燃料供給装置
【課題】燃料ポンプの消費電力を低減することの可能な燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料ポンプ２と燃料噴射弁１１とを接続する燃料通路９にレギュレータ３が設けられる。レギュレータ３は、下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３より低いとき燃料通路９を開放し、下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３より高いとき燃料通路９を閉塞する。ＥＣＵ５は、圧力検出器４の検出した燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると燃料ポンプ２の駆動を停止し、第２設定圧Ｐ２より小さくなると燃料ポンプ２を駆動する。第１設定圧Ｐ１、第２設定圧Ｐ２、制御圧Ｐ３は、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係にある。これにより、燃料ポンプ２から燃料通路９に圧送された燃料は、燃料タンク８に戻されることなく、燃料噴射弁１１に供給されるので、燃料ポンプ２の停止時間を長くすることができる。
【解決手段】燃料ポンプ２と燃料噴射弁１１とを接続する燃料通路９にレギュレータ３が設けられる。レギュレータ３は、下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３より低いとき燃料通路９を開放し、下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３より高いとき燃料通路９を閉塞する。ＥＣＵ５は、圧力検出器４の検出した燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると燃料ポンプ２の駆動を停止し、第２設定圧Ｐ２より小さくなると燃料ポンプ２を駆動する。第１設定圧Ｐ１、第２設定圧Ｐ２、制御圧Ｐ３は、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係にある。これにより、燃料ポンプ２から燃料通路９に圧送された燃料は、燃料タンク８に戻されることなく、燃料噴射弁１１に供給されるので、燃料ポンプ２の停止時間を長くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプによって汲み上げ、燃料通路を経由し、燃料噴射弁に供給している。
特許文献１の燃料供給装置は、燃料通路にレギュレータを設け、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を燃料噴射に適切な制御圧に制御している。レギュレータには、内燃機関の吸気管に接続する背圧配管、及び燃料タンクに接続するリターン通路が接続されている。レギュレータは、燃料通路の燃料圧力と吸気管の気圧との差圧がレギュレータに設定された所定の圧力より大きくなると、燃料通路の燃料をリターン通路から燃料タンクに戻すことで、燃料通路の燃料圧力を目標とする制御圧に調節している。
燃料ポンプは、ＥＣＵにより駆動を制御されている。ＥＣＵは、燃料通路の燃料圧力が所定の第１設定圧より大きくなると燃料ポンプの駆動を停止する。一方。ＥＣＵは、燃料通路の燃料圧力が第１設定圧より小さい値に設定された第２設定圧より小さくなると燃料ポンプを駆動する。ＥＣＵは、第１設定圧、第２設定圧及び制御圧の関係を「第１設定圧＞制御圧＞第２設定圧」として燃料ポンプの駆動を制御している。これにより、燃料通路の燃料圧力が調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７８６２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料供給装置は、燃料通路の燃料圧力が制御圧より大きくなると、燃料通路の燃料がレギュレータによって燃料タンクに戻されるので、燃料供給効率が悪化する。このため、燃料ポンプの駆動及び停止の時間間隔が短くなり、燃料ポンプの消費電力が増大することが懸念される。
また、燃料噴射弁に供給される燃料圧力が第１設定圧と第２設定圧との間で変動するので、燃料噴射弁の噴霧特性が変化する。これにより、特に内燃機関始動時などの低温時に燃料が気化され難くなり、排ガスのＨＣが増大するおそれがある。
さらに、内燃機関の吸気管とレギュレータとを接続する背圧配管、及びレギュレータと燃料タンクとを接続するリターン通路を設けることで、エバポエミッションが多くなると共に、加工コストが高くなることが懸念される。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、燃料ポンプの消費電力を低減することの可能な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】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、その燃料を噴射する燃料噴射弁とを接続する燃料通路に圧力調整手段が設けられる。この圧力調整手段は、圧力調整手段より下流側の燃料圧力がその制御目標とする制御圧より低いとき燃料通路を開放し、圧力調整手段より下流側の燃料圧力が制御圧より高いとき燃料通路を閉塞する。圧力調整手段より上流側の燃料圧力を圧力検出手段は検出する。制御手段は、圧力検出手段の検出する燃料圧力が制御圧以上となるように燃料ポンプの駆動を制御する。
【０００６】
これにより、燃料ポンプから燃料通路に圧送された燃料は、燃料タンクに戻されることなく、燃料噴射弁に供給される。このため、燃料噴射弁の燃料噴射量と燃料ポンプの燃料圧送量とが対応したものとなるので、燃料供給装置の燃料供給効率が向上する。したがって、燃料ポンプの消費電力を低減することが可能になる。この結果、内燃機関の燃費を低減することができる。
【０００７】
また、圧力調整手段より上流側の燃料圧力は、制御圧以上に維持される。このため、圧力調整手段が燃料通路を開放するとき、上流側の燃料通路から下流側の燃料通路に燃料が安定して供給される。したがって、燃料噴射弁に供給される燃料圧力が制御圧に維持されるので、燃料噴射弁の噴霧状態を良好にすることができる。この結果、内燃機関の燃焼効率が向上し、排ガス中のＨＣを低減することができる。
【０００８】
さらに、制御圧以上となった燃料を燃料タンクに戻すためのリターン通路、及び内燃機関の吸気管とレギュレータとを接続する背圧配管を廃止することが可能になる。このため、各燃料通路から生じるエバポエミッションを低減することができる。また、燃料通路の加工コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によると、制御手段は、圧力検出手段の検出した燃料圧力が第１設定圧より大きくなると燃料ポンプの駆動を停止し、圧力検出手段の検出した燃料圧力が第２設定圧より小さくなると燃料ポンプを駆動する。第１設定圧をＰ１、第２設定圧をＰ２、制御圧をＰ３とすると、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係である。
これにより、圧力制御手段より上流側の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１から第２設定圧Ｐ２に低下する時間は、燃料ポンプの駆動が停止される。燃料通路の燃料は燃料タンクに戻されることがないので、圧力制御手段より上流側の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１から第２設定圧Ｐ２に低下する時間が長い。このため、燃料ポンプの駆動を停止する時間を長くすることが可能となる。したがって、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、燃料供給装置は、燃料ポンプが駆動すると燃料を蓄圧し、燃料ポンプが駆動を停止すると、燃料噴射弁の燃料噴射に伴い、燃料を排出する蓄圧器を備える。
これにより、燃料ポンプが駆動及び停止する時間間隔を長くすることが可能になる。したがって、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。
