JP2008095575A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デリバリパイプの燃圧脈動を低燃圧時〜高燃圧時にわたって減衰可能な燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料供給装置１０は、燃料タンク１１から燃料を送り出すフィードポンプ１２、フィードポンプ１２により送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプ１３、高圧燃料ポンプ１３から吐出される燃料を貯溜するデリバリパイプ１６、デリバリパイプ１６の燃圧脈動を減衰させる脈動減衰用パイプ６０を備える。脈動減衰用パイプ６０は、長手方向に直交する面で切断した断面が「凹」字形状の中空部材であり、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さい底壁６１と、底壁６１の変形量を規制するための中央の上壁６８と、底壁６１の変形量が中央の上壁６８によって規制されているとき、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さい左右一対の上壁６４，６５とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、詳細には、燃料供給装置に用いられるデリバリパイプ内の燃圧脈動を減衰させる技術に関する。

例えば、筒内直噴型の内燃機関（以下、エンジンともいう）のようにインジェクタへ供給する燃料に高い圧力が要求されるエンジンにおいては、燃料タンクから送られてきた燃料を高圧燃料ポンプで加圧してインジェクタに向けて供給するようにしている。具体的には、この種のエンジンにおける燃料供給装置の構成としては、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプ、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプを備えている。そして、この高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を、複数のインジェクタが接続されたデリバリパイプに吐出して貯溜するようにしている。これにより、インジェクタの開弁動作にともなって、デリバリパイプに貯溜されている高圧燃料が、その開弁されたインジェクタから燃焼室に向けて噴射されることになる。

上述のような燃料供給装置においては、高圧燃料ポンプによる燃料の吐出と、インジェクタによる燃料の噴射とが断続的に行われるため、デリバリパイプ内の燃料圧力が変動し、脈動が発生する。つまり、デリバリパイプ内の燃料圧力が不安定となり、その結果、インジェクタの１噴射当たりの燃料噴射量が変動し、エミッションやドライバビリティの悪化を招いたり、デリバリパイプおよび燃料供給配管に振動や異音を生じたりするという不具合がある。

従来では、デリバリパイプの内側に配置され、少なくとも１つの可撓性のダンピング面が設けられた筒状の減衰部材を用いて、デリバリパイプの燃圧脈動を減衰させるようにした燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。これらの燃料供給装置では、デリバリパイプ内の燃料圧力の変動に応じて筒状の減衰部材のダンピング面が弾性変形することで、デリバリパイプで発生する脈動を減衰させるようにしている。
特開２０００−２９１５０８号公報 特開２０００−３２０４２１号公報

ところで、高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を変更することによりデリバリパイプ内の燃料圧力が変更可能な可変燃圧制御の燃料供給装置では、デリバリパイプ内の燃料圧力が低燃圧〜高燃圧の広範囲にわたる可能性がある。また、エンジン始動時等には、フィードポンプによって燃料を送り出すフィード圧でデリバリパイプ内に燃料を導入することも行われており、この場合、デリバリパイプ内の燃料圧力が、フィード圧のような低燃圧〜高燃圧の広範囲にわたる可能性がある。

しかし、上述したような従来の燃料供給装置に用いられる筒状減衰部材は、デリバリパイプ内の燃料圧力が高燃圧の場合の燃圧脈動を減衰させるのに適したものとなっていたが、低燃圧の場合の燃圧脈動を減衰させるのに適したものとはなっていなかった。具体的には、デリバリパイプ内の燃料圧力が低燃圧である場合、高燃圧である場合に比べ、筒状減衰部材のダンピング面の変形量が少なくなり、その結果、低燃圧である場合、デリバリパイプで発生する燃圧脈動を減衰させにくくなっていた。

逆に、筒状減衰部材を低燃圧時における燃圧脈動を減衰させるのに適したものにしようとすると、高燃圧時には、筒状減衰部材のダンピング面が塑性変形する可能性があり、筒状減衰部材が破損してしまう等の問題点が発生する可能性がある。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、低燃圧時〜高燃圧時にわたって、デリバリパイプの燃圧脈動を減衰可能な燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、複数のインジェクタが接続され、前記高圧燃料ポンプを介して吐出される燃料を貯溜するデリバリパイプとを備え、前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を変更することにより前記デリバリパイプ内の燃料圧力が変更可能に構成されており、前記デリバリパイプの燃圧脈動を減衰させる脈動減衰手段が設けられた内燃機関の燃料供給装置において、前記脈動減衰手段は、前記デリバリパイプの燃料貯溜空間とは遮断された内部空間を有し、前記デリバリパイプ内の燃料圧力に応じて断面形状が変形するように構成されており、この脈動減衰手段には、前記デリバリパイプ内の燃料圧力に対する剛性が最も小さく平らな第１の脈動減衰部分と、この第１の脈動減衰部分の変形量を規制してその塑性変形を防止する変形規制部分と、その第１の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されているときに前記デリバリパイプ内の燃料圧力に対する剛性が最も小さく平らな第２の脈動減衰部分とがそれぞれ少なくとも１つずつ設けられていることを特徴としている。

