JP2007327409A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の燃料供給装置において、燃料圧送時における異音の発生を抑制することで静粛性の向上を図ると共に耐久性の向上を図る。
【解決手段】高圧燃料ポンプ４４にて、ケーシング１０１に調量弁１０６をスプリング１０７により吸入口１０４を開放する方向に付勢支持すると共に、調量弁１０６を電磁ソレノイド１０８に通電することにより吸入口１０４を閉止する方向に吸引力を付与可能とし、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の運転状態に応じて電磁ソレノイド１０８を駆動制御し、このとき、電磁ソレノイド１０８が調量弁１０６に対して付与する吸引力をこの調量弁１０６に作用する燃料の流体力に応じて設定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、燃料を所定の圧力まで昇圧してから燃焼室や吸気ポートに噴射可能とした内燃機関の燃料供給装置に関するものである。

燃料を吸気ポートではなく、燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンにより圧縮され、この高圧空気に対してインジェクタから燃料が直接噴射され、燃焼室内の高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発することで駆動力を得ることができ、排気弁の開放時に、燃焼後の排気ガスが排気ポートから排出される。

このような筒内噴射式内燃機関では、燃焼室の高圧空気に対して燃料を直接噴射することから、インジェクタは高圧燃料を噴射する必要がある。そこで、一般的には、燃料タンクの燃焼を低圧燃料ポンプにより昇圧した後、この低圧燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧し、この高圧燃料をデリバリパイプに供給することで、このデリバリパイプ内の燃料を所定圧以上に確保し、インジェクタはデリバリパイプ内の高圧燃料を燃焼室に噴射するようにしている。

この高圧燃料ポンプにおいて、ケーシングに低圧燃料を吸入する吸入口が形成されると共に、昇圧した高圧燃料を吐出する吐出口が形成され、この吸入口を開閉する調量弁が設けられ、この調量弁はスプリングにより吸入口を開放する方向に付勢支持され、電磁ソレノイドの電磁力（吸引力）により吸入口を閉止することができる。また、ケーシングにはプランジャが上下移動自在に支持されており、このプランジャがクランクシャフトの回転に連動して往復運動することで、燃料を吸入して昇圧してから吐出することができる。

従って、カムの回転によりプランジャが下降するとき、調量弁がスプリングの付勢力により吸入口を開放しており、低圧燃料を吸入口からケーシングの圧力室に吸入することができる。そして、カムによりプランジャが上昇するとき、電磁ソレノイドに通電することで、調量弁がスプリングの付勢力に抗して吸入口を閉止すると、圧力室の低圧燃料が昇圧され、所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を吐出口から吐出することができる。このプランジャが上昇するとき、制御装置は、電磁ソレノイドに通電するタイミングを制御することで、吐出口からの高圧燃料の吐出量を調整することができる。

このような従来の内燃機関の燃料供給装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１のインジェクタの駆動回路では、インジェクタの駆動開始時に、ソレノイドを一定の大電流により駆動した後、その後の所定時間はより小さな電流にて定電流駆動するように構成し、ソレノイドを大電流駆動する所定時間のしきい値を燃料圧力に応じて可変としている。

