JP2005315174A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高圧ポンプにおいて発生した脈動が内燃機関に供給する燃料供給量に与える影響を低減できる内燃機関の燃料供給装置を提供すること。
【解決手段】燃料タンク５内の燃料を第１低圧ポンプ２１で加圧し、この加圧された燃料をポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに供給する低圧燃料系２と、燃料タンク５内の燃料を第２低圧ポンプ３１で加圧し、この加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプ３３でさらに加圧し、このさらに加圧された燃料を筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄに供給する高圧燃料系３と、内燃機関の運転状態に応じて少なくとも第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１の作動を制御するＥＣＵ４とを備える。低圧燃料系２と高圧燃料系３とが独立した燃料系であるので、高圧ポンプ３３から発生した脈動がポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬することはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、さらに詳しくは低圧燃料供給手段および高圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に燃料を供給する方法としては、内燃機関の気筒内の燃焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射と、内燃機関の気筒内の燃焼室へ空気を吸気する吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射と、上記の２つの方法を合わせる、つまり内燃機関の運転状態に応じて筒内噴射とポート噴射を切り替える筒内噴射／ポート噴射とがある。
上記の内燃機関の運転状態に応じて筒内噴射／ポート噴射を行う内燃機関の燃料供給装置としては、例えば特許文献１に示すものがある。この内燃機関の燃料供給装置（燃料噴射装置）は、ポート噴射を行う低圧燃料供給手段であるポート用燃料噴射弁（機関吸気通路噴射用燃料噴射弁）と、筒内噴射を行う高圧燃料供給手段である筒内用燃料噴射弁（筒内噴射用燃料噴射弁）とを備える。この内燃機関の燃料供給装置は、燃料供給量（燃料噴射量）およびアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）などに基づいて作成されたマップにより筒内用燃料噴射弁およびポート用燃料噴射弁の噴射制御、すなわち噴射タイミングと噴射量の制御を行う。具体的には、上記マップは、筒内用燃料噴射弁のみによる噴射領域、筒内用噴射弁およびポート用燃料噴射弁の両方による噴射領域、ポート用燃料噴射弁のみによる噴射領域に区画されており、ＥＣＵ（Engine Control Unit）が内燃機関の運転状態により、筒内用燃料噴射弁および／またはポート用燃料噴射弁の噴射制御を行う。
特開平７−１０３０４８号公報
ところで、一般的には、内燃機関の燃料供給装置は、上述のように筒内用燃料噴射弁から気筒内の燃焼室に燃料を噴射する際には、高圧の燃料を噴射する必要があるため、この筒内用燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する高圧ポンプが備えられている。この高圧ポンプは、インテークカムシャフトあるいはエキゾーストカムシャフトに取り付けられたポンプ用カムが内燃機関のクランクシャフトの回転力が伝達されて回転することで、プランジャを往復運動させて、低圧ポンプで加圧された燃料を高圧ポンプの加圧室内に吸引し、さらに加圧するものである。
この高圧ポンプは、ＥＣＵが高圧燃料供給手段から燃料を内燃機関に供給しないように、つまり筒内用燃料噴射弁から燃料を噴射しないように制御しても、内燃機関のクランクシャフトの回転により駆動し続けている。従って、高圧ポンプが高圧燃料系から燃料を吸引する際や、余剰燃料を戻す際に脈動が発生する。この脈動は、高圧燃料系および低圧燃料系における燃料の圧力、つまり燃圧を変動させる。この燃圧の変動が低圧燃料供給手段、つまり各気筒に対応してそれぞれ設けられるポート用燃料噴射弁に低圧通路内の燃料を供給する低圧燃料デリバリパイプや各ポート用燃料噴射弁に伝搬する。ＥＣＵは、内燃機関の運転状態により、ポート用燃料噴射弁から内燃機関の吸気系統の吸気ポートに噴射する燃料の噴射タイミングおよび噴射量の制御を行うが、低圧燃料デリバリパイプやポート噴射弁に脈動が伝搬することで、内燃機関の運転状態に基づいて決定される噴射供給量、すなわち燃料噴射量をポート用燃料噴射弁から噴射できないという虞があった。
特に、３つの気筒を１つの気筒群とするＶ型６気筒エンジンにおいては、上記高圧ポンプにより発生する脈動は、両方の気筒群にそれぞれ設けられる低圧燃料デリバリパイプおよびこの低圧燃料デリバリパイプから気筒ごとに設けられるポート用燃料噴射弁に伝搬する。このとき、高圧ポンプから各低圧燃料デリバリパイプまでの通路長さが同一であると、この脈動によるポート用燃料噴射弁に供給される燃料の圧力変動幅の周期の位相は同じになる。ここで、各ポート用燃料噴射弁の噴射タイミングが、上記燃料の圧力変動幅の半周期であると、一方の気筒群に設けられるポート用燃料噴射弁では燃料の圧力変動幅の上限の時に燃料を噴射し、他方の気筒群に設けられるポート用燃料噴射弁では燃料の圧力変動幅の下限の時に燃料を噴射することとなる。従って、ＥＣＵにより各ポート用燃料噴射弁の弁開度時間、すなわち通電時間が同一であると、気筒群ごとにポート用燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量のばらつきが著しくなる。上述のように、内燃機関に供給すべき燃料供給量を燃料供給装置から供給できず、空気と燃料との比である空燃比が変動する虞があった。
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少なくとも高圧ポンプにおいて発生した脈動が内燃機関に供給する燃料供給量に与える影響を低減できる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とするものである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、燃料貯留室内の燃料を第１低圧ポンプで加圧し、第１低圧通路を介して加圧された燃料を低圧燃料供給手段に供給する低圧燃料系と、燃料貯留室内の燃料を第２低圧ポンプで加圧し、第２低圧通路を介して加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプでさらに加圧し、さらに加圧された燃料を高圧燃料供給手段に供給する高圧燃料系と、内燃機関の運転状態に応じて少なくとも第１低圧ポンプおよび第２低圧ポンプの作動を制御するポンプ制御手段とを備えることを特徴とする。
また、この発明では、上記内燃機関の燃料供給装置において、ポンプ制御手段は、低圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、第１低圧ポンプを作動させ、前記第２低圧ポンプを非作動とし、高圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、第１低圧ポンプを非作動とし、第２低圧ポンプを作動させることを特徴とする。
これら発明によれば、低圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する低圧燃料系と高圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する高圧燃料系とは、それぞれ独立した燃料系である。従って、高圧燃料供給手段および低圧燃料供給手段、あるいは低圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、高圧燃料系の高圧ポンプから発生する脈動が低圧燃料系の低圧燃料供給手段に伝搬することはない。これは、低圧燃料系と高圧燃料系との間には、燃料貯留室が介在するため、この高圧ポンプから発生する脈動は、低圧燃料系に伝搬することがないからである。これにより、内燃機関の運転状態により低圧燃料供給手段から内燃機関に燃料を供給する際に、高圧ポンプから発生する脈動がこの低圧燃料供給手段に伝搬されることはない。
また、この発明では、燃料貯留室内の燃料を第１低圧ポンプで加圧し、第１低圧通路を介して加圧された燃料を低圧燃料供給手段に供給する低圧燃料系と、燃料貯留室内の燃料を第２低圧ポンプで加圧し、第２低圧通路を介して加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプでさらに加圧し、さらに加圧された燃料を高圧燃料供給手段に供給する高圧燃料系と、第１低圧通路と第２低圧通路とを連通する連通通路と、内燃機関の運転状態に応じて連通通路の開閉を行う開閉手段と、内燃機関の運転状態に応じて少なくとも第１低圧ポンプおよび第２低圧ポンプの作動を制御するポンプ制御手段とを備えることを特徴とする。
また、この発明では、上記内燃機関の燃料供給装置において、開閉手段は、第１低圧通路内の加圧された燃料の第２低圧通路への流入のみを行う逆止弁であることを特徴とする。