このような脈動減衰手段としては、例えば、その長手方向に直交する面で切断した断面が、「凹」字形状の中空の部材が挙げられる。この場合、その「凹」字の底辺部分に設けられた底壁が第１の脈動減衰部分となり、その底壁と平行に設けられた一対の上壁が第２の脈動減衰部分となり、その底壁と平行に設けられ、前記一対の上壁間に設けられた中央の上壁が変形規制部分となる。

上記構成によれば、デリバリパイプ内に燃料が貯溜されると、このデリバリパイプ内の燃料圧力に応じて脈動減衰手段の断面形状が変形する。これにより、デリバリパイプの燃料貯溜空間の内容積が変化する。そして、脈動減衰手段においては、第１の脈動減衰部分が最初に変形し始める。第１の脈動減衰部分は、デリバリパイプ内の燃料圧力に応じて元の平らな状態から弓状に内側に窪むように変形する。このとき、脈動減衰手段の第１の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されていなければ、第１の脈動減衰部分は、デリバリパイプ内の燃料圧力と、第１の脈動減衰部分の元の平らな状態に戻ろうとする復元力とが釣り合う位置まで変形する。この釣り合いの状態からデリバリパイプ内の燃料圧力が変動すると、その燃料圧力の変動を抑制する方向に第１の脈動減衰部分が変形する。これにより、デリバリパイプで所定の燃料圧力付近で発生する脈動を減衰させることができる。つまり、脈動減衰手段の第１の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されていない低燃圧時の脈動を減衰させることができる。

一方、脈動減衰手段の第１の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されている場合、脈動減衰手段の第２の脈動減衰部分がデリバリパイプ内の燃料圧力に応じて元の平らな状態から弓状に内側に窪むように変形する。このとき、脈動減衰手段の第２の脈動減衰部分は、デリバリパイプ内の燃料圧力と、第２の脈動減衰部分の元の平らな状態に戻ろうとする復元力とが釣り合う位置まで変形する。この釣り合いの状態からデリバリパイプ内の燃料圧力が変動すると、その燃料圧力の変動を抑制する方向に第２の脈動減衰部分が変形する。これにより、デリバリパイプで所定の燃料圧力付近で発生する脈動を減衰させることができる。つまり、脈動減衰手段の第２の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されている高燃圧時の脈動を減衰させることができる。

以上より、デリバリパイプ内の燃料圧力が低燃圧の場合の脈動、および、高燃圧の場合の脈動をともに減衰させることができる。

そして、前記第１の脈動減衰部分の剛性を、前記デリバリパイプ内の燃料圧力が前記フィードポンプによって燃料を送り出すフィード圧になるとき、その燃料圧力と当該第１の脈動減衰部分の復元力とが、第１の釣り合いの位置で釣り合うように設定することが可能である。これにより、第１の脈動減衰部分が第１の釣り合いの位置を中心に弾性変形することで、デリバリパイプで上記フィード圧付近で発生する脈動を減衰させることができるようになる。

また、前記第２の脈動減衰部分の剛性を、前記デリバリパイプ内の燃料圧力が予め設定された目標燃圧になるとき、その燃料圧力と当該第２の脈動減衰部分の復元力とが、第２の釣り合いの位置で釣り合うように設定することが可能である。これにより、第２の脈動減衰部分が第２の釣り合いの位置を中心に弾性変形することで、デリバリパイプで上記目標燃圧付近で発生する脈動を減衰させることができるようになる。

本発明によれば、燃料供給装置のデリバリパイプ内の燃料圧力が低燃圧の場合の脈動、および、高燃圧の場合の脈動をともに減衰させることができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

以下では、自動車に搭載される筒内直噴型多気筒（例えば、４気筒）ガソリンエンジンに、本発明を適用した場合について説明する。

図１は、この実施形態における燃料供給装置１０を模式的に示す図である。この図１に示すように、燃料供給装置１０は、燃料タンク１１から燃料を送り出すフィードポンプ１２と、そのフィードポンプ１２によって送り出された燃料を加圧して各気筒（４気筒）のインジェクタ（燃料噴射弁）１７，１７，・・・に向けて吐出する高圧燃料ポンプ１３とを備えている。

高圧燃料ポンプ１３は、シリンダ３０、プランジャ３１、加圧室３２、および、電磁スピル弁３３を備えている。プランジャ３１は、エンジンの排気カムシャフト２１に取り付けられた駆動カム２２の回転によって駆動され、シリンダ３０内を往復移動する。このプランジャ３１の往復移動により加圧室３２の容積が拡大または縮小する。

