JP2004162623A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クランキング負荷を増加させることなく、エンジン始動初期に燃料圧力を速やかに上昇させて、高圧燃料噴射による燃料噴霧の微粒化を可能とし、燃費及びエミッションの低減化を図る。
【解決手段】エンジンのクランクシャフト１８から高圧燃料ポンプ４への動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構５を設ける。この回転比率可変伝達機構５により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジンのクランクシャフト１８から高圧燃料ポンプ４への動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構５を設ける。この回転比率可変伝達機構５により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮自己着火・筒内直接噴射式の自動車用エンジンに好適に用いられる燃料供給装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおける低燃費、低エミッション化技術として、例えば特許文献１に開示されているように、コモンレールと呼ばれる蓄圧容器を用いたものが実用に供されている。これは、エンジンの気筒毎に設けられた複数の燃料噴射弁と、エンジン出力を動力源として回転駆動される高圧燃料ポンプと、を連通・接続する高圧配管にコモンレールを設けた構成となっている。燃料はコモンレール内において高圧状態に維持されるため、常に安定した高圧燃料噴射が実現でき、噴霧の微粒化による燃焼効率の向上を図れるとともに、噴射開始時期や噴射期間等の最適化制御と組み合わせ、安定した燃焼を実現し、燃費性能やエミッション性能の向上を図ることができる。
【０００３】
図７（ａ）に示すように、高圧燃料ポンプがエンジンにより一定の回転比率で駆動される場合、図７（ｂ）に示すように、この高圧燃料ポンプにより加圧されるコモンレール内の圧力Ｐｒは、エンジン回転数Ｎｅにほぼ比例して昇圧することとなる。従って、エンジン回転数が低いエンジン始動初期では、コモンレール内の燃料圧力を充分に高めることが困難である。このため、エンジン始動初期に関しては、本来コモンレール採用による利点であるはずの高圧燃料による噴霧の微粒化が実現できず、特に冷間始動時においては、不安定燃焼期間が長期化してしまい、燃費が悪化するのみならず、ＨＣ、ＮＯｘ、スモーク等のエミッションが増大するおそれがある。
【０００４】
特許文献２では、筒内直接噴射式のガソリンエンジンにおいて、エンジンにより駆動されるカムシャフトと高圧燃料ポンプとの動力伝達経路に可変速機を介装し、スタータキーによるエンジン始動からエンジンが完爆までの期間、つまりスタータモータが実質的にエンジンを回転駆動しているエンジンのクランキング中には、可変速機を増速させることにより、エンジン始動から短時間に燃料圧力を昇圧させる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６７００３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−９０７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンのクランキング中、エンジンは自立運転しておらず、スタータモータによって回転駆動されている。従って、このようなクランキング中に、特許文献２のように高圧燃料ポンプを増速させると、クランキング負荷が増し、スタータモータへの負荷が大きくなって、スタータモータの大容量化・大型化等を招いてしまう。
【０００８】
特に、ディーゼルエンジンで要求される燃料圧力は１０００ｂａｒ以上と、ガソリンエンジンに比較して１０〜２０倍もの高圧が要求されため、高圧燃料ポンプの駆動トルクも非常に大きなものとなる。このため、特許文献２の技術をディーゼルエンジンへ適用し、スタータモータによりエンジンを回転駆動しているクランキング中に高圧燃料ポンプの増速を行うと、スタータモータの容量不足が更に大きな問題となる。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、クランキング中の負荷の増加を招くことなく、エンジン始動初期に速やかに燃料圧力を高めて、高圧燃料噴射による燃料噴霧の微粒化を可能とし、燃費向上及びエミッションの低減化を実現し得る新規なエンジンの燃料供給装置を提供することを主たる目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの燃料供給装置は、エンジンの気筒毎に設けられる燃料噴射弁と、エンジン出力により駆動される高圧燃料ポンプと、燃料噴射弁と高圧燃料ポンプとを接続する高圧配管に設けられる蓄圧容器と、を有している。そして、エンジンから高圧燃料ポンプへの動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構を設け、この回転比率可変伝達機構により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、上記通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御することを特徴としている。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンのクランキング中の負荷を増加させることなく、エンジン始動初期に燃料圧力を速やかに上昇させることができる。この結果、高圧燃料噴射による燃料噴霧の微粒化を可能とし、燃費向上及びエミッションの低減化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る圧縮着火式のエンジンの燃料供給装置を適用した４気筒ディーゼルエンジンを示すシステム構成図である。エンジンのシリンダブロック１２には４つのシリンダ８が直列に配置されており、各シリンダ８にはピストン１４が摺動可能に配設されている。各ピストン１４の冠面とシリンダ８の内壁面とシリンダヘッド１１の下面とにより燃焼室９が画成されている。シリンダブロック１２には、燃焼室９へ吸気を導入する吸気ポート（図示せず）の下流に配置され、この吸気ポートを開閉する吸気バルブ１６と、燃焼室９から排気を排出する排気ポート（図示せず）の上流に配置され、この排気ポートを開閉する排気バルブ１７と、が配設されている。ピストン１４はコンロッド１５を介してクランクシャフト１８と連携されている。このクランクシャフト１８は、シリンダブロック１２の下方に取り付けられたクランクケース１３の内部を気筒列方向に延在しており、かつ、軸回りに回転可能に支持されている。