特開平１１−３５１０３９号公報

上述した従来の内燃機関の燃料供給装置では、前回の燃料噴射量とデリバリパイプ内の燃料圧力に基づいて高圧燃料ポンプによる要求吐出量を設定し、カムによりプランジャが上昇するとき、制御装置は、現在のクランク角度からプランジャの移動位置を判別し、設定した要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイドに通電することで、調量弁を吸引して吸入口を閉止し、吐出口からの高圧燃料の吐出量を調整している。この場合、電磁ソレノイドに通電し、調量弁に対してスプリングの付勢力よりも大きな吸引力を付与することで、この調量弁をスプリングの付勢力に抗して移動して吸入口を閉止している。そのため、調量弁が移動して吸入口を閉止するたびに衝突音が発生し、この衝突音が燃料配管や高圧燃料を介して車室内に伝達される。特に、内燃機関のアイドル運転などの静粛時には、この衝突音が顕著に車室内に伝達されることとなり、車室内の静粛性を低下させてしまうと共に、耐久性が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃料圧送時における異音の発生を抑制することで静粛性の向上を図ると共に耐久性の向上を図った内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の燃料供給装置は、内部に圧力室を有すると共に燃料の吸入口及び吐出口を有するケーシングと、前記吸入口を開閉する調量弁と、前記吸入口を開放する方向に前記調量弁を付勢する付勢部材と、前記吸入口を閉止する方向に前記調量弁に対して吸引力を付与するソレノイドと、クランクシャフトの回転に連動して往復運動することで前記圧力室に燃料を吸入して昇圧すると共に圧送可能なプランジャと、内燃機関の運転状態に応じて前記ソレノイドを制御するソレノイド制御手段とを具えた内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を該調量弁に作用する燃料の流体力に応じて設定することを特徴とするものである。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を、該調量弁に作用する燃料の流体力に予め設定された所定値を加算して設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を、前記付勢手段の付勢力に前記調量弁に作用する燃料の流体力を加味して設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記ソレノイド制御手段は、前記調量弁に作用する燃料の流体力を、クランク角度と前記内燃機関の回転数に応じて算出することを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記吸入口に、第１燃料供給通路を介して低圧燃料ポンプ及び燃料タンクが連結される一方、前記吐出口に、第２燃料供給通路を介してデリバリパイプ及びインジェクタが連結されたことを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置では、前記ソレノイド制御手段は、前記内燃機関のアイドリング時に、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を該調量弁に作用する燃料の流体力に応じて設定することを特徴としている。

本発明の内燃機関の燃料供給装置によれば、調量弁を付勢手段により吸入口を開放する方向に付勢すると共に、調量弁をソレノイドに通電することにより吸入口を閉止する方向に吸引力を付与可能とし、ソレノイド制御手段は、内燃機関の運転状態に応じてソレノイドを制御し、このとき、ソレノイドが調量弁に対して付与する吸引力をこの調量弁に作用する燃料の流体力に応じて設定するようにしている。プランジャにより圧力室の燃料が昇圧されるとき、吸入口を開放している調量弁に対してこの吸入口を閉止する方向に燃料の流体力が作用しており、そのため、ソレノイド制御手段は、付勢手段の付勢力からこの燃料の流体力を減算した力以上の吸引力が調量弁に作用するように、ソレノイドの電流値または電圧値を調整すればよく、調量弁に対して余分な吸引力が作用することはなく、消費電力を低減することができると共に、調量弁により吸入口を閉止するときの異音の発生を抑制することができ、その結果、静粛性の向上を図ることができると共に耐久性の向上を図ることができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の燃料供給装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関の燃料供給装置における燃料系を表す概略構成図、図３−１及び図３−２は、本実施例の内燃機関の燃料供給装置における高圧燃料ポンプを表す概略図、図４−１及び図４−２は、本実施例の内燃機関の燃料供給装置における燃料の流体力を説明するための概略図、図５は、本実施例の内燃機関の燃料供給装置におけるクランク角度に対する高圧燃料ポンプの作動状況を表すグラフである。

本実施例の内燃機関の燃料供給装置において、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１０は４気筒筒内噴射式であって、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。

燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。

なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。

従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム２５及び排気カム２６が吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１０は、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。

また、このエンジン１０の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２７，２８となっている。この吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４の軸端部にＶＶＴコントローラ２９，３０が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ３１，３２からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２９，３０の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフト２３，２４の位相を変更し、吸気弁２１及び排気弁２２の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気・排気可変動弁機構２７，２８は、吸気弁２１及び排気弁２２の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ３３，３４が設けられている。

吸気ポート１９には、吸気マニホールド３５を介してサージタンク３６が連結され、このサージタンク３６に吸気管３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にはエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の下流側にスロットル弁３９を有する電子スロットル装置４０が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）４１が装着されており、このインジェクタ４１は、吸気ポート１９側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４１はデリバリパイプ４２に連結され、このデリバリパイプ４２には高圧燃料供給管４３を介して高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）４４が連結されている。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ４５が装着されている。