また、燃料ポンプから燃料通路に圧送された燃料が燃料タンクに戻されることがないので、蓄圧器に蓄圧される燃料を有効に使用することが可能になる。したがって、蓄圧器を小型化することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明によると、蓄圧器は、圧力調整手段より上流側の燃料圧力に応じて変位するピストンを有する。圧力検出手段は、ピストンの変位により燃料通路の燃料圧力を検出する。
これにより、蓄圧器と圧力検出手段とを一体に構成することが可能になる。したがって、燃料通路に蓄圧器と別体で圧力検出器等を設けることなく、燃料供給装置の構成を簡素にすることができる。
【００１２】
請求項５に係る発明によると、燃料供給装置は、圧力調整手段と燃料噴射弁との間の燃料通路を流れる燃料を加圧し、燃料噴射弁に圧送する高圧ポンプを備える。
これにより、高圧ポンプに安定した燃料圧力で燃料を供給することができる。このため、高圧ポンプのポンプ効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料供給装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料供給装置のレギュレータの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料供給装置のＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料供給装置の特性図である。
【図５】比較例の燃料供給装置の構成図である。
【図６】比較例の燃料供給装置の特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料供給装置の構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態による燃料供給装置のＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態による燃料供給装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料供給装置を図１〜図４に示す。本実施形態の燃料供給装置１は、燃料ポンプ２、圧力調整手段としてのレギュレータ３、圧力検出手段としての圧力検出器４、制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ５）などを備えている。
燃料ポンプ２は、ＥＣＵ５からリレー６に伝送される信号に基づきバッテリ７から供給される電力により駆動する。燃料ポンプ２は、燃料タンク８の燃料を汲み上げ、燃料通路９へ圧送する。この燃料は、燃料通路９を通りフューエルレール１０に蓄圧される。フューエルレール１０には燃料噴射弁１１が接続している。燃料噴射弁１１は、ＥＣＵ５の制御信号にしたがって開閉弁し、図示しない内燃機関の各気筒に向けて燃料を噴射する。
レギュレータ３は、燃料ポンプ２と燃料噴射弁１１と接続する燃料通路９に設けられている。本明細書において、燃料ポンプ２とレギュレータ３との間の燃料通路９を上流側燃料通路１２と称し、レギュレータ３と燃料噴射弁１１との間の燃料通路９を下流側燃料通路１３と称する。
【００１５】
レギュレータ３の構成を図２を参照して説明する。
レギュレータ３は、ボディ３１、弁座部材３２、ポペット弁３３、圧力調整スプリング３４及びダイヤフラム３５などを備えている。
ボディ３１は、上流側燃料通路１２が接続される一次側通路３６と、下流側燃料通路１３が接続される二次側通路３７を有している。一次側通路３６と二次側通路３７とは、ポペット流路３８及び圧力室３９を経由して連通している。ポペット流路３８と圧力室３９との間に弁座部材３２が設けられている。弁座部材３２は、ポペット流路３８と圧力室３９とを連通する流路４１、及びこの流路４１の内壁に弁座４２を有する。
ポペット流路３８には、ポペット弁３３が設けられている。ポペット弁３３は、ポペットスプリング４３により付勢され、弁座部材３２に形成された弁座４２に着座及び離座可能である。ポペット弁３３は、軸方向の一端が弁座部材３２の流路４１を通り、圧力室３９に延びている。
圧力室３９はダイヤフラム３５によって仕切られている。このダイヤフラム３５の圧力室３９側の面と、ポペット弁３３の軸方向の一端とが当接している。ダイヤフラム３５は、圧力調整スプリング３４により、キャップリング４３を介して圧力室３９側に付勢されている。圧力調整スプリング３４の付勢力は、ステム４４のねじ込み量によって設定される。このステム４４をカバー４５が覆っている。
本実施形態では、下流側燃料通路１３の燃料圧力が燃料噴射弁１１の燃料噴射に適切な燃料圧力となるように、圧力調整スプリング３４の付勢力は設定されている。本実施形態において、レギュレータ３に設定される「制御圧Ｐ３」は、燃料噴射弁１１の燃料噴射に適切な燃料圧力である。
【００１６】
下流側燃料通路１３の燃料圧力は圧力室３９に供給される。圧力室３９の燃料圧力がダイヤフラム３５に作用する力とポペットスプリング４３の付勢力との和が、圧力調整スプリング３４の付勢力より大きいとき、ポペット弁３３はポペットスプリング４３の付勢力によって弁座４２に着座する。このため、流路３８、４１が閉塞し、上流側燃料通路１２と下流側燃料通路１３との間の燃料の流通が規制される。
一方、圧力室３９の燃料圧力がダイヤフラム３５に作用する力とポペットスプリング４３の付勢力との和が、圧力調整スプリング３４の付勢力より小さくなると、ポペット弁３３の一端がダイヤフラム３５に押圧されることで、ポペット弁３３は弁座４２から離座する。このため、流路３８、４１が開放され、上流側燃料通路１２と下流側燃料通路１３との間を燃料が流通する。
【００１７】
図１に示すように、圧力検出器４は、上流側燃料通路１２の燃料圧力を検出する。圧力検出器４は、燃料通路内の圧力損失の影響を軽減可能な程度に、レギュレータ３の近傍に設けられることが望ましい。圧力検出器４の検出した燃料圧力は、ＥＣＵ５に伝送される。
蓄圧器１４は、ケース内に形成された蓄圧室１５にピストン１６を備えている。ピストン１６の上流側燃料通路１２と反対側には図示しないエアダンパ又はスプリングなどの付勢部材が設けられている。ピストン１６は、付勢部材によって上流側燃料通路１２側へ付勢され、上流側燃料通路１２から蓄圧室１５に供給される燃料圧力によって変位可能である。燃料ポンプ２の駆動により上流側燃料通路１２が昇圧され上流側燃料通路１２に燃料が満たされると、蓄圧器１４は、蓄圧を開始する。また、蓄圧器１４は、燃料ポンプ２が駆動を停止し、燃料噴射弁１１の燃料噴射により上流側燃料通路１２の燃料圧力が低下すると、上流側燃料通路１２へ燃料を排出する。
【００１８】
燃料ポンプ２の吐出口側に設けられた逆止弁１７は、上流側燃料通路１２から燃料ポンプ２に燃料が逆流することを防ぐ。また、上流側燃料通路１２と燃料タンク８とを接続するリリーフ通路１８に設けられたリリーフ弁１９は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が所定の制限圧を超えた時に開弁し、上流側燃料通路１２の燃料を燃料タンク８に排出する。
【００１９】
次に、ＥＣＵ５の処理を図３に基づいて説明する。
ＥＣＵ５は、内燃機関の始動と共に処理を開始する（Ｓ１）。ＥＣＵ５は、内燃機関が始動されると、リレー６をオンする（Ｓ２）。これにより、バッテリ７から燃料ポンプ２に電力が供給され、燃料ポンプ２が駆動する（Ｓ３）。
ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される上流側燃料通路１２の燃料圧力をモニターする（Ｓ４、Ｓ５）。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力と、ＥＣＵ５のメモリに予め記憶された第１設定圧Ｐ１及び第２設定圧Ｐ２とを比較する。ここで、第１設定圧Ｐ１、第２設定圧Ｐ２及びレギュレータ３に設定された制御圧Ｐ３は、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係を満たしている。
【００２０】
ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなるまでリレー６を継続してオンする。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると、リレー６をオフする（Ｓ６）。これにより、バッテリ７から燃料ポンプ２への電力供給が停止し、燃料ポンプ２は駆動を停止する（Ｓ７）。
