＦを、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出量を一致させた場合（Ａ）と、吐出率η１，η２を一致させた場合（Ｂ）の夫々について模式的に示している。図４（Ａ），（Ｂ）の双方において、第１の燃料ポンプ３からの吐出圧Ｐ１を点線で、第２の燃料ポンプ４からの吐出圧Ｐ２を一点鎖線で示している。なお、Ｔｉ１〜Ｔｉ６により示す期間は、各気筒に設置された燃料噴射弁６ａ〜６ｆによる噴射期間を示している。
【００２９】
本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出量を一致させることにより、これらの燃料ポンプ３，４の間で燃料の吐出圧Ｐ１，Ｐ２のずれを抑え、コモンレール７における圧力脈動を抑制することができる。このため、燃料ポンプ３，４よりも下流の燃料供給系の容積を減少させる設計とすることが可能となり、エンジンの始動時にコモンレール７内の燃料の圧力を速やかに上昇させ、速やかに始動を達成させることができる。
【００３０】
これに対し、図（Ｂ）に示すように、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出率η１，η２を一致させた場合は、これらの燃料ポンプ３，４の間で最大吐出量が異なることから、実際の吐出量、延いては吐出圧Ｐ１，Ｐ２にずれが生じ、コモンレール７における圧力脈動Ｐｐｕｌが悪化する。このため、燃料の圧力ＰＦに変動が生じ、燃料噴射量の正確な制御が困難となる。
【００３１】
更に、本実施形態では、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の双方を作動させ、吐出率η１，η２を変数としてこれらの燃料ポンプ３，４を制御する場合に、燃料タンクモジュール１に貯蔵されている燃料の温度ＴＦを検出し、これに基づいて第２の燃料ポンプ４の吐出率η２を補正することとした。これにより、高負荷運転時に燃料の温度ＴＦが上昇し、第１の燃料ポンプ３により設定された吐出率η１に応じた吐出量を得ることができない場合であっても、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の吐出量を一致させ、圧力脈動の悪化を回避することができる。
【００３２】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、主に第１の実施形態に係る燃料供給装置との相違点について説明し、他の共通点については、その詳細な説明を省略する。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る直噴エンジンの燃料供給装置の構成を示している。
本実施形態では、第１の実施形態に係る燃料供給装置の加圧シリンダ３０１ａ，４０１ａ、プランジャ３０２ａ，４０２ａ及びカム３０３ａ，４０３ａに代え、容量が小さい第１の燃料ポンプ３については、比較的に小さな径の第１のプランジャ３０２ｂが、容量が大きい第２の燃料ポンプ４については、第１のプランジャ３０２ｂよりも大きな径の第２のプランジャ４０２ｂが設けられている。各燃料ポンプ３，４の加圧シリンダ３０１ｂ，４０１ｂは、プランジャ３０２ｂ，４０２ｂの径の変更に応じてその内径が適合されている。これらのプランジャ３０２ｂ，４０２ｂを駆動するためのカム３０３ｂ，４０３ｂは、いずれも等しい高さのノーズ部を有している。加圧シリンダ３０１ｂ，４０１ｂ、第１及び第２のプランジャ３０２ｂ，４０２ｂ、ならびにカム３０３ｂ，４０３ｂ以外の燃料ポンプ３，４の要素、ならびに燃料タンクモジュール１、燃料噴射弁６ａ〜６ｆ、コモンレール７及びエンジンコントロールユニット５０１等については、第１の実施形態におけると同様の構成である。
【００３４】
図６は、本実施形態に係る燃料供給制御ルーチンのフローチャートである。
本実施形態では、Ｓ２０１で読み込んだアクセル操作量（エンジンの運転条件を示す。）ＡＰＯに基づいて、プランジャの径を異ならせた第１及び第２の燃料ポンプ３，４を選択的に作動させる。すなわち、アクセル操作量ＡＰＯが所定の操作量ＡＰＯ１よりも小さく、エンジンの運転条件が低負荷域にあるときは、Ｓ２０４において、小径の第１のプランジャ３０２ｂを備える第１の燃料ポンプ３（小径ポンプ）のみを作動させる。また、アクセル操作量ＡＰＯが所定の操作量ＡＰＯ２（ＡＰＯ１よりも大きい。）よりも小さく、エンジンの運転条件が中負荷域にあるときは、Ｓ２０５において、大径の第２のプランジャ４０２ｂを備える第２の燃料ポンプ４（大径ポンプ）のみを作動させる。アクセル操作量ＡＰＯが所定の操作量ＡＰＯ２以上であり、エンジンの運転条件が高負荷域にあるときは、Ｓ２０６において、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の双方を作動させるとともに、Ｓ２０７において、図１に示すフローチャートのＳ１０７（Ｓ１０７ａ〜１０７ｄ）と同様にして吐出量制御を実行し、第２の燃料ポンプ４の吐出率η２を補正する。
【００３５】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る直噴エンジンの燃料供給装置の構成を示している。
