JP2010156228A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関に供給する燃料の圧力を簡易な構成で変更できる内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】圧力調整機構３０は、ケーシング３１に形成されて加圧室２６に通じる燃料導入通路３３と、燃料導入通路３３を開通及び閉鎖できる可動部材３２と、可動部材３２の移動により燃料導入通路３３が開通したときに燃料導入通路３３と通じる第１室３５と、デリバリパイプ８内の燃料が導入されるとともに、その燃料の圧力により可動部材３２を燃料導入通路３３が開通する側へ付勢する第２室３６と、可動部材３２を燃料導入通路３３が閉鎖する側へ付勢する圧縮スプリング４５と、可動部材３２を挟んで第２室３６の反対側に位置し圧縮スプリング４５が内部に設けられた第３室３７と、を備えており、低圧通路９から分岐して圧力調整機構３０の第１室３５に接続された低圧接続通路５０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関にて駆動される高圧燃料ポンプに対して低圧燃料ポンプを利用して燃料を送り、高圧燃料ポンプにて加圧された燃料を内燃機関に供給する内燃機関の燃料供給装置に関する。

内燃機関の燃料供給装置として、低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する加圧室から燃料を排出するリリーフ通路をハウジング内に形成し、そのハウジング内を移動する弁体によってリリーフ通路を開通及び閉鎖させ、ハウジング内に形成された圧力室にコモンレール内の燃料を導入してリリーフ通路を開通させる側に弁体を付勢する一方で、ハウジング内に設けられた圧縮スプリングによりリリーフ通路を閉鎖させる側に弁体を付勢するようにしたものが知られている（特許文献１）。この装置は、圧力室に導入されるコモンレール内の圧力が圧縮スプリングの弾性力に打ち勝つと弁体が移動してリリーフ通路を開通させるので、コモンレール内の圧力を略一定圧に維持できる。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。

特開平９−１００７５９号公報 特開２００１−２９５７２４号公報 特開平８−２７７７６２号公報 特開２００４−２３２６４４号公報

特許文献１の燃料供給装置は、電磁スピル弁等の制御要素を利用せずに圧縮スプリングの弾性力を適宜設定することによりコモンレール内の圧力を一定圧に維持できるが、内燃機関の運転中に高圧燃料ポンプの吐出圧力を変更できないため適用範囲が限られる。

そこで、本発明は内燃機関に供給する燃料の圧力を簡易な構成で変更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。

本発明の内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、内燃機関にて駆動される高圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとを接続する低圧通路と、前記高圧燃料ポンプにて加圧された燃料を前記内燃機関の各気筒に分配するための分配手段と、を具備し、前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する加圧室と、前記加圧室に接続されて前記分配手段内の圧力を調整可能な圧力調整機構と、を備えた内燃機関の燃料供給装置において、前記圧力調整機構は、ケーシングと、前記ケーシングに形成されて前記加圧室に通じる燃料導入通路と、前記ケーシング内に移動可能に設けられてその移動により前記燃料導入通路を開通及び閉鎖できる可動部材と、前記ケーシング内に形成されて前記可動部材の移動により前記燃料導入通路が開通したときに前記燃料導入通路と通じる第１室と、前記ケーシング内に形成されて前記分配手段内の燃料が導入されるとともに、その燃料の圧力により前記可動部材を前記燃料導入通路が開通する側へ付勢する第２室と、前記可動部材を前記燃料導入通路が閉鎖する側へ付勢する付勢部材と、前記ケーシング内に形成されて前記可動部材を挟んで前記第２室の反対側に位置し前記付勢部材が内部に設けられた第３室と、を有し、前記低圧通路から分岐して前記圧力調整機構の前記第１室又は前記第３室のいずれか一方に接続された低圧接続通路を更に具備するものである（請求項１）。

この燃料供給装置によれば、低圧通路から分岐した低圧接続通路が圧力調整機構の第１室又は第２室のいずれか一方に接続されるため、低圧通路内の圧力を変化させることにより可動部材に作用する力のバランスを変更できる。可動部材は付勢部材によって加圧室に通じる燃料導入通路を閉鎖する側に付勢されつつ、第２室に導入される分配手段内の燃料の圧力によって燃料導入通路を開通する側に付勢されている。この状態で第１室又は第２室に低圧通路内の燃料の圧力が更に付加されるので、その圧力が変わることにより可動部材に作用する力のバランスが変わり、その結果として、燃料導入通路を開通させるために必要な分配手段内の圧力が変わることになる。従って、分配手段を介して内燃機関に供給される燃料の圧力を低圧通路内の圧力に応じて変更できる。

低圧接続通路は第１室又は第３室のいずれに接続された場合でも内燃機関に供給される燃料の圧力を変更可能である。例えば、本発明の一態様においては、前記低圧接続通路が前記第１室に接続され、前記第３室と前記燃料タンクとを接続するリターン通路を更に具備してもよいし（請求項２）、また、他の態様としては、前記低圧接続通路が前記第３室に接続され、前記第１室と前記燃料タンクとを接続するリターン通路を更に具備してもよい（請求項３）。これらの態様によれば、第１室又は第３室のいずれか他方がリターン通路を通じて燃料タンクに接続されるから、第１室又は第３室のいずれか他方の圧力を大気圧と同等にすることができる。

前記リターン通路は、所定の設定圧力で開弁するリリーフ弁を介して前記分配手段に接続されてもよい（請求項４）。この場合には分配手段の余剰燃料をリターン通路を通じて燃料タンクに戻すことができる。

本発明の一態様においては、前記ケーシングと前記可動部材との間に所定のクリアランスを設定することにより前記第２室と前記第３室との間での燃料漏れを許容するクリアランスシール部が前記ケーシングと前記可動部材との間に設けられてもよいし（請求項５）、前記ケーシングと前記可動部材との間に所定のクリアランスを設定することにより前記第１室と前記第２室との間での燃料漏れを許容するクリアランスシール部が前記ケーシングと前記可動部材との間に設けられてもよい（請求項６）。これらの態様によれば、分配手段内の燃料が導入される第２室からリターン通路に通じる室へ燃料漏れが許容されるため、分配手段の余剰燃料をリリーフ弁を介してリターン通路に戻す必要がない。これにより、リリーフ弁を設けて分配手段の余剰燃料をリターン通路に導く場合と比較して部品点数を削減することができる。