燃料噴射弁１１の燃料噴射によりレギュレータ３の流路３８、４１を通り、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３へ燃料が流れると、上流側燃料通路１２の燃料圧力が低下する。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第２設定圧Ｐ２より小さくなるまで、リレー６を継続してオフする。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第２設定圧より小さくなると、ＥＣＵ５はリレー６をオンし、燃料ポンプ２を駆動する（Ｓ２、Ｓ３）。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなるまでリレー６を継続してオンする。このように、ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力をモニターし、その燃料圧力が第１設定圧Ｐ１と第２設定圧Ｐ２の間になるように、燃料ポンプ２の駆動を制御する。
【００２１】
本実施形態による上流側燃料通路１２の燃料圧力、及び下流側燃料通路１３の燃料圧力の変化を図４に示す。図４では、ＥＣＵ５からリレー６に伝送する信号を「ポンプ駆動信号」として示す。また、上流側燃料通路１２の燃料圧力を実線Ａに示し、下流側燃料通路１３の燃料圧力を実線Ｂに示す。
内燃機関の始動と共にＥＣＵ５がリレー６をオンし、燃料ポンプ２が駆動されることで、時刻０〜Ｔ１の間に上流側燃料通路１２の燃料圧力と、下流側燃料通路１３の燃料圧力とが上昇する。下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３より小さいとき、レギュレータ３が開弁しているので、上流側燃料通路１２と下流側燃料通路１３の燃料圧力は略同様に上昇する。その後、下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３になると、下流側燃料通路１３の燃料圧力は、レギュレータ３の動作により、制御圧Ｐ３に維持される。一方、上流側燃料通路１２の燃料圧力は、制御圧Ｐ３以上に上昇する。
【００２２】
時刻Ｔ１で上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると、ＥＣＵ５がリレー６をオフし、燃料ポンプ２の駆動が停止する。すると、燃料噴射弁１１からの燃料噴射により、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３に燃料が流れるので、上流側燃料通路１２の燃料圧力は徐々に低下する。燃料ポンプ２の駆動停止、及び燃料噴射弁１１からの燃料噴射により、蓄圧器１４から上流側燃料通路１２に燃料が排出される。レギュレータ３から燃料タンク８に燃料がリターンされることなく、さらに、蓄圧器１４から上流側燃料通路１２へ燃料が排出されることで、上流側燃料通路１２の燃料圧力が低下する時間が長くなる。
一方、レギュレータ３の動作により、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３へ燃料が流れるので、下流側燃料通路１３の燃料圧力は、制御圧Ｐ３に維持される。
【００２３】
時刻Ｔ２において、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第２設定圧Ｐ２より小さくなると、ＥＣＵ５がリレー６をオンし、燃料ポンプ２が駆動される。このため、時刻Ｔ２以降、上流側燃料通路１２の燃料圧力が上昇する。これと共に、蓄圧器１４に燃料が蓄圧される。
時刻Ｔ３で上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると、ＥＣＵ５がリレー６をオフし、燃料ポンプ２の駆動が停止する。
内燃機関の運転中、上述の動作が繰り返される。第１設定圧Ｐ１と第２設定圧Ｐ２は、制御圧Ｐ３以上に設定されているので、レギュレータ３が開弁するとき、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３へ燃料が安定して供給される。このため、下流側燃料通路１３の燃料圧力は常に制御圧Ｐ３に維持される。
また、上流側燃料通路１２の燃料圧力の減圧は、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量のみに起因するものであるので、燃料ポンプ２を駆動及び停止するポンプ駆動信号のインターバルが長い。
【００２４】
次に比較例による燃料供給装置の構成を図５に示す。
図５において、上述した第１実施形態の構成と対応する構成には、符号の末尾に０を付けて説明を省略する。
比較例では、レギュレータ３０より上流側の燃料通路と下流側の燃料通路とが常に連通している。レギュレータ３０と燃料タンク８０との間にリターン通路４９が設けられている。レギュレータ３０は、燃料通路９０の燃料圧力が制御目標とする制御圧Ｑ３より大きくなると開弁し、燃料通路９０の燃料をリターン通路４９から燃料タンク８０に戻す。ＥＣＵ５０は、燃料通路９０の燃料圧力が第１設定圧Ｑ１より大きくなると燃料ポンプ２０を駆動し、燃料通路９０の燃料圧力が第２設定圧Ｑ２より小さくなると燃料ポンプ２０の駆動を停止する。第１設定圧Ｑ１、第２設定圧Ｑ２及び制御圧Ｑ３は、Ｑ１＞Ｑ３＞Ｑ２の関係にある。
【００２５】
比較例による燃料供給装置の燃料通路９０の燃料圧力の変化を図６に示す。
内燃機関の始動と共にＥＣＵ５０がリレー６０をオンし、燃料ポンプ２０が駆動されると、時刻０〜Ｖ１の間に燃料通路９０の燃料圧力が上昇する。
時刻Ｖ１で燃料通路９０の燃料圧力が第１設定圧Ｑ１より大きくなると、ＥＣＵ５０がリレー６０をオフし、燃料ポンプ２０の駆動が停止する。すると、燃料通路９０の燃料圧力が制御圧Ｑ３となるまで、レギュレータ３０のリターン通路４９からの燃料排出、及び燃料噴射弁１１０からの燃料噴射によって燃料通路９０の燃料圧力は急速に低下する。その後、燃料通路９０の燃料圧力が制御圧Ｑ３より小さくなると、燃料噴射弁１１０からの燃料噴射によって燃料通路９０の燃料圧力は低下する。
【００２６】
時刻Ｖ２において、燃料通路９０の燃料圧力が第２設定圧Ｑ２より小さくなると、ＥＣＵ５０がリレー６０をオンし、燃料ポンプ２０が駆動される。このため、時刻Ｖ２以降、燃料通路９０の燃料圧力が上昇する。
時刻Ｖ３で燃料通路９０の燃料圧力が第１設定圧Ｑ１より大きくなると、ＥＣＵ５０がリレー６０をオフし、燃料ポンプ２０の駆動が停止する。
内燃機関の運転中、上述の動作が繰り返される。第１設定圧Ｑ１と第２設定圧Ｑ２は、制御圧Ｑ３の上下に設定されているので、燃料通路９０の燃料圧力は、第１設定圧Ｑ１と第２設定圧Ｑ２との間で変動を繰り返す。
また、燃料通路９０の燃料圧力の減圧は、レギュレータ３０のリターン通路４９からの燃料排出、及び燃料噴射弁１１０からの燃料噴射に起因するものである。このため、第１実施形態と比較して、燃料ポンプ２０を駆動及び停止するポンプ駆動信号のインターバルが短い。
【００２７】
第１実施形態では、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、レギュレータ３は、下流側燃料通路１３の燃料圧力に応じて流路３８、４１を開放及び閉塞することで、下流側燃料通路１３の燃料圧力を制御圧Ｐ３に調節する。ＥＣＵ５は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると燃料ポンプ２の駆動を停止し、第２設定圧Ｐ２より小さくなると燃料ポンプ２を駆動する。第１設定圧Ｐ１及び第２設定圧Ｐ２は、制御圧Ｐ３以上の値に設定されている。
これにより、燃料ポンプ２から燃料通路９に圧送された燃料は、燃料タンク８に戻されることなく、燃料噴射弁１１に供給される。つまり、レギュレータ３から無駄な燃料排出がなくなり、上流側燃料通路１２の燃料圧力の低下が燃料噴射のみに起因するものとなる。このため、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１から第２設定圧Ｐ２に低下する時間が長くなる。したがって、燃料供給装置１の燃料供給効率が向上し、燃料ポンプの駆動を停止する時間が長くなる。この結果、燃料ポンプ２の消費電力を低減することが可能となり、内燃機関の燃費を低減することができる。
【００２８】
