JP2003247469A

JP2003247469A - 燃圧を切り換え可能な燃料供給装置

Info

Publication number: JP2003247469A
Application number: JP2002044283A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Ogawa; 義英小川; Hiromasa Suzuki; 宏昌鈴木; Kazuyuki Tokuda; 和行徳田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な機構により内燃機関への供給燃圧を切
り換える。【解決手段】燃料ポンプから内燃機関に燃料供給通路
を介して燃料を供給する。燃料ポンプから燃料を吐出す
ると該供給通路内の圧力が上昇して、第１の圧力調整弁
が開弁する。このように第１の圧力調整弁の機能によ
り、燃料供給通路内の圧力は第１の開弁圧に保たれる。
かかる第１の圧力調整弁の下流側にはオリフィスが設け
られているので、燃料ポンプの吐出量を増加させるとオ
リフィスの流量も増加し、それに連れてオリフィス前後
での差圧が増大する。従って、燃料ポンプの吐出量を増
やしていくと、やがては燃料供給通路内の圧力が第２の
圧力に達して第２の圧力調整弁を開弁させ、供給通路内
の圧力は第２の開弁圧に保たれる。このように、燃料ポ
ンプの吐出量を切り換えることにより、２つの圧力調整
弁とオリフィスとを用いた極めて簡素な構成で、供給燃
圧を切り換えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に燃料
を供給する技術に関し、より詳しくは、燃料の供給圧力
を簡便に切り換え可能な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気と燃料とを燃焼室内に吸い込んだ
後、点火プラグなどを用いて燃料に着火して動力を発生
させる火花点火式内燃機関は、比較的小型でありながら
大きな出力を得ることができるため、自動車、船舶、航
空機などの動力源として広く利用されている。これら火
花点火式内燃機関には、燃料を噴射する位置の違いによ
り、吸気ポート内に燃料を噴射する方式のポート噴射式
内燃機関と、燃焼室内に燃料を直接噴射する方式の筒内
噴射式内燃機関とが存在している。

【０００３】筒内噴射式内燃機関は、ポート噴射式内燃
機関に比べて燃料消費効率が高いという利点があるが、
その一方で、燃焼室内の高圧の空気中に燃料を噴射しな
ければならないので、ポート噴射式内燃機関に比べて遙
かに高い圧力で燃料を噴射しなければならない。このた
め筒内噴射式内燃機関では、燃焼室の近傍に高圧ポンプ
を設けて、燃料をこの高圧ポンプで加圧してから燃焼室
内に噴射する方式を採用している。この高圧ポンプに
は、燃料タンクから低圧ポンプを用いて燃料を汲み出し
て供給している。

【０００４】高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプ
は、次のような理由から、運転条件に応じてポンプの吐
出圧を変更可能であることが望ましい。内燃機関の始動
時を例にとって説明すると、筒内噴射式内燃機関は、始
動に際して先ず初めに低圧ポンプを作動させて燃料タン
クから高圧ポンプに燃料を供給する。次いで、この燃料
を高圧ポンプで所定圧力まで加圧した後、高圧になった
燃料を燃焼室内に噴射する。このように、筒内噴射式内
燃機関は高圧ポンプで燃料を一旦加圧する必要があるた
め、ポート噴射式内燃機関に比べて始動に時間がかかる
傾向がある。これを補うためには、低圧ポンプの吐出圧
を高めに設定しておくことが効果的であるが、ポンプの
吐出圧を高く設定するとポンプの駆動仕事が急激に増加
するので、機関全体としての燃料消費効率が悪化してし
まう。そこで、機関を始動させる場合には低圧ポンプの
吐出圧を高く設定し、始動が終わったら元の吐出圧に戻
すことが可能であることが望ましいのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、内燃機関の燃
料供給系には高い信頼性が要求されることから、運転条
件に応じて低圧ポンプの吐出圧を切り換えようとする
と、複雑な切り換え機構が必要となり、燃料供給系全体
の大型化、複雑化を招いてしまうという問題がある。従
って、できるだけ簡素で、しかも信頼性の高い吐出圧の
切り換え機構の開発が要請されている。

【０００６】また、ポート噴射式内燃機関においても、
運転条件に応じて燃料ポンプの吐出圧を切り換えれば、
機関性能を改善することができることから、筒内噴射式
内燃機関と同様に、簡素で信頼性の高い吐出圧切り換え
機構を開発するという要請が存在している。

【０００７】この発明は従来技術における上述した課題
を解決するためになされたものであり、内燃機関に供給
する燃圧を簡便に切り換え可能な技術の提供を目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の燃
料供給装置は次の構成を採用した。すなわち、内燃機関
に燃料を供給するための燃料供給装置であって、前記内
燃機関に燃料供給通路を介して燃料を圧送する燃料ポン
プと、前記燃料供給通路内の圧力が第１の圧力に達する
と開弁して該通路内の燃料を流出させることにより、該
通路内の圧力を調整する第１の圧力調整弁と、前記第１
の圧力調整弁から流出した燃料を放出する燃料放出通路
と、前記燃料放出通路に設けられて、該通路内の燃料流
量に応じた差圧を発生させる差圧発生要素と、前記内燃
機関の運転条件に応じて前記燃料ポンプを制御すること
により、該ポンプの吐出量を制御する燃料ポンプ制御手
段と、前記燃料供給通路内の圧力が前記第１の圧力より
も高い第２の圧力に達すると開弁して、該通路内の圧力
を調整する第２の圧力調整弁とを備えることを要旨とす
る。

【０００９】かかる燃料供給装置においては、燃料ポン
プから燃料を吐出すると燃料供給通路内の圧力が上昇
し、やがて第１の圧力調整弁が開弁して、ここから燃料
を流出させる。第１の圧力調整弁から流出した燃料は、
燃料放出通路を経由して放出されるが、該燃料放出通路
には通路内の燃料流量に応じた差圧を発生させる差圧発
生手段が設けられている。従って、燃料ポンプの吐出量
を増やしていくと、それに応じて差圧発生手段では大き
な差圧が発生し、やがて燃料供給通路内の圧力が第２の
圧力に達して第２の圧力調整弁が開弁することになる。

【００１０】このように、本発明の燃料供給装置では、
燃料ポンプの吐出量を制御することにより、燃料供給通
路内の圧力を制御することができる。こうすれば、２つ
の圧力調整弁と差圧発生要素とによる簡素な燃料供給系
を構成することができるので、燃料の供給圧力を変更可
能な信頼性の高い燃料供給系を構成することが可能とな
る。

【００１１】前記差圧発生要素としては、開弁状態にあ
る前記第１の圧力調整弁よりも通路抵抗の大きなオリフ
ィスを用いることができる。第１の圧力調整弁の下流
に、この様なオリフィスを設けておけば、該第１の圧力
調整弁から燃料が流出すると、速やかに差圧を発生させ
ることができ、延いては燃料供給通路内の圧力を速やか
に上昇させることができるので好ましい。

【００１２】こうした燃料供給装置においては、前記第
１の圧力調整弁と前記第２の圧力調整弁とを、互いに並
列に、前記燃料供給通路に接続することとしてもよい。
あるいは、前記第２の圧力調整弁を、前記第１の圧力調
整弁の下流側に、前記差圧発生沃素と並列に設けること
としても良い。

【００１３】２つの圧力調整弁を、いずれの方法で接続
しても、燃料ポンプの吐出量を制御することにより、燃
料供給通路内の圧力を変更することが可能である。

【００１４】また、２つの圧力調整弁が互いに並列にな
るように接続した場合は、仮にいずれかの圧力調整弁が
固着して開弁しなくなった場合でも、他方の圧力調整弁
が開弁して燃料を流出させて、燃料供給通路内の圧力が
異常に上昇する事態を回避することが可能となる。これ
に対して２つの圧力調整弁を直列に接続した場合には、
それぞれの圧力調整弁の前後差圧を小さくすることがで
きるので、燃料が圧力調整弁を通過する際に生じる騒音
を抑制することが可能となるので好ましい。