この実施形態では、排気カムシャフト２１の回転軸回りに１８０°の角度間隔をもって２つのカム山（カムノーズ）２２ａ，２２ａが駆動カム２２に形成されている。そして、カムノーズ２２ａ，２２ａによってプランジャ３１が押し上げられて、このプランジャ３１がシリンダ３０内で移動するようになっている。なお、この実施形態に係るエンジンは４気筒型であるため、エンジンの１サイクル中、つまり、クランクシャフトが２回転する間に、気筒毎に設けられたインジェクタ１７から各１回ずつ、合計４回の燃料噴射が行われるようになっている。また、このエンジンでは、クランクシャフトが２回転する度に排気カムシャフト２１は１回転する。よって、インジェクタ１７からの燃料噴射は４回ずつ、高圧燃料ポンプ１３からの吐出動作は２回ずつ、エンジンの１サイクル毎に行われるようになっている。

加圧室３２は、プランジャ３１およびシリンダ３０によって区画されている。この加圧室３２は、低圧燃料配管１４を介してフィードポンプ１２に連通しており、また、高圧燃料配管１５を介してデリバリパイプ１６内に連通している。

デリバリパイプ１６には、インジェクタ１７，１７，・・・が接続されているとともに、デリバリパイプ１６内の燃料圧力（実燃圧）を検出する燃圧センサ７１が配設されている。また、デリバリパイプ１６には、リリーフバルブ７２を介してリターン配管７３が接続されている。このリリーフバルブ７２は、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が所定圧（例えば、１５ＭＰａ）を超えたときに開弁する。この開弁により、デリバリパイプ１６に蓄えられた燃料の一部がリターン配管７３を介して燃料タンク１１に戻されるようになっている。これにより、デリバリパイプ１６内の燃料圧力の過上昇が防止される。そして、デリバリパイプ１６には、このデリバリパイプ１６の燃圧脈動を減衰するための脈動減衰用パイプ６０が設けられている。脈動減衰用パイプ６０の構成、および、脈動減衰用パイプ６０による脈動の減衰の詳細については後述する。

また、リターン配管７３と高圧燃料ポンプ１３とは、燃料排出配管１８（図１では破線で示している）によって接続されており、プランジャ３１とシリンダ３０との間隙から漏出した燃料がシールユニット３４の上部の燃料収容室３５に蓄積され、その後、この燃料収容室３５に接続された燃料排出配管１８に戻されるようになっている。

低圧燃料配管１４には、フィルタ４１およびプレッシャレギュレータ４２が設けられている。プレッシャレギュレータ４２は、低圧燃料配管１４内の燃料圧力が所定圧（例えば０．４ＭＰａ）を超えたときに、低圧燃料配管１４内の燃料を燃料タンク１１に戻すことによって、この低圧燃料配管１４内の燃料圧力を所定圧以下に維持している。また、低圧燃料配管１４には、パルセーションダンパ４３が備えられており、このパルセーションダンパ４３によって高圧燃料ポンプ１３の作動時における低圧燃料配管１４内の燃圧脈動が抑制されるようになっている。

高圧燃料配管１５には、高圧燃料ポンプ１３から吐出された燃料が逆流することを阻止するための逆止弁５１が設けられている。

このような燃料供給装置１０においては、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数、負荷率等に基づき、インジェクタ１７から噴射される燃料の量を制御するのに用いられる最終燃料噴射量を算出している。そして、ＥＣＵ１００は、算出された最終燃料噴射量に基づいてインジェクタ１７を駆動制御し、インジェクタ１７から噴射される燃料の量を制御している。ここで、インジェクタ１７から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、デリバリパイプ１６内の燃料圧力と燃料噴射時間によって定まるため、燃料噴射量を適正にするには、デリバリパイプ１６内の燃料圧力を適正な値に維持する必要がある。これを達成するために、ＥＣＵ１００は、燃圧センサ７１の検出信号から求められるデリバリパイプ１６内の燃料圧力（実燃圧）がエンジン運転状態に応じて設定される目標燃圧に近づくように、高圧燃料ポンプ１３からの燃料吐出量をフィードバック制御してデリバリパイプ１６内の燃料圧力を適正値に維持している。以下、これについて説明する。

高圧燃料ポンプ１３には、低圧燃料配管１４と加圧室３２との間を連通または遮断するための電磁スピル弁３３が設けられている。この電磁スピル弁３３は、電磁ソレノイド３３ａを備えており、その電磁ソレノイド３３ａへの通電を制御することにより開閉動作する。電磁スピル弁３３は、電磁ソレノイド３３ａへの通電が停止されているときには、コイルスプリング３３ｂの弾性力によって開弁する。

まず、電磁ソレノイド３３ａに対する通電が停止された状態のときには、電磁スピル弁３３がコイルスプリング３３ｂの弾性力によって開弁し、低圧燃料配管１４と加圧室３２とが連通した状態になる。この状態において、加圧室３２の容積が増大する方向にプランジャ３１が移動するとき（吸入行程）には、フィードポンプ１２から送り出された燃料が低圧燃料配管１４を経て加圧室３２内に吸入される。