（２）本実施形態では、上流側燃料通路１２の燃料圧力は、ＥＣＵ５によって制御圧Ｐ３以上に維持される。このため、レギュレータ３が流路３８、４１を開放するとき、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３に燃料が安定して供給される。したがって、燃料噴射弁１１に供給される燃料圧力が制御圧Ｐ３に維持されるので、燃料噴射弁１１から噴射される燃料の噴霧状態を良好にすることができる。よって、内燃機関の燃焼効率が向上し、排ガス中のＨＣを低減することができる。
【００２９】
（３）本実施形態では、制御圧Ｐ３以上となった燃料を燃料タンク８に戻すためのリターン通路４９を廃止することが可能になる。これにより、燃料通路の接続箇所等から生じるエバポエミッションを低減することができる。また、燃料配管の加工コストを低減することができる。
【００３０】
（４）本実施形態では、蓄圧器１４からの燃料吐出により、燃料ポンプ２の駆動及び停止のインターバルを長くすることが可能になる。したがって、燃料ポンプ２の消費電力を低減することができる。
また、リターン通路４９などからの燃料排出がないので、蓄圧器１４に蓄圧される燃料を有効に使用することが可能になる。したがって、蓄圧器１４を小型化することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料供給装置を図７及び図８に示す。以下複数の実施形態において上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、図７に示すように、圧力検出手段としての変位検出器２１が蓄圧器１４と一体に構成されている。蓄圧器１４の備えるピストン１６は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１のとき第１設定変位Ｄ１に位置し、第２設定圧Ｐ２のとき第２設定変位Ｄ２に位置し、制御圧Ｐ３のとき第３設定変位Ｄ３に位置する。このため、変位検出器２１は、ピストン１６の変位により、上流側燃料通路１２の燃料圧力を検出することが可能である。変位検出器２１の検出したピストン変位は、ＥＣＵ５に伝送される。
【００３２】
ＥＣＵ５の処理を図８に基づいて説明する。
内燃機関が始動されると、ＥＣＵ５は、リレー６をオンし、燃料ポンプ２が駆動する（Ｓ１〜Ｓ３）。
ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位をモニターする（Ｓ８、Ｓ９）。ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位と、ＥＣＵ５のメモリに予め記憶された第１設定変位Ｄ１及び第２設定変位Ｄ２とを比較する。第１設定変位Ｄ１、第２設定変位Ｄ２及び第３設定変位Ｄ３は、Ｄ１＞Ｄ２≧Ｄ３の関係を満たしている。
【００３３】
ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第１設定変位Ｄ１より大きくなると、リレー６をオフする（Ｓ６）。これにより、燃料ポンプ２は駆動を停止する（Ｓ７）。
その後、ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第１設定変位Ｄ１から第２設定変位Ｄ２より小さくなるまで、リレー６を継続してオフする。そして、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第２設定変位Ｄ２より小さくなると、リレー６をオンする（Ｓ２）。
続いて、ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第２設定変位Ｄ２から第１設定変位Ｄ１より大きくなるまでリレー６を継続してオンする。このように、ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位をモニターし、燃料ポンプ２の駆動を制御する。
【００３４】
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、本実施形態では、蓄圧器１４と変位検出器２１とを一体に構成することで、上流側燃料通路１２に蓄圧器１４と別体で圧力検出器４を設けることなく、燃料供給装置の構成を簡素にすることができる。
第１設定変位Ｄ１及び第２設定変位Ｄ２は、第３設定変位Ｄ３以上に設定されているので、上流側燃料通路１２の燃料圧力を制御圧Ｐ３以上に維持することが可能となる。このため、レギュレータ３が燃料通路を開放するとき、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３に燃料が安定して供給される。したがって、下流側燃料通路１３の燃料圧力を制御圧Ｐ３に維持することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料供給装置を図８に示す。本実施形態の燃料供給装置は、インジェクタから内燃機関の各気筒に燃料を直接噴射する直噴システムに適用される。本実施形態では、レギュレータ３とフューエルレール１０との間の下流側燃料通路１３に高圧ポンプ２２が設けられている。高圧ポンプ２２は、ＥＣＵ５の制御信号に基づき、電子駆動装置（ＥＤＵ２３）から電力を供給されて駆動する。高圧ポンプ２２は、下流側燃料通路１３を流れる燃料を加圧し、フューエルレール１０に圧送する。
【００３６】
レギュレータ３は、下流側燃料通路１３の燃料圧力に応じて流路３８、４１を開放及び閉塞することで、下流側燃料通路１３の燃料圧力を制御圧Ｐ３に調節する。本実施形態において、「制御圧Ｐ３」は、高圧ポンプの作動に適切な燃料圧力である。
ＥＣＵ５は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると燃料ポンプ２の駆動を停止し、第２設定圧Ｐ２より小さくなると燃料ポンプ２を駆動する。第１設定圧Ｐ１、第２設定圧Ｐ２及び制御圧Ｐ３は、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係を満たしている。
【００３７】
本実施形態では、燃料ポンプ２から燃料通路９に圧送された燃料は、燃料タンク８に戻されることなく、高圧ポンプ２２に供給される。このため、無駄な燃料排出がなくなり、燃料ポンプ２の駆動を停止する時間が長くなるので、燃料ポンプ２の消費電力を低減することができる。
さらに、本実施形態では、高圧ポンプ２２に安定した燃料圧力で燃料を供給することが可能となるので、高圧ポンプ２２のポンプ効率を高めることが可能になる。
【００３８】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、ＥＣＵ５は、圧力検出器４の検出した燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなるとリレー６をオフし、圧力検出器４の検出した燃料圧力が第２設定圧Ｐ２より小さくなるとリレー６をオンした。これに対し、本発明では、ＥＣＵは、圧力検出手段の検出する燃料圧力が制御圧以上となるように、燃料ポンプに供給する電力を調節することで、燃料ポンプの燃料吐出量を制御してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ ・・・燃料供給装置
２ ・・・燃料ポンプ
３ ・・・レギュレータ（圧力調整手段）
４ ・・・圧力検出器（圧力検出手段）
５ ・・・ＥＣＵ（制御手段）
８ ・・・燃料タンク
９ ・・・燃料通路
１１・・・燃料噴射弁
１２・・・上流側燃料通路（燃料通路）
１３・・・下流側燃料通路（燃料通路）
１４・・・蓄圧器
１６・・・ピストン
２１・・・変位検出器（圧力検出手段）
２２・・・高圧ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプによって汲み上げ、燃料通路を経由し、燃料噴射弁に供給している。
特許文献１の燃料供給装置は、燃料通路にレギュレータを設け、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を燃料噴射に適切な制御圧に制御している。レギュレータには、内燃機関の吸気管に接続する背圧配管、及び燃料タンクに接続するリターン通路が接続されている。レギュレータは、燃料通路の燃料圧力と吸気管の気圧との差圧がレギュレータに設定された所定の圧力より大きくなると、燃料通路の燃料をリターン通路から燃料タンクに戻すことで、燃料通路の燃料圧力を目標とする制御圧に調節している。