【００１５】上述した燃料供給装置においては、前記第
１の圧力調整弁および前記第２の圧力調整弁の上流側
に、燃料内の異物を除去するフィルタを設けることとし
てもよい。

【００１６】こうすれば、第１の圧力調整弁あるいは第
２の圧力調整弁に、燃料内の異物が噛み込んで圧力調整
弁が閉弁できなくなる事態を確実に回避することができ
るので好ましい。

【００１７】こうしたフィルタは、燃料ポンプの下流側
に設けることとしても良い。燃料ポンプの下流側に設け
れば、ポンプの吐出圧を利用して燃料中の異物を効果的
に除去することが可能となる。

【００１８】上述した燃料供給装置においては、燃料ポ
ンプの吐出量を、前記第１の圧力調整弁が開弁する第１
の吐出量と、前記第２の圧力調整弁が開弁する第２の吐
出量とに切り換えることとしてもよい。

【００１９】燃料ポンプを第１の吐出量で運転すれば、
第１の圧力調整弁が開弁するために燃料供給通路内の圧
力を、前記第１の圧力に安定に保つことができる。ま
た、燃料ポンプを第２の吐出量で運転すれば、第２の圧
力調整弁が開弁するために燃料供給通路内の圧力を、前
記第２の圧力に安定に保つことができる。従って、こう
すれば、内燃機関に安定した圧力で燃料を供給すること
が可能となるので好ましい。

【００２０】かかる燃料供給装置においては、内燃機関
の始動時に、前記燃料ポンプを前記第２の吐出量で運転
することとしても良い。内燃機関の始動時は、燃料の供
給圧力を高くすれば始動性が改善されることが知られて
いる。従って、内燃機関の始動時に燃料ポンプを第２の
吐出量で運転すれば、燃料の供給圧力を高めて始動性を
改善することが可能となるので好ましい。

【００２１】上述した燃料供給装置は、いわゆる筒内噴
射式の内燃機関と組み合わせて用いることとしても良
い。筒内噴射式の内燃機関は、燃料を高い圧力まで昇圧
させてから噴射する必要があり、そのための高圧ポンプ
が設けられている。このことから、高圧ポンプに供給す
る燃料の圧力を、機関の運転条件に応じて変更すること
ができれば、燃料圧力を必要な圧力までより容易に昇圧
させることが可能となり、延いては機関性能を確実に発
揮させることが可能となるので好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の作用・効果をより明確に
説明するために、次のような順序に従って、本発明の実
施例を説明する。Ａ．第１実施例：Ａ−１．装置構成：（１）エンジンの構成：（２）燃料供給装置の構成：Ａ−２．第１実施例の燃圧切り換え制御：Ｂ．第２実施例：

【００２３】Ａ．第１実施例：Ａ−１．装置構成：図１は、第１実施例の燃料供給装置
１０を備えたエンジン２０の概略構成を示す説明図であ
る。図１では、エンジン２０は燃焼室内に燃料を直接噴
射する方式の、いわゆる筒内噴射式内燃機関であるもの
として説明するが、もちろんこれに限られず、燃料を吸
気ポートに噴射する方式の、いわゆるポート噴射式内燃
機関に適用することも可能である。以下では、先ずエン
ジン２０の構成について概要を説明した後、かかるエン
ジン２０に適用された第１実施例の燃料供給装置１０に
ついて説明する。

【００２４】（１）エンジンの構成：内燃機関は、燃焼
室内で燃料および空気の混合気を燃焼させ、そのときに
発生する燃焼熱を機械的仕事に変換して動力として取り
出すことを動作原理としている。図１で中央に「＃
１」，「＃２」，「＃３」，「＃４」と表示されている
円は、それぞれ燃焼室を模式的に示したものである。各
燃焼室には、吸入空気を取り入れるための吸気通路２０
０と、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁２０２と、
噴射した燃料に点火するための図示しない点火プラグ
と、燃焼室内で発生した燃焼ガスを排出するための排気
通路２０４などが接続されている。また、吸気通路２０
０内には、吸入する空気量を調整するためのスロットル
バルブ２０６が設けられている。エンジン２０の出力を
増やしたいときは、電動アクチュエータ２０８を駆動し
てスロットルバルブ２０６を開いてやる。こうすれば、
燃焼室内に吸入する空気量が増加して多量の燃料を燃焼
させることが可能となるので、より多くの動力を出力す
ることができる。逆にエンジン２０の出力を減らしたい
ときには、スロットルバルブ２０６を閉じてやる。こう
すれば、吸入する空気量が減少するので燃焼可能な燃料
量も減り、出力する動力を減少させることができる。

【００２５】後述するように筒内噴射式内燃機関は、吸
気が圧縮された高圧の燃焼室内に、充分に霧化された状
態で燃料を噴射してやることが望ましい。このため、エ
ンジン２０には高圧ポンプ２１０が設けられており、高
圧ポンプ２１０で８ＭＰａ〜１３ＭＰａ程度に燃料を加
圧してから噴射する。本実施例では高圧ポンプ２１０
は、エンジン２０によって駆動されるプランジャ式のポ
ンプを使用しているが、充分な圧力を発生させることが
できれば異なる方式のポンプを用いることが可能であ
る。また、駆動方式もエンジン２０によって駆動される
ものに限らず、例えば電動式のポンプを用いることとし
てもよい。

【００２６】高圧ポンプ２１０で加圧された燃料は、デ
リバリパイプ２１２を介して各燃料噴射弁２０２に供給
される。デリバリパイプ２１２には燃圧センサ２１４が
設けられており、燃料噴射弁２０２に供給されている燃
料の圧力を検出することが可能となっている。また、デ
リバリパイプ２１２にはリリーフ弁２１６が設けられて
おり、デリバリパイプ２１２内の圧力が所定値を越えた
場合は、リリーフ弁２１６が開弁してデリバリパイプ２
１２内の燃料を逃がすことによって、パイプ内圧力が異
常に高くなることを防止している。リリーフ弁２１６か
ら放出された燃料は、リターン通路２１８を介して燃料
タンク１１０に戻される。

【００２７】エンジン２０は、エンジン制御用コンピュ
ータ（以下、ＥＣＵ）２２０によって制御されている。
ＥＣＵ２２０は、ＣＰＵを中心としてＲＯＭ、ＲＡＭな
どがバスで相互に接続された周知のマイクロコンピュー
タである。ＥＣＵ２２０は、燃圧センサ２１４によっ
て、デリバリパイプ２１２内の燃圧が所定値に達したこ
とを検出すると、燃料噴射弁２０２に駆動信号を出力し
て燃料を噴射する。また、ＥＣＵ２２０は、電動アクチ
ュエータ２０８に対しても駆動信号を出力することによ
って、スロットルバルブ２０６の開閉を制御している。

【００２８】前述したように、エンジン２０は燃料を燃
焼室内に直接噴射しているので、高圧ポンプ２１０を用
いて燃料を高い圧力に昇圧してから噴射する必要があ
る。以下では、図２を参照しながら、この理由を簡単に
説明する。

【００２９】図２は、任意の燃焼室の中心でエンジン２
０の横断面を取って、燃焼室の構造を概念的に示した説
明図である。エンジン２０の燃焼室は、シリンダブロッ
ク２４０内に設けられた円筒形のシリンダ２４１と、シ
リンダ２４１内を上下に摺動するピストン２４２と、シ
リンダブロックの上部に設けられたシリンダヘッド２３
０などによって形成されている。シリンダヘッド２３０
には、吸入空気が流入する吸気バルブ２３２と、排気ガ
スが流出する排気バルブ２３４と、燃料噴射弁２０２
と、点火プラグ２３６などが設けられている。