また、この発明では、上記内燃機関の燃料供給装置において、ポンプ制御手段は、低圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、第１低圧ポンプを作動させ、第２低圧ポンプを非作動とし、高圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、高圧燃料供給手段による内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると、第１低圧ポンプおよび第２低圧ポンプを作動させることを特徴とする。
また、この発明では、上記内燃機関の燃料供給装置において、開閉手段は、ポンプ制御手段により開閉を制御される開閉弁であることを特徴とする。
また、この発明では、上記内燃機関の燃料供給装置において、ポンプ制御手段は、低圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、開閉弁を閉じるとともに、第１低圧ポンプを作動させ、第２低圧ポンプを非作動とし、高圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、高圧燃料供給手段による内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると、開閉弁を開くとともに、第１低圧ポンプおよび第２低圧ポンプを作動させ、低圧燃料供給手段および高圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する際には、第１低圧ポンプおよび第２低圧ポンプを作動させ、高圧燃料供給手段による内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると前記開閉弁を開くことを特徴とする。
また、この発明では、上記内燃機関の燃料供給装置において、低圧燃料系の第１低圧通路内の圧力が所定圧力以上となると第１低圧通路内の燃料を燃料貯留室に戻す第１調圧手段と、高圧燃料系の第２低圧通路内の圧力が所定圧力以上となると第２低圧通路内の燃料を燃料貯留室に戻す第２調圧手段とをさらに備え、所定圧力は第１調圧手段および第２調圧手段ともに同一であることを特徴とする。
これらの発明によれば、低圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する低圧燃料系と高圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する高圧燃料系とは、内燃機関の運転状態によって、それぞれ独立した燃料系となる。つまり、少なくとも低圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、開閉手段である第１低圧通路内の加圧された燃料の第２低圧通路への流入のみを行う逆止弁により、あるいは開閉弁が閉じることにより、連通通路を介して第２低圧燃料通路内の燃料が第１低圧通路内に流入することはない。従って、高圧燃料系の高圧ポンプから発生する脈動が、低圧燃料系の低圧燃料供給手段に伝搬されることはない。また、高圧燃料供給手段および低圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給手段に際には、上記逆止弁により、連通通路を介して第２低圧燃料通路内の燃料が第１低圧通路内に流入することはない。あるいは、高圧燃料供給手段による内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると開く開閉弁、すなわち高圧燃料供給手段による内燃機関への燃料供給量が所定値よりも少ない場合には閉じる開閉弁により、連通通路を介して第２低圧燃料通路内の燃料が第１低圧通路内に流入することが抑制される。従って、高圧燃料系の高圧ポンプから発生する脈動が、低圧燃料系の低圧燃料供給手段に伝搬されることはない、あるいは伝搬されることが抑制される。
この発明にかかる内燃機関の燃料供給装置は、低圧燃料供給手段のみにより内燃機関に燃料を供給する際には、高圧燃料系の高圧ポンプから発生する脈動が低圧燃料系の低圧燃料供給手段に伝搬せず、高圧燃料供給手段および低圧燃料供給手段により、内燃機関に燃料を供給手段に際には、高圧燃料系の高圧ポンプから発生する脈動が低圧燃料系の低圧燃料供給手段に伝搬しない、あるいは伝搬を抑制することができるので、高圧ポンプから発生する脈動が内燃機関に供給する燃料供給量に与える影響を低減できるという効果を奏する。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下に説明する内燃機関の燃料供給装置は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関であるエンジンに燃料を供給する装置である。なお、以下の実施例では、４つの気筒を直列に備える直列４気筒エンジンおける燃料供給装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つの気筒を１つの気筒群とするＶ型６気筒エンジン、直列６気筒エンジン、４つの気筒を１つの気筒群とするＶ型８気筒エンジンなどに用いることもできる。
図１は、実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置の構成例を示す図である。図２は、この発明にかかる内燃機関の気筒の構成例を示す図である。図１に示すように、この実施例１にかかる燃料供給装置１−１は、低圧燃料系２と、高圧燃料系３と、ＥＣＵ４とにより構成されている。なお、５は、燃料を貯留する燃料貯留室である燃料タンクである。
低圧燃料系２は、第１低圧ポンプ２１と、第１低圧通路２２と、低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３と、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄとにより構成されている。なお、２５は、低圧燃料系２の第１低圧通路２２内における低圧燃料の圧力が所定圧力（低圧）以上よりも高くなった際に、第１低圧ポンプ２１から第１低圧通路２２に吐出された低圧燃料の一部を燃料タンク５に戻す第１調圧手段である第１レギュレータである。この第１レギュレータにより、第１低圧通路２２内、つまりポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに供給する低圧燃料の圧力を一定（低圧）に保持することができる。
第１低圧ポンプ２１は、燃料タンク５内の燃料を図示しないストレーナおよびフィルタを介して吸引し、吸引した燃料を所定圧力（低圧）まで加圧し、第１低圧通路２２に吐出するものである。この第１低圧ポンプ２１は、図示しないモータを備える電動式であり、後述するＥＣＵ４によりモータを駆動することで作動が制御されるものである。
上記第１低圧ポンプ２１により加圧された燃料である低圧燃料は、第１低圧通路２２内を通り、低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３に圧送される。低圧デリバリパイプ２３は、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄと連通している。従って、第１低圧通路２２を介して第１低圧ポンプ２１から圧送された低圧燃料は、低圧デリバリパイプ２３を介して、各ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに供給される。
低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄは、直列４気筒エンジンの各気筒６ａ〜６ｄのそれぞれに対応するように設けられている。このポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄは、電磁弁であり後述するＥＣＵ４により、噴射タイミングやこの電磁弁に対する通電時間に基づく燃料供給量、すなわち噴射量が制御される。なお、例えば６気筒エンジンの場合、低圧燃料供給手段は、１以上の低圧デリバリパイプと６個のポート用燃料噴射弁を有することとなる。
高圧燃料系３は、第２低圧ポンプ３１と、第２低圧通路３２と、高圧ポンプ３３と、高圧通路３４と、高圧燃料供給手段を構成する高圧デリバリパイプ３５と、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄとにより構成されている。なお、３７は、高圧燃料系３の第２低圧通路３２内における低圧燃料の圧力が所定圧力（低圧）以上よりも高くなった際に、第２低圧ポンプ３１から第２低圧通路３２に吐出された低圧燃料の一部を燃料タンク５に戻す第２調圧手段である第２レギュレータである。この第２レギュレータ３７により、第２低圧通路３２内、つまり高圧ポンプ３３に供給する低圧燃料の圧力を一定に保持することができる。ここで、上記第１レギュレータ２５と第２レギュレータ３７により、燃料タンク５内に低圧燃料を戻す際の所定圧力は、この実施例１では同一であっても異なっていても良い。また、３８は、高圧燃料供給手段を構成する高圧デリバリパイプ３５および筒内燃料噴射弁３６ａ〜ｄに供給された高圧燃料が高圧ポンプに戻ることを防止する逆止弁である。３９は、高圧デリバリパイプ３５および筒内燃料噴射弁３６ａ〜ｄに供給された高圧燃料の圧力が所定圧力（高圧）よりも高くなった際に、高圧デリバリパイプ３５内の高圧燃料の一部を燃料タンク５に戻し、高圧デリバリパイプ３５および筒内燃料噴射弁３６ａ〜ｄ内の高圧燃料の圧力を一定（高圧）に保つリリーフ弁である。
第２低圧ポンプ３１は、燃料タンク５内の燃料を図示しないストレーナおよびフィルタを介して吸引し、吸引した燃料を所定圧力（低圧）まで加圧し、第２低圧通路３２に吐出するものである。この第２低圧ポンプ３１は、図示しないモータを備える電動式であり、後述するＥＣＵ４によりモータを駆動することで作動が制御されるものである。