本発明の一態様においては、前記低圧通路内の圧力を変化させる調圧手段と、前記内燃機関の負荷が高い場合に前記低圧通路内の圧力が高く、前記内燃機関の負荷が低い場合に前記低圧通路内の圧力が低くなるように、前記調圧手段を制御する制御手段と、を更に具備してもよい（請求項７）。この場合には、内燃機関の負荷に応じて調圧手段を制御することにより、内燃機関の負荷に適した燃料の圧力を得ることができる。

低圧接続通路が第３室に接続された場合にあっては、前記低圧接続通路から分岐して前記リターン通路に接続される分岐通路と、前記低圧接続通路の分岐位置に設けられて、前記分岐通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記低圧接続通路とを開通させる第１位置と前記低圧接続通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記分岐通路とを開通させる第２位置との間で動作可能な通路切替手段と、を更に具備してもよい（請求項８）。この態様によれば、通路切替手段にて通路を切り替えることにより、低圧通路内の圧力が同一であっても可動部材に作用する力のバランスを変化させることができる。従って、低圧通路内の圧力変更と通路切替手段の制御とを組み合わせることにより、内燃機関に供給する燃料の圧力の変更範囲を拡大することができる。例えば、前記内燃機関の負荷が高い場合は前記第１位置に、前記内燃機関の負荷が低い場合は前記第２位置に動作するように、前記通路切替手段を制御する制御手段と、を更に具備してもよい（請求項９）。

本発明の一態様においては、前記低圧接続通路が前記第１室に接続され、前記第３室と前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁下流の負圧源とを接続する負圧導入通路を更に具備してもよい（請求項１０）。スロットル弁下流の負圧源は内燃機関の負荷（スロットル開度）に応じて負圧の大きさが連続的に変化するので、その負圧源と第３室とを負圧導入通路にて接続することにより、内燃機関に供給する燃料の圧力を内燃機関の負荷に応じて連続的に変化させることができる。

この態様においては、前記負圧導入通路から分岐して前記リターン通路に接続される分岐通路と、前記負圧導入通路の分岐位置に設けられて、前記分岐通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記負圧導入通路とを開通させる第１位置と前記負圧導入通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記分岐通路とを開通させる第２位置との間で動作可能な通路切替手段と、を更に具備してもよい（請求項１１）。この場合には、通路切替手段を適宜操作することにより、内燃機関に供給する燃料の圧力を負荷に応じて連続的に変化させる状態と、その連続的な変化を中止させる状態とを切り替えることができる。

本発明の一態様においては、前記低圧接続通路が前記第１室に接続され、前記第３室と前記内燃機関の油圧源とを接続する油圧導入通路を更に具備してもよい（請求項１２）。内燃機関の油圧源の油圧は、冷却水温や油温に代表される機関温度と相関する。即ち、機関温度が高いほど油圧が低くなる関係にある。この態様によれば、その油圧源と第３室とを油圧導入通路にて接続することにより、内燃機関に供給する燃料の圧力を機関温度に応じて連続的に変化させることができる。

この態様においては、前記油圧導入通路から分岐して前記低圧接続通路に接続される分岐通路と、前記油圧導入通路の分岐位置に設けられて、前記分岐通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記油圧導入通路とを開通させる第１位置と前記油圧導入通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記分岐通路とを開通させる第２位置との間で動作可能な通路切替手段と、を更に具備してもよい（請求項１３）。この場合には、通路切替手段を適宜操作することにより、内燃機関に供給する燃料の圧力を機関温度に応じて連続的に変化させる状態と、その連続的な変化を中止させる状態とを切り替えることができる。

本発明の一態様において、前記第１室と前記第２室との間及び前記第２室と前記第３室との間の少なくとも一方には、室間の燃料漏れを阻止できかつ前記可動部材の移動方向に弾性変形可能なシール部材が前記ケーシング及び前記可動部材のそれぞれに固定されてもよい（請求項１４）。この態様によれば、ケーシング及び可動部材のそれぞれに固定されたシール部材によって各室間が仕切られて燃料漏れが完全に阻止される。このため、燃料漏れの完全な阻止が困難なＯリング等の可動部に対して摺動するシール部材を利用する場合と比べて高圧燃料ポンプの吐出効率を高めることができる。

本発明の一態様において、前記圧力調整機構には、前記可動部材が前記燃料導入通路を開通する側に移動したときに前記可動部材と前記ケーシングとの間に隙間が確保された状態で前記ケーシングの内壁又は前記可動部材の後端面に突き当たる突部が設けられてもよい（請求項１５）。この態様によれば、可動部材が移動してケーシングに突き当たったときに突部によって可動部材とケーシングとの間に隙間が確保されるので、可動部材がケーシングに密着して吸い付いてしまうスクイーズ現象の発生を防止できる。これにより、燃料導入通路が開通したままの状態となる不具合を防止できる。

以上説明したように、本発明の燃料供給装置によれば、第１室又は第２室に低圧通路内の燃料の圧力が更に付加されるので、その圧力が変わることにより可動部材に作用する力のバランスが変わり、その結果として、燃料導入通路を開通させるために必要な分配手段内の圧力が変わることになる。従って、分配手段を介して内燃機関に供給される燃料の圧力を低圧通路内の圧力に応じて変更できる。

（第１の形態）
図１は、本発明の一形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。内燃機関１は不図示の車両に走行用動力源として搭載される。内燃機関１は燃料供給装置２Ａが適用されることにより直列４気筒型で筒内直接噴射型の火花点火内燃機関として構成されている。燃料供給装置２Ａは内燃機関１の気筒毎に設けられた燃料噴射弁３を備えていて、各燃料噴射弁３は先端部を気筒内に臨ませるようにして不図示のシリンダヘッドに取り付けられている。

各燃料噴射弁３による燃料供給を行うため、燃料供給装置２Ａは燃料であるガソリンが貯留された燃料タンク５から燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプ６と、内燃機関１に供給する燃料の圧力（燃圧）を高圧化する高圧燃料ポンプ７と、高圧燃料ポンプ７にて加圧された燃料を各気筒へ分配する分配手段としてのデリバリパイプ８とを備えている。

低圧燃料ポンプ６と高圧燃料ポンプ７とは低圧通路９によって接続されており、その低圧通路９には燃料を濾過する不図示のフィルタやポンプ駆動に伴う燃料の脈動を減衰させる不図示のパルセーションダンパ等が取り付けられている。高圧燃料ポンプ７とデリバリパイプ８とは高圧通路１０にて接続されている。