燃料ポンプは、ＥＣＵにより駆動を制御されている。ＥＣＵは、燃料通路の燃料圧力が所定の第１設定圧より大きくなると燃料ポンプの駆動を停止する。一方。ＥＣＵは、燃料通路の燃料圧力が第１設定圧より小さい値に設定された第２設定圧より小さくなると燃料ポンプを駆動する。ＥＣＵは、第１設定圧、第２設定圧及び制御圧の関係を「第１設定圧＞制御圧＞第２設定圧」として燃料ポンプの駆動を制御している。これにより、燃料通路の燃料圧力が調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７８６２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料供給装置は、燃料通路の燃料圧力が制御圧より大きくなると、燃料通路の燃料がレギュレータによって燃料タンクに戻されるので、燃料供給効率が悪化する。このため、燃料ポンプの駆動及び停止の時間間隔が短くなり、燃料ポンプの消費電力が増大することが懸念される。
また、燃料噴射弁に供給される燃料圧力が第１設定圧と第２設定圧との間で変動するので、燃料噴射弁の噴霧特性が変化する。これにより、特に内燃機関始動時などの低温時に燃料が気化され難くなり、排ガスのＨＣが増大するおそれがある。
さらに、内燃機関の吸気管とレギュレータとを接続する背圧配管、及びレギュレータと燃料タンクとを接続するリターン通路を設けることで、エバポエミッションが多くなると共に、加工コストが高くなることが懸念される。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、燃料ポンプの消費電力を低減することの可能な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】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、その燃料を噴射する燃料噴射弁とを接続する燃料通路に圧力調整手段が設けられる。この圧力調整手段は、圧力調整手段より下流側の燃料圧力がその制御目標とする制御圧より低いとき燃料通路を開放し、圧力調整手段より下流側の燃料圧力が制御圧より高いとき燃料通路を閉塞する。圧力調整手段より上流側の燃料圧力を圧力検出手段は検出する。制御手段は、圧力検出手段の検出する燃料圧力が制御圧以上となるように燃料ポンプの駆動を制御する。
【０００６】
これにより、燃料ポンプから燃料通路に圧送された燃料は、燃料タンクに戻されることなく、燃料噴射弁に供給される。このため、燃料噴射弁の燃料噴射量と燃料ポンプの燃料圧送量とが対応したものとなるので、燃料供給装置の燃料供給効率が向上する。したがって、燃料ポンプの消費電力を低減することが可能になる。この結果、内燃機関の燃費を低減することができる。
【０００７】
また、圧力調整手段より上流側の燃料圧力は、制御圧以上に維持される。このため、圧力調整手段が燃料通路を開放するとき、上流側の燃料通路から下流側の燃料通路に燃料が安定して供給される。したがって、燃料噴射弁に供給される燃料圧力が制御圧に維持されるので、燃料噴射弁の噴霧状態を良好にすることができる。この結果、内燃機関の燃焼効率が向上し、排ガス中のＨＣを低減することができる。
【０００８】
さらに、制御圧以上となった燃料を燃料タンクに戻すためのリターン通路、及び内燃機関の吸気管とレギュレータとを接続する背圧配管を廃止することが可能になる。このため、各燃料通路から生じるエバポエミッションを低減することができる。また、燃料通路の加工コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によると、制御手段は、圧力検出手段の検出した燃料圧力が第１設定圧より大きくなると燃料ポンプの駆動を停止し、圧力検出手段の検出した燃料圧力が第２設定圧より小さくなると燃料ポンプを駆動する。第１設定圧をＰ１、第２設定圧をＰ２、制御圧をＰ３とすると、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係である。
これにより、圧力制御手段より上流側の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１から第２設定圧Ｐ２に低下する時間は、燃料ポンプの駆動が停止される。燃料通路の燃料は燃料タンクに戻されることがないので、圧力制御手段より上流側の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１から第２設定圧Ｐ２に低下する時間が長い。このため、燃料ポンプの駆動を停止する時間を長くすることが可能となる。したがって、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、燃料供給装置は、燃料ポンプが駆動すると燃料を蓄圧し、燃料ポンプが駆動を停止すると、燃料噴射弁の燃料噴射に伴い、燃料を排出する蓄圧器を備える。
これにより、燃料ポンプが駆動及び停止する時間間隔を長くすることが可能になる。したがって、燃料ポンプの消費電力を低減することができる。
また、燃料ポンプから燃料通路に圧送された燃料が燃料タンクに戻されることがないので、蓄圧器に蓄圧される燃料を有効に使用することが可能になる。したがって、蓄圧器を小型化することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明によると、蓄圧器は、圧力調整手段より上流側の燃料圧力に応じて変位するピストンを有する。圧力検出手段は、ピストンの変位により燃料通路の燃料圧力を検出する。
これにより、蓄圧器と圧力検出手段とを一体に構成することが可能になる。したがって、燃料通路に蓄圧器と別体で圧力検出器等を設けることなく、燃料供給装置の構成を簡素にすることができる。
【００１２】
請求項５に係る発明によると、燃料供給装置は、圧力調整手段と燃料噴射弁との間の燃料通路を流れる燃料を加圧し、燃料噴射弁に圧送する高圧ポンプを備える。
これにより、高圧ポンプに安定した燃料圧力で燃料を供給することができる。このため、高圧ポンプのポンプ効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料供給装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料供給装置のレギュレータの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料供給装置のＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料供給装置の特性図である。
【図５】比較例の燃料供給装置の構成図である。
【図６】比較例の燃料供給装置の特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料供給装置の構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態による燃料供給装置のＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態による燃料供給装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料供給装置を図１〜図４に示す。本実施形態の燃料供給装置１は、燃料ポンプ２、圧力調整手段としてのレギュレータ３、圧力検出手段としての圧力検出器４、制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ５）などを備えている。
燃料ポンプ２は、ＥＣＵ５からリレー６に伝送される信号に基づきバッテリ７から供給される電力により駆動する。燃料ポンプ２は、燃料タンク８の燃料を汲み上げ、燃料通路９へ圧送する。この燃料は、燃料通路９を通りフューエルレール１０に蓄圧される。フューエルレール１０には燃料噴射弁１１が接続している。燃料噴射弁１１は、ＥＣＵ５の制御信号にしたがって開閉弁し、図示しない内燃機関の各気筒に向けて燃料を噴射する。
レギュレータ３は、燃料ポンプ２と燃料噴射弁１１と接続する燃料通路９に設けられている。本明細書において、燃料ポンプ２とレギュレータ３との間の燃料通路９を上流側燃料通路１２と称し、レギュレータ３と燃料噴射弁１１との間の燃料通路９を下流側燃料通路１３と称する。
【００１５】
レギュレータ３の構成を図２を参照して説明する。
レギュレータ３は、ボディ３１、弁座部材３２、ポペット弁３３、圧力調整スプリング３４及びダイヤフラム３５などを備えている。