【００１４】
燃料噴射弁１は、各シリンダ８毎に設けられ、それぞれの燃焼室９へ直接燃料噴射するように、燃焼室９のほぼ中央に臨んで配置されている。吸気ポートから吸気バルブ１６を介して燃焼室９内へ供給された空気は、ピストン１４による圧縮仕事を受けて高温かつ高圧となり、この高温・高圧な燃焼室９内へ燃料噴射弁１から燃料を噴射することにより、燃料を着火・燃焼せしめる。この燃焼により得られる膨張仕事によりクランクシャフト１８が回転駆動されて、エンジン出力として取り出される。
【００１５】
燃料を加圧する１つの高圧燃料ポンプ４と４つの燃料噴射弁１とを接続・連通する高圧配管２には、蓄圧容器であるコモンレール３が設けられる。上記の高圧配管２は、高圧燃料ポンプ４とコモンレール３とを接続・連通する２本の第１高圧配管２ａと、コモンレール３から各燃料噴射弁１へ高圧燃料を供給する４本の第２高圧配管２ｂと、により構成される。コモンレール３には、その燃料の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサー７が取り付けられている。
【００１６】
高圧燃料ポンプ４は、シリンダブロック１２より突出するクランクシャフト１８の一端に接続され、このクランクシャフト１８の回転動力、つまりエンジン出力によって機械的に回転駆動される。このクランクシャフト１８と高圧燃料ポンプ４との動力伝達経路には、クランクシャフト１８から高圧燃料ポンプ４への駆動回転比率を変更可能な回転比率可変伝達機構５が配設されている。この回転比率可変伝達機構５は、伝達装置６としてのプーリ６ａ及びベルト６ｂを介して、クランクシャフト１８の一端と接続されている。なお、図１の例では高圧燃料ポンプ４を駆動するエンジン出力をクランクシャフト１８から得ているが、エンジン出力を機械的に取り出す機構であれば他の構成であってもよく、例えば吸・排気弁を駆動するカムシャフトからエンジン出力を取り出すような構成であってもよい。
【００１７】
図２は、第１実施形態に係る回転比率可変伝達機構５として、遊星歯車列の一つであるラビニョー歯車列を用いたラビニョー式２速変速型の遊星歯車機構５Ａを簡略的に示している。この遊星歯車機構５Ａは、エンジンのクランクシャフト１８と一体的に回転する入力軸２１と、高圧燃料ポンプ４への出力軸２９と、の間に介装され、両者２１，２９の回転比率を変更可能なものであり、入力軸２１と共に回転（公転する）第１遊星歯車２２及び第２遊星歯車２３と、シリンダブロック１２等に固定されたリングギア２４と、出力軸２９とともに回転可能な第１太陽歯車２５及び第２太陽歯車２６と、を有している。第１遊星歯車２２は外周側でリングギア２４と噛み合い、かつ、内周側で第２太陽歯車２６と第２遊星歯車２３とに噛み合っている。第２遊星歯車２３は外周側で第１遊星歯車２２と噛み合い、かつ、内周側で第１太陽歯車２５と噛み合っている。第２太陽歯車２６はクラッチ２８を介して出力軸２９と連結されており、このクラッチ２８にはブレーキバンド２７が設けられている。
【００１８】
第１太陽歯車２５の歯数をＺａ１、第２太陽歯車２６の歯数をＺａ２とすると、クラッチ２８のみを作動（締結）させ、ブレーキバンド２７を切り離すと、入力軸２１と出力軸２９は増速比Ｉ（もしくは減速比）が１で回転するのに対し、クラッチ２８を切り離し、ブレーキバンド２７を作動させると、増速比Ｉ＝１／（１＋Ｚａ２／Ｚａ１）の元で回転する。このように遊星歯車機構５Ａによって、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を、エンジン回転速度に対して一定比率Ｉ＝１である通常ポンプ回転速度と、エンジン回転速度に対して一定比率Ｉ＝１／（１＋Ｚａ２／Ｚａ１）であり、かつ、上記の通常ポンプ回転速度よりも高速である高速ポンプ回転速度と、に切り換えることができる。
【００１９】
図６及び図７は、エンジン回転速度Ｎｅに対するポンプ回転速度（出力軸２９の回転速度）Ｎｐ及びコモンレール３内の圧力Ｐｒの変化を示す特性図であり、図６は本実施形態に対応し、図７は回転比率可変伝達機構のない比較例に対応している。
【００２０】
エンジン始動初期では、コモンレール圧力Ｐｒが低いため、図７に示す比較例のようにエンジン回転速度とポンプ回転速度との比率が変化しない場合、コモンレール圧力Ｐを速やかに昇圧できない。このため、燃料噴霧の微粒化が十分にできず、特に冷間始動時には不安定燃焼期間が長期化し、それに伴いエミッション排出量の増加を招くおそれがある。
【００２１】
そこで本実施形態では、図６に示すように、クランキングによるエンジン完爆後（具体的には、エンジン回転速度がアイドル回転速度Ｎｅ１に達した後）のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度よりも高速である高速ポンプ回転速度に増速し、燃料圧力を早期に目標圧力まで昇圧させる。これにより、始動初期における不安定燃焼期間を大幅に低減し、ＨＣ、ＮＯｘ、スモーク等のエミッション排出量を充分に抑制することが可能になる。また、エミッション排出量で多くを占める冷間始動時の排出量が大幅に低減されることで、触媒容量をコンパクトにする効果もある。
【００２２】
より具体的には、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期には、遊星歯車機構５Ａのクラッチ２８を切り離し、かつブレーキバンド２７を作動させるように制御して、ポンプ回転速度を増速させ、コモンレール３内の燃料圧力を早期に昇圧させている。また、コモンレール３に取り付けられた圧力センサー７からの信号により、燃料圧力が目標圧力に到達した後、ブレーキバンド２７を切り離すとともに、クラッチ２８を作動させることにより、通常ポンプ回転速度に戻しての運転が可能な構成を実現できる。なお、遊星歯車機構５Ａは、図示せぬリターンスプリング等の保持機構により、通常はクラッチ２８が締結し、ブレーキバンド２７が開放した状態に機械的に保持される。従って、ポンプ回転速度を増速させるときにのみ遊星歯車機構５Ａを作動させてブレーキバンド２７を締結するとともにクラッチ２８を開放し、高速ポンプ回転速度の設定状態へ切り換えるようにしている。これにより、万が一遊星歯車機構５Ａが故障等により正常に作動しなくなったとしても、上記の保持機構によりポンプ回転速度は通常ポンプ回転速度に保持されるため、ポンプ回転速度が過度に上昇することはなく、信頼性に優れている。
【００２３】