【００３０】エンジン２０は、次のようにして動作す
る。先ず、吸気バルブ２３２が開いてピストン２４２が
降下し始めると、燃焼室内に吸入空気が吸い込まれ、ピ
ストン２４２が下がりきると吸気バルブ２３２が閉じ
る。ピストンが最も下がりきった位置は、特に、下死点
と呼ばれる。吸気バルブ２３２は、図示しないカム機構
によって駆動されている。こうして吸入空気を吸い込ん
だら、今度はピストン２４２が上昇して、吸い込んだ空
気を圧縮していく。筒内噴射式の内燃機関は、ピストン
２４２が上昇する途中で燃料を噴射する。エンジン２０
のクランクシャフトの先端には、クランクの回転角度を
検出するためのクランク角度センサ２２２が設けられて
おり（図１参照）、ＥＣＵ２２０はクランク角度センサ
２２２の出力からピストン２４２の位置を検出して、適
切なタイミングで燃料を噴射する。図２（ａ）は、こう
して吸入した空気の圧縮途中に燃料を噴射している様子
を、概念的に示した説明図である。図中の符番２３８
は、噴射された燃料噴霧を模式的に示したものである。

【００３１】燃料の噴射後もピストン２４２は上昇して
いき、ほぼ上がりきった付近で、点火プラグ２３６で火
花を飛ばして燃料と空気の混合気に点火する。ピストン
２４２が最も上がりきった位置は、特に上死点と呼ばれ
る。図２（ｂ）は、点火プラグ２３６で混合気に点火し
ている様子を概念的に示す説明図である。ピストン２４
２の上面は、噴射した燃料噴霧を点火プラグ２３６付近
に導くためのガイドとなるような特殊な形状となってい
る。このガイドによって、燃料噴霧を点火プラグ２３６
付近に導いているために、混合気に確実に点火すること
が可能となっている。燃料と空気の混合気はピストン２
４２によって圧縮されているので、点火プラグ２３６で
点火してやると爆発的に燃焼し、その結果、燃焼室内の
圧力が急激に上昇してピストン２４２を下方に押し下げ
る。エンジン２０は、この力をクランク機構によって回
転力に変換して、動力として取り出している。こうして
動力を出力しながらピストン２４２が下死点の位置まで
下がりきると、今度は排気バルブ２３４が開き、次いで
ピストン２４２が上昇して燃焼によって生じた排気ガス
を排出する。ピストン２４２が上死点まで上昇して全て
の排気ガスを排出したら、排気バルブ２３４を閉じ、吸
気バルブ２３２を開いて、再び空気を吸入する。

【００３２】このように、筒内噴射式のエンジン２０
は、ピストン２４２が上昇して圧縮された空気中に燃料
を噴射することになるので、空気の圧力に打ち勝って燃
料を噴射するために、燃料を加圧して噴射する必要があ
る。また、燃料噴射後、ピストン２４２が上がりきった
ら直ちに点火することになる。燃料を良好に燃焼させる
ためには、燃料と空気とが適度に混合している必要があ
るが、筒内噴射式のエンジン２０は、燃料を噴射してか
ら点火するまでに燃料と空気とを混合させるための時間
が短いので、これを補うために、できるだけ燃料を細か
い噴霧状にして噴射してやることが望ましい。このよう
に燃料をできるだけ細かい噴霧状に微粒化して噴射する
ためにも、筒内噴射式のエンジン２０では、燃料を高い
圧力まで加圧して噴射しているのである。

【００３３】（２）燃料供給装置の構成：再び、図１を
参照しながら、第１実施例の燃料供給装置１０の構成に
ついて説明する。第１実施例の燃料供給装置１０は、燃
料タンク１１０から燃料を汲み上げる燃料ポンプ１００
と、燃料ポンプ１００から吐出された燃料をエンジン２
０に設けられた高圧ポンプ２１０に供給する燃料供給通
路１０２と、燃料供給通路１０２に接続された第１の圧
力調整弁１０４および第２の圧力調整弁１０８と、第１
の圧力調整弁１０４を通過した燃料を燃料タンク１１０
に還流させる第１のリリーフ通路１０５と、第２の圧力
調整弁１０８を通過した燃料を燃料タンクに還流させる
第２のリリーフ通路１０９と、第１のリリーフ通路１０
５に設けられたオリフィス１０６などから構成されてい
る。尚、ここでは第１のリリーフ通路１０５にはオリフ
ィス１０６が設けられているものとして説明するが、オ
リフィス１０６を設ける代わりに、第１のリリーフ通路
１０５の一部を内径の小さな通路で置き換えるなどし
て、実質的にオリフィスとして機能させることとしても
よい。

【００３４】本実施例においては、燃料ポンプ１００
は、ケース内部でインペラーを回転させることにより燃
料を吐出する方式のポンプを用いているが、これに限ら
れずに、ギヤ式ポンプやプランジャ式ポンプなど、他の
周知の方式のポンプを用いることができる。燃料ポンプ
１００は、ＥＣＵ２２０からの信号によってインペラー
の回転速度を制御することにより、時間あたりの燃料吐
出量を変更することが可能となっている。図示するよう
に燃料ポンプ１００は燃料タンク１１０内に設けられて
おり、汲み上げられた燃料は、燃料フィルタ１１２で異
物を除去された後、燃料供給通路１０２に圧送される。
第１の圧力調整弁１０４および第２の圧力調整弁１０８
は、燃料供給通路１０２内の圧力が所定値以上になると
開弁し、燃料供給通路１０２内の燃料をそれぞれ第１の
リリーフ通路１０５および第２のリリーフ通路１０９を
介して、燃料タンク１１０に還流させる。

【００３５】図３は、第１の圧力調整弁１０４の構造を
概念的に示した説明図である。第１の圧力調整弁１０４
は、ケース１２０の内部が、ダイヤフラム１２６によっ
て２つの部屋に区切られたような構造となっている。ダ
イヤフラム１２６の中央にはシートバルブ１２２が設け
られていて、シートバルブ１２２には開弁時に燃料が流
出する通路が設けられている。図３（ａ）に示すよう
に、シートバルブ１２２はスプリング１２８によってシ
ートボディ１２４に押しつけられており、シートバルブ
１２２の通路はシートボディ１２４によって封止されて
いる。

【００３６】尚、第２の圧力調整弁１０８も第１の圧力
調整弁１０４と同様の構造となっているが、第２の圧力
調整弁１０８は、シートボディを押しつけるスプリング
力が第１の圧力調整弁１０４のスプリング１２８よりも
大きな値に設定されている。以下では、第１の圧力調整
弁１０４を例にとって説明するが、第２の圧力調整弁１
０８についても第１の圧力調整弁１０４と同様の説明が
当てはまる。

【００３７】こうした構造を有する第１の圧力調整弁１
０４は、シートボディ１２４側（図３では、図面に向か
って上側）が燃料供給通路１０２となるように取り付け
られる。燃料供給通路１０２内の燃料圧力が低いとき
は、シートバルブ１２２はスプリング１２８によってシ
ートボディ１２４に押しつけられて、図３（ａ）に示す
ように閉弁状態となっている。しかし、燃料供給通路１
０２内の圧力が上昇してスプリング１２８の開弁圧力の
設定値より高くなると、図３（ｂ）に示すように、シー
トバルブ１２２が押し下げられて開弁状態となり、図中
に矢印で示したように燃料が通路から流出する。シート
バルブ１２２が押し下げられて開弁状態となる圧力は、
スプリング１２８の強さによって設定することができ
る。第１の圧力調整弁１０４では、燃料供給通路１０２
内の燃料圧力が第１の開弁圧（代表的には２００ｋＰａ
前後）になると開弁するように、スプリング１２８の強
さが設定されている。また、第２の圧力調整弁１０８
は、燃料圧力が第２の開弁圧（代表的には４００ｋＰａ
前後）になると開弁するようにスプリングの強さが設定
されている。