ボディ３１は、上流側燃料通路１２が接続される一次側通路３６と、下流側燃料通路１３が接続される二次側通路３７を有している。一次側通路３６と二次側通路３７とは、ポペット流路３８及び圧力室３９を経由して連通している。ポペット流路３８と圧力室３９との間に弁座部材３２が設けられている。弁座部材３２は、ポペット流路３８と圧力室３９とを連通する流路４１、及びこの流路４１の内壁に弁座４２を有する。
ポペット流路３８には、ポペット弁３３が設けられている。ポペット弁３３は、ポペットスプリング４３により付勢され、弁座部材３２に形成された弁座４２に着座及び離座可能である。ポペット弁３３は、軸方向の一端が弁座部材３２の流路４１を通り、圧力室３９に延びている。
圧力室３９はダイヤフラム３５によって仕切られている。このダイヤフラム３５の圧力室３９側の面と、ポペット弁３３の軸方向の一端とが当接している。ダイヤフラム３５は、圧力調整スプリング３４により、キャップリング４３を介して圧力室３９側に付勢されている。圧力調整スプリング３４の付勢力は、ステム４４のねじ込み量によって設定される。このステム４４をカバー４５が覆っている。
本実施形態では、下流側燃料通路１３の燃料圧力が燃料噴射弁１１の燃料噴射に適切な燃料圧力となるように、圧力調整スプリング３４の付勢力は設定されている。本実施形態において、レギュレータ３に設定される「制御圧Ｐ３」は、燃料噴射弁１１の燃料噴射に適切な燃料圧力である。
【００１６】
下流側燃料通路１３の燃料圧力は圧力室３９に供給される。圧力室３９の燃料圧力がダイヤフラム３５に作用する力とポペットスプリング４３の付勢力との和が、圧力調整スプリング３４の付勢力より大きいとき、ポペット弁３３はポペットスプリング４３の付勢力によって弁座４２に着座する。このため、流路３８、４１が閉塞し、上流側燃料通路１２と下流側燃料通路１３との間の燃料の流通が規制される。
一方、圧力室３９の燃料圧力がダイヤフラム３５に作用する力とポペットスプリング４３の付勢力との和が、圧力調整スプリング３４の付勢力より小さくなると、ポペット弁３３の一端がダイヤフラム３５に押圧されることで、ポペット弁３３は弁座４２から離座する。このため、流路３８、４１が開放され、上流側燃料通路１２と下流側燃料通路１３との間を燃料が流通する。
【００１７】
図１に示すように、圧力検出器４は、上流側燃料通路１２の燃料圧力を検出する。圧力検出器４は、燃料通路内の圧力損失の影響を軽減可能な程度に、レギュレータ３の近傍に設けられることが望ましい。圧力検出器４の検出した燃料圧力は、ＥＣＵ５に伝送される。
蓄圧器１４は、ケース内に形成された蓄圧室１５にピストン１６を備えている。ピストン１６の上流側燃料通路１２と反対側には図示しないエアダンパ又はスプリングなどの付勢部材が設けられている。ピストン１６は、付勢部材によって上流側燃料通路１２側へ付勢され、上流側燃料通路１２から蓄圧室１５に供給される燃料圧力によって変位可能である。燃料ポンプ２の駆動により上流側燃料通路１２が昇圧され上流側燃料通路１２に燃料が満たされると、蓄圧器１４は、蓄圧を開始する。また、蓄圧器１４は、燃料ポンプ２が駆動を停止し、燃料噴射弁１１の燃料噴射により上流側燃料通路１２の燃料圧力が低下すると、上流側燃料通路１２へ燃料を排出する。
【００１８】
燃料ポンプ２の吐出口側に設けられた逆止弁１７は、上流側燃料通路１２から燃料ポンプ２に燃料が逆流することを防ぐ。また、上流側燃料通路１２と燃料タンク８とを接続するリリーフ通路１８に設けられたリリーフ弁１９は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が所定の制限圧を超えた時に開弁し、上流側燃料通路１２の燃料を燃料タンク８に排出する。
【００１９】
次に、ＥＣＵ５の処理を図３に基づいて説明する。
ＥＣＵ５は、内燃機関の始動と共に処理を開始する（Ｓ１）。ＥＣＵ５は、内燃機関が始動されると、リレー６をオンする（Ｓ２）。これにより、バッテリ７から燃料ポンプ２に電力が供給され、燃料ポンプ２が駆動する（Ｓ３）。
ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される上流側燃料通路１２の燃料圧力をモニターする（Ｓ４、Ｓ５）。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力と、ＥＣＵ５のメモリに予め記憶された第１設定圧Ｐ１及び第２設定圧Ｐ２とを比較する。ここで、第１設定圧Ｐ１、第２設定圧Ｐ２及びレギュレータ３に設定された制御圧Ｐ３は、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係を満たしている。
【００２０】
ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなるまでリレー６を継続してオンする。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると、リレー６をオフする（Ｓ６）。これにより、バッテリ７から燃料ポンプ２への電力供給が停止し、燃料ポンプ２は駆動を停止する（Ｓ７）。
燃料噴射弁１１の燃料噴射によりレギュレータ３の流路３８、４１を通り、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３へ燃料が流れると、上流側燃料通路１２の燃料圧力が低下する。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第２設定圧Ｐ２より小さくなるまで、リレー６を継続してオフする。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第２設定圧より小さくなると、ＥＣＵ５はリレー６をオンし、燃料ポンプ２を駆動する（Ｓ２、Ｓ３）。ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなるまでリレー６を継続してオンする。このように、ＥＣＵ５は、圧力検出器４から伝送される燃料圧力をモニターし、その燃料圧力が第１設定圧Ｐ１と第２設定圧Ｐ２の間になるように、燃料ポンプ２の駆動を制御する。
【００２１】
本実施形態による上流側燃料通路１２の燃料圧力、及び下流側燃料通路１３の燃料圧力の変化を図４に示す。図４では、ＥＣＵ５からリレー６に伝送する信号を「ポンプ駆動信号」として示す。また、上流側燃料通路１２の燃料圧力を実線Ａに示し、下流側燃料通路１３の燃料圧力を実線Ｂに示す。
内燃機関の始動と共にＥＣＵ５がリレー６をオンし、燃料ポンプ２が駆動されることで、時刻０〜Ｔ１の間に上流側燃料通路１２の燃料圧力と、下流側燃料通路１３の燃料圧力とが上昇する。下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３より小さいとき、レギュレータ３が開弁しているので、上流側燃料通路１２と下流側燃料通路１３の燃料圧力は略同様に上昇する。その後、下流側燃料通路１３の燃料圧力が制御圧Ｐ３になると、下流側燃料通路１３の燃料圧力は、レギュレータ３の動作により、制御圧Ｐ３に維持される。一方、上流側燃料通路１２の燃料圧力は、制御圧Ｐ３以上に上昇する。
【００２２】
時刻Ｔ１で上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると、ＥＣＵ５がリレー６をオフし、燃料ポンプ２の駆動が停止する。すると、燃料噴射弁１１からの燃料噴射により、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３に燃料が流れるので、上流側燃料通路１２の燃料圧力は徐々に低下する。燃料ポンプ２の駆動停止、及び燃料噴射弁１１からの燃料噴射により、蓄圧器１４から上流側燃料通路１２に燃料が排出される。レギュレータ３から燃料タンク８に燃料がリターンされることなく、さらに、蓄圧器１４から上流側燃料通路１２へ燃料が排出されることで、上流側燃料通路１２の燃料圧力が低下する時間が長くなる。
一方、レギュレータ３の動作により、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３へ燃料が流れるので、下流側燃料通路１３の燃料圧力は、制御圧Ｐ３に維持される。
【００２３】
時刻Ｔ２において、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第２設定圧Ｐ２より小さくなると、ＥＣＵ５がリレー６をオンし、燃料ポンプ２が駆動される。このため、時刻Ｔ２以降、上流側燃料通路１２の燃料圧力が上昇する。これと共に、蓄圧器１４に燃料が蓄圧される。