一方、加圧室３２の容積が収縮する方向にプランジャ３１が移動するとき（加圧行程）において、電磁ソレノイド３３ａへの通電により電磁スピル弁３３がコイルスプリング３３ｂの弾性力に抗して閉弁すると、低圧燃料配管１４と加圧室３２との間が遮断され、加圧室３２内の燃料が高圧燃料配管１５を通じてデリバリパイプ１６に向けて吐出される。

そして、高圧燃料ポンプ１３における燃料吐出量の調整は、加圧行程での電磁スピル弁３３の閉弁期間を制御することによって行われる。すなわち、電磁スピル弁３３の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、逆に、電磁スピル弁３３の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少するようになる。このように、高圧燃料ポンプ１３の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が制御される。こうして、デリバリパイプ１６内の燃料圧力（実燃圧）が予め設定された目標燃圧に近づくように、高圧燃料ポンプ１３の燃料吐出量をフィードバック制御することで、デリバリパイプ１６内の燃料圧力を適正値に維持するようにしている。

なお、高圧燃料ポンプ１３の燃料吐出量（電磁スピル弁３３の閉弁開始時期）の調整は、ポンプデューティＤＴに基づいて行われるようになっている。ポンプデューティＤＴは、０〜１００％という値の間で変化するものであって、電磁スピル弁３３の閉弁期間に対応する排気カムシャフト２１の駆動カム２２のカム角度に関係した値となっている。具体的には、駆動カム２２のカム角度に関して、図２に示すように、電磁スピル弁３３の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）をθ０とし、その最大閉弁期間の目標燃圧に対応するカム角度（目標カム角度）をθとすると、ポンプデューティＤＴは、最大カム角度θ０に対する目標カム角度θの割合（ＤＴ＝θ／θ０）で表される。したがって、ポンプデューティＤＴは、目標とする電磁スピル弁３３の閉弁期間（閉弁開始時期）が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値となり、目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値となる。

そして、ポンプデューティＤＴが１００％に近づくほど、ポンプデューティＤＴに基づいて調整される電磁スピル弁３３の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁３３の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ１３の燃料吐出量が増加して実燃圧が上昇するようになる。逆に、ポンプデューティＤＴが０％に近づくほど、ポンプデューティＤＴに基づいて調整される電磁スピル弁３３の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁３３の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ１３の燃料吐出量が減少して実燃圧が低下するようになる。

このように、燃料供給装置１０は、高圧燃料ポンプ１３からの燃料吐出量を変更することによりデリバリパイプ１６内の燃料圧力が変更可能な燃料供給装置として構成されている。そして、エンジン運転状態に応じて複数の目標燃圧（制御圧）が設定されている可変燃圧制御の燃料供給装置として構成されている。例えば、目標燃圧が、アイドリング時には４ＭＰａ、低回転時には６ＭＰａ、中回転時には１０ＭＰａ、高回転時には１２ＭＰａのようにそれぞれ設定されている。また、エンジン始動時等には、フィードポンプ１２によって燃料を送り出すフィード圧（例えば０．４ＭＰａ）で、つまり、高圧燃料ポンプ１３による加圧を行わないで、デリバリパイプ１６内に燃料が導入されるようになっている。したがって、燃料供給装置１０では、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が、上記フィード圧程度の低燃圧から、上記高回転時の目標燃圧程度の高燃圧までの広範囲にわたることになる。

次に、燃料供給装置１０のデリバリパイプ１６に設けられる脈動減衰用パイプ６０について、図１、図３〜図５を用いて詳しく説明する。脈動減衰用パイプ６０は、デリバリパイプ１６の燃圧脈動を減衰するための脈動減衰手段として設けられる。

脈動減衰用パイプ６０は、デリバリパイプ１６の内側に設けられており、デリバリパイプ１６の長手方向（以下、単に「長手方向」という。）に沿って配置されている。また、断面視（図３）で、脈動減衰用パイプ６０は、デリバリパイプ１６内のほぼ中央に配置されている。脈動減衰用パイプ６０は、例えば、ステンレスからなり、長尺で中空の筒状に形成されている。そして、脈動減衰用パイプ６０は、長手方向に沿って互いに平行に延びる平板状の８つの壁６１〜６８により構成されており、長手方向に直交する面で切断した断面が、「凹」字形状で、左右対称な形状になっている。

脈動減衰用パイプ６０の８つの壁は、具体的には、「凹」字の底辺部分に水平に設けられた底壁６１、この底壁６１の両端から上方に向けて垂直に立ち上がった左右一対の外側壁６２，６３、左右の外側壁６２，６３の上端から内方に向けて底壁６１と平行に設けられた左右一対の上壁６４，６５、左右の上壁６４，６５の内側端から下方に向けて外側壁６２，６３と平行に設けられた左右一対の内側壁６６，６７、左右の内側壁６６，６７の下端同士をつなぎ、底壁６１と平行に設けられた中央の上壁６８となっている。