図３は、第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。ステップ（以下、Ｓという）１１では、エンジンの始動、すなわちスタータモータによりエンジンのクランキング（回転駆動）を開始したかを判定する。Ｓ１２では、クランキングによりエンジンが完爆したか、つまり燃料を燃焼することにより自立運転し、エンジン出力を発生している状態に達したかを判定する。完爆の判定は、例えば周知の回転数センサ等により検出されるエンジン回転速度がアイドル回転速度Ｎｅ１（図６参照）等の目標回転速度に達したかによって行うことができる。
【００２４】
上記のＳ１１及びＳ１２において、エンジンがクランキングにより完爆したことが判定されると、Ｓ１３及びＳ１４へ進み、遊星歯車機構５Ａを作動させる。すなわち、Ｓ１３でクラッチ２８を切り離し、Ｓ１４でブレーキバンド２７を作動させて、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を高速側に増速する。つまり、エンジン回転速度に相当する入力軸２１の回転速度に対して、増速比Ｉ＝１／（１＋Ｚａ２／Ｚａ１）で回転させる。
【００２５】
続いてＳ１５では、燃料圧力センサー７により、コモンレール３内の燃料圧力を検出し、Ｓ１６ではこの燃料圧力が目標圧力に到達しているか否かを判定する。目標圧力に達していない場合は、そのまま高圧燃料ポンプ４を高速ポンプ回転速度に維持し、目標圧力に達した場合、速やかにブレーキバンド２７を切り離すとともに（Ｓ１７）、クラッチ２８を締結して（Ｓ１８）、通常ポンプ回転速度で高圧燃料ポンプ４を運転させる。
【００２６】
なお、上記の遊星歯車機構５Ａが作動しない場合は、上述したように、図外のリターンスプリング等の機械的な保持機構により、常にブレーキバンド２７が開放・クラッチ２８が締結した状態に保持され、実質的にＳ１３からＳ１６までの処理が省略されたものとなる。
【００２７】
上記の実施形態では圧力センサー７により検出される燃料圧力が目標圧力に達した時点で高速運転を停止するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。一例として、通常の運転ではエンジンの暖機が進むに従って燃料圧力が上昇していくことから、このような暖機状態と燃料圧力との相関をあらかじめマップやテーブルの形で設定・記憶しておき、このマップやテーブルを参照して油水温センサー（図示せず）の検出値等からエンジンの暖機状態を検出し、エンジンの暖気が終了したと判定された場合に、燃料圧力が目標圧力に到達したものと判断して、ポンプ回転速度を高速ポンプ回転速度から通常ポンプ回転速度に戻すようにしてもよい。
【００２８】
図４は、第２実施形態に係る回転比率可変伝達機構５として、車両パワートレインの無段変速機として周知のＶベルトとプーリとにより大略構成されるＶベルト変速機構５Ｂを示している。
【００２９】
このＶベルト変速機構５Ｂの入力側（ｂ）には、エンジンのクランクシャフト１８に接続された入力側固定プーリ３１ａと、この入力側固定プーリ３１ａに対向する入力側可動プーリ３１ｂと、が設けられ、出力側（ａ）には、高圧燃料ポンプ４へエンジン出力を伝える出力側固定プーリ４１ａと、この出力側固定プーリ４１ａに対向する出力側可動プーリ４１ｂとが設けられる。これら４つのプーリに一本のＶベルト３２が架け渡されている。また、入力側（ｂ）には、入力側可動プーリ３１ｂを通常ポンプ回転速度に相当する側（図の左側）へ付勢する入力側ばね３３と、入力側可動プーリ３１ｂを高速ポンプ回転速度に相当する側（図の矢印方向）へ移動するための入力側電磁クラッチ３４と、が設けられる。同様に、出力側（ｂ）には、出力側可動プーリ４１ｂを通常ポンプ回転速度に相当する側（図の左側）へ付勢する出力側ばね４３と、出力側可動プーリ４１ｂを高速ポンプ回転速度に相当する側（図の矢印方向）へ移動するための出力側電磁クラッチ４４と、が設けられる。
【００３０】
入力側（ａ）では、電磁クラッチ３４をＯＮ、つまりコイル３４ａを通電すると、可動プーリ３１ｂに設けられた鉄片３４ｂが引き寄せられ、可動プーリ３１ｂが図４の右方向へ移動し、Ｖベルト３２が外周側へ膨らむ。これにより、入力側（ａ）ではＶベルト３２の回転半径が大きくなる。また、電磁クラッチ３４をＯＦＦにすると、ばね３３の張力により、可動プーリ３１ｂが図４の左方向へ移動し、通常回転半径へ戻る。同様に、出力側（ｂ）では、電磁クラッチ４４をＯＮ、つまりコイル４４ａを通電すると、可動プーリ４１ｂに設けられた鉄片４４ｂが引き寄せられることにより、可動プーリ４１ｂが図４の右方向へ移動し、Ｖベルト３２がプーリ４１ａ，４１ｂの溝側へ移動する。これにより、出力側（ｂ）ではＶベルト３２の回転半径が小さくなる。また、電磁クラッチ４４をＯＦＦにすると、ばね４３の張力により、可動プーリ４１ｂが図４の左方向へ移動し、通常回転半径に戻る。
【００３１】
このように、電磁クラッチを作動させて、入力側と出力側の二組のプーリ比を変化させることにより、入力側であるエンジン回転速度に対して出力側である高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度が増速される。従って、上記の第１実施形態と同様、クランキング後のエンジン始動初期に、入力側電磁クラッチ３４及び出力側電磁クラッチ４４を共に作動させ、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を増速させることにより、クランキング負荷の上昇を招くことなく、燃料圧力を早期に昇圧させることが可能になる。
【００３２】
図５は、この第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ２１では、スタータモータ等によるエンジンのクランキングを開始したかを判定し、Ｓ２２では、エンジンが完爆したかを判定する。クランキングによりエンジンが完爆したと判定されると、Ｓ２３，Ｓ２４へ進み、上記のＶベルト変速機構５Ｂを作動させる。つまり、Ｓ２３で出力側電磁クラッチ４４を作動させると共に、Ｓ２４で入力側電磁クラッチ３４を作動させる。これにより、プーリ比がある一定の増速比のもとで変速され、エンジン回転速度に対するポンプ回転速度が増速される。
【００３３】
続くＳ２５では、燃料圧力センサー７によりコモンレール３内の燃料圧力を検出し、Ｓ２６ではこの燃料圧力が目標圧力に到達しているか否かを判定する。目標圧力に達していない場合は、そのまま高圧燃料ポンプ４を高速ポンプ回転速度に維持し、目標圧力に達した場合、Ｓ２７，Ｓ２８へ進み、電磁クラッチ３４をＯＦＦにすると共に、電磁クラッチ４４をＯＦＦにして、通常ポンプ回転速度で高圧燃料ポンプ４を運転させる。
【００３４】