一方、排気ポート２０には、排気マニホールド４６を介して排気管４７が連結されており、この排気管４７には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒４８，４９が装着されている。また、エンジン１０には、クランキングを行うスタータモータ５０が設けられており、エンジン始動時に図示しないピニオンギヤがリングギヤと噛み合った後、回転力がピニオンギヤからリングギヤへと伝わり、クランクシャフト１６を回転することができる。

ところで、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１が搭載されており、このＥＣＵ５１は、インジェクタ４１や点火プラグ４５などを制御可能となっている。即ち、吸気管３７の上流側にはエアフローセンサ５２及び吸気温センサ５３が装着され、また、サージタンク３６には吸気圧センサ５４が設けられており、計測した吸入空気量、吸気温度、吸気圧（吸気管負圧）をＥＣＵ５１に出力している。また、電子スロットル装置４０にはスロットルポジションセンサ５５が装着されており、現在のスロットル開度をＥＣＵ５１に出力しており、アクセルポジションセンサ５６は、現在のアクセル開度をＥＣＵ５１に出力している。更に、クランク角センサ５７は、検出した各気筒のクランク角度をＥＣＵ５１に出力し、このＥＣＵ５１は検出したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、シリンダブロック１１にはエンジン冷却水温を検出する水温センサ５８が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ５１に出力している。更に、各インジェクタ４１に連通するデリバリパイプ４２には燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が設けられており、検出した燃料圧力をＥＣＵ５１に出力している。一方、排気管４７には、三元触媒４８の上流側及び下流側に位置して排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ６０，６１が設けられており、検出した酸素濃度をＥＣＵ５１に出力している。

従って、ＥＣＵ５１は、検出した燃料圧力に基づいてこの燃料圧力が所定圧力となるように高圧燃料ポンプ４４を駆動すると共に、検出した吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ４１及び点火プラグ４５を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵ５１は、検出した排気ガスの酸素濃度をフィードバックして空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。

また、ＥＣＵ５１は、エンジン運転状態に基づいて吸気・排気可変動弁機構２７，２８を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。

ここで、上述したエンジン１０の燃料系について詳細に説明する。

本実施例のエンジン１０の燃料系において、図２に示すように、４つの気筒に対応して設けられた燃焼室１８に対して、インジェクタ４１及び点火プラグ４５が設けられている。この各インジェクタ４１は、基端部がデリバリパイプ４２に連結されており、デリバリパイプ４２内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。そして、このデリバリパイプ４２には、燃料圧力を検出する燃圧センサ５９が装着されている。

燃料タンク６２は、第１室６２ａと第２室６２ｂとに分かれた鞍型をなし、各室６２ａ，６２ｂに所定量のガソリン燃料（以下、燃料）を貯留可能となっている。第１室６２ａには低圧フィードポンプ６３が装着されており、この低圧フィードポンプ６３は、低圧燃料供給管６４を介して高圧燃料ポンプ４４が連結され、この高圧燃料ポンプ４４は高圧燃料供給管４３を介してデリバリパイプ４２の一端部に連結されている。この高圧燃料ポンプ４４はカムシャフト２３により駆動可能であり、低圧燃料供給管６４にはパルセーションダンパ６５が装着され、高圧燃料供給管４３にはチェック弁６６が装着されている。

また、第２室６２ｂにはジェットポンプ６７が設けられており、このジェットポンプ６７には、低圧燃料供給管６４から分岐してプレッシャレギュレータ６８を有する燃料返送管６９が連結されると共に、第１室６２ａに延出される燃料移送管７０が連結されている。更に、デリバリパイプ４２の他端部には、燃料排出管７１の基端部が連結され、この燃料排出管７１におけるデリバリパイプ４２の排出部にはリリーフ弁７２が装着されており、燃料排出管７１の先端部は燃料タンク６２における第２室６２ｂに連結されている。