【００３８】こうしてシートバルブ１２２が押し下げら
れて燃料が流出すると、燃料供給通路１０２内の圧力が
低下するので、再びスプリング１２８の力でシートバル
ブ１２２がシートボディ１２４に押しつけられて閉弁状
態となる。このように、第１の圧力調整弁１０４は、燃
料供給通路１０２内の圧力が高くなると開弁することに
より、燃料供給通路１０２内の燃料圧力を第１の開弁圧
に調整する機能を有している。

【００３９】Ａ−２．第１実施例の燃圧切り換え制御：
以下、第１実施例の燃料供給装置１０において、エンジ
ン２０の始動時に高圧ポンプ２１０に供給する燃圧を切
り換える制御について説明する。図４は、燃圧切り換え
制御の流れを示すフローチャートである。かかる処理
は、エンジン２０を始動させるためにイグニッションキ
ーを「ＯＮ」の位置まで回してクランキングを開始する
と、ＥＣＵ２２０によって実行される。

【００４０】制御を開始すると、先ず初めにＥＣＵ２２
０は、始動時用に予め設定されている吐出量で燃料ポン
プ１００を駆動する（ステップＳ１００）。具体的に
は、燃料ポンプ１００内のインペラーを所定の回転速度
で回転させる。こうしてインペラーの回転速度を制御す
ることにより、燃料ポンプ１００の時間あたりの吐出量
を制御することができる。また、高圧ポンプ２１０は、
エンジン２０によって駆動されるから、エンジン２０の
クランキングと同時に回転して、燃料ポンプ１００から
供給された燃料を加圧してデリバリパイプ２１２に吐出
する。尚、詳細には後述するが、始動時の燃料吐出量は
始動完了後の吐出量よりも大きな値に設定されている。

【００４１】次いで、ＥＣＵ２２０は、デリバリパイプ
２１２内の燃料圧力を検出する（ステップＳ１０２）。
図１を用いて説明したように、デリバリパイプ２１２に
は燃圧センサ２１４が設けられており、ＥＣＵ２２０
は、燃圧センサ２１４からの信号によって燃料圧力を検
出することができる。

【００４２】デリバリパイプ２１２内の燃料圧力を検出
したら、検出した燃料圧力が所定値に達したか否かを判
断する（ステップＳ１０４）。前述したように、高圧ポ
ンプ２１０はエンジン２０のクランキングと同時に回転
して燃料をデリバリパイプ２１２内に吐出する。しか
し、これに伴ってデリバリパイプ２１２内の圧力が直ち
に高圧になるわけではなく、燃料が流入するに従って徐
々に高くなっていく。図２を用いて前述したように、エ
ンジン２０は燃焼室内に直接燃料を噴射しているので、
高い圧力に加圧して燃料を噴射しなければ、充分に微粒
化した状態で噴射することができなかったり、あるいは
必要な分量の燃料を噴射できないといった不具合が発生
する。そこで、ステップＳ１０４では、デリバリパイプ
２１２の燃料圧力が所定圧力（代表的には８ＭＰａから
１３ＭＰａ）に達しているか否かを判断し、未だ所定圧
力に達していない場合は（ステップＳ１０４：ｎｏ）、
ステップＳ１０２に戻って再びデリバリパイプ２１２内
の燃料圧力を検出して、所定圧力に達するのを待つので
ある。

【００４３】こうして、デリバリパイプ２１２内の燃料
圧力が所定圧力に達したら（ステップＳ１０４：ｙｅ
ｓ）、ＥＣＵ２２０は燃料噴射弁２０２を駆動するとと
もに、点火プラグ２３６に電力を供給して燃料に点火す
る処理を開始する（ステップＳ１０６）。具体的には、
図２を用いて説明したように、ピストン２４２がシリン
ダ２４１を上下に摺動する動きに同期して、各燃焼室に
設けられた燃料噴射弁２０２に、適切な時間幅の駆動信
号をそれぞれに適切なタイミングで出力する。駆動信号
を受け取った燃料噴射弁２０２は、駆動信号の時間幅だ
け噴射弁が開いて、燃焼室内に高圧の燃料を噴射する。
続いて、ピストン２４２がほぼ上死点付近に達すると、
点火プラグ２３６に電力を供給して火花を飛ばして、燃
料と空気の混合気に点火する。ＥＣＵ２２０はクランク
角度センサ２２２からの信号に基づいて、各燃焼室毎に
適切なタイミングでこれらの処理を行う。

【００４４】次いで、ＥＣＵ２２０は、エンジン２０の
回転速度を検出して（ステップＳ１０８）、回転速度が
所定値に達したか否かを判断する（ステップＳ１１
０）。エンジンの回転速度は、クランク角度センサ２２
２の出力に基づいて算出することができる。燃焼室内に
噴射した燃料が爆発的に燃焼すると、燃焼室内の圧力が
急激に上昇してピストン２４２を勢いよく押し下げるの
で、エンジンの回転速度は急激に上昇していく。このこ
とから、エンジンの回転速度が所定値以上に達していれ
ば、エンジンの始動が完了したと考えることができる。
逆に、エンジンの回転速度が所定値に達していない場合
は、燃料が燃焼室内できちんと燃焼しておらず、未だ始
動が完了していないと考えることができる。そこで、ス
テップＳ１１０では、エンジンの回転速度と所定の閾値
とを比較することによって、エンジンの始動が完了して
いるか否かを判断するのである。

【００４５】ステップＳ１１０において、エンジンの回
転速度が所定の閾値に達していない場合は（ステップＳ
１１０：ｎｏ）、始動を完了していないと判断してステ
ップＳ１０８に戻り、再びエンジンの回転速度を検出す
る。次いで、検出したエンジンの回転速度を所定の閾値
と比較する。こうして、エンジンの回転速度が所定に閾
値に達っしたら（ステップＳ１１０：ｙｅｓ）、ＥＣＵ
２２０は、エンジンの始動が完了したと判断して、燃料
ポンプ１００の吐出量を始動完了後の吐出量まで低下さ
せる（ステップＳ１１２）。こうして、燃料ポンプ１０
０の吐出量を低下させた後、図４に示した燃圧切り換え
制御を終了する。

【００４６】第１実施例の燃料供給装置では、こうして
燃料ポンプ１００の吐出量を変更することによって、高
圧ポンプ２１０に供給する燃料圧力を切り換えることが
可能である。以下では、図５および図６を参照すること
により、燃料圧力を切り換える原理について説明する。

【００４７】図５は、図４のフローチャートを用いて説
明したように燃料ポンプ１００の吐出量を変更したとき
の、第１の圧力調整弁１０４および第２の圧力調整弁１
０８の動作を示した説明図である。説明の都合上、燃料
ポンプ１００の吐出量が始動完了後の吐出量である場
合、すなわち吐出量が少ない場合について初めに説明
し、その後、燃料ポンプ１００の吐出量が始動時の吐出
量である場合、すなわち吐出量が多い場合について説明
する。