このＶベルト変速機構５Ｂは、非作動状態（初期状態）では、保持機構としてのばね３３及びばね４３により、機械的かつ強制的に通常ポンプ回転速度の設定状態に保持される。従って、万が一Ｖベルト変速機構５Ｂが正常に作動しないような場合にも、高圧燃料ポンプ４は通常ポンプ回転速度で駆動され、ポンプ回転速度が不用意に増速されることはないので、信頼性に優れている。
【００３５】
以上のように、第１実施形態や第２実施形態では、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に限り、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、所定の通常ポンプ回転速度よりも高速回転になるよう制御しているため、クランキング中の負荷の上昇を招くことなく、エンジン始動初期にコモンレール３内の燃料圧力を早期に目標圧力まで上昇させることができる。従って、エンジンのクランキングを行うスタータモータ等の大容量化や大型化を招くことなく、エンジン始動初期における高圧燃料噴射による燃料噴霧微粒化が可能となり、燃焼安定性を大幅に改善し、燃費およびエミッション性能の改善を図ることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を切り換える回転比率可変伝達機構として、比較的構成が簡素で安価な遊星歯車機構５ＡやＶベルト変速機構５Ｂを用いているが、これに代えて、摩擦伝動式の変速機構やチェーン駆動機構などを用いても良い。また、上述した実施形態ではポンプ回転速度を２段階に切り換える構成としているが、エンジン回転数に応じて３段階以上あるいは無段階に変速するようにしても良い。
【００３７】
上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに記載する。
【００３８】
本発明に係るエンジンの燃料供給装置は、エンジンの気筒毎に設けられる燃料噴射弁と、エンジン出力により駆動される高圧燃料ポンプと、燃料噴射弁と高圧燃料ポンプとを接続する高圧配管に設けられる蓄圧容器と、を有している。
【００３９】
そして、第１の発明は、エンジンから高圧燃料ポンプへの動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構を設け、この回転比率可変伝達機構により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御することを特徴としている。この第１の発明によれば、エンジン始動初期にあっても蓄圧容器内の圧力を早期に目標圧力まで上昇させて、高圧燃料噴射による燃料噴霧微粒化が可能になる。これによりエンジン始動初期における不安定燃焼期間を大幅に低減させて、燃費およびエミッション性能の改善を図ることができる。また、クランキング後に高圧燃料ポンプの増速を行っているため、クランキング前に高圧燃料ポンプの負荷が増すことがなく、クランキングを行うスタータモータ等の大型化や大容量化を招くことはない。
【００４０】
第２の発明では、回転比率可変伝達機構は、エンジン回転速度と一定比率である通常ポンプ回転速度と、この通常ポンプ回転速度よりも高速で、かつエンジン回転速度と一定比率である高速ポンプ回転速度と、に切り換え可能である。この第２の発明によれば、回転比率可変伝達機構を２速切換え式の比較的簡易な機構とすることができる。
【００４１】
第３の発明は、蓄圧容器内の燃料圧力を検出する手段を有し、燃料圧力が目標燃料圧力に達するまで、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を高速ポンプ回転速度に保持することを特徴としている。この第３の発明によれば、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を高速回転に維持する期間が、目標燃料圧力に達するまでの期間にのみ限定され、ポンプ回転速度を不必要に上昇させることを防止・回避することができる。
【００４２】
第４の発明は、回転比率可変伝達機構が非作動状態で通常ポンプ回転速度の設定状態に機械的に保持する保持機構を備えることを特徴としている。この第４の発明によれば、万が一回転比率可変伝達機構が正常に動作しないような場合でも、保持機構によりポンプ回転速度が通常ポンプ回転速度に保持されるため、ポンプ回転速度の過度な上昇を確実に回避することができる。
【００４３】
第５の発明は、回転比率可変伝達機構を、低コストで信頼性の高い遊星歯車機構としたことを特徴としている。
【００４４】
第６の発明は、回転比率可変伝達機構を、構成が簡素で軽量なＶベルトとプーリとを有するＶベルト変速機構としたことを特徴としている。
【００４５】
第７の発明は、エンジンの暖機終了後には、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度に制御することを特徴としている。この第７の発明によれば、ポンプ回転速度の過度な上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料供給装置を適用したエンジンのシステム構成図。
【図２】第１の実施形態に係る回転比率可変伝達機構を示す断面対応図。
【図３】第１の実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態に係る回転比率可変伝達機構を示す断面対応図。
【図５】第２の実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図６】本発明に係るエンジン回転速度に対するポンプ回転速度及びコモンレール圧力の変化特性を示す特性図。
【図７】比較例に係るエンジン回転速度に対するポンプ回転速度及びコモンレール圧力の特性を示す特性図。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
２…高圧配管
３…コモンレール（蓄圧容器）
４…高圧燃料ポンプ
５…回転比率可変伝達機構
７…圧力センサー（圧力検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮自己着火・筒内直接噴射式の自動車用エンジンに好適に用いられる燃料供給装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおける低燃費、低エミッション化技術として、例えば特許文献１に開示されているように、コモンレールと呼ばれる蓄圧容器を用いたものが実用に供されている。これは、エンジンの気筒毎に設けられた複数の燃料噴射弁と、エンジン出力を動力源として回転駆動される高圧燃料ポンプと、を連通・接続する高圧配管にコモンレールを設けた構成となっている。燃料はコモンレール内において高圧状態に維持されるため、常に安定した高圧燃料噴射が実現でき、噴霧の微粒化による燃焼効率の向上を図れるとともに、噴射開始時期や噴射期間等の最適化制御と組み合わせ、安定した燃焼を実現し、燃費性能やエミッション性能の向上を図ることができる。