脈動減衰用パイプ６０の長手方向の両端部は、デリバリパイプ１６の長手方向の両端部から外部へ突出されている。そして、脈動減衰用パイプ６０の長手方向の両端部が、例えば、ろう付け等によってデリバリパイプ１６の長手方向の両端部にシール性を確保した状態で固着されている。また、脈動減衰用パイプ６０の長手方向の両端が外部（大気）に開放された開放端となっている。脈動減衰用パイプ６０の内部空間は、デリバリパイプ１６と脈動減衰用パイプ６０との間の空間と遮断されている。なお、脈動減衰用パイプを長手方向の一端だけが開放された構成としてもよいし、長手方向の両端が密封された構成としてもよい。また、密封された閉塞端を有する場合、その閉塞端はデリバリパイプ１６の端部から外部へ突出していなくてもよい。

デリバリパイプ１６と脈動減衰用パイプ６０との間の空間は、燃料が貯溜されるデリバリパイプ１６の燃料貯溜空間となっている。一方、脈動減衰用パイプ６０の内部空間は、その燃料貯溜空間には連通されていないため、燃料は貯溜されない。

脈動減衰用パイプ６０の肉厚は、デリバリパイプ１６の肉厚よりも薄くなっている。このため、脈動減衰用パイプ６０の８つの壁６１〜６８が方向に変形しやすくなっている。そして、デリバリパイプ１６内に燃料が貯溜されると、このデリバリパイプ１６内の燃料圧力に応じて脈動減衰用パイプ６０の断面形状が元の「凹」字形状から変形する。これにより、デリバリパイプ１６の燃料貯溜空間の内容積が変化する。

次に、脈動減衰用パイプ６０の動作について説明する。

上述した脈動減衰用パイプ６０の８つの壁のうち、底壁６１が最も面積が大きくなっており、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さくなっている。このため、デリバリパイプ１６内に燃料が貯溜されると、この底壁６１が最初に変形し始める。底壁６１は、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に応じて元の平らな状態から弓状に内側に窪むように変形する。底壁６１の変形量（底壁６１の左右方向中央位置における内側への窪み量）は、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上昇するほど大きくなる。

そして、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が所定の燃圧に達すると、図５（ｂ）に示すように、底壁６１が中央の上壁６８に突き当たって、デリバリパイプ１６内の燃料圧力がさらに上昇しても、底壁６１の内側へのそれ以上の変形量が規制されるようになる。このように、脈動減衰用パイプ６０では、中央の上壁６８が底壁６１の変形規制部分となっている。この中央の上壁６８で底壁６１の変形量が規制されることで、高燃圧時においても底壁６１の塑性変形が防止されるようになっている。

なお、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１以外の壁も弓状に内側に窪むように変形するが、底壁６１に比べて、面積が小さく、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が大きいため、その変形量は、底壁６１に比べて小さくなる。したがって、底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっていない場合、つまり、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上記所定の燃圧以下の場合には、底壁６１が主に変形することになる。このため、以下では、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっていない場合、底壁６１だけが内側に窪むこととして説明する。

デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上記所定の燃圧以下の場合、底壁６１は、このデリバリパイプ１６内の燃料圧力に応じて元の状態から変形する。このとき、底壁６１は、図５（ａ）に示すように、デリバリパイプ１６内の燃料圧力と、底壁６１の元の平らな状態に戻ろうとする復元力とが釣り合う位置（第１の釣り合いの位置）Ｘ１、図５（ａ）では底壁６１の変形量がＹ１の位置まで変形する。

この釣り合いの状態からデリバリパイプ１６内の燃料圧力が変動すると、その燃料圧力の変動を抑制する方向に底壁６１が変形する。具体的には、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上昇した場合、底壁６１が、この底壁６１の復元力に抗して、上述の第１の釣り合いの位置Ｘ１から内側にさらに窪み、底壁６１の変形量が大きくなる。これにより、デリバリパイプ１６内の燃料貯溜空間の内容積が増大して、燃料圧力の上昇が抑えられる。逆に、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が下降した場合、底壁６１が、この底壁６１の復元力によって、上述の第１の釣り合いの位置Ｘ１から外側に膨らみ、底壁６１の変形量が小さくなる。これにより、デリバリパイプ１６の燃料貯溜空間の内容積が減少して、燃料圧力の下降が抑えられる。

このように、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１が、デリバリパイプ１６内の燃料圧力の変動に応じて弾性変形するので、デリバリパイプ１６で所定の燃料圧力付近で発生する脈動を減衰させることができる。つまり、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっていない（底壁６１の変形量が中央の上壁６８によって規制されていない）低燃圧時の脈動を減衰させることができる。このように、脈動減衰用パイプ６０では、底壁６１が低燃圧時の脈動減衰部分（第１の脈動減衰部分）となっている。この場合、脈動が減衰可能となるデリバリパイプ１６の上記所定の燃料圧力は、底壁６１のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性によって設定され、具体的には、脈動減衰用パイプ６０の材質や肉厚、脈動減衰用パイプ６０における壁部６１〜６８の面積比や位置関係等によって設定される。また、減衰可能な脈動の範囲は、底壁６１のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性、底壁６１の上記第１の釣り合いの位置Ｘ１からの変形可能量によって設定される。このため、脈動減衰用パイプ６０における第１の釣り合いの位置Ｘ１は、中央の上壁６８側や、その逆側（底壁６１の元の位置側）に極端に偏っていないことが好ましい。例えば、第１の釣り合いの位置Ｘ１での釣り合いが、底壁６１の元の状態からの変形量が最大変形可能量の１／２程度であるときに発生していれば、底壁６１の第１の釣り合いの位置Ｘ１からの変形可能量を大きく確保できるので、効率的な脈動の減衰が可能になり、好ましい。