時刻Ｔ３で上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると、ＥＣＵ５がリレー６をオフし、燃料ポンプ２の駆動が停止する。
内燃機関の運転中、上述の動作が繰り返される。第１設定圧Ｐ１と第２設定圧Ｐ２は、制御圧Ｐ３以上に設定されているので、レギュレータ３が開弁するとき、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３へ燃料が安定して供給される。このため、下流側燃料通路１３の燃料圧力は常に制御圧Ｐ３に維持される。
また、上流側燃料通路１２の燃料圧力の減圧は、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量のみに起因するものであるので、燃料ポンプ２を駆動及び停止するポンプ駆動信号のインターバルが長い。
【００２４】
次に比較例による燃料供給装置の構成を図５に示す。
図５において、上述した第１実施形態の構成と対応する構成には、符号の末尾に０を付けて説明を省略する。
比較例では、レギュレータ３０より上流側の燃料通路と下流側の燃料通路とが常に連通している。レギュレータ３０と燃料タンク８０との間にリターン通路４９が設けられている。レギュレータ３０は、燃料通路９０の燃料圧力が制御目標とする制御圧Ｑ３より大きくなると開弁し、燃料通路９０の燃料をリターン通路４９から燃料タンク８０に戻す。ＥＣＵ５０は、燃料通路９０の燃料圧力が第１設定圧Ｑ１より大きくなると燃料ポンプ２０を駆動し、燃料通路９０の燃料圧力が第２設定圧Ｑ２より小さくなると燃料ポンプ２０の駆動を停止する。第１設定圧Ｑ１、第２設定圧Ｑ２及び制御圧Ｑ３は、Ｑ１＞Ｑ３＞Ｑ２の関係にある。
【００２５】
比較例による燃料供給装置の燃料通路９０の燃料圧力の変化を図６に示す。
内燃機関の始動と共にＥＣＵ５０がリレー６０をオンし、燃料ポンプ２０が駆動されると、時刻０〜Ｖ１の間に燃料通路９０の燃料圧力が上昇する。
時刻Ｖ１で燃料通路９０の燃料圧力が第１設定圧Ｑ１より大きくなると、ＥＣＵ５０がリレー６０をオフし、燃料ポンプ２０の駆動が停止する。すると、燃料通路９０の燃料圧力が制御圧Ｑ３となるまで、レギュレータ３０のリターン通路４９からの燃料排出、及び燃料噴射弁１１０からの燃料噴射によって燃料通路９０の燃料圧力は急速に低下する。その後、燃料通路９０の燃料圧力が制御圧Ｑ３より小さくなると、燃料噴射弁１１０からの燃料噴射によって燃料通路９０の燃料圧力は低下する。
【００２６】
時刻Ｖ２において、燃料通路９０の燃料圧力が第２設定圧Ｑ２より小さくなると、ＥＣＵ５０がリレー６０をオンし、燃料ポンプ２０が駆動される。このため、時刻Ｖ２以降、燃料通路９０の燃料圧力が上昇する。
時刻Ｖ３で燃料通路９０の燃料圧力が第１設定圧Ｑ１より大きくなると、ＥＣＵ５０がリレー６０をオフし、燃料ポンプ２０の駆動が停止する。
内燃機関の運転中、上述の動作が繰り返される。第１設定圧Ｑ１と第２設定圧Ｑ２は、制御圧Ｑ３の上下に設定されているので、燃料通路９０の燃料圧力は、第１設定圧Ｑ１と第２設定圧Ｑ２との間で変動を繰り返す。
また、燃料通路９０の燃料圧力の減圧は、レギュレータ３０のリターン通路４９からの燃料排出、及び燃料噴射弁１１０からの燃料噴射に起因するものである。このため、第１実施形態と比較して、燃料ポンプ２０を駆動及び停止するポンプ駆動信号のインターバルが短い。
【００２７】
第１実施形態では、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、レギュレータ３は、下流側燃料通路１３の燃料圧力に応じて流路３８、４１を開放及び閉塞することで、下流側燃料通路１３の燃料圧力を制御圧Ｐ３に調節する。ＥＣＵ５は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると燃料ポンプ２の駆動を停止し、第２設定圧Ｐ２より小さくなると燃料ポンプ２を駆動する。第１設定圧Ｐ１及び第２設定圧Ｐ２は、制御圧Ｐ３以上の値に設定されている。
これにより、燃料ポンプ２から燃料通路９に圧送された燃料は、燃料タンク８に戻されることなく、燃料噴射弁１１に供給される。つまり、レギュレータ３から無駄な燃料排出がなくなり、上流側燃料通路１２の燃料圧力の低下が燃料噴射のみに起因するものとなる。このため、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１から第２設定圧Ｐ２に低下する時間が長くなる。したがって、燃料供給装置１の燃料供給効率が向上し、燃料ポンプの駆動を停止する時間が長くなる。この結果、燃料ポンプ２の消費電力を低減することが可能となり、内燃機関の燃費を低減することができる。
【００２８】
（２）本実施形態では、上流側燃料通路１２の燃料圧力は、ＥＣＵ５によって制御圧Ｐ３以上に維持される。このため、レギュレータ３が流路３８、４１を開放するとき、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３に燃料が安定して供給される。したがって、燃料噴射弁１１に供給される燃料圧力が制御圧Ｐ３に維持されるので、燃料噴射弁１１から噴射される燃料の噴霧状態を良好にすることができる。よって、内燃機関の燃焼効率が向上し、排ガス中のＨＣを低減することができる。
【００２９】
（３）本実施形態では、制御圧Ｐ３以上となった燃料を燃料タンク８に戻すためのリターン通路４９を廃止することが可能になる。これにより、燃料通路の接続箇所等から生じるエバポエミッションを低減することができる。また、燃料配管の加工コストを低減することができる。
【００３０】
（４）本実施形態では、蓄圧器１４からの燃料吐出により、燃料ポンプ２の駆動及び停止のインターバルを長くすることが可能になる。したがって、燃料ポンプ２の消費電力を低減することができる。
また、リターン通路４９などからの燃料排出がないので、蓄圧器１４に蓄圧される燃料を有効に使用することが可能になる。したがって、蓄圧器１４を小型化することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料供給装置を図７及び図８に示す。以下複数の実施形態において上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、図７に示すように、圧力検出手段としての変位検出器２１が蓄圧器１４と一体に構成されている。蓄圧器１４の備えるピストン１６は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１のとき第１設定変位Ｄ１に位置し、第２設定圧Ｐ２のとき第２設定変位Ｄ２に位置し、制御圧Ｐ３のとき第３設定変位Ｄ３に位置する。このため、変位検出器２１は、ピストン１６の変位により、上流側燃料通路１２の燃料圧力を検出することが可能である。変位検出器２１の検出したピストン変位は、ＥＣＵ５に伝送される。
【００３２】
ＥＣＵ５の処理を図８に基づいて説明する。
内燃機関が始動されると、ＥＣＵ５は、リレー６をオンし、燃料ポンプ２が駆動する（Ｓ１〜Ｓ３）。
ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位をモニターする（Ｓ８、Ｓ９）。ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位と、ＥＣＵ５のメモリに予め記憶された第１設定変位Ｄ１及び第２設定変位Ｄ２とを比較する。第１設定変位Ｄ１、第２設定変位Ｄ２及び第３設定変位Ｄ３は、Ｄ１＞Ｄ２≧Ｄ３の関係を満たしている。
【００３３】
ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第１設定変位Ｄ１より大きくなると、リレー６をオフする（Ｓ６）。これにより、燃料ポンプ２は駆動を停止する（Ｓ７）。
その後、ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第１設定変位Ｄ１から第２設定変位Ｄ２より小さくなるまで、リレー６を継続してオフする。そして、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第２設定変位Ｄ２より小さくなると、リレー６をオンする（Ｓ２）。