上記第２低圧ポンプ３１により加圧された燃料である低圧燃料は、第２低圧通路３２内を通り、高圧ポンプ３３に圧送される。高圧ポンプ３３は、図示しないエンジンのクランクシャフトに連結されたポンプ用カム３３ａが回転することで、高圧ポンプ３３内の図示しないプランジャが往復運動し、このプランジャの往復運動により、第２低圧通路３２内、つまり高圧燃料系３の第２低圧ポンプ３１により加圧された低圧燃料を図示しない加圧室に吸引し、この吸引した低圧燃料を所定圧力（高圧）までさらに加圧し、高圧通路３４に吐出するものである。つまり、高圧ポンプ３３は、内燃機関であるエンジンの運転状態に応じて駆動するものである。なお、この高圧ポンプ３３には、後述するＥＣＵ４により弁開度が制御される図示しない調量弁が備えられている。
上記高圧ポンプ３３によりさらに加圧された燃料である高圧燃料は、逆止弁３８を介して、高圧通路３４内を通り、高圧燃料供給手段を構成する高圧デリバリパイプ３５に圧送される。高圧デリバリパイプ３５は、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄと連通している。従って、高圧通路３４を介して高圧ポンプ３３から圧送された高圧燃料は、高圧デリバリパイプ３５を介して、各筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄに供給される。
高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄは、直列４気筒エンジンの各気筒６ａ〜６ｄのそれぞれに対応するように設けられている。この筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄは、電磁弁であり後述するＥＣＵ４により、噴射タイミングやこの電磁弁に対する通電時間に基づく燃料供給量、すなわち噴射量が制御される。なお、例えば６気筒エンジンの場合、高圧燃料供給手段は、１以上の高圧デリバリパイプと６個の筒内用燃料噴射弁を有することとなる。
以上のように、実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置１−１では、低圧燃料系２と高圧燃料系３は、それぞれ独立した燃料系である。つまり、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄにより内燃機関に燃料を供給する低圧燃料系２と、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄにより内燃機関に燃料を供給する高圧燃料系３とは、それぞれ独立した燃料系である。従って、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに燃料を供給する第１低圧ポンプ２１は、内燃機関の運転状態によってポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄを介して内燃機関に燃料を噴射する噴射量、すなわち内燃機関に燃料を供給する燃料供給量の最大値を供給できる吐出流量のポンプを用いれば良い。一方、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄに燃料を供給する第２低圧ポンプ３１は、内燃機関の運転状態によって筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄを介して内燃機関に燃料を噴射する噴射量、すなわち内燃機関に燃料を供給する燃料供給量の最大値を供給できる吐出流量の高圧ポンプ３３に基づいたポンプを用いれば良い。従って、従来の内燃機関の燃料供給装置における低圧ポンプの吐出流量を１．０とすると、例えば、第１低圧ポンプ２１としては０．８程度の吐出流量の低圧ポンプを用い、第２低圧ポンプ３１としては１．０程度の吐出流量の低圧ポンプを用いる。
ここで、エンジンの各気筒６ａ〜６ｄは、図２に示すように、シリンダブロック６１と、ピストン６２と、シリンダブロック６１に固定されたシリンダヘッド６３と、ピストン６２とシリンダヘッド６３との間に形成される燃焼室６４と、吸気弁６５と、排気弁６６と、吸気ポート６７と、排気ポート６８と、点火プラグ６９とにより構成されている。低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄは、吸気ポート６７と連通する吸気通路７内に燃料を噴射できるように備えられている。また、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄは、シリンダヘッド６３に固定され、燃焼室６４内に燃料を直接噴射できるように備えられている。また、６２ａは、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄから噴射された燃料を点火プラグ６９近傍に導くための凹部である。なお、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄは、吸気通路７の上流側に設けられる図示しないサージタンク内、あるいは吸気ポート６７に直接に燃料を噴射し、エンジンに燃料を供給するようにしてもよい。
ＥＣＵ４は、ポンプ制御手段としての機能を有し、図１に示すように、エンジンの各所に取り付けられたセンサ、例えばエンジン回転数を検出する図示しないクランクシャフトに取り付けられた図示しない角度センサ、アクセルの開度を検出する図示しないアクセル開度センサ、エンジンに吸入される空気の吸入空気量を検出する図示しないエアフロメータなどから、エンジン回転数、アクセル開度Ｌ、吸入空気量などが入力信号として入力される。また、この入力信号および記憶部４３に記憶されている各種マップに基づいて、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄおよび筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄの噴射制御を行う噴射信号、図示しないスロットル弁の弁開度制御を行う開度信号、点火プラグ６９の点火制御する点火信号、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１の作動制御を行う作動信号、高圧ポンプ３３の図示しない調量弁の弁開度制御を行う開度信号などの出力信号を出力する。
具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート（Ｉ／Ｏ）４１と、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄおよび筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄの噴射タイミングや噴射量を算出する処理部４２と、上記マップなどを記憶する記憶部４３とにより構成されている。なお、この実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置１−１の動作方法は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても良い。また、処理部４２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、この実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置１−１の動作方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、この実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置１−１の動作方法などを実現させるものであっても良い。さらに、記憶部４３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
次に、実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置１−１の動作について説明する。図３は、実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作フローを示す図である。図４は、燃料供給量Ｑとアクセル開度Ｌとのマップの構成例を示す図である。まず、図３に示すように、ＥＣＵ４の処理部４２は、エンジンに供給する燃料供給量Ｑを算出する（ステップＳＴ１０１）。これは、記憶部４３に記憶されている図示しないエンジン回転数とアクセル開度Ｌとのマップと、エンジンからＥＣＵ４に入力されるエンジン回転数およびアクセル開度Ｌの入力信号に基づいて決定される。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１よりも小さい場合は、ポンプ制御手段であるＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態からエンジンに燃料を供給する噴射領域が高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみによる噴射領域、つまり筒内噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ１０３）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ１０４）。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、第２低圧ポンプ３１に作動信号を出力し、この第２低圧ポンプ３１を作動させる（ステップＳＴ１０５）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄに噴射タイミングおよび噴射量の噴射信号を出力し、筒内噴射を行う（ステップＳＴ１０６）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第１低圧ポンプ２１に出力している作動信号を停止し、この第１低圧ポンプ２１を非作動とする（ステップＳＴ１０７）。従って、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより、内燃機関であるエンジンに燃料を供給する場合は、第１低圧ポンプ２１は非作動とする。これにより、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１が作動している場合と比較して、消費電力を低減することができる。