続いて、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１が、図５（ｂ）に示すように、中央の上壁６８に突き当たった状態から、デリバリパイプ１６内の燃料圧力がさらに上昇すると、次に、左右の上壁６４，６５が変形し始める。左右の上壁６４，６５は、脈動減衰用パイプ６０の８つの壁のうち、面積が底壁６１の次に大きくなっている。そして、底壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が、底壁６１の変形量が中央の上壁６８によって規制されているときに、最も小さくなっている。左右の上壁６４，６５は、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に応じて元の平らな状態から弓状に内側に窪むように変形する。左右の上壁６４，６５の変形量（左右の上壁６４，６５の左右方向中央位置における内側への窪み量）は、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上昇するほど大きくなる。

なお、左右の上壁６４，６５の面積は等しくなっており、底壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性も等しくなっている。また、脈動減衰用パイプ６０の左右の上壁６４，６５以外の壁も弓状に内側に窪むように変形するが（互いに突き当たっている底壁６１，中央の上壁６８を除く）、左右の上壁６４，６５に比べて、面積が小さく、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が大きいため、その変形量は、左右の上壁６４，６５に比べて小さくなる。したがって、底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっている場合、つまり、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上記所定の燃圧を超えた場合には、左右の上壁６４，６５が主に変形することになる。このため、以下では、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっている場合、左右の上壁６４，６５だけが内側に窪むこととして説明する。

デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上記所定の燃圧を超えた場合、左右の上壁６４，６５は、このデリバリパイプ１６内の燃料圧力に応じて元の状態から変形する。このとき、左右の上壁６４，６５は、図５（ｃ）に示すように、デリバリパイプ１６内の燃料圧力と、左右の上壁６４，６５の元の平らな状態に戻ろうとする復元力とが釣り合う位置（第２の釣り合いの位置）Ｘ２，Ｘ３、図５（ｃ）では左右の上壁６４，６５の変形量がＹ２，Ｙ３の位置まで変形する。なお、この場合、左右の上壁６４，６５の変形量Ｙ２，Ｙ３が等しくなっている。

この釣り合いの状態からデリバリパイプ１６内の燃料圧力が変動すると、その燃料圧力の変動を抑制する方向に左右の上壁６４，６５が変形する。具体的には、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上昇した場合、左右の上壁６４，６５が、この左右の上壁６４，６５の復元力に抗して、上述の第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３から内側にさらに窪み、左右の上壁６４，６５の変形量が大きくなる。これにより、デリバリパイプ１６内の燃料貯溜空間の内容積が増大して、燃料圧力の上昇が抑えられる。逆に、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が下降した場合、左右の上壁６４，６５が、この左右の上壁６４，６５の復元力によって、上述の第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３から外側に膨らみ、左右の上壁６４，６５の変形量が小さくなる。これにより、デリバリパイプ１６の燃料貯溜空間の内容積が減少して、燃料圧力の下降が抑えられる。

このように、脈動減衰用パイプ６０の左右の上壁６４，６５が、デリバリパイプ１６内の燃料圧力の変動に応じて弾性変形するので、デリバリパイプ１６で所定の燃料圧力付近で発生する脈動を減衰させることができる。つまり、脈動減衰用パイプ６０の底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっている（底壁６１の変形量が中央の上壁６８によって規制されている）高燃圧時の脈動を減衰させることができる。このように、脈動減衰用パイプ６０では、左右の上壁６４，６５が高燃圧時の脈動減衰部分（第２の脈動減衰部分）となっている。この場合、脈動が減衰可能となるデリバリパイプ１６の上記所定の燃料圧力は、左右の上壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性によって設定され、具体的には、脈動減衰用パイプ６０の材質や肉厚、脈動減衰用パイプ６０における壁部６１〜６８の面積比や位置関係等によって設定される。また、減衰可能な脈動の範囲は、左右の上壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性、左右の上壁６４，６５の上記第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３からの変形可能量によって設定される。このため、脈動減衰用パイプ６０における第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３は、底壁６１側や、その逆側（左右の上壁６４，６５の元の位置側）に極端に偏っていないことが好ましい。例えば、第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３での釣り合いが、左右の上壁６４，６５の元の状態からの変形量がその最大の弾性変形可能量の１／２程度であるときに発生していれば、左右の上壁６４，６５の第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３からの変形可能量を大きく確保できるので、効率的な脈動の減衰が可能になり、好ましい。