【００４８】図５（ａ）は、エンジン２０の始動が完了
して燃料ポンプ１００の吐出量を減少した状態を示して
いる。燃料ポンプ１００の吐出量が少ない場合は、第１
の圧力調整弁１０４の作用により、燃料供給通路１０２
内の燃料圧力は第１の開弁圧に保たれている。すなわち
図３を用いて説明したように、燃料供給通路１０２内の
圧力が第１の開弁圧より高くなろうとすると、第１の圧
力調整弁１０４が開いて圧力を下げるので、燃料供給通
路１０２内の圧力は常に第１の開弁圧に保たれる。もち
ろん、燃料ポンプ１００の吐出量が少な過ぎると燃料供
給通路１０２内の圧力が下がってしまう。そこで、燃料
ポンプ１００は高圧ポンプ２１０よりも常に多めに燃料
を吐出して、一部の燃料が第１の圧力調整弁１０４から
絶えず流出するように設定されている。図５（ａ）中に
示した黒い矢印は、燃料ポンプ１００から吐出された燃
料の一部が高圧ポンプ２１０に供給され、残りの燃料は
第１の圧力調整弁１０４を介し第１のリリーフ通路１０
５を通って燃料タンク１１０に還流している様子を表し
ている。燃料供給通路１０２内の圧力は、第１の圧力調
整弁１０４によって第１の開弁圧に保たれているので、
第１の開弁圧よりも高い開弁圧に設定されている第２の
圧力調整弁１０８が開弁して、ここから燃料が流出する
ことはない。

【００４９】これに対して、燃料ポンプ１００の吐出量
が多くなると、第１の圧力調整弁１０４に加えて第２の
圧力調整弁１０８も開弁するようになる。この理由を、
図６を参照することにより説明する。エンジン２０の始
動が完了後の燃料ポンプ１００の吐出量が少ないとき
は、図５（ａ）を用いて前述したように、燃料供給通路
１０２内の圧力は第１の開弁圧に保たれている。図６中
の横軸に示した「Ｑ1 」は、始動完了後の燃料ポンプ１
００の吐出量を示しており、縦軸に示した「Ｐ1」は第
１の開弁圧を示している。燃料ポンプ１００の吐出量が
多少増加した程度では、第１の圧力調整弁１０４を通過
して第１のリリーフ通路１０５を流れる燃料の流量が増
えるだけで、燃料供給通路１０２内の圧力は第１の開弁
圧Ｐ1 に保たれている。

【００５０】しかし、前述したように第１のリリーフ通
路１０５にはオリフィス１０６が設けられているので、
燃料ポンプ１００の吐出量が増加し第１のリリーフ通路
１０５の流量が次第に増加していくと、やがてはオリフ
ィス１０６が抵抗となって上流側の圧力（すなわち、燃
料供給通路１０２内の圧力）が上昇し始める。図６で
は、燃料供給通路１０２内の圧力が次第に上昇し始める
吐出量を「ＱA 」と表示している。燃料供給通路１０２
内の圧力は、燃料ポンプ１００の吐出量が吐出量ＱA か
ら増えるに従って増加していき、やがては第２の開弁圧
に達する。図６中の縦軸に示した「Ｐ2 」は第２の開弁
圧を示し、横軸の「ＱB 」は、燃料供給通路１０２内の
圧力が圧力Ｐ2 に達するときの燃料ポンプ１００の吐出
量を示している。こうして燃料供給通路１０２内の圧力
が第２の開弁圧Ｐ2 に達すると第２の圧力調整弁１０８
が動作し始めるので、燃料ポンプ１００の吐出量がそれ
以上に増加しても、燃料供給通路１０２内は第２の開弁
圧Ｐ2 に保たれることになる。燃料供給装置１０の燃料
ポンプ１００は、始動時は吐出量ＱB より多い吐出量Ｑ
2 で燃料を吐出している。

【００５１】図５（ｂ）は、エンジン２０の始動時に、
燃料ポンプ１００が始動時用の吐出量Ｑ2 （図６参照）
で運転されている状態を示している。図５（ａ）と同様
に、燃料の流れを黒い矢印を用いて表している。図６を
用いて説明したように、燃料ポンプ１００から吐出され
る燃料量がＱB より多い場合は、第１のリリーフ通路１
０５に設けられたオリフィス１０６の働きにより燃料供
給通路１０２内の圧力が上昇するので、第２の圧力調整
弁１０８が開弁して、図示するように燃料の一部が流出
する。この結果、燃料供給通路１０２内の圧力が第２の
開弁圧Ｐ2 に保たれることになる。

【００５２】本実施例の燃料供給装置１０は、図４のフ
ローチャートを用いて説明したように、エンジン始動時
には燃料ポンプ１００を始動用の吐出量Ｑ2 で駆動して
いる。このため、図５（ｂ）に示したように、第１の圧
力調整弁１０４だけでなく第２の圧力調整弁１０８から
も燃料が還流し、燃料供給通路１０２内の燃圧が第２の
圧力調整弁１０８の開弁圧Ｐ2 まで上昇する。次いで、
エンジン２０の始動完了が確認されたら、燃料ポンプ１
００の吐出量は始動完了後の吐出量Ｑ1 まで減少させ
る。すると、図５（ａ）に示したように、燃料は第１の
圧力調整弁１０４からのみ還流することになり、燃料供
給通路１０２内の燃圧は第１の圧力調整弁１０４の開弁
圧Ｐ1 に低下する。

【００５３】このように、本実施例の燃料供給装置１０
では、第１の圧力調整弁１０４の下流側に設けたオリフ
ィス１０６の働きにより、燃料ポンプ１００の吐出量を
切り換えるだけで、燃料供給通路１０２内の燃圧を切り
換えることが可能である。こうして始動時に、高圧ポン
プ２１０への供給燃圧を第１の開弁圧Ｐ1 から第２の開
弁圧Ｐ2 へと高くしてやることによって、エンジン２０
の始動性を改善することができる。以下、図７を用い
て、この理由について説明する。

【００５４】図７は、エンジン２０の始動後、デリバリ
パイプ２１２内の燃圧が時間と共に上昇していく様子を
概念的に示した説明図である。図中の実線は従来の燃料
供給装置、すなわちオリフィス１０６も第２の圧力調整
弁１０８も設けられておらず燃料供給通路内の燃圧が第
１の開弁圧Ｐ1 のままの場合を示し、図中の破線は本実
施例の燃料供給装置１０、すなわちオリフィス１０６と
第２の圧力調整弁１０８が設けられて始動時の燃料供給
通路１０２内の燃圧が第２の開弁圧Ｐ2 になる場合を示
している。初めに、図中で実線で示した燃料供給通路内
の燃圧が低い場合について説明する。

【００５５】今、時刻Ｔ0 でエンジン２０を始動する
と、燃料ポンプ１００によって燃料が圧送されてくるこ
とにより、デリバリパイプ内の燃圧は第１の開弁圧Ｐ1
までは比較的速やかに上昇する。その後、燃料ポンプ１
００から供給されてきた燃料を高圧ポンプ２１０で加圧
してデリバリパイプ２１２内に吐出することにより、デ
リバリパイプ２１２内の燃圧を上昇させる。ここで、吐
出圧の高い高圧ポンプ２１０の吐出量はそれほど多くは
ないので、デリバリパイプ２１２内の燃圧を一気に高め
ることはできず、従って、図７に概念的に示すようにデ
リバリパイプ２１２内の燃圧は少しずつ上昇していく。
その結果、高圧ポンプ２１０への供給燃圧が低い場合
は、デリバリパイプ２１２内の燃圧は時刻Ｔ2 で燃料噴
射弁２０２の駆動可能な燃圧ＰH に達する。