デリバリーパイプ８には余剰燃料を燃料タンク５に戻すリターン通路１１が接続されている。リターン通路１１にはリリーフ弁１４が取り付けられていて、そのリリーフ弁１４は燃圧が所定の設定圧力を超えた場合に開弁してリターン通路１１を開通させる。これにより、余剰燃料は燃料タンク５に戻される。

低圧燃料ポンプ６は燃料タンク５内に取り付けられている。低圧燃料ポンプ６は、その内部構造の詳細な図示を略したが、直流電動モータとそのモータにて駆動されるインペラーとを備えた周知の回転型電動式ポンプとして構成されている。また、低圧燃料ポンプ６には低圧通路９内の圧力（フィード圧）を高低２段階に切替設定可能な調圧手段としてのプレッシャーレギュレータ１５が設けられている。

高圧燃料ポンプ７は内燃機関１のカムシャフト１７から取り出した動力にて駆動される周知のプランジャ式ポンプとして構成されている。高圧燃料ポンプ７はポンプハウジング１８に形成された吸入通路１９及び吐出通路２０を有しており、吸入通路１９には低圧通路９が吐出通路２０には高圧通路１０がそれぞれ接続されている。吸入通路１９及び吐出通路２０のそれぞれには燃料の逆流を防止するチェック弁２１が図示の向きで設けられている。ポンプハウジング１８にはプランジャ２５が往復動自在に収容される加圧室２６が形成されいて、この加圧室２６は吸入通路１９及び吐出通路２０のそれぞれと連通している。低圧燃料ポンプ６から吸入通路１９を経由して加圧室２６に供給された燃料は加圧室２６にて加圧されて吐出通路２０から吐出される。高圧燃料ポンプ７にはカムシャフト１７の回転をプランジャ２５の往復運動に変換するプランジャ駆動装置２７が設けられており、この駆動装置２７はカムシャフト１７に形成されたポンプ駆動カム２８と、プランジャ２５に連結されたカムフォロア２９とを備えている。

高圧燃料ポンプ７は、加圧室２６及びデリバリパイプ８のそれぞれに接続されてデリバリパイプ８内の圧力（燃圧）を調整可能な圧力調整機構３０を更に備えている。圧力調整機構３０はケーシング３１と、このケーシング３１内に移動可能に設けられた可動部材３２とを備えている。なお、図示の便宜上、ケーシング３１とポンプハウジング１８とは別部材として図示されているがこれらは一体に構成されている。但し、これらを別体として構成することも可能である。ケーシング３１には加圧室２６に通じる燃料導入通路３３が形成されている。ケーシング３１に可動部材３２が収納されることにより、ケーシング３１には第１室３５、第２室３６及び第３室３７がそれぞれ形成される。可動部材３２の先端側（図の左側）にはボール状の弁体３９が設けられている。可動部材３２の移動によりその弁体３９が燃料導入通路３３に形成された弁座３３ａに着座及び離座して燃料導入通路３３は開通及び閉鎖される。

可動部材３２が基端側（図１の右側）に移動して弁体３９が弁座３３ａから離座すると燃料導入通路３３は第１室３５と通じるようになっている。第２室３６はケーシング３１の内周面に形成された段差部４０と可動部材３２の段差部４１とによって区画されており、第２室３６にはデリバリパイプ８に接続された高圧接続通路４３を介してデリバリパイプ８内の燃料が導入される。第２室３６は、導入された燃料の圧力により可動部材３２を燃料導入通路３３が開通する側（図１の右側）に付勢することができる。第３室３７は可動部材３２を挟んで第２室３６の反対側に位置している。第３室３７の内部には可動部材３２を燃料導入通路３３が閉鎖する側（図１の左側）に付勢する付勢部材としての圧縮スプリング４５が設けられている。ケーシング１８と可動部材３２との摺動部をシールするため、第１室３５と第２室３６との間の燃料漏れを防止する小径Ｏリング４６が、第２室３６と第３室３７との間の燃料漏れを防止する大径Ｏリング４７がそれぞれ設けられている。第１室３５は低圧接続通路５０によって低圧通路９に接続されており、第３室３７はリターン通路１１を介して燃料タンク５に接続されている。

燃料供給装置２Ａは低圧通路９内の圧力（フィード圧）の切り替えに応じて内燃機関１に供給する燃料の圧力（燃圧）が切り替え可能となるように、圧力調整機構３０の各種パラメータが設定されている。その設定により、燃料供給装置２Ａはフィード圧が低圧の場合に燃圧が設定圧である高圧となり、フィード圧が高圧の場合に燃圧が設定圧よりも低い低圧となるように動作する。フィード圧が高圧の場合の燃圧はフィード圧と等しい。以下、こうした動作を実現するための各種パラメータの設定方法について図２を参照しながら説明する。図２は燃料導入通路３３が閉鎖されている場合に可動部材３２に作用する力を図示した説明図である。

ここで、（１）弁体３９のシート面積（弁体３９と弁座３３ａとの接触部を含む平面で弁体３９を切断したとき断面積）をＡ、（２）第１室３５の断面積をＢ、（３）第２室３６の断面積をＣ、（４）第３室３７の断面積をＤ（＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ）、（５）圧縮スプリング４５のセット荷重（燃料導入通路３３の閉鎖時における可動部材３２に対する押し付け力）をＦ、（６）フィード圧をＰｌ、（７）フィード圧の高低２段階の切替値をＰ１（低圧）及びＰ２（高圧）、（８）高圧燃料ポンプ７の吐出圧（デリバリパイプ８内の圧力）をＰｈ、（９）燃圧の設定値をＰ３とする。

燃料導入通路３３の閉鎖時に可動部材３２を開通方向（図２の右方向）に押す力は式１の通りである。また、燃料導入通路３３の閉鎖時に可動部材３２を閉鎖方向（図２の左方向）に押す力は式２の通りである。

Ｐｈ×Ａ＋Ｐｌ×Ｂ＋Ｐｈ×Ｃ ……１

Ｆ＋０ ……２

フィード圧が低圧の場合に燃圧を設定値である高圧にするためには、高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈが設定値Ｐ３未満の場合に燃料導入通路３３が閉鎖状態に維持されつつ、吐出圧Ｐｈが設定値Ｐ３になった時点で弁体３９が弁座３３ａから離座して燃料導入通路３３が開通しなければならない。従って、式１＝式２とした上で、Ｐｌ＝Ｐ１及びＰｈ＝Ｐ３を代入すると式３が得られ、これを整理すると式４が得られる。