従って、エンジン１０が始動すると、低圧フィードポンプ６３が駆動して燃料タンク６２における第１室６２ａの燃料を昇圧し、低圧燃料を低圧燃料供給管６４を通して高圧燃料ポンプ４４に供給し、この高圧燃料ポンプ４４は低圧燃料を昇圧し、高圧燃料を高圧燃料供給管４３を通してデリバリパイプ４２に供給することができ、インジェクタ４１は、デリバリパイプ４２内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。このとき、ＥＣＵ５１は、燃圧センサ５９が検出した燃料圧力に基づいて高圧燃料ポンプ４４を駆動制御し、デリバリパイプ４２内の燃料圧力を所定圧力に維持している。なお、デリバリパイプ４２内の燃料圧力が所定圧力より大きくなると、リリーフ弁７２が開放して高圧燃料を燃料排出管７１を通して燃料タンク６２における第２室６２ｂに排出する。また、低圧フィードポンプ６３により昇圧された低圧燃料は、一部が低圧燃料供給管６４から燃料返送管６９、ジェットポンプ６７、燃料移送管７０を通して第２室６２ｂに戻されるが、このとき、ジェットポンプ６７は、返送される燃料がベンチュリを通過する際に発生する負圧を利用し、第１室６２ａに残留する燃料を燃料移送管７０を通して第２室６２ｂに移送する。

上述した高圧燃料ポンプ４４について詳細に説明する。高圧燃料ポンプ４４において、図３−１に示すように、ケーシング１０１にはプランジャ１０２が上下移動自在に支持されており、燃料を昇圧するための圧力室１０３が形成されている。ケーシング１０１の上部には、低圧燃料供給管６４に連通して低圧燃料を吸入する吸入口１０４が形成されると共に、昇圧した高圧燃料を高圧燃料供給管４３に吐出する吐出口１０５が形成されている。また、ケーシング１０１の上部には、吸入口１０４を開閉する調量弁１０６が設けられており、この調量弁１０６は電磁スピル弁であり、スプリング１０７により吸入口１０４を開放する方向に付勢支持され、電磁ソレノイド１０８に通電することで、吸入口１０４を閉止することができる。

また、プランジャ１０２は、下端部にリフタ１０９が連結され、このリフタ１０９とシリンダヘッドカバー１１０との間にスプリング１１１が介装されており、リフタ１０９を介してプランジャ１０２を下方に付勢支持している。一方、吸気カムシャフト２３の外周部には、２つのカム山１１２ａ，１１２ｂを有する駆動カム１１２が固定されており、この駆動カム１１２がリフタ１０９の下面に当接している。

従って、図３−１に示すように、吸気カムシャフト２３の駆動カム１１２におけるカム山１１２ａが、リフタ１０９に当接してプランジャ１０２を上方に移動した吸入開始位置から、吸気カムシャフト２３が矢印方向に回転すると、カム山１１２ａがリフタ１０９から離間するように移動することで、スプリング１１１の付勢力によりリフタ１０９を介してプランジャ１０２が下降する。このとき、調量弁１０６がスプリング１０７の付勢力により吸入口１０４を開放しており、低圧燃料供給管６４の低圧燃料をこの吸入口１０６を通して圧力室１０３に吸入することができる。

そして、上述した吸入開始位置から、吸気カムシャフト２３の駆動カム１１２が４５度（９０ＣＡ）回転すると、図３−２に示すように、カム山１１２ａ，１１２ｂの間の平坦部がリフタ１０９に接触してプランジャ１０２が最も下降した吸入終了位置、つまり、圧送開始位置となる。この圧送開始位置から、吸気カムシャフト２３が矢印方向に回転すると、カム山１１２ｂがリフタ１０９に接近するように移動することで、このカム山１１２ｂがスプリング１１１の付勢力に抗してリフタ１０９を介してプランジャ１０２を上昇させる。このとき、高圧燃料ポンプ４４による要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイド１０８に通電することで、この電磁ソレノイド１０８の吸引力により調量弁１０６がスプリング１０７の付勢力に抗して移動して吸入口１０４を閉止し、圧力室１０３の低圧燃料を昇圧すると共に、所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を吐出口１０５からチェック弁６６を通して高圧燃料供給管４３に圧送することができる。

そして、上述した圧送開始位置から、吸気カムシャフト２３の駆動カム１１２が４５度（９０ＣＡ）回転すると、カム山１１２ｂがリフタ１０９を介してプランジャ１０２を最も上昇させた圧送終了位置、つまり、吸入開始位置となる。