【００５６】これに対して本実施例の燃料供給装置１０
を適用した場合には、燃料ポンプ１００から燃料が圧送
されてくることにより、デリバリパイプ２１２内の燃圧
は、第１の開弁圧Ｐ1 より高い第２の開弁圧Ｐ2 まで速
やかに上昇する。その後は、高圧ポンプ２１０から燃料
を吐出することでデリバリパイプ２１２内の燃圧を上昇
させて行くが、高圧ポンプ２１０への供給燃圧を高くし
ておけば、次のような理由により、デリバリパイプ２１
２内の燃圧を速やかに上昇させることができる。すなわ
ち、供給燃圧を高くすれば、高圧ポンプ２１０内で吸い
込んだ燃料を加圧する加圧室に、より多くの燃料を供給
することができるので、それだけ多くの加圧燃料を吐出
することができる。加えて、吸入側に比べて吐出側の圧
力がたいへんに高い条件で使用されるこうした高圧ポン
プ２１０では、吸入側の圧力が高くなるほど吐出側との
圧力差が小さくなるので、ポンプ内でのリーク量が減少
してポンプ効率が上昇する。この点からも、より多くの
加圧燃料を吐出することができる。これらの理由から、
高圧ポンプ２１０への供給燃圧を高くしてやると加圧燃
料の吐出量が増加するので、デリバリパイプ２１２内の
燃圧を速やかに上昇させることができるのである。その
結果、高圧ポンプ２１０への供給燃圧を高くすると、デ
リバリパイプ２１２内の燃圧は、時刻Ｔ3 で燃料噴射弁
２０２の駆動可能な燃圧ＰH に達する。図７から明らか
なように、高圧ポンプ２１０への供給燃圧を圧力Ｐ1 か
ら圧力Ｐ2 に高くすることにより、始動開始可能な時刻
は時刻Ｔ2 から時刻Ｔ3 と早くなっており、始動性が大
きく改善されている。

【００５７】尚、図７では、エンジン２０の始動後、デ
リバリパイプ２１２内の燃圧が、あたかも明確に二段階
で上昇するかのように表現されている。しかし、これは
理解の便宜を図るために多少、単純化するとともに誇張
して表されており、実際にデリバリパイプ２１２内の燃
圧を計測した場合には、種々の要因が影響するために、
必ずしも明確には二段階で昇圧している様子が確認でき
ない場合があることを付言しておく。

【００５８】もとより、上述したようにエンジン２０の
始動性を改善する効果は、高圧ポンプ２１０への供給燃
圧を切り換えるのではなく、第１の圧力調整弁１０４の
開弁圧を単に高く設定することによっても実現すること
ができる。しかし、単に開弁圧の設定を高くするだけで
は、エンジン２０の燃料消費効率を低下させるという大
きな弊害を引き起こすので、実際にはこうした手法を採
用することは現実的ではない。以下、この点について説
明する。

【００５９】図８（ａ）は、ポンプの吐出圧とポンプ効
率との関係を概念的に示した説明図である。図中の実線
はポンプ効率を示している。また図中には、参考とし
て、ポンプ駆動電流も破線で示している。一般にポンプ
は、吐出圧が高くなるほどポンプ効率が低下する傾向に
あり、これに対応して、ポンプ駆動電流は吐出圧の上昇
と共に加速度的に大きくなる傾向にある。単に開弁圧を
高く設定するだけでは、燃料ポンプ１００を常に効率が
悪く大きな駆動電流が必要なところで使用することにな
る。その結果、エンジン２０の発電量も増加して、エン
ジン２０の燃料消費効率の低下を引き起こす。

【００６０】加えて、単に開弁圧を高めに設定するだけ
では、燃料ポンプ１００の大型化を引き起こすと言った
弊害もある。これを図８（ｂ）を用いて説明する。図８
（ｂ）は、ポンプの吐出圧と吐出量との関係を概念的に
示した説明図である。図示するように、ポンプは一般に
吐出圧が高くなるほど吐出量が少なくなる傾向がある。
換言すれば、ある吐出圧での最大吐出量を増やすために
は、より大型の燃料ポンプが必要になる。一方、エンジ
ン２０は噴射した燃料を燃焼させることにより動力を出
力しており、出力を増加させるためにはより多くの燃料
を供給する必要がある。このことから、燃料ポンプ１０
０の最大吐出量は、エンジン２０の最大出力持に供給す
べき燃料量に基づいて決められている。ところが、始動
性を改善しようとして、単に第１の圧力調整弁１０４の
開弁圧の設定を高い値に変更しただけでは、図８（ｂ）
に示した吐出圧と吐出量との関係から、最大出力点での
燃料吐出量が減少するのでエンジン２０の最大出力が低
下してしまう。このような問題が生じないように、単に
第１の圧力調整弁１０４の開弁圧を高くした場合には、
燃料ポンプ１００を吐出量の大きなものに変更しなけれ
ばならないのである。これに対して、本実施例の燃料供
給装置１０では、エンジン２０の始動時の吐出圧は高く
しているが最大出力点での吐出圧は変わらないので、燃
料ポンプ１００を吐出量の大きなものに変更する必要は
ない。

【００６１】以上に説明したように、本実施例の燃料供
給装置１０を適用すれば、エンジン２０の始動時に高圧
ポンプ２１０への供給燃圧を高い圧力に切り換えること
で、エンジンの始動性を大きく改善することが可能とな
る。

【００６２】また、供給燃圧を切り換えることで、燃料
ポンプの大型化を招くこともない。供給燃圧を切り換え
可能とするためには、第１の圧力調整弁１０４の下流側
のオリフィス１０６と、第２の圧力調整弁１０８とを追
加するだけでよく、燃料供給系が複雑化、大型化するこ
とがない。

【００６３】燃料供給系は、燃料が洩れることのない様
に高い信頼性が要求されるが、本実施例の燃料供給装置
１０は、このように単純な構成とすることができるの
で、供給燃圧を切り換え可能としても信頼性が低下する
ことがない。特に、第１の圧力調整弁１０４および第２
の圧力調整弁１０８として、図３に示すような、燃圧が
上昇するとスプリングの力に打ち勝って自然に開弁する
タイプの圧力調整弁を用いれば、電磁弁などのように開
弁させるための複雑な動作が不要であるため、構造の簡
素化や、信頼性の向上を図ることが可能となる。

【００６４】加えて、燃料ポンプ１００から吐出された
燃料は、燃料フィルタ１１２で異物を除去された後、第
１の圧力調整弁１０４および第２の圧力調整弁１０８に
流入するので、これら圧力調整弁に異物が噛み込んで弁
が閉まらなくなることを確実に回避することができる。

【００６５】Ｂ．第２実施例：以上に説明した第１実施
例の燃料供給装置１０では、第２の圧力調整弁１０８は
第１の圧力調整弁１０４と並列に設けられていた。これ
に対して、第２の圧力調整弁１０８を第１の圧力調整弁
１０４の下流に設けることととしてもよい。以下では、
こうした第２実施例の燃料供給装置１５について説明す
る。

【００６６】図９は、エンジン２０に第２実施例の燃料
供給装置１５を適用した様子を概念的に示した説明図で
ある。図示するように、第２実施例の燃料供給装置１５
も第１実施例の燃料供給装置１０と同様に、燃料タンク
１１０内に設けられた燃料ポンプ１００と、燃料ポンプ
１００が吐出した燃料をエンジン２０に供給する燃料供
給通路１０２と、第１の圧力調整弁１０４と、オリフィ
ス１０６と、第２の圧力調整弁１０８などから構成され
ている。しかし、第２実施例の燃料供給装置１５では、
第２の圧力調整弁１０８は第１の圧力調整弁１０４の下
流に、オリフィス１０６と並列に接続されている。ま
た、第１実施例の燃料供給装置１０においては、第２の
圧力調整弁１０８の開弁圧Ｐ2 は、第１の圧力調整弁１
０４の開弁圧Ｐ1 よりも大きな値に設定されていた。し
かし、後述するように、第２実施例の燃料供給装置１５
においてはこのような制約はなく、第１の圧力調整弁１
０４および第２の圧力調整弁１０８の開弁圧は、それぞ
れ適切な特性が得られる値を自由に設定することが可能
である。