Ｐ３×Ａ＋Ｐ１×Ｂ＋Ｐ３×Ｃ＝Ｆ ……３

Ｆ＝（Ａ＋Ｃ）×Ｐ３＋Ｂ×Ｐ１ ……４

一方、フィード圧が高圧の場合に燃圧を設定値よりも低い低圧即ちフィード圧と等しくするためには、フィード圧Ｐｌ及び高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈのそれぞれが切替値Ｐ２の状態で燃料導入通路３３の開通が維持されなければならない。従って、式１＞式２とした上で、Ｐｌ＝Ｐ２及びＰｈ＝Ｐ２を代入すると式５が得られ、これを整理すると式６が得られる。

Ｐ２×Ａ＋Ｐ２×Ｂ＋Ｐ２×Ｃ＞Ｆ ……５

Ｆ＜（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）×Ｐ２ ……６

式４及び式６を共に満たすように、各パラメータを設定することにより上述した燃料供給装置２Ａの動作が実現される。

フィード圧を切り替えるタイミングは内燃機関１の運転状態に適した燃圧となるように制御される。図１に示したように、フィード圧を切り替えるためのプレッシャーレギュレータ１５の制御は内燃機関１の運転状態を適正に制御するために設けられたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６０にて行われる。ＥＣＵ６０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータユニットとして構成されており、ＲＯＭに保持された所定のプラグＲＡＭに従って各種センサからの情報に基づいて燃料噴射量や点火時期等の様々な制御を行っている。ここでは、本発明に関連する制御のみを説明しその他の制御に関する説明を省略する。ＥＣＵ６０に接続されるセンサのうち、本発明に関連するものとしては、内燃機関１の回転速度（回転数）に応じた信号を出力するクランク角センサ６１、内燃機関１の負荷を代表する物理量であるスロットル開度に応じた信号を出力するスロットル開度センサ６２及び内燃機関１の冷却水温に応じた信号を出力する水温センサ６３が設けられている。

図３はＥＣＵ６０が行う第１の形態に係る制御内容を図示した説明図である。図示したように、ＥＣＵ６０は、燃圧が高い高圧噴射と、燃圧が低い低圧噴射とが内燃機関１の負荷に応じて切り替えられるようにプレッシャーレギュレータ１５を制御している。高圧噴射領域と低圧噴射領域との境界に相当する負荷の閾値Ｋｌ１は約２０％に設定されている。つまり、その閾値Ｋｌ１を下回る低負荷の場合には燃圧が低圧に設定され、その閾値Ｋｌ１を上回る高負荷の場合には燃圧が高圧に設定される。低負荷の場合に燃圧が低圧になるので、各燃料噴射弁３のダイナミックレンジを確保できる。ダイナミックレンジは最小噴射量から最大噴射量までの変化範囲である。ダイナミックレンジが確保されることにより低負荷へ対応可能になるので燃料噴射弁３の設計が容易になる。また、低負荷の場合に燃圧が低下するので軽負荷時に耳障りなノイズバイブレーションを低減することが可能になる。一方、高負荷の場合に燃圧が高圧になるので気筒内における燃料の微粒化が促進される。これにより、気筒内壁への燃料付着が抑制されるため、ピストンリングで掻き落とされる燃料が低減してオイル希釈を抑制できる。オイル希釈が起こるとオイルに溶け込んだ燃料が水温上昇に伴って一気に蒸発してブローバイガスとともに吸気通路に戻されると、瞬間的に空燃比がリッチ側に移行する。こうした空燃比変化をＥＣＵ６０が異常と判断することにより燃焼悪化を招くおそれがある。本形態によればオイル希釈を抑制できるため、オイル希釈を原因とした燃焼悪化を防止することができる。

図４は図３の制御を実現するためにＥＣＵ６０が行う制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ６０のＲＯＭに保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ６０は負荷率Ｋｌが所定の閾値Ｋｌ１未満であるか否かを判定し、肯定的判定の場合はステップＳ２に進み、否定的判定の場合はステップＳ３に進む。負荷率Ｋｌは、ＥＣＵ６０が取得したスロットル開度の他、負荷に相関又は影響を与える各種物理量に基づいて演算される周知の物理量である。閾値Ｋｌ１は約２０％に設定される。

ステップＳ２では、フィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。一方、ステップＳ３では、フィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。図４のルーチンによれば、フィード圧Ｐｌの切り替えに伴って燃圧が図３に示すように負荷に応じて高低２段階に切り替えられるため、内燃機関１の負荷に適した燃圧を得ることができる。ＥＣＵ６０が図４のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第２の形態）
図５は本発明の第２の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。燃料供給装置２Ｂは、低圧接続通路５０が圧力調整機構３０の第３室３７に接続され、第１室３５がリターン通路１１を介して燃料タンク５に接続されている。

燃料供給装置２Ｂはフィード圧の切り替えに応じて燃圧が切り替え可能となるように、圧力調整機構３０の各種パラメータが設定されている。その設定により、燃料供給装置２Ｂはフィード圧が低圧の場合に燃圧が高圧となり、フィード圧が高圧の場合に燃圧が低圧となるように動作する。各種パラメータの設定方法は第１の形態に準じたものであるので説明を省略する。こうした動作は以下の原理に基づいている。図６は燃料導入通路３３が閉鎖されている場合に可動部材３２に作用する力を図示した説明図である。ここで、第１の形態と同様に、（１）弁体３９のシート面積をＡ、（２）第１室３５の断面積をＢ、（３）第２室３６の断面積をＣ、（４）第３室の断面積をＤ（＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ）、（５）圧縮スプリング４５のセット荷重をＦ、（６）フィード圧をＰｌ、（７）フィード圧の高低２段階の切替値をＰ１（低圧）及びＰ２（高圧）、（８）高圧燃料ポンプ７の吐出圧（デリバリパイプ８内の圧力）をＰｈとする。そして、可動部材３２を燃料導入通路３３が開通させる側（図６の右側）へ移動させるために要する圧力（開弁圧）によって、図６の左右方向の力が釣り合うことになる。そこで、式７が得られ、この式７を整理すると式８が得られる。