ところで、このような燃料系にて、ＥＣＵ５１は、インジェクタ４１が噴射した前回の燃料噴射量と燃圧センサ５９が検出したデリバリパイプ４２１内の燃料圧力に基づいて高圧燃料ポンプ４４による要求吐出量を設定し、吸気カム２３によりプランジャ１０２が上昇するとき、クランク角センサ５７が検出した現在のクランク角度からプランジャ１０２の上昇位置を判別し、設定した要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイド１０８に通電することで、調量弁１０６を吸引して吸入口１０４を閉止し、吐出口１０５からの高圧燃料の吐出量を調整している。ところが、調量弁１０６は、電磁ソレノイド１０８からの吸引力（電磁力）を受け、スプリング１０７の付勢力に抗して移動して吸入口１０４を閉止しており、このとき、調量弁１０６が吸入口１０４に接触するたびに衝突音が発生してしまう。

そこで、本実施例のエンジン１０の燃料系では、本発明のソレノイド制御手段としてのＥＣＵ５１は、高圧燃料ポンプ４４による要求吐出量に応じたタイミングで電磁ソレノイド１０８に通電することで、調量弁１０６を吸引して吸入口１０４を閉止し、所定量の高圧燃料を吐出口１０５から高圧燃料供給管４３に圧送しており、このとき、電磁ソレノイド１０８が調量弁１０６に対して付与する吸引力を、この調量弁１０６に作用する燃料の流体力に応じて設定するようにしている。

即ち、図４−１に示すように、プランジャ１０２が上昇するとき（燃料圧送時）、調量弁１０６がスプリング１０７の付勢力により吸入口１０４を開放していると、圧力室１０３の燃料は昇圧されることなく、吸入口１０４を通して低圧燃料供給管６４に戻される。そのため、この調量弁１０６に対して、吸入口１０４を閉止する方向に燃料の流体力Ｆｆが作用する。なお、調量弁１０６が吸入口１０４を開放する方向に付勢されるスプリング１０７の付勢力（スプリング力）Ｆｓｐは、このときに発生する燃料の流体力Ｆｆよりも大きなものに設定する必要がある。

一方、図４−２に示すように、プランジャ１０２が下降するとき（燃料吸入時）、調量弁１０６がスプリング１０７の付勢力により吸入口１０４を開放しているため、低圧燃料供給管６４の燃料が吸入口１０４を通して圧力室１０３に吸入される。そのため、この調量弁１０６に対して、吸入口１０４を開放する方向に燃料の流体力Ｆｆが作用する。

この調量弁１０６に作用する燃料の流体力Ｆｆは、クランク角センサ５７が検出した現在のクランク角度と、この検出したクランク角度に基づいて算出されたエンジン回転数に基づいてＥＣＵ５１が算出可能となっている。即ち、ＥＣＵ５１は、クランク角度に基づいてプランジャ１０２の移動位置を検出し、この移動位置から流体力Ｆｆの作用方向を判定し、エンジン回転数に基づいてそのときの流体力Ｆｆを算出する。この場合、エンジン回転数が高いほど、燃料の流体力Ｆｆが高くなる。

従って、調量弁１０６が吸入口１０４を閉止するために必要な電磁ソレノイド１０８の吸引力は、燃料圧送時には小さく、燃料吸入時には大きくなる。つまり、燃料圧送時に必要な吸引力は、スプリング１０７の付勢力から流体力を減算した力以上となり、燃料吸入時に必要な吸引力は、スプリング１０７の付勢力に流体力を加算した力以上となる。そのため、燃料圧送時に必要な吸引力を、スプリング１０７の付勢力から燃料の流体力を減算した力に、予め設定された所定値を加算して設定している。この場合、所定値は、スプリング１０７の付勢力や電磁ソレノイド１０８の吸引力や燃料の流体力のばらつき、調量弁１０６のフリクション等を考慮して設定される。