【０００３】
図７（ａ）に示すように、高圧燃料ポンプがエンジンにより一定の回転比率で駆動される場合、図７（ｂ）に示すように、この高圧燃料ポンプにより加圧されるコモンレール内の圧力Ｐｒは、エンジン回転数Ｎｅにほぼ比例して昇圧することとなる。従って、エンジン回転数が低いエンジン始動初期では、コモンレール内の燃料圧力を充分に高めることが困難である。このため、エンジン始動初期に関しては、本来コモンレール採用による利点であるはずの高圧燃料による噴霧の微粒化が実現できず、特に冷間始動時においては、不安定燃焼期間が長期化してしまい、燃費が悪化するのみならず、ＨＣ、ＮＯｘ、スモーク等のエミッションが増大するおそれがある。
【０００４】
特許文献２では、筒内直接噴射式のガソリンエンジンにおいて、エンジンにより駆動されるカムシャフトと高圧燃料ポンプとの動力伝達経路に可変速機を介装し、スタータキーによるエンジン始動からエンジンが完爆までの期間、つまりスタータモータが実質的にエンジンを回転駆動しているエンジンのクランキング中には、可変速機を増速させることにより、エンジン始動から短時間に燃料圧力を昇圧させる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６７００３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−９０７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンのクランキング中、エンジンは自立運転しておらず、スタータモータによって回転駆動されている。従って、このようなクランキング中に、特許文献２のように高圧燃料ポンプを増速させると、クランキング負荷が増し、スタータモータへの負荷が大きくなって、スタータモータの大容量化・大型化等を招いてしまう。
【０００８】
特に、ディーゼルエンジンで要求される燃料圧力は１０００ｂａｒ以上と、ガソリンエンジンに比較して１０〜２０倍もの高圧が要求されため、高圧燃料ポンプの駆動トルクも非常に大きなものとなる。このため、特許文献２の技術をディーゼルエンジンへ適用し、スタータモータによりエンジンを回転駆動しているクランキング中に高圧燃料ポンプの増速を行うと、スタータモータの容量不足が更に大きな問題となる。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、クランキング中の負荷の増加を招くことなく、エンジン始動初期に速やかに燃料圧力を高めて、高圧燃料噴射による燃料噴霧の微粒化を可能とし、燃費向上及びエミッションの低減化を実現し得る新規なエンジンの燃料供給装置を提供することを主たる目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの燃料供給装置は、エンジンの気筒毎に設けられる燃料噴射弁と、エンジン出力により駆動される高圧燃料ポンプと、燃料噴射弁と高圧燃料ポンプとを接続する高圧配管に設けられる蓄圧容器と、を有している。そして、エンジンから高圧燃料ポンプへの動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構を設け、この回転比率可変伝達機構により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、上記通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御することを特徴としている。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンのクランキング中の負荷を増加させることなく、エンジン始動初期に燃料圧力を速やかに上昇させることができる。この結果、高圧燃料噴射による燃料噴霧の微粒化を可能とし、燃費向上及びエミッションの低減化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る圧縮着火式のエンジンの燃料供給装置を適用した４気筒ディーゼルエンジンを示すシステム構成図である。エンジンのシリンダブロック１２には４つのシリンダ８が直列に配置されており、各シリンダ８にはピストン１４が摺動可能に配設されている。各ピストン１４の冠面とシリンダ８の内壁面とシリンダヘッド１１の下面とにより燃焼室９が画成されている。シリンダブロック１２には、燃焼室９へ吸気を導入する吸気ポート（図示せず）の下流に配置され、この吸気ポートを開閉する吸気バルブ１６と、燃焼室９から排気を排出する排気ポート（図示せず）の上流に配置され、この排気ポートを開閉する排気バルブ１７と、が配設されている。ピストン１４はコンロッド１５を介してクランクシャフト１８と連携されている。このクランクシャフト１８は、シリンダブロック１２の下方に取り付けられたクランクケース１３の内部を気筒列方向に延在しており、かつ、軸回りに回転可能に支持されている。
【００１４】
燃料噴射弁１は、各シリンダ８毎に設けられ、それぞれの燃焼室９へ直接燃料噴射するように、燃焼室９のほぼ中央に臨んで配置されている。吸気ポートから吸気バルブ１６を介して燃焼室９内へ供給された空気は、ピストン１４による圧縮仕事を受けて高温かつ高圧となり、この高温・高圧な燃焼室９内へ燃料噴射弁１から燃料を噴射することにより、燃料を着火・燃焼せしめる。この燃焼により得られる膨張仕事によりクランクシャフト１８が回転駆動されて、エンジン出力として取り出される。
【００１５】
燃料を加圧する１つの高圧燃料ポンプ４と４つの燃料噴射弁１とを接続・連通する高圧配管２には、蓄圧容器であるコモンレール３が設けられる。上記の高圧配管２は、高圧燃料ポンプ４とコモンレール３とを接続・連通する２本の第１高圧配管２ａと、コモンレール３から各燃料噴射弁１へ高圧燃料を供給する４本の第２高圧配管２ｂと、により構成される。コモンレール３には、その燃料の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサー７が取り付けられている。
【００１６】