Ｐｈ×Ａ＋Ｐｈ×Ｃ＝Ｆ＋Ｐｌ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ） ……７

Ｐｈ＝［Ｆ＋Ｐｌ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）］／（Ａ＋Ｃ） ……８

式８から明らかなように、本形態の燃料供給装置２Ｂにおいては、フィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１と高圧Ｐ２との間で切り替わると、高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈの大きさが高圧と低圧との間で変化する。この場合、フィード圧Ｐｌの設定圧の差にもよるが、第１の形態に比べて比較的近い２値間での燃圧の切り替えとなる。なお、燃圧の切り替え幅が大きくなるほど燃料噴射弁３のダイナミックレンジが拡大する特性があるため、第１の形態と第２の形態のいずれを採用するかはその特性を勘案して決定すればよい。また、式８から明らかなようにフィード圧Ｐｌに応じて燃圧を変化させることができるため、フィード圧を無段階に変化させることによって燃圧も無段階に変化させることができる。フィード圧を無段階に設定するためには、プレッシャーレギュレータ１５を無段階に設定圧力の変更が可能なものに置き換えれば実現できる。また、低圧燃料ポンプ６自体の吐出量が無段階に変化するように制御することによってフィード圧を無段階に設定することもできる。

図７及び図８はＥＣＵ６０が行う第２の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、図７は内燃機関１の温間時における制御を、図８は内燃機関１の冷間時における制御をそれぞれ示している。ここでは、温間時を水温８０℃以上、冷間時を８０℃未満としている。これらの図から明らかなようにＥＣＵ６０は冷却水温に応じて制御内容を切り替えている。図７に示した温間時では第１の形態と同様に、高燃圧による高圧噴射と、高燃圧よりも低い中燃圧による中圧噴射とが内燃機関１の負荷に応じて切り替えられている。これにより、第１の形態と同様の効果を得ることができる。一方、図８に示した冷間時では負荷の閾値として高低２つの閾値Ｋｌ１、Ｋｌ２を設けるとともに回転数にも閾値Ｎｅ１を設定し、回転数に応じて２つの閾値Ｋｌ１、Ｋｌ２を使い分ける制御を行っている。従って、回転数の閾値Ｎｅ１よりも低回転側では閾値Ｋｌ１を下回る負荷の場合に燃圧が中圧に設定され、その閾値Ｋｌ１を上回る負荷の場合に燃圧が高圧に設定される。一方、回転数の閾値Ｎｅ１よりも高回転側では閾値Ｋｌ２を下回る負荷の場合に燃圧が中圧に設定され、その閾値Ｋｌ２を上回る負荷の場合には燃圧が高圧に設定される。冷間時においては、低回転低負荷の領域で燃圧が高められるため、当該領域で生じ易いオイル希釈を低減することができ、燃焼の安定性が向上する。また、本形態は温間時及び冷間時（の一部）のそれぞれで、中負荷領域で燃圧が中圧に設定された噴射が行われるため、この領域でのポンプ駆動仕事が減少するので内燃機関１の燃費改善が見込まれる。

図９は図７及び図８の制御を実現するためにＥＣＵ６０が行う制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ６０のＲＯＭに保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２１において、ＥＣＵ６０は負荷率Ｋｌの判定を行う。その判定の結果、負荷率Ｋｌが低負荷側の閾値Ｋｌ１未満である場合（Ｋｌ＜Ｋｌ１）はステップＳ２２に、負荷率Ｋｌが高負荷側の閾値Ｋｌ２を超える場合（Ｋｌ＞Ｋｌ２）はステップＳ２３に、負荷率Ｋｌが閾値Ｋｌ１以上で閾値Ｋｌ２以下の場合（Ｋｌ１≦Ｋｌ≦Ｋｌ２）はステップＳ２４にそれぞれ進む。

ステップＳ２２では、中圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。ステップＳ２３では、高圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。

ステップＳ２４では、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗ１（例えば８０℃）未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合は温間時に相当するものと判断してステップＳ２５に進み中圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌを低圧Ｐ１に設定し、その後ルーチンを終える。一方、肯定的判定の場合は冷間時に相当するものと判断してステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、内燃機関１の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１（例えば２８００ｒｐｍ）未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合は中圧噴射を行うべくステップＳ２５に進む。肯定的判定の場合はステップＳ２７に進み高圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。ＥＣＵ６０が図９のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第３の形態）
図１０は本発明の第３の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、第２の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。燃料供給装置２Ｃは、低圧接続通路５０から分岐してリターン通路１１に接続される分岐通路５１と、低圧接続通路５０の分岐位置に設けられた通路切替手段としての切替弁５２とを備えている。切替弁５２は、分岐通路５１を閉鎖する一方で第３室３７と低圧接続通路５０とを開通させる第１位置Ｖ１と、低圧接続通路５０を閉鎖する一方で第３室３７と分岐通路５１とを開通させる第２位置Ｖ２との間で動作可能に構成されている。切替弁５２の当該動作はＥＣＵ６０によって制御される。燃料供給装置２Ｃはフィード圧の切替動作に切替弁５２の動作が組み合わされるため燃圧を３段階に変化させることが可能である。圧力調整機構３０の各種パラメータの設定は上記各形態と同様に行われる。

切替弁５２が第１位置Ｖ１に制御されて第３室３７と低圧接続通路５０とが繋がれば第２の形態と同様の制御が可能になる。また、切替弁５２が第２位置Ｖ２に制御されて第３室３７と分岐通路５１とが繋がり第３室３７と燃料タンク５とが接続されれば、フィード圧が大気圧になる。従って、第２の形態の式８にＰｌ＝０を代入することにより、式９が得られる。

Ｐｈ＝Ｆ／（Ａ＋Ｃ） ……９

式９と式８とを比べれば明らかなように、高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈを第２の形態に比べて更に下げることができる。そのため、ＥＣＵ６０は更にきめ細かな制御が可能になる。

図１１及び図１２はＥＣＵ６０が行う第３の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、図１１は内燃機関１の温間時における制御を、図１２は内燃機関１の冷間時における制御をそれぞれ示している。ここでは、温間時を水温８０℃以上、冷間時を８０℃未満としている。これらの図から明らかなように、第３の形態に係る制御では、第２の形態で実施した中圧噴射よりも低い燃圧による低圧噴射領域が付加されている。即ち、図１２に示した温間時では、高燃圧による高圧噴射と、高燃圧よりも低い中燃圧による中圧噴射と、中燃圧よりも低い低燃圧による低圧噴射とが内燃機関１の負荷に応じて切り替えられている。これにより、上記各形態と同様の効果を得ることができる。一方、図１２に示した冷間時では内燃機関１の回転数に拘わらず、低負荷側の閾値Ｋｌ１を下回る場合に低圧噴射（フィード圧による噴射）が行われるようになっている。