【００６７】こうした第２実施例の燃料供給装置１５
も、第１実施例の燃料供給装置１０と同様に燃料ポンプ
１００の吐出量を変更することによって、エンジン２０
への供給燃圧を切り換えることができる。以下では、第
１実施例で用いた図４のフローチャートを流用すること
により、第２実施例の燃料供給装置１５が、エンジン２
０の始動時に高圧ポンプ２１０に供給する燃圧を切り換
える制御について簡単に説明する。

【００６８】第２実施例においても第１実施例と同様
に、先ず初めに、始動時用に予め設定されている吐出量
Ｑ2 で燃料ポンプ１００を駆動する（ステップＳ１００
相当）。次いで、デリバリパイプ２１２内の燃料圧力
を検出して（ステップＳ１０２相当）、燃料圧力が所定
値に達したか否かを判断する（ステップＳ１０４相
当）。

【００６９】デリバリパイプ２１２内の燃料圧力が所定
圧力に達していることが確認されたら、燃料噴射弁２０
２および点火プラグ２３６の駆動を開始して（ステップ
Ｓ１０６相当）、エンジン２０の回転速度を検出し（ス
テップＳ１０８相当）、回転速度が所定値に達したか否
かを判断する（ステップＳ１１０相当）。

【００７０】エンジンの回転速度が所定に閾値に達っし
たら、エンジンの始動が完了したと判断して、燃料ポン
プ１００の吐出量を始動完了後の吐出量Ｑ1 まで低下さ
せた後（ステップＳ１１２相当）、燃圧切り換え制御を
終了する。

【００７１】第２実施例の燃料供給装置１５では、こう
してエンジン始動時に燃料ポンプ１００の吐出量を切り
換えることによって、高圧ポンプ２１０への供給燃圧を
切り換えることができる。以下、第２実施例の燃料供給
装置１５において供給燃圧を切り換える動作について、
図１０を参照しながら説明する。

【００７２】図１０（ａ）は、エンジン２０の始動が完
了して、燃料ポンプ１００の吐出量を吐出量Ｑ1 に減少
させた時の燃料の流れを示している。図中に示した黒い
矢印は、燃料の流れを概念的に示したものである。燃料
ポンプ１００が吐出量Ｑ1 で運転されているときは、燃
料供給通路１０２内の圧力が第１の開弁圧Ｐ1 に達する
と第１の圧力調整弁１０４が開弁し、この結果、燃料供
給通路１０２内の燃圧は第１の開弁圧Ｐ1 に保たれてい
る。第１の圧力調整弁１０４から流出した燃料は、第１
のリリーフ通路１０５に設けられたオリフィス１０６を
経由して燃料タンク１１０に還流する。

【００７３】燃料ポンプ１００の吐出量が多くなると、
オリフィス１０６を通過する燃料の流量が多くなり、や
がてオリフィス１０６の前後で圧力差が発生する。この
圧力差はオリフィス１０６を通過する燃料流量が増える
ほど大きくなっていき、ついには第２の圧力調整弁１０
８の開弁圧Ｐ2 に達して、第２の圧力調整弁１０８から
も燃料が流出し始める。図１０（ｂ）は、エンジン２０
の始動時に燃料ポンプ１００が始動時用の吐出量Ｑ2 で
運転されている場合に、第１の圧力調整弁１０４を通過
した燃料が、オリフィス１０６および第２の圧力調整弁
１０８のそれぞれから燃料タンク１１０に還流している
様子を示している。

【００７４】図１０（ｂ）に示すように燃料が流れてい
る状態では、第１の圧力調整弁１０４からオリフィス１
０６および第２の圧力調整弁１０８までの通路は、第２
の圧力調整弁１０８の機能によって、燃料タンク１１０
内の圧力に対して第２の開弁圧Ｐ2 だけ高い圧力に保た
れている。そして、第１の圧力調整弁１０４の機能によ
って、燃料供給通路１０２内の圧力は第１の圧力調整弁
１０４の下流側の圧力（開弁圧Ｐ2 ）よりも、第１の開
弁圧Ｐ1 だけ高い圧力、すなわち、圧力Ｐ1 ＋Ｐ2 の圧
力に保たれることになる。このように、第２実施例の燃
料供給装置１５では、燃料供給通路１０２内の燃圧は、
第１の圧力調整弁１０４と第２の圧力調整弁１０８での
前後差圧の加算値となるので、それぞれの圧力調整弁の
開弁圧を、適切な特性が得られるように自由な値に設定
することができるのである。

【００７５】図１１は、このように燃料ポンプ１００の
吐出量を切り換えることによって、燃料供給通路１０２
内の燃圧が切り変わる様子を示している。燃料ポンプ１
００が吐出量Ｑ1 で運転されている時は、図１０（ａ）
に示したように第１の圧力調整弁１０４の機能によっ
て、燃料供給通路１０２内の燃圧は圧力Ｐ1 に保たれて
いるが、燃料ポンプを吐出量Ｑ2 で運転した場合には、
燃料供給通路１０２内の燃圧は圧力Ｐ1 ＋Ｐ2 の圧力に
切り変わる。

【００７６】以上に説明した第２実施例の燃料供給装置
１５においても、前述した第１実施例と同様に、燃料ポ
ンプ１００の吐出量を切り換えるだけで、エンジン２０
への供給燃圧を簡便に切り換えることができる。従っ
て、始動時に高圧ポンプ２１０への供給燃圧を高くする
ことで、エンジンの始動性を大きく改善することが可能
となる。もちろん、燃料供給系は簡素な構造とすること
ができるので、燃圧を切り換え可能とすることにより信
頼性が低下するおそれもない。

【００７７】第２実施例の燃料供給装置１５では、こう
した第１実施例の燃料供給装置１０の有する効果に加え
て、次のような効果も得ることができる。先ず、第２実
施例の燃料供給装置１５では、第１実施例の燃料供給装
置１０に比べて、燃料の還流に伴う騒音の発生を小さく
することができる。すなわち第２実施例の燃料供給装置
１５は、図１０を用いて前述したように、燃料吐出量が
多い場合は、第２の圧力調整弁１０８前後での圧力差と
第１の圧力調整弁１０４前後での圧力差とを加算した値
が燃料供給通路１０２内の燃圧となる。これに対して第
１実施例の燃料供給装置１０では、図５を用いて説明し
たように、第２の圧力調整弁１０８前後での圧力差がそ
のまま燃料供給通路１０２内の燃圧となる。従って、燃
料供給通路１０２内の燃圧を同じ圧力にしようとしたと
きに、第２実施例の燃料供給装置１５では、それぞれの
圧力調整弁での前後差圧を小さな値とすることができ
る。圧力調整弁は、前後差圧が大きくなると燃料が圧力
調整弁を通過する時に騒音が発生する。この点で、第２
実施例の燃料供給装置１５は、それぞれの圧力調整弁で
の前後差圧を抑制することができるので、燃料が通過す
ることに因る騒音の発生を小さくすることが可能とな
る。

【００７８】また、第２実施例の燃料供給装置１５で
は、第１の圧力調整弁１０４の下流側にオリフィス１０
６と第２の圧力調整弁１０８とを並列して配置している
ので、これらを一体に構成することによって燃料供給装
置全体を小型化することが可能である。図１２は、オリ
フィス１０６と第２の圧力調整弁１０８とを一体に組み
込んだ一体型圧力調整弁１５０の構造を概念的に示した
説明図である。図示するように一体型圧力調整弁１５０
には、オリフィス１５２と、チェックバルブ１５４と、
チェックバルブを支えるスプリング１５６とが組み込ま
れており、チェックバルブ１５４はスプリング１５６と
組み合わされて、第２の圧力調整弁１０８として機能す
る。第２実施例の燃料供給装置１５では、第１の圧力調
整弁の下流側に、図１２に示すような一体型の圧力調整
弁を接続することにより、燃料供給装置全体を小型化す
ることができるという利点もある。