高圧燃料供給手段である筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄは、例えば各気筒６ａ〜ｄの圧縮工程末期において１回だけ燃焼室６４に高圧燃料を噴射する。噴射された高圧燃料は、図２に示すピストン６２の凹部６２ａの表面に沿いつつ、点火プラグ６９の下方からシリンダヘッド６３側に上昇し、吸気弁６５が開かれたことにより予め燃焼室６４内に導入された空気と混合し、混合気を形成する。そして、この混合気は、ＥＣＵ４の処理部４２から出力された点火信号により点火プラグ６９が点火することにより着火し、図示しないエンジンのクランクシャフトに回転力を与える。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１以上であると判断すると、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２よりも小さい場合は、ＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態からエンジンに燃料を供給する噴射領域が高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよび低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜２４ｄによる噴射領域、つまり筒内／ポート噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ１０９）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ１１０）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、第１低圧ポンプ２１に作動信号を出力し、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ１１１）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよびポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに噴射タイミングおよび噴射量の噴射信号を出力し、筒内／ポート噴射を行う（ステップＳＴ１１２）。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、第２低圧ポンプ３１に作動信号を出力し、この第２低圧ポンプ３１を作動させる（ステップＳＴ１１３）。
低圧燃料供給手段であるポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄは、例えば、図２に示すように、各気筒６ａ〜ｄの吸気工程初期において１回だけ吸気通路７内に低圧燃料を噴射する。噴射された低圧燃料は、吸気通路７内の空気と混合し混合気を形成し、吸気ポート６７を介して燃焼室６４に導入される。次に、高圧燃料供給手段である筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄは、各気筒６ａ〜６ｄの圧縮工程末期において１回だけ燃焼室６４に高圧燃料を噴射する。噴射された高圧燃料は、ピストン６２の凹部６２ａの表面に沿いつつ、点火プラグ６９の下方からシリンダヘッド６３側に上昇し、吸気弁６５が開かれたことにより予め燃焼室６４内に導入された混合気とさらに混合し、点火プラグ６９により着火可能な混合気を形成する。そして、この混合気は、ＥＣＵ４の処理部４２から出力された点火信号により点火プラグ６９が点火することにより着火し、図示しないエンジンのクランクシャフトに回転力を与える。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２以上であると判断すると、ＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態から燃料の噴射領域が低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみによる噴射領域、つまりポート噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ１１４）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ１１５）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、第１低圧ポンプ２１に作動信号を出力し、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ１１６）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに噴射タイミングおよび噴射量の噴射信号を出力し、ポート噴射を行う（ステップＳＴ１１７）。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１に出力している作動信号を停止し、この第２低圧ポンプ３１を非作動とする（ステップＳＴ１１８）。従って、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみにより、内燃機関であるエンジンに燃料を供給する場合は、第２低圧ポンプ３１は非作動とする。これにより、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１が作動している場合と比較して、消費電力を低減することができる。
低圧燃料供給手段であるポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄは、例えば、図２に示すように、各気筒６ａ〜６ｄの吸気工程初期において１回だけ吸気通路７内に燃料が噴射する。噴射された低圧燃料は、吸気通路７内の空気と混合し混合気となり、吸気ポート６７を介して燃料室６４に導入される。そして、この混合気は、ＥＣＵ４の処理部４２から出力された点火信号により点火プラグ６９が点火することにより着火し、図示しないエンジンのクランクシャフトに回転力を与える。
上述のように、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよびポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄにより内縁機関であるエンジンに燃料を供給する際、つまり筒内／ポート噴射を行う際には、低圧燃料系２と高圧燃料系３との間に燃料貯留室である燃料タンク５が介在するため、高圧燃料系３の高圧ポンプ３３から発生する脈動が、低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬することはない。また、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみによりエンジンに燃料を供給する際、つまりポート噴射を行う際にも、高圧燃料系３の高圧ポンプ３３から発生する脈動が、低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬することはない。これらにより、エンジンの運転状態によりポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄからエンジンに燃料を噴射する際に、高圧ポンプ３３から発生する脈動がエンジンに供給する燃料供給量Ｑに与える影響を低減することができる。
高圧燃料系３の高圧ポンプ３３は、ポンプ用カム３３ａが回転することにより、図示しないプランジャが下降し、図示しない加圧室の体積が増加することで、第２低圧通路３２内の低圧燃料が吸引される。そして、図示しない調量弁がＥＣＵ４により閉じられ、プランジャが上昇し、加圧室の体積が減少するとともに、加圧室内の低圧燃料が加圧され高圧燃料として高圧通路３４に吐出される。つまり、高圧ポンプ３３に第２低圧通路３２内の低圧燃料が吸引される時間は、高圧ポンプ３３の動作時間の半分である。従って、この高圧ポンプ３３に低圧燃料を供給する第２低圧ポンプ３１に要求される吐出流量は、第２低圧ポンプ３１が連続して低圧燃料を第２低圧通路３２内に圧送するため、高圧ポンプ３３の吐出流量（単位時間当たり）の２倍を要求される。また、高圧ポンプ３３の図示しない加圧室内への低圧燃料の流入速度は、図示しない調量弁が所定の弁開度で開弁することで０ｍ／ｓから上昇するため、第２低圧ポンプ３１に要求される吐出流量は、高圧ポンプ３３の吐出流量（単位時間当たり）の２倍以上要求されることとなる。特に、高圧ポンプ３３が内燃機関であるエンジンの運転状態で駆動されるため、エンジンが高回転となると、第２低圧ポンプ３１に要求される吐出流量は、著しく増加する。これらにより、第２低圧ポンプ３１の吐出流量が少ないと、第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下するとともに、高圧ポンプ３３における吸引不良が発生する虞がある。