続いて、ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位が第２設定変位Ｄ２から第１設定変位Ｄ１より大きくなるまでリレー６を継続してオンする。このように、ＥＣＵ５は、変位検出器２１から伝送されるピストン変位をモニターし、燃料ポンプ２の駆動を制御する。
【００３４】
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、本実施形態では、蓄圧器１４と変位検出器２１とを一体に構成することで、上流側燃料通路１２に蓄圧器１４と別体で圧力検出器４を設けることなく、燃料供給装置の構成を簡素にすることができる。
第１設定変位Ｄ１及び第２設定変位Ｄ２は、第３設定変位Ｄ３以上に設定されているので、上流側燃料通路１２の燃料圧力を制御圧Ｐ３以上に維持することが可能となる。このため、レギュレータ３が燃料通路を開放するとき、上流側燃料通路１２から下流側燃料通路１３に燃料が安定して供給される。したがって、下流側燃料通路１３の燃料圧力を制御圧Ｐ３に維持することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料供給装置を図８に示す。本実施形態の燃料供給装置は、インジェクタから内燃機関の各気筒に燃料を直接噴射する直噴システムに適用される。本実施形態では、レギュレータ３とフューエルレール１０との間の下流側燃料通路１３に高圧ポンプ２２が設けられている。高圧ポンプ２２は、ＥＣＵ５の制御信号に基づき、電子駆動装置（ＥＤＵ２３）から電力を供給されて駆動する。高圧ポンプ２２は、下流側燃料通路１３を流れる燃料を加圧し、フューエルレール１０に圧送する。
【００３６】
レギュレータ３は、下流側燃料通路１３の燃料圧力に応じて流路３８、４１を開放及び閉塞することで、下流側燃料通路１３の燃料圧力を制御圧Ｐ３に調節する。本実施形態において、「制御圧Ｐ３」は、高圧ポンプの作動に適切な燃料圧力である。
ＥＣＵ５は、上流側燃料通路１２の燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなると燃料ポンプ２の駆動を停止し、第２設定圧Ｐ２より小さくなると燃料ポンプ２を駆動する。第１設定圧Ｐ１、第２設定圧Ｐ２及び制御圧Ｐ３は、Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係を満たしている。
【００３７】
本実施形態では、燃料ポンプ２から燃料通路９に圧送された燃料は、燃料タンク８に戻されることなく、高圧ポンプ２２に供給される。このため、無駄な燃料排出がなくなり、燃料ポンプ２の駆動を停止する時間が長くなるので、燃料ポンプ２の消費電力を低減することができる。
さらに、本実施形態では、高圧ポンプ２２に安定した燃料圧力で燃料を供給することが可能となるので、高圧ポンプ２２のポンプ効率を高めることが可能になる。
【００３８】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、ＥＣＵ５は、圧力検出器４の検出した燃料圧力が第１設定圧Ｐ１より大きくなるとリレー６をオフし、圧力検出器４の検出した燃料圧力が第２設定圧Ｐ２より小さくなるとリレー６をオンした。これに対し、本発明では、ＥＣＵは、圧力検出手段の検出する燃料圧力が制御圧以上となるように、燃料ポンプに供給する電力を調節することで、燃料ポンプの燃料吐出量を制御してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ ・・・燃料供給装置
２ ・・・燃料ポンプ
３ ・・・レギュレータ（圧力調整手段）
４ ・・・圧力検出器（圧力検出手段）
５ ・・・ＥＣＵ（制御手段）
８ ・・・燃料タンク
９ ・・・燃料通路
１１・・・燃料噴射弁
１２・・・上流側燃料通路（燃料通路）
１３・・・下流側燃料通路（燃料通路）
１４・・・蓄圧器
１６・・・ピストン
２１・・・変位検出器（圧力検出手段）
２２・・・高圧ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料通路に設けられる圧力調整手段であって、前記圧力調整手段より下流側の燃料圧力が制御目標とする制御圧より低いとき燃料通路を開放し、前記圧力調整手段より下流側の燃料圧力が前記制御圧より高いとき燃料通路を閉塞する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段より上流側の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出する燃料圧力が前記制御圧以上となるように前記燃料ポンプの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出した燃料圧力が第１設定圧より大きくなると前記燃料ポンプの駆動を停止し、前記圧力検出手段の検出した燃料圧力が第２設定圧より小さくなると前記燃料ポンプを駆動し、
前記第１設定圧をＰ１、前記第２設定圧をＰ２、前記制御圧をＰ３とすると、
Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係に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】
前記燃料ポンプが駆動すると燃料を蓄圧し、前記燃料ポンプが駆動を停止すると、前記燃料噴射弁の燃料噴射に伴い、燃料を排出する蓄圧器を備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記蓄圧器は、前記圧力調整手段より上流側の燃料圧力に応じて変位するピストンを有し、
前記圧力検出手段は、前記ピストンの変位により前記圧力調整手段より上流側の燃料圧力を検出する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】
前記圧力調整手段と前記燃料噴射弁との間の燃料通路を流れる燃料を加圧し、前記燃料噴射弁に圧送する高圧ポンプを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを接続する燃料通路に設けられる圧力調整手段であって、前記圧力調整手段より下流側の燃料圧力が制御目標とする制御圧より低いとき燃料通路を開放し、前記圧力調整手段より下流側の燃料圧力が前記制御圧より高いとき燃料通路を閉塞する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段より上流側の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出する燃料圧力が前記制御圧以上となるように前記燃料ポンプの駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出した燃料圧力が第１設定圧より大きくなると前記燃料ポンプの駆動を停止し、前記圧力検出手段の検出した燃料圧力が第２設定圧より小さくなると前記燃料ポンプを駆動し、
前記第１設定圧をＰ１、前記第２設定圧をＰ２、前記制御圧をＰ３とすると、
Ｐ１＞Ｐ２≧Ｐ３の関係に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】
前記燃料ポンプが駆動すると燃料を蓄圧し、前記燃料ポンプが駆動を停止すると、前記燃料噴射弁の燃料噴射に伴い、燃料を排出する蓄圧器を備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記蓄圧器は、前記圧力調整手段より上流側の燃料圧力に応じて変位するピストンを有し、
前記圧力検出手段は、前記ピストンの変位により前記圧力調整手段より上流側の燃料圧力を検出する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】
前記圧力調整手段と前記燃料噴射弁との間の燃料通路を流れる燃料を加圧し、前記燃料噴射弁に圧送する高圧ポンプを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２２４２０（Ｐ２０１２−１２２４２０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４４２２（Ｐ２０１０−２７４４２２）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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