したがって、この実施形態の脈動減衰パイプ６０によれば、デリバリパイプ１６内の燃料圧力が低燃圧の場合（底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっていない場合）の脈動、および、高燃圧の場合（底壁６１が中央の上壁６８に突き当たっている場合）の脈動をともに減衰させることができる。言い換えれば、脈動減衰パイプ６０は、デリバリパイプ１６で低燃圧付近で発生する脈動の減衰と高燃圧付近で発生する脈動の減衰の双方に適したものになっている。

この実施形態では、上述したように、燃料供給装置１０が可変燃圧制御の燃料供給装置として構成されているが、脈動減衰パイプ６０の底壁６１および左右の上壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性を適宜に設定することで、上記フィード圧（例えば０．４ＭＰａ）程度の低燃圧から上記高回転時の目標燃圧（例えば１２ＭＰａ）程度の高燃圧までの広範囲にわたって、デリバリパイプ１６の脈動を減衰させることができるようになる。

具体的には、脈動減衰パイプ６０の底壁６１のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が次のように設定されている。デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上記フィード圧になるとき、その燃料圧力と、脈動減衰パイプ６０の底壁６１の復元力とが、例えば、上記第１の釣り合いの位置Ｘ１で釣り合うように、底壁６１のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が設定されている。これにより、脈動減衰パイプ６０の底壁６１がその第１の釣り合いの位置Ｘ１を中心に弾性変形することで、デリバリパイプ１６でフィード圧付近で発生する脈動を減衰させることができるようになる。ここで、燃料圧力の変化率が低燃圧時ほど大きく、フィード圧付近では最も大きくなり、燃圧脈動のインジェクタ１７の燃料噴射量への影響も大きくなるが、上述のように、フィード圧付近で発生する燃圧脈動が効果的に減衰されるため、インジェクタ１７の燃料噴射量への影響も抑制される。

また、脈動減衰パイプ６０の左右の上壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が次のように設定されている。デリバリパイプ１６内の燃料圧力が上記複数の目標燃圧のうち最も高い高回転時の目標燃圧になるとき、その燃料圧力と、脈動減衰パイプ６０の左右の上壁６４，６５の復元力とが、例えば、上記第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３でそれぞれ釣り合うように、左右の上壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が設定されている。そして、左右の上壁６４，６５が上記高回転時の目標燃圧程度の高燃圧時に塑性変形しないように、左右の上壁６４，６５のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が設定されている。これにより、脈動減衰パイプ６０の左右の上壁６４，６５がその第２の釣り合いの位置Ｘ２，Ｘ３を中心に弾性変形することで、デリバリパイプ１６で上記高回転時の目標燃圧付近で発生する脈動を減衰させることができるようになる。この場合、上記高回転時の目標燃圧付近で発生する脈動だけでなく、高回転時の目標燃圧よりも低い上記アイドリング時、低・中回転時の目標燃圧付近で発生する脈動も減衰させることができる。なお、上記高回転時の目標燃圧程度の高燃圧時、底壁６１の塑性変形は、中央の上壁６８によって防止されるようになっている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。

上記実施形態では、脈動減衰手段としての脈動減衰パイプ６０が、長手方向に直交する面で切断した断面が「凹」字形状の中空の部材となっている場合について説明したが、脈動減衰手段の構成はそれ以外であってもよい。脈動減衰手段は、デリバリパイプ１６の燃料貯溜空間とは遮断された内部空間を有し、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に応じて断面形状が変形するように構成され、さらに、デリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さく平らな第１の脈動減衰部分と、この第１の脈動減衰部分の変形量を規制してその塑性変形を防止する変形規制部分と、その第１の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されているときにデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さく平らな第２の脈動減衰部分とをそれぞれ少なくとも１つずつ備える構成であればよい。

例えば、図６に示すようなほぼ「Ｌ」字形状の内部空間を有する中空の部材とすることができる。図６に示す脈動減衰パイプ１６０は、長手方向に沿って互いに平行に延びる平板状の６つの壁１６１〜１６６により構成されている。

脈動減衰用パイプ１６０の６つの壁は、具体的には、「Ｌ」字の内部空間の底辺部分に水平に設けられた底壁１６１、この底壁１６１の両端から上方に向けて垂直に立ち上がった左右の外側壁１６２，１６３、左右の外側壁１６２，１６３の上端から内方に向けて底壁１６１と平行に設けられた左右段違いの上壁１６４，１６５、上方に設けられた左方の上壁１６４の内端（右端）と下方に設けられた右方の上壁１６５の内端（左端）とをつなぎ、外側壁１６２，１６３と平行に設けられた中央の側壁１６６となっている。

そして、脈動減衰パイプ１６０の底壁１６１がデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さい第１の脈動減衰部分となっており、右方の上壁１６５が底壁１６１の変形量を規制してその塑性変形を防止する変形規制部分となっており、左方の壁１６４が底壁１６１の変形量が右方の上壁１６５によって規制されているときにデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が最も小さい第２の脈動減衰部分となっている。