図１３は図１１及び図１２の制御を実現するためにＥＣＵ６０が行う制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ６０のＲＯＭに保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ３１において、ＥＣＵ６０は負荷率Ｋｌの判定を行う。その判定の結果、負荷率Ｋｌが低負荷側の閾値Ｋｌ１未満である場合（Ｋｌ＜Ｋｌ１）はステップＳ３２に、負荷率Ｋｌが高負荷側の閾値Ｋｌ２を超える場合（Ｋｌ＞Ｋｌ２）はステップＳ３３に、負荷率Ｋｌが閾値Ｋｌ１以上で閾値Ｋｌ２以下の場合（Ｋｌ１≦Ｋｌ≦Ｋｌ２）はステップＳ３５にそれぞれ進む。

ステップＳ３２では、低圧噴射を行うべく切替弁５２の弁位置Ｖｖが第２位置Ｖ２に設定されるように切替弁５２を制御し、その後ルーチンを終える。ステップＳ３３では、弁位置Ｖｖが第１位置Ｖ１に設定されるように切替弁５３を制御してステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、高圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御し、その後ルーチンを終える。

ステップＳ３５では、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗ１（例えば８０℃）未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合は温間時に相当するものと判断してステップＳ３６に進み中圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌを低圧Ｐ１に設定し、その後ルーチンを終える。一方、肯定的判定の場合は冷間時に相当するものと判断してステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、内燃機関１の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１（例えば２８００ｒｐｍ）未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合は中圧噴射を行うべくステップＳ３６に進む。肯定的判定の場合はステップＳ３８に進み高圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。ＥＣＵ６０が図１３のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第４の形態）
図１４は本発明の第４の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。燃料供給装置２Ｄは、低圧接続通路５０が第１室３５に接続され、第３室３７と内燃機関１の吸気通路５４に設けられたスロットル弁５５下流の負圧源５４ａとを接続する負圧導入通路５６を備えている。吸気通路５４は内燃機関１のシリンダヘッド５７に空気を導く通路であり、スロットル弁５５の開度が絞られることにより、スロットル弁５５下流の圧力は大気圧よりも低い負圧となる。その負圧源５４ａは内燃機関１の負荷（スロットル開度）に応じて負圧の大きさが連続的に変化するので、その負圧源５４ａと第３室３７とを負圧導入通路５６にて接続することにより、燃圧を内燃機関１の負荷に応じて連続的に変化させることができる。

燃料供給装置２Ｄに設けられた圧力調整機構３０の各種パラメータは以下の方法で設定される。図１５は燃料導入通路３３が閉鎖されている場合に可動部材３２に作用する力を図示した説明図である。

ここで、（１）弁体３９のシート面積をＡ、（２）第１室３５の断面積をＢ、（３）第２室３６の断面積をＣ、（４）第３室３７の断面積をＤ（＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ）、（５）圧縮スプリング４５のセット荷重（燃料導入通路３３の閉鎖時における可動部材３２に対する押し付け力）をＦ、（６）フィード圧をＰｌ、（７）フィード圧の高低２段階の切替値をＰ１（低圧）及びＰ２（高圧）、（８）負圧源５４ａの圧力をＰｂ、（９）Ｐｂの最小値をＰ４（Ｐ４＜０、なおＰｂの最大値は０である。）、（１０）高圧燃料ポンプ７の吐出圧（デリバリパイプ８内の圧力）をＰｈ、（１１）燃圧の設定値をＰ３（Ｐｂが０における設定圧）とする。

燃郎導入通路３３の閉鎖時に可動部材３２に作用する力は図１５の通りとなる。即ち、可動部材３２を開通方向（図１５の右方向）に押す力は第１の形態で説明した式１と同じである。また、燃料導入通路３３の閉鎖時に可動部材３２を閉鎖方向（図１５の左方向）に押す力は式１０の通りである。

Ｆ＋Ｐｂ×（Ａ＋Ｂ＋Ｃ） ……１０

フィード圧が低圧の場合に燃圧を設定値にするためには、高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈが設定値Ｐ３未満の場合に燃料導入通路３３が閉鎖状態に維持されつつ、吐出圧Ｐｈが設定値Ｐ３になった時点で弁体３９が弁座３３ａから離座して燃料導入通路３３が開通しなければならない。従って、式１＝式１０とした上で、Ｐｌ＝Ｐ１、Ｐｈ＝Ｐ３及びＰｂ＝０を代入すると式１１が得られ、これを整理すると式１２が得られる。

Ｐ３×Ａ＋Ｐ１×Ｂ＋Ｐ３×Ｃ＝Ｆ ……１１

Ｆ＝（Ａ＋Ｃ）×Ｐ３＋Ｂ×Ｐ１ ……１２

一方、フィード圧が高圧の場合に燃圧を設定値よりも低い低圧と等しくするためには、フィード圧Ｐｌ及び高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈのそれぞれが切替値Ｐ２の状態で燃料導入通路３３の開通が維持されなければならない。従って、式１＞式１０とした上で、Ｐｌ＝Ｐｈ＝Ｐ２及びＰｂ＝Ｐ４を代入すると式１３が得られ、これを整理すると式１４が得られる。

Ｐ２×Ａ＋Ｐ２×Ｂ＋Ｐ２×Ｃ＞Ｆ＋Ｐ４（Ａ＋Ｂ＋Ｃ） ……１３

Ｆ＜（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）×（Ｐ２−Ｐ４） ……１４

式１２及び式１４を共に満たすように、圧力調整機構３０の各パラメータを設定することにより燃料供給装置２Ｄの上述した動作が実現される。ここで、フィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１に設定された場合の高圧燃料ポンプ７の吐出圧Ｐｈは、式１＝式１０とした上で、Ｐｌ＝Ｐ１を代入し、式１２にてＦを消去してＰｈについて整理すると式１５が得られる。

Ｐｈ＝Ｐ３＋［（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／（Ａ＋Ｃ）］×Ｐｂ ……１５

式１５から明らかなように、フィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１に設定された場合には負圧源５４ａの圧力Ｐｂが小さくなると（大きさが大きくなると）、吐出圧Ｐｈは小さくなる関係にある。