ここで、高圧燃料ポンプ４４による燃料の吸入圧送行程について、図５に基づいて詳細に説明する。

本実施例では、上述したように、クランクシャフト１６が２回転（７２０ＣＡ）する間に吸気カムシャフト２３が１回転し、吸気カムシャフト２３に固定された駆動カム１１２のカム山１１２ａ，１１２ｂが１８０度ごとに形成されているため、高圧燃料ポンプ４４は、図５に示すように、３６０ＣＡ（吸気カムシャフト２３の１８０度回転）ごとに高圧燃料の圧送動作と低圧燃料の吸入動作が実行されることとなる。このとき、調量弁１０６に作用する燃料の流体力Ｆｆは、燃料圧送時に、調量弁１０６が吸入口１０４を閉止する方向に作用し、燃料吸入時に、調量弁１０６が吸入口１０４を開放する方向に作用する。なお、図５のグラフでは、調量弁１０６が吸入口１０４を閉止する方向に作用する燃料の流体力Ｆｆをマイナス（−）とし、調量弁１０６が吸入口１０４を開放する方向に作用する燃料の流体力Ｆｆをプラス（＋）として表している。

そのため、調量弁１０６が吸入口１０４を閉止するために必要な電磁ソレノイド１０８の吸引力（電磁力）は、スプリング１０７の付勢力（スプリング力）Ｆｓｐから燃料の流体力Ｆｆを減算または加算したものとなり、燃料圧送時における調量弁１０６の閉弁に必要な吸引力は小さくなり、燃料吸入時における調量弁１０６の閉弁に必要な吸引力は大きくなる。

ここで、ＥＣＵ５１は、クランク角度ＣＡ₁から３６０ＣＡまでの間に調量弁１０６の閉弁信号を出力すると、電磁ソレノイド１０８に対して予め設定された所定の値の電流が印加され、この電磁ソレノイド１０８に電磁力が発生し、調量弁１０６をスプリング１０７の付勢力に抗して吸引して吸入口１０４を閉止し、圧力室１０３の低圧燃料を昇圧すると共に、所定の圧力まで昇圧された高圧燃料を吐出口１０５からチェック弁６６を通して高圧燃料供給管４３に圧送する。この調量弁１０６が吸入口１０４を閉止するとき、調量弁１０６には閉止方向の流体力Ｆｆが作用しているため、電磁ソレノイド１０８はスプリング１０７よりも小さな吸引力を発生させればよく、電流値を低下させることで消費電力が低減されると共に、調量弁１０６が吸入口１０４を閉止するショックが低減され、異音の発生が抑制される。

なお、上述したＥＣＵ５１による調圧弁１０６の閉弁制御は、エンジン１０のアイドリング時にのみ実行することが望ましい。エンジン１０のアイドリング時には、車室内に静粛性が確保されており、調量弁１０６の閉止音を抑制することが好ましい。一方、エンジン１０の通常運転時には、エンジン音も大きくなり、調量弁１０６の閉止音が異音として伝達されにくく、また、応答性を確保する必要から、電磁ソレノイド１０８が調量弁１０６に対して付与する吸引力を、この調量弁１０６に作用する燃料の流体力に拘らず一定値とすることが好ましい。

このように本実施例の内燃機関にあっては、高圧燃料ポンプ４４にて、ケーシング１０１に調量弁１０６をスプリング１０７により吸入口１０４を開放する方向に付勢支持すると共に、調量弁１０６を電磁ソレノイド１０８に通電することにより吸入口１０４を閉止する方向に吸引力を付与可能とし、ＥＣＵ５１は、エンジン１０の運転状態に応じて電磁ソレノイド１０８を駆動制御し、このとき、電磁ソレノイド１０８が調量弁１０６に対して付与する吸引力をこの調量弁１０６に作用する燃料の流体力に応じて設定するようにしている。

従って、プランジャ１０２により圧力室１０３の燃料が昇圧されるとき、吸入口１０４を開放している調量弁１０６に対してこの吸入口１０４を閉止する方向に燃料の流体力が作用しており、そのため、スプリング１０７の付勢力からこの燃料の流体力を減算した力以上の吸引力が調量弁１０６に作用するように、電磁ソレノイド１０８の電流値を調整すればよく、調量弁１０６に対して余分な吸引力が作用することはなく、消費電力を低減することができると共に、調量弁１０６により吸入口１０４を閉止するときの異音の発生を抑制することができ、その結果、静粛性の向上を図ることができると共に耐久性の向上を図ることができる。