高圧燃料ポンプ４は、シリンダブロック１２より突出するクランクシャフト１８の一端に接続され、このクランクシャフト１８の回転動力、つまりエンジン出力によって機械的に回転駆動される。このクランクシャフト１８と高圧燃料ポンプ４との動力伝達経路には、クランクシャフト１８から高圧燃料ポンプ４への駆動回転比率を変更可能な回転比率可変伝達機構５が配設されている。この回転比率可変伝達機構５は、伝達装置６としてのプーリ６ａ及びベルト６ｂを介して、クランクシャフト１８の一端と接続されている。なお、図１の例では高圧燃料ポンプ４を駆動するエンジン出力をクランクシャフト１８から得ているが、エンジン出力を機械的に取り出す機構であれば他の構成であってもよく、例えば吸・排気弁を駆動するカムシャフトからエンジン出力を取り出すような構成であってもよい。
【００１７】
図２は、第１実施形態に係る回転比率可変伝達機構５として、遊星歯車列の一つであるラビニョー歯車列を用いたラビニョー式２速変速型の遊星歯車機構５Ａを簡略的に示している。この遊星歯車機構５Ａは、エンジンのクランクシャフト１８と一体的に回転する入力軸２１と、高圧燃料ポンプ４への出力軸２９と、の間に介装され、両者２１，２９の回転比率を変更可能なものであり、入力軸２１と共に回転（公転する）第１遊星歯車２２及び第２遊星歯車２３と、シリンダブロック１２等に固定されたリングギア２４と、出力軸２９とともに回転可能な第１太陽歯車２５及び第２太陽歯車２６と、を有している。第１遊星歯車２２は外周側でリングギア２４と噛み合い、かつ、内周側で第２太陽歯車２６と第２遊星歯車２３とに噛み合っている。第２遊星歯車２３は外周側で第１遊星歯車２２と噛み合い、かつ、内周側で第１太陽歯車２５と噛み合っている。第２太陽歯車２６はクラッチ２８を介して出力軸２９と連結されており、このクラッチ２８にはブレーキバンド２７が設けられている。
【００１８】
第１太陽歯車２５の歯数をＺａ１、第２太陽歯車２６の歯数をＺａ２とすると、クラッチ２８のみを作動（締結）させ、ブレーキバンド２７を切り離すと、入力軸２１と出力軸２９は増速比Ｉ（もしくは減速比）が１で回転するのに対し、クラッチ２８を切り離し、ブレーキバンド２７を作動させると、増速比Ｉ＝１／（１＋Ｚａ２／Ｚａ１）の元で回転する。このように遊星歯車機構５Ａによって、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を、エンジン回転速度に対して一定比率Ｉ＝１である通常ポンプ回転速度と、エンジン回転速度に対して一定比率Ｉ＝１／（１＋Ｚａ２／Ｚａ１）であり、かつ、上記の通常ポンプ回転速度よりも高速である高速ポンプ回転速度と、に切り換えることができる。
【００１９】
図６及び図７は、エンジン回転速度Ｎｅに対するポンプ回転速度（出力軸２９の回転速度）Ｎｐ及びコモンレール３内の圧力Ｐｒの変化を示す特性図であり、図６は本実施形態に対応し、図７は回転比率可変伝達機構のない比較例に対応している。
【００２０】
エンジン始動初期では、コモンレール圧力Ｐｒが低いため、図７に示す比較例のようにエンジン回転速度とポンプ回転速度との比率が変化しない場合、コモンレール圧力Ｐを速やかに昇圧できない。このため、燃料噴霧の微粒化が十分にできず、特に冷間始動時には不安定燃焼期間が長期化し、それに伴いエミッション排出量の増加を招くおそれがある。
【００２１】
そこで本実施形態では、図６に示すように、クランキングによるエンジン完爆後（具体的には、エンジン回転速度がアイドル回転速度Ｎｅ１に達した後）のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度よりも高速である高速ポンプ回転速度に増速し、燃料圧力を早期に目標圧力まで昇圧させる。これにより、始動初期における不安定燃焼期間を大幅に低減し、ＨＣ、ＮＯｘ、スモーク等のエミッション排出量を充分に抑制することが可能になる。また、エミッション排出量で多くを占める冷間始動時の排出量が大幅に低減されることで、触媒容量をコンパクトにする効果もある。
【００２２】
より具体的には、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期には、遊星歯車機構５Ａのクラッチ２８を切り離し、かつブレーキバンド２７を作動させるように制御して、ポンプ回転速度を増速させ、コモンレール３内の燃料圧力を早期に昇圧させている。また、コモンレール３に取り付けられた圧力センサー７からの信号により、燃料圧力が目標圧力に到達した後、ブレーキバンド２７を切り離すとともに、クラッチ２８を作動させることにより、通常ポンプ回転速度に戻しての運転が可能な構成を実現できる。なお、遊星歯車機構５Ａは、図示せぬリターンスプリング等の保持機構により、通常はクラッチ２８が締結し、ブレーキバンド２７が開放した状態に機械的に保持される。従って、ポンプ回転速度を増速させるときにのみ遊星歯車機構５Ａを作動させてブレーキバンド２７を締結するとともにクラッチ２８を開放し、高速ポンプ回転速度の設定状態へ切り換えるようにしている。これにより、万が一遊星歯車機構５Ａが故障等により正常に作動しなくなったとしても、上記の保持機構によりポンプ回転速度は通常ポンプ回転速度に保持されるため、ポンプ回転速度が過度に上昇することはなく、信頼性に優れている。
【００２３】
図３は、第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。ステップ（以下、Ｓという）１１では、エンジンの始動、すなわちスタータモータによりエンジンのクランキング（回転駆動）を開始したかを判定する。Ｓ１２では、クランキングによりエンジンが完爆したか、つまり燃料を燃焼することにより自立運転し、エンジン出力を発生している状態に達したかを判定する。完爆の判定は、例えば周知の回転数センサ等により検出されるエンジン回転速度がアイドル回転速度Ｎｅ１（図６参照）等の目標回転速度に達したかによって行うことができる。
【００２４】
上記のＳ１１及びＳ１２において、エンジンがクランキングにより完爆したことが判定されると、Ｓ１３及びＳ１４へ進み、遊星歯車機構５Ａを作動させる。すなわち、Ｓ１３でクラッチ２８を切り離し、Ｓ１４でブレーキバンド２７を作動させて、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を高速側に増速する。つまり、エンジン回転速度に相当する入力軸２１の回転速度に対して、増速比Ｉ＝１／（１＋Ｚａ２／Ｚａ１）で回転させる。
【００２５】
続いてＳ１５では、燃料圧力センサー７により、コモンレール３内の燃料圧力を検出し、Ｓ１６ではこの燃料圧力が目標圧力に到達しているか否かを判定する。目標圧力に達していない場合は、そのまま高圧燃料ポンプ４を高速ポンプ回転速度に維持し、目標圧力に達した場合、速やかにブレーキバンド２７を切り離すとともに（Ｓ１７）、クラッチ２８を締結して（Ｓ１８）、通常ポンプ回転速度で高圧燃料ポンプ４を運転させる。
【００２６】