図１６はＥＣＵ６０が行う第４の形態に係る制御内容を図示した説明図である。この図から明らかなように、負荷が閾値Ｋｌ１を上回った場合にフィード圧が低圧となるようにプレッシャーレギュレータ１５をＥＣＵ６０が制御することにより、負荷（スロットル開度に応じて中圧から高圧まで連続的に燃圧を変化させることができる。この連続的な変化の実現は負圧源５４ａの負圧の変化を利用しているため、ＥＣＵ６０はフィード圧を高低２段階に切り替えるだけでよい。一方、負荷が閾値Ｋｌ１を下回った場合にはフィード圧が高圧となるようにプレッシャーレギュレータ１５をＥＣＵ６０が制御することにより、燃圧をフィード圧と等しい低圧に設定できる。以上の制御は第１の形態の図４の制御ルーチンをＥＣＵ６０が実行することにより実現できる。この場合にＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第５の形態）
図１７は本発明の第５の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、第４の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。燃料供給装置２Ｅは、負圧導入通路５６から分岐してリターン通路１１に接続される分岐通路５８と、負圧導入通路５６の分岐位置に設けられた通路切替手段としての切替弁５９とを備えている。切替弁５９は、分岐通路５８を閉鎖する一方で第３室３７と負圧導入通路５６とを開通させる第１位置Ｖ１と、負圧導入通路５６を閉鎖する一方で第３室３７と分岐通路５８とを開通させる第２位置Ｖ２との間で動作可能に構成されている。切替弁５９の当該動作はＥＣＵ６０によって制御される。燃料供給装置２Ｅはフィード圧の切替動作に切替弁５９の動作が組み合わされるため、燃圧を負圧に応じて連続的に変化させる状態と、その連続的な変化を中止させる状態とを切り替えることができるようになる。

図１８及び図１９はＥＣＵ６０が行う第５の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、図１８は内燃機関１の温間時における制御を、図１９は内燃機関１の冷間時における制御をそれぞれ示している。ここでは、温間時を水温８０℃以上、冷間時を８０℃未満としている。これらの図から明らかなように、第５の形態に係る制御は温間時の制御が第４の形態と同一であって格別な違いはないが冷間時における制御に特徴がある。即ち、冷間時においては、燃圧を連続的に変化させる状態とそれを中止させる状態とを内燃機関１の回転数に応じて切り替えている。内燃機関１の回転数が閾値Ｎｅ１よりも低回転側でかつ負荷が閾値Ｋｌ１よりも高い場合には燃圧が一定の高圧噴射を行う一方で、回転数が閾値Ｎｅ１よりも高回転側でかつ負荷が閾値Ｋｌ１よりも高い場合には燃圧を負荷に応じて中圧から高圧までの間で連続的に変化させる燃料噴射を行っている。低回転側で一定燃圧の高圧噴射が行われるので、冷間時で低回転域で弊害が顕著になるオイル希釈を抑制することができる。

図２０は図１８及び図１９の制御を実現するためにＥＣＵ６０が行う制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ６０のＲＯＭに保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ５１において、ＥＣＵ６０は負荷率Ｋｌが所定の閾値Ｋｌ１未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合はステップＳ５２に進み、肯定的判定の場合はステップＳ５３に進む。

ステップＳ５２では、フィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、ステップＳ５４に進む。一方、ステップＳ５３では、低圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。

ステップＳ５４では、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗ１（例えば８０℃）未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合は温間時に相当するものと判断してステップＳ５５に進む。一方、肯定的判定の場合は冷間時に相当するものと判断してステップＳ５６に進む。

ステップ５５では、負荷に応じて燃圧が変化する燃料噴射を行うべく切替弁５９の弁位置Ｖｖが第１位置Ｖ１に設定されるように切替弁５９を制御して今回のルーチンを終える。ステップＳ５６では、内燃機関１の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１（例えば２８００ｒｐｍ）未満であるか否かを判定し、否定的判定の場合はステップＳ５５に進み、負荷に応じて燃圧が変化する燃料噴射を行う。肯定的判定の場合はステップＳ５７に進み、燃圧一定の高圧噴射を行うべく切替弁５９の弁位置Ｖｖが第２位置Ｖ２に設定されるように切替弁５９を制御して今回のルーチンを終える。ＥＣＵ６０が図２０のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第６の形態）
図２１は本発明の第６の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、上記各形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。第６の形態に係る燃料供給装置２Ｆは、ケーシング３１と可動部材３２との間のシール方法に特徴を有している。燃料供給装置２Ｆには、所定のクリアランスＣを設定することにより第２室３６と第３室３７との間での燃料漏れを許容するクリアランスシール部７１がケーシング３１と可動部材３２との間に設けられている。クリアランスＣの大きさは各室３６、３７間に生じる圧力差を考慮して適宜設定される。燃料供給装置２Ｆによれば、デリバリパイプ８内の燃料が導入される第２室３６からリターン通路１１を通じる第３室３７へ燃料漏れが許容される。このため、Ｏリングでシールする形態（第１の形態等）のように、デリバリパイプ８の余剰燃料をリリーフ弁１４を介してリターン通路１１に戻す必要がなり。従って、この燃料供給装置２Ｆによれば、リリーフ弁１４を省略することができるので、部品点数を削減することができる。また、リターン通路１１の長さも短くすることができる。なお、本形態の変形例としては、図２２に示すようにクリアランスシール部７１を第１室３５と第２室３６との間に設けることもできる。この変形例においても、第１室３５及び第２室３６間の燃料漏れが許容されるので、リリーフ弁１４を省略でき部品点数を削減できる。また、第１室３５及び第２室３６間の燃料漏れは、第１室３５と第２室３６との間で圧力が釣り合った場合に止まる。そのため、第２室３６から燃料が抜け切ることはない。

（第７の形態）
図２３は本発明の第７の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、上記各形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。第７の形態に係る燃料供給装置２Ｇは、ケーシング３１と可動部材３２との間のシール方法に特徴を有している。燃料供給装置２Ｇの第１室３５と第２室３６との間及び第２室３６と第３室３７との間のそれぞれには、室間の燃料漏れを阻止できダイヤフラム７１、７２が設けられている。各ダイヤフラム７１、７２はケーシング３１及び可動部材３２間の隙間に対応した幅を持つ波板状に構成されている。各ダイヤフラム７１、７２はケーシング３１及び可動部材３２のそれぞれに溶接部７３によって全周に亘り固定されている。従って、室間の燃料漏れを完全に阻止できる。各ダイヤフラム７１、７２はその板厚が十分に薄いため、可動部材３２の移動方向に弾性変形することができる。従って、各ダイヤフラム７１、７２は本発明に係るシール部材として機能する。燃料供給装置２Ｇによれば、各ダイヤフラム７１、７２によって各室間が仕切られて燃料漏れが完全に阻止されるため、燃料漏れの完全な阻止が困難なＯリング等の可動部に対して摺動するシール部材を利用する場合と比べて高圧燃料ポンプ７の吐出効率を高めることができる。また、燃料供給装置２Ｇは、第３室３７内に燃料が浸入するおそれがないので、第３室３７とリターン通路１１とを接続する必要がなく配管を簡略化することができる。なお、ダイヤフラム７１、７２のどちらか一方のみを採用して、残りのシールは上記各形態で用いたＯリング等で行うこともできる。