本実施形態では、第１の実施形態に係る燃料供給装置の加圧シリンダ３０１ａ，４０１ａ、プランジャ３０２ａ，４０２ａ及びカム３０３ａ，４０３ａに代え、容量が小さい第１の燃料ポンプ３については、比較的に小さな径の第１のプランジャ３０２ｃ及びノーズ部が比較的に低い第１のカム３０３ｃが、容量が大きい第２の燃料ポンプ４については、第１のプランジャ３０２ｃよりも大きな径の第２のプランジャ４０２ｃ及び第１のカム３０３ｃよりもノーズ部が高い第２のカム４０３ｃが設けられている。各燃料ポンプ３，４の加圧シリンダ３０１ｃ，４０１ｃの内径が第１及び第２のプランジャ３０２ｃ，４０２ｃの径の変更に応じて適合されているのは、第２の実施形態におけると同様である。また、加圧シリンダ３０１ｃ，４０１ｃ、第１及び第２のプランジャ３０２ｃ，４０２ｃ、ならびに第１及び第２のカム３０３ｃ，４０３ｃ以外の燃料ポンプ３，４の要素、ならびに燃料タンクモジュール１、燃料噴射弁６ａ〜６ｆ、コモンレール７及びエンジンコントロールユニット５０１等については、第１の実施形態におけると同様の構成である。
【００３６】
図８は、本実施形態に係る燃料供給制御ルーチンのフローチャートである。
本実施形態では、Ｓ３０１で読み込んだアクセル操作量（エンジンの運転条件を示す。）ＡＰＯに基づいて、プランジャの径及びカムのノーズ部の高さを異ならせた第１及び第２の燃料ポンプ３，４を選択的に作動させる。すなわち、エンジンの運転条件が低負荷域にあるときは、小径の第１のプランジャ３０２ｃ及びノーズ部が低い第１のカム３０３ｃを備える第１の燃料ポンプ３のみを作動させる（Ｓ３０４）。また、エンジンの運転条件が中負荷域にあるときは、大径の第２のプランジャ４０２ｃ及びノーズ部が高い第２のカム４０３ｃを備える第２の燃料ポンプ４のみを作動させる（Ｓ３０５）。エンジンの運転条件が高負荷域にあるときは、第１及び第２の燃料ポンプ３，４の双方を作動させるとともに（Ｓ３０６）、図１に示すフローチャートのＳ１０７（Ｓ１０７ａ〜１０７ｄ）と同様にして吐出量制御を実行し、第２の燃料ポンプ４の吐出率η２を補正する（Ｓ３０７）。
【００３７】
以上では、各実施形態に係る燃料供給装置を直列気筒型の直噴エンジンに適用した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る燃料供給装置は、これに限らず、Ｖ型の直噴エンジンに適用することも可能である。図９は、本発明の第４の実施形態に係る直噴エンジンの燃料供給装置の構成として、Ｖ型エンジンに適用した場合の構成を示している。図９において、右側のバンクに対応して備わる要素については、符合ｒを付しており、左側のバンクに備わる要素については、符号ｌを付している。
【００３８】
本実施形態では、右バンクに備わる高圧燃料管５ｒと、左バンクに備わる高圧燃料管５ｌとを、第１及び第２の燃料ポンプ３，４を構成する加圧シリンダ３０１ａ，４０１ａのそれぞれに接続させ、第１の燃料ポンプ３により各バンクの燃料噴射弁６ｒ，６ｌに燃料を供給するとともに、第２の燃料ポンプ４によっても各バンクの燃料噴射弁６ｒ，６ｌに燃料を供給することができるように構成されている。第１及び第２の燃料ポンプ３，４の作動の切り換えは、電磁制御弁３０４，４０４により対応する燃料ポンプ３，４における燃料の流れを遮断することで達成される。なお、第１及び第２の燃料ポンプ３，４等、高圧燃料管５以外の要素については、第１の実施形態におけると同様の構成である。
【００３９】
また、以上では、エンジンの運転条件を示す変数として、運転者によるアクセル操作量を採用した場合について説明したが、これに限らず、吸入空気量を調整するためにエンジンの吸気通路内に備わるスロットル弁の開度、又は燃料噴射弁に対してエンジンコントロールユニットから出力される駆動信号のパルス幅等を採用してもよい。
【００４０】
また、燃料供給制御に際して吐出率η２を補正するのに用いられる燃料の温度ＴＦは、エンジン冷却水の温度で代用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエンジンの燃料供給装置の構成
【図２】同上実施形態に係る燃料供給制御ルーチンのフローチャート
【図３】同上ルーチンにおける吐出量制御の内容を示すフローチャート
【図４】同上吐出量制御による場合と、比較例として吐出率を一致させる場合との燃料の圧力の変化
【図５】本発明の第２の実施形態に係るエンジンの燃料供給装置の構成
【図６】同上実施形態に係る燃料供給制御ルーチンのフローチャート
【図７】本発明の第３の実施形態に係るエンジンの燃料供給装置の構成
【図８】同上実施形態に係る燃料供給制御ルーチンのフローチャート
【図９】本発明の第４の実施形態に係るエンジンの燃料供給装置の構成
【符号の説明】
【００４２】
１…燃料タンクモジュール、１０１…フィードポンプ、１０２…電動モータ、１０３，１０４…フィルタ、１０５…圧力調整弁、２…低圧燃料管、３…第１の燃料ポンプ、３０１ａ〜３０１ｃ…加圧シリンダ、３０２ａ〜３０２ｃ…プランジャ、３０３ａ〜３０３ｃ…カム、３０４…電磁制御弁、３０５，３０６…逆止弁、３０７…安全弁、３０８…圧力減衰器、３０９…フィルタ、４…第２の燃料ポンプ、４０１ａ〜４０１ｃ…加圧シリンダ、４０２ａ〜４０２ｃ…プランジャ、４０３ａ〜４０３ｃ…カム、４０４…電磁制御弁、４０５，４０６…逆止弁、４０７…安全弁、４０８…圧力減衰器、４０９…フィルタ、Ｒ１，Ｒ２…加圧室、５…高圧燃料管、６ａ〜６ｆ…燃料噴射弁、７…コモンレール、８…オリフィス、５０１…「コントロールユニット」としてのエンジンコントロールユニット、５５１…アクセルセンサ、５５２…クランク角センサ、５５３…冷却水温度センサ、５５４…燃料温度センサ、５５５…燃料圧力センサ。
【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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【図８】
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【図９】
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