また、本実施例では、調量弁１０６が吸入口１０４を閉止するために必要な電磁ソレノイド１０８の吸引力は、燃料圧送時に小さくなることから、スプリング１０７の付勢力から流体力を減算した力に、予め設定された所定値を加算して設定している。従って、スプリング１０７の付勢力や電磁ソレノイド１０８の吸引力や燃料の流体力のばらつき、調量弁１０６のフリクション等を考慮して所定値を設定することで、電磁ソレノイド１０８の吸引力を最小限として消費電力を低減することができると共に、異音の発生を適正に抑制して調量弁１０６により確実に吸入口１０４を閉止することができる。

また、本実施例では、調量弁１０６に作用する燃料の流体力を、クランク角度とエンジン回転数に応じて算出しており、電磁ソレノイド１０８を高精度に制御することができる。

なお、上述した実施例では、電磁ソレノイド１０８に対して印加する電流値を調整することで、電磁ソレノイド１０８に発生する吸引力（電磁力）を調整するようにしたが、印加する電圧値を調整することで、電磁ソレノイド１０８に発生する吸引力（電磁力）を調整するようにしてもよい。

また、上述した実施例では、本発明の内燃機関を筒内噴射式の４気筒エンジンに適用して説明したが、この形式のエンジンに限らず、６気筒エンジンや直列型またはＶ型エンジンに適用することもでき、ポート噴射式の内燃機関に適用しても同様の作用効果を奏することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃料圧送時における異音の発生を抑制することで静粛性及び耐久性の向上を図るものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。

本発明の一実施例に係る内燃機関の燃料供給装置を表す概略構成図である。 本実施例の内燃機関の燃料供給装置における燃料系を表す概略構成図である。 本実施例の内燃機関の燃料供給装置における高圧燃料ポンプを表す概略図である。 本実施例の内燃機関の燃料供給装置における高圧燃料ポンプを表す概略図である。 実施例の内燃機関の燃料供給装置における燃料の流体力を説明するための概略図である。 実施例の内燃機関の燃料供給装置における燃料の流体力を説明するための概略図である。 本実施例の内燃機関の燃料供給装置におけるクランク角度に対する高圧燃料ポンプの作動状況を表すグラフである。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）
１４ ピストン
１６ クランクシャフト
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２３ 吸気カムシャフト
２４ 排気カムシャフト
４１ インジェクタ
４２ デリバリパイプ
４３ 高圧燃料供給管
４４ 高圧燃料ポンプ
４５ 点火プラグ
５１ 電子制御ユニット、ＥＣＵ（ソレノイド制御手段）
５９ 燃圧センサ
６２ 燃料タンク
６３ 低圧フィードポンプ
６４ 低圧燃料供給管
１０１ ケーシング
１０２ プランジャ
１０３ 圧力室
１０４ 吸入口
１０５ 吐出口
１０６ 調量弁
１０７ スプリング（付勢手段）
１０８ 電磁ソレノイド
１１２ 駆動カム

Claims (6)

1. 内部に圧力室を有すると共に燃料の吸入口及び吐出口を有するケーシングと、前記吸入口を開閉する調量弁と、前記吸入口を開放する方向に前記調量弁を付勢する付勢部材と、前記吸入口を閉止する方向に前記調量弁に対して吸引力を付与するソレノイドと、クランクシャフトの回転に連動して往復運動することで前記圧力室に燃料を吸入して昇圧すると共に圧送可能なプランジャと、内燃機関の運転状態に応じて前記ソレノイドを制御するソレノイド制御手段とを具えた内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を該調量弁に作用する燃料の流体力に応じて設定することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を、該調量弁に作用する燃料の流体力に予め設定された所定値を加算して設定することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を、前記付勢手段の付勢力に前記調量弁に作用する燃料の流体力を加味して設定することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記調量弁に作用する燃料の流体力を、クランク角度と前記内燃機関の回転数に応じて算出することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記吸入口に、第１燃料供給通路を介して低圧燃料ポンプ及び燃料タンクが連結される一方、前記吐出口に、第２燃料供給通路を介してデリバリパイプ及びインジェクタが連結されたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記内燃機関のアイドリング時に、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を該調量弁に作用する燃料の流体力に応じて設定することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

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