なお、上記の遊星歯車機構５Ａが作動しない場合は、上述したように、図外のリターンスプリング等の機械的な保持機構により、常にブレーキバンド２７が開放・クラッチ２８が締結した状態に保持され、実質的にＳ１３からＳ１６までの処理が省略されたものとなる。
【００２７】
上記の実施形態では圧力センサー７により検出される燃料圧力が目標圧力に達した時点で高速運転を停止するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。一例として、通常の運転ではエンジンの暖機が進むに従って燃料圧力が上昇していくことから、このような暖機状態と燃料圧力との相関をあらかじめマップやテーブルの形で設定・記憶しておき、このマップやテーブルを参照して油水温センサー（図示せず）の検出値等からエンジンの暖機状態を検出し、エンジンの暖気が終了したと判定された場合に、燃料圧力が目標圧力に到達したものと判断して、ポンプ回転速度を高速ポンプ回転速度から通常ポンプ回転速度に戻すようにしてもよい。
【００２８】
図４は、第２実施形態に係る回転比率可変伝達機構５として、車両パワートレインの無段変速機として周知のＶベルトとプーリとにより大略構成されるＶベルト変速機構５Ｂを示している。
【００２９】
このＶベルト変速機構５Ｂの入力側（ｂ）には、エンジンのクランクシャフト１８に接続された入力側固定プーリ３１ａと、この入力側固定プーリ３１ａに対向する入力側可動プーリ３１ｂと、が設けられ、出力側（ａ）には、高圧燃料ポンプ４へエンジン出力を伝える出力側固定プーリ４１ａと、この出力側固定プーリ４１ａに対向する出力側可動プーリ４１ｂとが設けられる。これら４つのプーリに一本のＶベルト３２が架け渡されている。また、入力側（ｂ）には、入力側可動プーリ３１ｂを通常ポンプ回転速度に相当する側（図の左側）へ付勢する入力側ばね３３と、入力側可動プーリ３１ｂを高速ポンプ回転速度に相当する側（図の矢印方向）へ移動するための入力側電磁クラッチ３４と、が設けられる。同様に、出力側（ｂ）には、出力側可動プーリ４１ｂを通常ポンプ回転速度に相当する側（図の左側）へ付勢する出力側ばね４３と、出力側可動プーリ４１ｂを高速ポンプ回転速度に相当する側（図の矢印方向）へ移動するための出力側電磁クラッチ４４と、が設けられる。
【００３０】
入力側（ａ）では、電磁クラッチ３４をＯＮ、つまりコイル３４ａを通電すると、可動プーリ３１ｂに設けられた鉄片３４ｂが引き寄せられ、可動プーリ３１ｂが図４の右方向へ移動し、Ｖベルト３２が外周側へ膨らむ。これにより、入力側（ａ）ではＶベルト３２の回転半径が大きくなる。また、電磁クラッチ３４をＯＦＦにすると、ばね３３の張力により、可動プーリ３１ｂが図４の左方向へ移動し、通常回転半径へ戻る。同様に、出力側（ｂ）では、電磁クラッチ４４をＯＮ、つまりコイル４４ａを通電すると、可動プーリ４１ｂに設けられた鉄片４４ｂが引き寄せられることにより、可動プーリ４１ｂが図４の右方向へ移動し、Ｖベルト３２がプーリ４１ａ，４１ｂの溝側へ移動する。これにより、出力側（ｂ）ではＶベルト３２の回転半径が小さくなる。また、電磁クラッチ４４をＯＦＦにすると、ばね４３の張力により、可動プーリ４１ｂが図４の左方向へ移動し、通常回転半径に戻る。
【００３１】
このように、電磁クラッチを作動させて、入力側と出力側の二組のプーリ比を変化させることにより、入力側であるエンジン回転速度に対して出力側である高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度が増速される。従って、上記の第１実施形態と同様、クランキング後のエンジン始動初期に、入力側電磁クラッチ３４及び出力側電磁クラッチ４４を共に作動させ、高圧燃料ポンプ４のポンプ回転速度を増速させることにより、クランキング負荷の上昇を招くことなく、燃料圧力を早期に昇圧させることが可能になる。
【００３２】
図５は、この第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ２１では、スタータモータ等によるエンジンのクランキングを開始したかを判定し、Ｓ２２では、エンジンが完爆したかを判定する。クランキングによりエンジンが完爆したと判定されると、Ｓ２３，Ｓ２４へ進み、上記のＶベルト変速機構５Ｂを作動させる。つまり、Ｓ２３で出力側電磁クラッチ４４を作動させると共に、Ｓ２４で入力側電磁クラッチ３４を作動させる。これにより、プーリ比がある一定の増速比のもとで変速され、エンジン回転速度に対するポンプ回転速度が増速される。
【００３３】
続くＳ２５では、燃料圧力センサー７によりコモンレール３内の燃料圧力を検出し、Ｓ２６ではこの燃料圧力が目標圧力に到達しているか否かを判定する。目標圧力に達していない場合は、そのまま高圧燃料ポンプ４を高速ポンプ回転速度に維持し、目標圧力に達した場合、Ｓ２７，Ｓ２８へ進み、電磁クラッチ３４をＯＦＦにすると共に、電磁クラッチ４４をＯＦＦにして、通常ポンプ回転速度で高圧燃料ポンプ４を運転させる。
【００３４】
このＶベルト変速機構５Ｂは、非作動状態（初期状態）では、保持機構としてのばね３３及びばね４３により、機械的かつ強制的に通常ポンプ回転速度の設定状態に保持される。従って、万が一Ｖベルト変速機構５Ｂが正常に作動しないような場合にも、高圧燃料ポンプ４は通常ポンプ回転速度で駆動され、ポンプ回転速度が不用意に増速されることはないので、信頼性に優れている。
【００３５】
以上のように、第１実施形態や第２実施形態では、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に限り、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、所定の通常ポンプ回転速度よりも高速回転になるよう制御しているため、クランキング中の負荷の上昇を招くことなく、エンジン始動初期にコモンレール３内の燃料圧力を早期に目標圧力まで上昇させることができる。従って、エンジンのクランキングを行うスタータモータ等の大容量化や大型化を招くことなく、エンジン始動初期における高圧燃料噴射による燃料噴霧微粒化が可能となり、燃焼安定性を大幅に改善し、燃費およびエミッション性能の改善を図ることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を切り換える回転比率可変伝達機構として、比較的構成が簡素で安価な遊星歯車機構５ＡやＶベルト変速機構５Ｂを用いているが、これに代えて、摩擦伝動式の変速機構やチェーン駆動機構などを用いても良い。また、上述した実施形態ではポンプ回転速度を２段階に切り換える構成としているが、エンジン回転数に応じて３段階以上あるいは無段階に変速するようにしても良い。
【００３７】