また、従来の内燃機関の燃料供給装置においては、高圧ポンプにおける吸引不良の発生を抑制するために、低圧ポンプとして吐出流量が多く、吐出圧力が高いポンプを用いていた。しかしながら、従来の内燃機関の燃料供給装置においては、低圧ポンプを常に作動させている必要があるため、低圧ポンプの消費電力の低減をすることが困難であった。この実施例２および後述する実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置１−２，１−３は、高圧ポンプ３３に低圧燃料を供給する低圧ポンプの吐出容量が少なくても、高圧ポンプ３３における吸引不良の発生を抑制するとともに、消費電力を低減することができるものである。
図５は、実施例２にかかる燃料供給装置の構成例を示す図である。図５に示す燃料供給装置１−２が、図１に示す燃料供給装置１−１と異なる点は、低圧燃料系２と高圧燃料系３とを連通する連通通路８と、この連通通路８に逆止弁９を設けた点である。なお、図５に示す燃料供給装置１−２の基本的構成は、図１に示す燃料供給装置１−１の基本的構成と同様であるため、その説明は省略する。
低圧燃料系２と高圧燃料系３との間には、第１低圧ポンプ２１から低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３に低圧燃料を圧送する第１低圧通路２２と第２低圧ポンプ３１から高圧ポンプ３３に低圧燃料を圧送する第２低圧通路３２とを連通する連通通路８が設けられている。この連通通路８には、第１低圧通路２２内の第１低圧ポンプ２１により加圧された燃料である低圧燃料の第２低圧通路３２への流入のみを行う開閉手段である逆止弁９が設けられている。つまり、この連通通路８にこの逆止弁９を設けることにより、連通通路８の開閉を行う。また、この逆止弁９により、第２低圧通路３２内の第２低圧ポンプ３１により加圧された燃料である低圧燃料は、第１低圧通路２２内に流入することはない。
ここで、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに燃料を供給する第１低圧ポンプ２１は、内燃機関の運転状態によってポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄを介して内燃機関に燃料を噴射する噴射量、すなわち内燃機関に燃料を供給する燃料供給量の最大値を供給できる吐出流量のポンプを用いれば良い。一方、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄに燃料を供給する第２低圧ポンプ３１は、後述するこの実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作方法により、内燃機関の運転状態によってポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄを介して内燃機関に燃料を噴射する噴射量、すなわち内燃機関に燃料を供給する燃料供給量の最大値を供給できる吐出流量の高圧ポンプよりも吐出流量の少ない高圧ポンプ３３を用いることができる。従って、従来の内燃機関の燃料供給装置における低圧ポンプの吐出流量を１．０とすると、例えば、第１低圧ポンプ２１としては０．８程度の吐出流量の低圧ポンプを用い、第２低圧ポンプ３１としても０．８程度の吐出流量の低圧ポンプを用いる。
なお、この実施例２においては、第１レギュレータ２５および第２レギュレータ３７により、燃料タンク５内に低圧燃料を戻す際の所定圧力を同一とする。これにより、高圧燃料系３の第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下した際に、逆止弁９から連通通路８を介して低圧燃料系２の第１低圧通路２２内の圧力が一定（低圧）に維持されている低圧燃料を確実にこの第２低圧通路３２に供給することができる。
次に、実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置１−２の動作方法について説明する。図６は、実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作フローを示す図である。なお、図６に示す燃料供給装置１−２の動作方法は、図３に示す燃料供給装置１−１の動作方法と基本的なフローは同一なので簡略化して説明する。まず、図６に示すように、ＥＣＵ４の処理部４２は、エンジンに供給する燃料供給量Ｑを算出する（ステップＳＴ２０１）。次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ２０２）。アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１よりも小さい場合は、ポンプ制御手段であるＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態から筒内噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２０３）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０４）。具体的には、高圧燃料供給手段である筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄから内燃機関に供給される燃料の量、つまり筒内燃料供給量に基づいて高圧ポンプ３３の吐出容量が増加した際に、第２低圧ポンプ３１のみにより、この高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できるか否かを判断する。ここで、所定値Ｑ１は、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより内燃機関に供給する燃料の筒内燃料供給量、すなわち燃料供給量が、第２低圧ポンプ３１の吐出流量のみでは高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できない量である。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、この第２低圧ポンプ３１を作動させる（ステップＳＴ２０５）。
次に、処理部４２は、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ１以上であると判断すると、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２０６）。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、筒内噴射を行う（ステップＳＴ２０７）。このとき、高圧ポンプ３３の吐出流量が増加することにより、第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下する。しかし、第１低圧ポンプ２１が作動しており、第１低圧通路２２内の低圧燃料が一定（低圧）に維持されているので、この第１低圧通路２２内の低圧燃料の圧力と第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力との圧力差により、連通通路８の逆止弁９が開弁し、この連通通路８が開き、第１低圧通路２２内の低圧燃料が第２低圧通路３２内に流入する。これにより、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより内燃機関に燃料を供給する際、つまり筒内噴射を行う際に、高圧ポンプ３３に低圧燃料を供給する第２低圧ポンプ３１として吐出容量の少ないポンプを用いても、高圧ポンプ３３における吸引不良の発生を抑制する。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ２０８）。
次に、処理部４２は、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ１よりも少ないと判断すると、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２０９）。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、筒内噴射を行う（ステップＳＴ２０７）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を非作動とする（ステップＳＴ２１０）。従って、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより、内燃機関であるエンジンに燃料を供給し、第２低圧ポンプ３１のみの吐出流量により、高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できる場合は、第１低圧ポンプ２１は非作動とする。これにより、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１が作動している場合と比較して、消費電力を低減することができる。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１以上であると判断すると、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ２１１）。アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２よりも小さい場合は、ＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態から筒内／ポート噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２１２）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２１３）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ２１４）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、筒内／ポート噴射を行う（ステップＳＴ２１５）。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、この第２低圧ポンプ３１を作動させる（ステップＳＴ２１６）。このとき、エンジンに供給する燃料供給量Ｑが増加し、筒内燃料供給量が増加し、高圧ポンプ３３の吐出流量が増加する場合がある。この場合は、第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下するが、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄによりエンジンに燃料を供給するために、第１低圧ポンプ２１が作動している。つまり、第１低圧通路２２内の低圧燃料が一定（低圧）に維持されており、この第１低圧通路２２内の低圧燃料の圧力と第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力との圧力差により、連通通路８の逆止弁９が開弁し、この連通通路８が開き、第１低圧通路２２内の低圧燃料が第２低圧通路３２内に流入する。これにより、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよびポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄにより内燃機関に燃料を供給する際、つまり筒内／ポート噴射を行う際に、高圧ポンプ３３に低圧燃料を供給する第２低圧ポンプ３１として吐出容量の少ないポンプを用いても、高圧ポンプ３３における吸引不良の発生を抑制する。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２以上であると判断すると、ＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態からポート噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２１７）。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ２１８）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ２１９）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、ポート噴射を行う（ステップＳＴ２２０）。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、この第２低圧ポンプ３１を非作動とする（ステップＳＴ２２１）。従って、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみにより、内燃機関であるエンジンに燃料を供給する場合は、第２低圧ポンプ３１は非作動とする。これにより、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１が作動している場合と比較して、消費電力を低減することができる。
上述のように、低圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する低圧燃料系２と高圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する高圧燃料系３とは、内燃機関の運転状態によって、それぞれ独立した燃料系となる。つまり、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよびポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄによりエンジンに燃料を供給する際、つまり筒内／ポート噴射を行う際には、開閉手段である第１低圧通路２２内の加圧された燃料である低圧燃料の第２低圧通路３２内への流入のみを行う逆止弁９により、連通通路８を介して第２低圧燃料通路３２内の低圧燃料が第１低圧通路２２内に流入することはない。従って、高圧燃料系３の高圧ポンプ３３から発生する脈動が、低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬されることはない。また、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみによりエンジンに燃料を供給する際、つまりポート噴射を行う際にも、高圧燃料系３の高圧ポンプ３３から発生する脈動が、低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬することはない。これらにより、エンジンの運転状態によりポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄからエンジンに燃料を噴射する際に、高圧ポンプ３３から発生する脈動がエンジンに供給する燃料供給量Ｑに与える影響を低減することができる。
なお、開閉手段として逆止弁９を用いることで、高圧燃料供給手段および低圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する際、つまり筒内／ポート噴射を行う際において、高圧ポンプ３３から発生する脈動が低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬することを内燃機関の運転状態にかかわらず確実に防止できる。
図７は、実施例３にかかる燃料供給装置の構成例を示す図である。図７に示す燃料供給装置１−３が、図５に示す燃料供給装置１−２と異なる点は、連通通路８に設けられた逆止弁９の代わりに、開閉弁１０を設けた点である。なお、図７に示す燃料供給装置１−３の基本的構成は、図５に示す燃料供給装置１−２の基本的構成と同様であるため、その説明は省略する。
連通通路８には、この連通通路８を介して、第１低圧通路２２と第２低圧通路３２との連通を行う開閉弁１０が設けられている。つまり、この連通通路８にこの開閉弁１０を設けることにより、連通通路８の開閉を行う。この開閉弁１０は、ＥＣＵ４により開閉が制御される。具体的には、開閉弁１０は、ＥＣＵ４から開閉信号が出力されることで開弁し、このＥＣＵ４から出力される開閉信号が停止すると閉弁する。ここで、この実施例３にかかる第１低圧ポンプ２１と第２低圧ポンプ３１は、上記実施例２と同様なポンプを用いる。つまり、従来の内燃機関の燃料供給装置における低圧ポンプの吐出流量を１．０とすると、例えば、第１低圧ポンプ２１としては０．８程度の吐出流量の低圧ポンプを用い、第２低圧ポンプ３１としても０．８程度の吐出流量の低圧ポンプを用いる。また、この実施例３においては、実施例２と同様に、第１レギュレータ２５および第２レギュレータ３７により、燃料タンク５内に低圧燃料を戻す際の所定圧力を同一とする。これにより、高圧燃料系３の第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下した際に、開閉弁１０をＥＣＵ４からの開閉信号により開くことで、この開閉弁１０から連通通路８を介して低圧燃料系２の第１低圧通路２２内の圧力が一定（低圧）に維持されている低圧燃料を確実にこの第２低圧通路３２に供給することができる。
次に、実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置１−３の動作方法について説明する。図８は、実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作フローを示す図である。なお、図８に示す燃料供給装置１−３の動作方法は、図６に示す燃料供給装置１−２の動作方法と基本的なフローは同一なので簡略化して説明する。まず、図８に示すように、ＥＣＵ４の処理部４２は、エンジンに供給する燃料供給量Ｑを算出する（ステップＳＴ３０１）。次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ３０２）。アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１よりも小さい場合は、ポンプ制御手段であるＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態から筒内噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３０３）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ３０４）。ここで、所定値Ｑ１は、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより内燃機関に供給する燃料の筒内燃料供給量、すなわち燃料供給量が、第２低圧ポンプ３１の吐出流量のみでは高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できない量である。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、この第２低圧ポンプ３１を作動させる（ステップＳＴ３０５）。