変形規制部分は、上記実施形態の場合と同様に、脈動減衰パイプの一部を利用したものであってもよいが、それ以外にも、脈動減衰パイプに一体的に設けられた別部材であってもよい。また、第１の脈動減衰部分および第２の脈動減衰部分のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性は、上記実施形態の場合と同様に、脈動減衰用パイプにおける各壁部の面積比や位置関係に応じて設定されるようにしてもよいが、それ以外にも、脈動減衰用パイプにおける各壁部の厚さを異ならせて設定するものであってもよい。

上記実施形態では、脈動減衰パイプ６０の底壁６１のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性が、上記フィード圧に対応させて設定されていたが、燃料供給装置が、エンジン始動時等に、上記フィード圧でデリバリパイプ１６内に燃料を導入するようになっていない場合、底壁６１のデリバリパイプ１６内の燃料圧力に対する剛性を、複数の目標燃圧のうち最も低い目標燃圧（例えば、上記アイドリング時の目標燃圧）に対応させて設定する構成としてもよい。こうすると、複数の目標燃圧のうち最も低い目標燃圧程度の低燃圧から最も高い目標燃圧程度の高燃圧までの広範囲にわたって、デリバリパイプ１６の脈動を減衰させることができるようになる。

また、上記実施形態では、排気カムシャフト２１に取り付けられた駆動カム２２の回転によって高圧燃料ポンプ１３のプランジャ３１が駆動される構成としたが、吸気カムシャフトに取り付けられた駆動カムの回転によってプランジャ３１を駆動する構成としてもよい。

上記実施形態では、本発明を自動車に搭載された筒内直噴型４気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、例えば、筒内直噴型６気筒ガソリンエンジン等のような他の任意の気筒数のガソリンエンジンに適用可能である。また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関にも本発明を適用可能である。さらには、本発明を適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。

実施形態に係る燃料供給システムを模式的に示す図である。 高圧燃料ポンプの電磁スピル弁の開閉動作を説明するための図である。 デリバリパイプの内側に配置される脈動減衰用パイプを示す斜視図である。 脈動減衰用パイプの長手方向に直交する面で切断した断面を示す図である。 脈動減衰用パイプの動作を説明するための図である。 脈動減衰用パイプの変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 燃料供給装置
１１ 燃料タンク
１２ フィードポンプ
１３ 高圧燃料ポンプ
１４ 低圧燃料配管
１５ 高圧燃料配管
１６ デリバリパイプ
１７ インジェクタ
３０ シリンダ
３１ プランジャ
３２ 加圧室
３３ 電磁スピル弁
６０ 脈動減衰用パイプ
６１ 底壁
６４，６５，６８ 上壁
Ｘ１ 第１の釣り合いの位置
Ｘ２，Ｘ３ 第２の釣り合いの位置

Claims (4)

1. 燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと、このフィードポンプによって送り出された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、複数のインジェクタが接続され、前記高圧燃料ポンプを介して吐出される燃料を貯溜するデリバリパイプとを備え、
   前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を変更することにより前記デリバリパイプ内の燃料圧力が変更可能に構成されており、前記デリバリパイプの燃圧脈動を減衰させる脈動減衰手段が設けられた内燃機関の燃料供給装置において、
   前記脈動減衰手段は、前記デリバリパイプの燃料貯溜空間とは遮断された内部空間を有し、前記デリバリパイプ内の燃料圧力に応じて断面形状が変形するように構成されており、この脈動減衰手段には、前記デリバリパイプ内の燃料圧力に対する剛性が最も小さく平らな第１の脈動減衰部分と、この第１の脈動減衰部分の変形量を規制してその塑性変形を防止する変形規制部分と、その第１の脈動減衰部分の変形量が変形規制部分によって規制されているときに前記デリバリパイプ内の燃料圧力に対する剛性が最も小さく平らな第２の脈動減衰部分とがそれぞれ少なくとも１つずつ設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記第１の脈動減衰部分の剛性が、前記デリバリパイプ内の燃料圧力が前記フィードポンプによって燃料を送り出すフィード圧になるとき、その燃料圧力と当該第１の脈動減衰部分の復元力とが、第１の釣り合いの位置で釣り合うように設定されてい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. 前記第２の脈動減衰部分の剛性が、前記デリバリパイプ内の燃料圧力が予め設定された目標燃圧になるとき、その燃料圧力と当該第２の脈動減衰部分の復元力とが、第２の釣り合いの位置で釣り合うように設定されていることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 前記脈動減衰手段が、その長手方向に直交する面で切断した断面が、「凹」字形状の中空の部材であり、
   その「凹」字の底辺部分に設けられた底壁が前記第１の脈動減衰部分となり、
   その底壁と平行に設けられた一対の上壁が前記第２の脈動減衰部分となり、
   その底壁と平行に設けられ、前記一対の上壁間に設けられた中央の上壁が前記変形規制部分となることを特徴とする請求項１、請求項２、または、請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。

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