上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに記載する。
【００３８】
本発明に係るエンジンの燃料供給装置は、エンジンの気筒毎に設けられる燃料噴射弁と、エンジン出力により駆動される高圧燃料ポンプと、燃料噴射弁と高圧燃料ポンプとを接続する高圧配管に設けられる蓄圧容器と、を有している。
【００３９】
そして、第１の発明は、エンジンから高圧燃料ポンプへの動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構を設け、この回転比率可変伝達機構により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御することを特徴としている。この第１の発明によれば、エンジン始動初期にあっても蓄圧容器内の圧力を早期に目標圧力まで上昇させて、高圧燃料噴射による燃料噴霧微粒化が可能になる。これによりエンジン始動初期における不安定燃焼期間を大幅に低減させて、燃費およびエミッション性能の改善を図ることができる。また、クランキング後に高圧燃料ポンプの増速を行っているため、クランキング前に高圧燃料ポンプの負荷が増すことがなく、クランキングを行うスタータモータ等の大型化や大容量化を招くことはない。
【００４０】
第２の発明では、回転比率可変伝達機構は、エンジン回転速度と一定比率である通常ポンプ回転速度と、この通常ポンプ回転速度よりも高速で、かつエンジン回転速度と一定比率である高速ポンプ回転速度と、に切り換え可能である。この第２の発明によれば、回転比率可変伝達機構を２速切換え式の比較的簡易な機構とすることができる。
【００４１】
第３の発明は、蓄圧容器内の燃料圧力を検出する手段を有し、燃料圧力が目標燃料圧力に達するまで、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を高速ポンプ回転速度に保持することを特徴としている。この第３の発明によれば、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を高速回転に維持する期間が、目標燃料圧力に達するまでの期間にのみ限定され、ポンプ回転速度を不必要に上昇させることを防止・回避することができる。
【００４２】
第４の発明は、回転比率可変伝達機構が非作動状態で通常ポンプ回転速度の設定状態に機械的に保持する保持機構を備えることを特徴としている。この第４の発明によれば、万が一回転比率可変伝達機構が正常に動作しないような場合でも、保持機構によりポンプ回転速度が通常ポンプ回転速度に保持されるため、ポンプ回転速度の過度な上昇を確実に回避することができる。
【００４３】
第５の発明は、回転比率可変伝達機構を、低コストで信頼性の高い遊星歯車機構としたことを特徴としている。
【００４４】
第６の発明は、回転比率可変伝達機構を、構成が簡素で軽量なＶベルトとプーリとを有するＶベルト変速機構としたことを特徴としている。
【００４５】
第７の発明は、エンジンの暖機終了後には、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度に制御することを特徴としている。この第７の発明によれば、ポンプ回転速度の過度な上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料供給装置を適用したエンジンのシステム構成図。
【図２】第１の実施形態に係る回転比率可変伝達機構を示す断面対応図。
【図３】第１の実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態に係る回転比率可変伝達機構を示す断面対応図。
【図５】第２の実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図６】本発明に係るエンジン回転速度に対するポンプ回転速度及びコモンレール圧力の変化特性を示す特性図。
【図７】比較例に係るエンジン回転速度に対するポンプ回転速度及びコモンレール圧力の特性を示す特性図。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
２…高圧配管
３…コモンレール（蓄圧容器）
４…高圧燃料ポンプ
５…回転比率可変伝達機構
７…圧力センサー（圧力検出手段）
Claims (7)
- エンジンの気筒毎に設けられる燃料噴射弁と、エンジン出力により駆動される高圧燃料ポンプと、燃料噴射弁と高圧燃料ポンプとを接続する高圧配管に設けられる蓄圧容器と、を有するエンジンの燃料供給装置において、
エンジンから高圧燃料ポンプへの動力伝達経路に、駆動回転比率が変更可能な回転比率可変伝達機構を設け、この回転比率可変伝達機構により、クランキングによるエンジン完爆後のエンジン始動初期に、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、所定の通常ポンプ回転速度よりも高速回転となるよう制御することを特徴とするエンジンの燃料供給装置。 - 上記回転比率可変伝達機構は、エンジン回転速度と一定比率である通常ポンプ回転速度と、この通常ポンプ回転速度よりも高速で、かつエンジン回転速度と一定比率である高速ポンプ回転速度と、に切り換え可能であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
- 上記蓄圧容器内の燃料圧力を検出する圧力検出手段を有し、
上記燃料圧力が、所定の目標燃料圧力に達するまで、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を高速ポンプ回転速度に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの燃料供給装置。 - 上記回転比率可変伝達機構は、非作動状態で通常ポンプ回転速度の設定状態に機械的に保持する保持機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
- 上記回転比率可変伝達機構が、遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
- 上記回転比率可変伝達機構が、Ｖベルトとプーリとを有するＶベルト変速機構であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
- エンジンの暖機終了後には、高圧燃料ポンプのポンプ回転速度を、通常ポンプ回転速度に制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
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