次に、処理部４２は、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ１以上であると判断すると、開閉弁１０が開弁している否かを判断する（ステップＳＴ３０６）。次に、処理部４２は、開閉弁１０が開弁していると判断すると、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３０７）。なお、処理部４２は、開閉弁１０が閉弁していると判断すると、ＥＣＵ４から開閉信号を出力し、この開閉弁１０を開弁させる（ステップＳＴ３０８）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、筒内噴射を行う（ステップＳＴ３０９）。このとき、高圧ポンプ３３の吐出流量が増加することにより、第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下する。しかし、開閉弁１０が開弁しており、かつ第１低圧ポンプ２１が作動しているので、第１低圧通路２２内の低圧燃料が一定（低圧）に維持され、この第１低圧通路２２内の低圧燃料の圧力と第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力との圧力差により、連通通路８を介して、第１低圧通路２２内の低圧燃料が第２低圧通路３２内に流入する。これにより、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより内燃機関に燃料を供給する際、つまり筒内噴射を行う際に、高圧ポンプ３３に低圧燃料を供給する第２低圧ポンプ３１として吐出容量の少ないポンプを用いても、高圧ポンプ３３における吸引不良の発生を抑制する。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ３１０）。
次に、処理部４２は、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ１よりも少ないと判断すると、開閉弁１０が開弁しているが否かを判断する（ステップＳＴ３１１）。次に、処理部４２は、開閉弁１０が閉弁していると判断すると、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３１２）。なお、処理部４２は、開閉弁１０が開弁していると判断すると、ＥＣＵ４から出力される開閉信号を停止し、この開閉弁１０を閉弁させる（ステップＳＴ３１３）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、筒内噴射を行う（ステップＳＴ３０９）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を非作動とする（ステップＳＴ３１４）。従って、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより、内燃機関であるエンジンに燃料を供給し、第２低圧ポンプ３１のみの吐出流量により、高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できる場合は、第１低圧ポンプ２１は非作動とする。これにより、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１が作動している場合と比較して、消費電力を低減することができる。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ１以上であると判断すると、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ３１５）。アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２よりも小さい場合は、ＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態から筒内／ポート噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３１６）。
次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３１７）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ３１８）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ２以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ３１９）。具体的には、高圧燃料供給手段である筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄから内燃機関に供給される燃料の量、つまり筒内燃料供給量に基づいて高圧ポンプ３３の吐出容量が増加した際に、第２低圧ポンプ３１のみにより、この高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できるか否かを判断する。ここで、所定値Ｑ２は、高圧燃料供給手段を構成する筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄのみにより内燃機関に供給する燃料の筒内燃料供給量が、第２低圧ポンプ３１の吐出流量のみでは高圧ポンプ３３の吸引不良の発生を抑制できない量となる燃料供給量である。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、この第２低圧ポンプ３１を作動させる（ステップＳＴ３２０）。
次に、処理部４２は、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ２以上であると判断すると、開閉弁１０が開弁している否かを判断する（ステップＳＴ３２１）。次に、処理部４２は、開閉弁１０が開弁していると判断すると、エンジンに燃料供給量Ｑを満たす燃料を供給するため、筒内／ポート噴射を行う（ステップＳＴ３２２）。なお、処理部４２は、開閉弁１０が閉弁していると判断すると、ＥＣＵ４から開閉信号を出力し、この開閉弁１０を開弁させる（ステップＳＴ３２３）。このとき、高圧ポンプ３３の吐出流量が増加しており、第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力が低下する場合があるが、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄによりエンジンに燃料を供給するために、第１低圧ポンプ２１が作動している。つまり、第１低圧通路２２内の低圧燃料が一定（低圧）に維持されており、この第１低圧通路２２内の低圧燃料の圧力と第２低圧通路３２内の低圧燃料の圧力との圧力差により、連通通路８の逆止弁９が開弁し、この連通通路８が開き、第１低圧通路２２内の低圧燃料が第２低圧通路３２内に流入する。これにより、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよびポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄにより内燃機関に燃料を供給する際、つまり筒内／ポート噴射を行う際に、高圧ポンプ３３に低圧燃料を供給する第２低圧ポンプ３１として吐出容量の少ないポンプを用いても、高圧ポンプ３３における吸引不良の発生を抑制する。
次に、処理部４２は、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ２よりも少ないと判断すると、開閉弁１０が開弁している否かを判断する（ステップＳＴ３２４）。次に、処理部４２は、開閉弁１０が閉弁していると判断すると、筒内／ポート噴射を行う（ステップＳＴ３２２）。なお、処理部４２は、開閉弁１０が開弁していると判断すると、ＥＣＵ４から出力される開閉信号を停止し、この開閉弁１０を閉弁させ（ステップＳＴ３２５）、筒内／ポート噴射を行う（ステップＳＴ３２２）。
次に、処理部４２は、アクセル開度Ｌが所定値Ｌ２以上であると判断すると、ＥＣＵ４は、図４に示すように、内燃機関であるエンジンの運転状態からポート噴射領域であると判断する。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３２６）。次に、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していることを判断すると、第２低圧ポンプ３１が作動しているか否かを判断する（ステップＳＴ３２７）。なお、処理部４２は、第１低圧ポンプ２１が作動していないことを判断すると、この第１低圧ポンプ２１を作動させる（ステップＳＴ３２８）。
次に、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していないことを判断すると、開閉弁１０が開弁している否かを判断する（ステップＳＴ３２９）。なお、処理部４２は、第２低圧ポンプ３１が作動していることを判断すると、この第２低圧ポンプ３１を非作動とする（ステップＳＴ３３０）。
次に、処理部４２は、開閉弁１０が閉弁していると判断すると、ポート噴射を行う（ステップＳＴ３３１）。なお、処理部４２は、開閉弁１０が開弁していると判断すると、ＥＣＵ４から出力される開閉信号を停止し、この開閉弁１０を閉弁させ（ステップＳＴ３３２）、ポート噴射を行う（ステップＳＴ３３１）。従って、低圧燃料供給手段を構成するポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみにより、内燃機関であるエンジンに燃料を供給する場合は、第２低圧ポンプ３１は非作動とする。これにより、第１低圧ポンプ２１および第２低圧ポンプ３１が作動している場合と比較して、消費電力を低減することができる。