【００７９】以上、各種の実施例について説明してきた
が、本発明は上記すべての実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することができる。

【００８０】例えば、上述した各種実施例では、いずれ
も筒内噴射式の内燃機関の適用した場合について説明し
たが、内燃機関は筒内噴射式に限らず、例えばポート噴
射式の内燃機関に適用することができる。ポート噴射式
内燃機関においても、燃料の供給圧力を高くすれば、噴
射燃料の微粒化を通じて、始動性改善を初めとして、機
関性能を向上させることができる。従って、本実施例の
各種燃料供給装置を好適に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の燃料供給装置を適用した筒内噴射
式内燃機関の構成概要を示す説明図である。

【図２】筒内噴射式内燃機関においては、燃料を高圧に
加圧した状態で噴射する必要がある理由を示す説明図で
ある。

【図３】圧力調整弁の構造を例示した断面図である。

【図４】燃料ポンプの吐出量を変更することにより燃圧
を切り換える処理の流れを示したフローチャートであ
る。

【図５】第１実施例の燃料供給装置において、燃料ポン
プの吐出量を切り換えることにより供給燃圧が切り変わ
る原理を示す説明図である。

【図６】第１実施例の燃料供給装置において、燃料ポン
プの吐出量を切り換えることによって供給燃圧が切り変
わる様子を概念的に示す説明図である。

【図７】高圧ポンプへの供給燃圧を高くすることによっ
て始動性を改善することができる理由を示す説明図であ
る。

【図８】燃料ポンプの吐出圧の変化によってポンプの各
種特性が変化する様子を概念的に示す説明図である。

【図９】第２実施例の燃料供給装置を適用した筒内噴射
式内燃機関の構成概要を示す説明図である。

【図１０】第２実施例の燃料供給装置において、燃料ポ
ンプの吐出量を切り換えることにより供給燃圧が切り変
わる原理を示す説明図である。

【図１１】第２実施例の燃料供給装置において、燃料ポ
ンプの吐出量を切り換えることによって供給燃圧が切り
変わる様子を概念的に示す説明図である。

【図１２】第２実施例の燃料供給装置において用いられ
る一体型の圧力調整弁の構造を概念的に示した断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，１５…燃料供給装置２０…エンジン１００…燃料ポンプ１０２…燃料供給通路１０４…第１の圧力調整弁１０５…第１のリリーフ通路１０６…オリフィス１０８…第２の圧力調整弁１０９…第２のリリーフ通路１１０…燃料タンク１１２…燃料フィルタ１２０…ケース１２２…シートバルブ１２４…シートボディ１２６…ダイヤフラム１２８…スプリング１５０…一体型圧力調整弁１５２…オリフィス１５４…チェックバルブ１５６…スプリング２００…吸気通路２０２…燃料噴射弁２０４…排気通路２０６…スロットルバルブ２０８…電動アクチュエータ２１０…高圧ポンプ２１２…デリバリパイプ２１４…燃圧センサ２１６…リリーフ弁２１８…リターン通路２２０…ＥＣＵ２２２…クランク角度センサ２３０…シリンダヘッド２３２…吸気バルブ２３４…排気バルブ２３６…点火プラグ２３８…燃料噴霧２４０…シリンダブロック２４１…シリンダ２４２…ピストン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０Ｆ０２Ｍ 69/00 ３２０Ｂ // Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５ 51/02 Ｓ (72)発明者徳田和行愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD02 BA05 BA07 BA19 CA19 CA20T CB11 CB15 CB16 CD11 CE13 DA06 DB01 DC18 3G301 HA01 HA04 JA00 KA01 LB06 LB07 NE01 PB08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に燃料を供給するための燃料供
給装置であって、前記内燃機関に燃料供給通路を介して燃料を圧送する燃
料ポンプと、前記燃料供給通路内の圧力が第１の圧力に達すると開弁
して該通路内の燃料を流出させることにより、該通路内
の圧力を調整する第１の圧力調整弁と、前記第１の圧力調整弁から流出した燃料を放出する燃料
放出通路と、前記燃料放出通路に設けられて、該通路内の燃料流量に
応じた差圧を発生させる差圧発生要素と、前記内燃機関の運転条件に応じて前記燃料ポンプを制御
することにより、該ポンプの吐出量を制御する燃料ポン
プ制御手段と、前記燃料供給通路内の圧力が前記第１の圧力よりも高い
第２の圧力に達すると開弁して、該通路内の圧力を調整
する第２の圧力調整弁とを備える燃料供給装置。
【請求項２】請求項１記載の燃料供給装置であって、前記差圧発生要素は、開弁状態の前記第１の圧力調整弁
よりも大きな通路抵抗を有するオリフィスである燃料供
給装置。
【請求項３】前記燃料供給通路には、前記第１の圧力
調整弁と前記第２の圧力調整弁とが互いに並列に接続さ
れている請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項４】請求項１記載の燃料供給装置であって、前記第２の圧力調整弁は、前記第１の圧力調整弁の下流
側に、前記差圧発生要素と並列に設けられている燃料供
給装置。
【請求項５】請求項１記載の燃料供給装置であって、前記第１の圧力調整弁および前記第２の圧力調整弁の上
流側には、燃料内の異物を除去するフィルタが設けられ
ている燃料供給装置。
【請求項６】前記フィルタが、前記燃料ポンプの下流
側に設けられている請求項５記載の燃料供給装置。
【請求項７】請求項１記載の燃料供給装置であって、前記燃料ポンプ制御手段は、前記燃料ポンプを制御する
ことにより、該ポンプの吐出量を、前記第１の圧力調整
弁が開弁する第１の吐出量と、前記第２の圧力調整弁が
開弁する第２の吐出量とに切り換える手段である燃料供
給装置。
【請求項８】請求項７記載の燃料供給装置であって、前記燃料ポンプ制御手段は、前記内燃機関の始動時に
は、前記燃料ポンプの吐出量が前記第２の吐出量となる
ように該燃料ポンプを制御する手段である燃料供給装
置。
【請求項９】前記内燃機関が筒内噴射式の内燃機関で
ある請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項１０】燃料ポンプから燃料供給通路を介して
内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法であって、前記燃料ポンプを駆動することにより、前記燃料供給通
路に設けられた第１の圧力調整弁を開弁させて、該燃料
供給通路内の燃料を該第１の圧力調整弁の下流に設けら
れたオリフィスを経由して流出させる工程と、前記内燃機関の運転条件を検出する工程と、前記内燃機関が所定条件で運転されている場合に、前記
燃料ポンプの吐出量を増加させることにより、前記燃料
供給通路に前記第１の圧力調整弁と並列に設けられて、
該第１の圧力調整弁よりも高い開弁圧に設定された第２
の圧力調整弁を開弁させる工程とを備える燃料供給方
法。
【請求項１１】燃料ポンプから燃料供給通路を介して
内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法であって、前記燃料ポンプを駆動することにより、前記燃料供給通
路に設けられた第１の圧力調整弁を開弁させて、該燃料
供給通路内の燃料を該第１の圧力調整弁の下流に設けら
れたオリフィスを経由して流出させる工程と、前記内燃機関の運転条件を検出する工程と、前記内燃機関が所定条件で運転されている場合に、前記
燃料ポンプの吐出量を増加させることにより、前記第１
の圧力調整弁の下流側に前記オリフィスと並列に設けら
れた第２の圧力調整弁を開弁させる工程とを備える燃料
供給方法。