上述のように、低圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する低圧燃料系２と高圧燃料供給手段により内燃機関に燃料を供給する高圧燃料系３とは、内燃機関の運転状態によって、それぞれ独立した燃料系となる。つまり、筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄおよびポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄによりエンジンに燃料を供給する際、すなわち筒内／ポート噴射を行う際には、燃料供給量Ｑが所定値Ｑ２よりも少なくなると、すなわち筒内用燃料噴射弁３６ａ〜ｄによるエンジンへの燃料の供給量である筒内燃料供給量が、第２低圧ポンプ３１のみでも、高圧ポンプ３３における吸引不良の発生を抑制することができる量である場合は、開閉手段である開閉弁１０が閉じることにより、連通通路８を介して第２低圧燃料通路３２内の低圧燃料が第１低圧通路２２内に流入することはない。従って、高圧燃料系３の高圧ポンプ３３から発生する脈動が、低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬されることを抑制することができる。また、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄのみによりエンジンに燃料を供給する際、つまりポート噴射を行う際には、高圧燃料系３の高圧ポンプ３３から発生する脈動が、開閉手段である開閉弁１０を閉じることにより、低圧燃料系２の低圧燃料供給手段を構成する低圧デリバリパイプ２３、ポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄに伝搬することはない。これらにより、エンジンの運転状態によりポート用燃料噴射弁２４ａ〜ｄからエンジンに燃料を噴射する際に、高圧ポンプ３３から発生する脈動がエンジンに供給する燃料供給量Ｑに与える影響を低減することができる。
なお、開閉手段として開閉弁１０を用いることで、上記実施例２における開閉手段である逆止弁９と比較して、第１低圧通路２２から第２低圧通路３２へ流入する低圧燃料の圧力損失を低減することができる。
上記実施例３においては、第１レギュレータ２５および第２レギュレータ３７により、燃料タンク５内に低圧燃料を戻す際の所定圧力を同一とするので、ステップＳＴ３１１、ＳＴ３１３、ステップＳＴ３２９、ステップＳＴ３３２は、省略しても良い。
以上のように、この発明にかかる内燃機関の燃料供給装置は、高圧ポンプが内燃機関の運転状態に応じて駆動する高圧ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置に有用であり、特に、高圧ポンプから発生する脈動が内燃機関に供給する燃料供給量に与える影響を低減するのに適している。
実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置の構成例を示す図である。 この発明にかかる内燃機関の気筒の構成例を示す図である。 実施例１にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作フローを示す図である。 燃料供給量とアクセル開度とのマップの構成例を示す図である。 実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置の構成例を示す図である。 実施例２にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作フローを示す図である。 実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置の構成例を示す図である。 実施例３にかかる内燃機関の燃料供給装置の動作フローを示す図である。
符号の説明
１−１〜３ 燃料供給装置
２ 低圧燃料系
２１ 第１低圧ポンプ
２２ 第一低圧通路
２３ 低圧デリバリパイプ
２４ａ〜ｄ ポート用燃料噴射弁（低圧燃料供給手段）
２５ 第１レギュレータ（第１調圧手段）
３ 高圧燃料系
３１ 第２低圧ポンプ
３２ 第２低圧通路
３３ 高圧ポンプ
３４ 高圧通路
３５ 高圧デリバリパイプ
３６ａ〜ｄ 筒内用燃料噴射弁（高圧燃料供給手段）
３７ 第２レギュレータ（第２調圧手段）
３８ 逆止弁
３９ リリーフ弁
４ ＥＣＵ（ポンプ制御手段）
５ 燃料タンク（燃料貯留室）
６ａ〜ｄ 気筒
７ 吸気通路
８ 連通通路
９ 逆止弁
１０ 開閉弁

Claims (8)

  1. 燃料貯留室内の燃料を第１低圧ポンプで加圧し、第１低圧通路を介して当該加圧された燃料を低圧燃料供給手段に供給する低圧燃料系と、
    前記燃料貯留室内の燃料を第２低圧ポンプで加圧し、第２低圧通路を介して当該加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプでさらに加圧し、当該さらに加圧された燃料を高圧燃料供給手段に供給する高圧燃料系と、
    内燃機関の運転状態に応じて少なくとも前記第１低圧ポンプおよび前記第２低圧ポンプの作動を制御するポンプ制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
  2. 前記ポンプ制御手段は、
    前記低圧燃料供給手段のみにより前記内燃機関に燃料を供給する際には、前記第１低圧ポンプを作動させ、前記第２低圧ポンプを非作動とし、
    前記高圧燃料供給手段のみにより前記内燃機関に燃料を供給する際には、前記第１低圧ポンプを非作動とし、前記第２低圧ポンプを作動させ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。
  3. 燃料貯留室内の燃料を第１低圧ポンプで加圧し、第１低圧通路を介して当該加圧された燃料を低圧燃料供給手段に供給する低圧燃料系と、
    前記燃料貯留室内の燃料を第２低圧ポンプで加圧し、第２低圧通路を介して当該加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプでさらに加圧し、当該さらに加圧された燃料を高圧燃料供給手段に供給する高圧燃料系と、
    前記第１低圧通路と前記第２低圧通路とを連通する連通通路と、
    内燃機関の運転状態に応じて前記連通通路の開閉を行う開閉手段と、
    前記内燃機関の運転状態に応じて少なくとも前記第１低圧ポンプおよび前記第２低圧ポンプの作動を制御するポンプ制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
  4. 前記開閉手段は、前記第１低圧通路内の前記加圧された燃料の前記第２低圧通路への流入のみを行う逆止弁であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
  5. 前記ポンプ制御手段は、
    前記低圧燃料供給手段のみにより前記内燃機関に燃料を供給する際には、前記第１低圧ポンプを作動させ、前記第２低圧ポンプを非作動とし、
    前記高圧燃料供給手段のみにより前記内燃機関に燃料を供給する際には、当該高圧燃料供給手段による当該内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると、前記第１低圧ポンプおよび前記第２低圧ポンプを作動させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
  6. 前記開閉手段は、前記ポンプ制御手段により開閉を制御される開閉弁であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料供給装置。
  7. 前記ポンプ制御手段は、
    前記低圧燃料供給手段のみにより前記内燃機関に燃料を供給する際には、前記開閉弁を閉じるとともに、前記第１低圧ポンプを作動させ、前記第２低圧ポンプを非作動とし、
    前記高圧燃料供給手段のみにより前記内燃機関に燃料を供給する際には、当該高圧燃料供給手段による当該内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると、前記開閉弁を開くとともに、前記第１低圧ポンプおよび前記第２低圧ポンプを作動させ、
    前記低圧燃料供給手段および前記高圧燃料供給手段により前記内燃機関に燃料を供給する際には、前記第１低圧ポンプおよび前記第２低圧ポンプを作動させ、当該高圧燃料供給手段による当該内燃機関への燃料供給量が所定値以上となると前記開閉弁を開くことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
  8. 前記低圧燃料系の前記第１低圧通路内の圧力が所定圧力以上となると当該第１低圧通路内の燃料を前記燃料貯留室に戻す第１調圧手段と、
    前記高圧燃料系の前記第２低圧通路内の圧力が所定圧力以上となると当該第２低圧通路内の燃料を前記燃料貯留室に戻す第２調圧手段と、
    をさらに備え、
    前記所定圧力は前記第１調圧手段および前記第２調圧手段ともに同一であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
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