（第８の形態）
図２４は本発明の第８の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、上記各形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。第８の形態に係る燃料供給装置２Ｈは、各室間の燃料漏れを完全に阻止できる第７の形態（図２３）の構成を前提とする。燃料供給装置２Ｈは、第３室３７とオイルポンプ８０の下流側に位置する油路８１とを接続する油圧導入通路８３を備えている。オイルポンプ８０は内燃機関１の不図示のクランク軸にて駆動される周知のものである。油路８１内の油圧はオイルポンプ８０にて高められる。つまり、油路８１は本発明に係る油圧源として機能する。油路８１内の油圧は冷却水温や油温に代表される機関温度が高いほど低くなる性質があるので、油圧導入通路８３を通じて第３室３７にオイルが導かれると、その機関温度に応じて連続的に変化する。第３室３７の圧力が高いほど燃圧が高燃圧となる。

図２５はＥＣＵ６０が行う第８の形態に係る制御内容を図示した説明図である。この図から明らかなように、負荷が閾値Ｋｌ１を上回った場合にフィード圧が低圧となるようにプレッシャーレギュレータ１５をＥＣＵ６０が制御することにより、機関温度に応じて中圧から高圧まで連続的に燃圧を変化させることができる。この連続的な変化の実現は機関温度の変化を利用しているため、ＥＣＵ６０はフィード圧を高低２段階に切り替えるだけでよい。一方、負荷が閾値Ｋｌ１を下回った場合にはフィード圧が高圧となるようにプレッシャーレギュレータ１５をＥＣＵ６０が制御することにより、燃圧をフィード圧と等しい低圧に設定できる。以上の制御は第１の形態の図４の制御ルーチンをＥＣＵ６０が実行することにより実現できる。この場合にＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第９の形態）
図２６は本発明の第９の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。なお、以下においては、第８の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。燃料供給装置２Ｉは、油圧導入通路８３から分岐して低圧接続通路５０に接続される分岐通路８５と、油圧導入通路８３の分岐位置に設けられた通路切替手段としての切替弁８６とを備えている。切替弁８６は、分岐通路８５を閉鎖する一方で第３室３７と油圧導入通路８３とを開通させる第１位置Ｖ１と、油圧導入通路８３を閉鎖する一方で第３室３７と分岐通路８５とを開通させる第２位置Ｖ２との間で動作可能に構成されている。切替弁８６の当該動作はＥＣＵ６０によって制御される。燃料供給装置２Ｉはフィード圧の切替動作に切替弁８６の動作が組み合わされるため、燃圧を機関温度に応じて連続的に変化させる状態と、その連続的な変化を中止させる状態とを切り替えることができるようになる。

図２７はＥＣＵ６０が行う第９の形態に係る制御内容を図示した説明図である。この図から明らかなように、第９の形態に係る制御は機関温度に応じて燃圧を連続的に変化させる状態とそれを中止させる状態とを内燃機関１の負荷に応じて切り替えている。内燃機関１の負荷が高負荷側の閾値Ｋｌ２を上回る場合は燃圧が高圧に設定された高圧噴射を行い、内燃機関１の負荷が低負荷側の閾値Ｋｌ１を下回る場合はフィード圧と同一の燃圧による低圧噴射が行われる。そして、内燃機関１の負荷が閾値Ｋｌ１以上で閾値Ｋｌ２以下の場合は機関温度に応じて燃圧を連続的に変化させる燃料噴射が行われる。機関温度が低く負荷が中程度の場合に燃圧が高圧に設定されるため、当該条件で弊害が顕著になるオイル希釈を抑制することができる。

図２８は図２７の制御を実現するためにＥＣＵ６０が行う制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ６０のＲＯＭに保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ９１において、ＥＣＵ６０は負荷率Ｋｌの判定を行う。その判定の結果、負荷率Ｋｌが低負荷側の閾値Ｋｌ１未満である場合（Ｋｌ＜Ｋｌ１）はステップＳ９２に、負荷率Ｋｌが高負荷側の閾値Ｋｌ２を超える場合（Ｋｌ＞Ｋｌ２）はステップＳ９３に、負荷率Ｋｌが閾値Ｋｌ１以上で閾値Ｋｌ２以下の場合（Ｋｌ１≦Ｋｌ≦Ｋｌ２）はステップＳ９５にそれぞれ進む。

ステップＳ９２では、低圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが高圧Ｐ２となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御して、その後ルーチンを終える。なお、低圧噴射を行う際には切替弁８６の弁位置Ｖｖは第１位置Ｖ１又は第２位置Ｖ２のどちらに制御してもよい。ステップＳ９３では、高圧噴射を行うべくフィード圧Ｐｌが低圧Ｐ１となるようにＥＣＵ６０がプレッシャーレギュレータ１５を制御してステップＳ９５に進む。ステップＳ９５では、切替弁８６の弁位置Ｖｖが第２位置Ｖ２に設定されるように切替弁８６を制御して今回のルーチンを終える。

ステップＳ９４では、機関温度に応じて燃圧が変化する燃料噴射を行うべくフィード圧Ｐｌを低圧Ｐ１に制御し、続くステップＳ９６において弁位置Ｖｖが第１位置Ｖ１に設定されるように切替弁８６を制御してルーチンを終える。なお、以上の制御を成立させる前提として、第３室３７に導かれる油圧の最大値が高圧Ｐ１以下に設定されている必要がある。ＥＣＵ６０が図２８のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ６０は本発明に係る制御手段として機能する。

（第１０の形態）
図２９は本発明の第１０の形態に係る燃料供給装置に適用される圧力調整機構を示しており、図３０は図２９のXXX-XXX線に関する圧力調整機構の断面を示している。図示された圧力調整機構３０には、可動部材３２の後端面３２ａに固定されたリング状の突部９０が設けられている。突部９０は図２９の右側、即ち可動部材３２が燃料導入通路３３を開通させる側に突出しており、可動部材３２が移動したときには突部９０の先端部９１がケーシング３１に突き当たる。従って、可動部材３２とケーシング３１との間に突部９０が介在するので、突部９０がケーシング３１の内壁３１ａに突き当たる際にはこれらの間に隙間Ｓが確保された状態となる。これにより、可動部材３２の後端面３２ａがケーシング３１の内壁３１ａに密着して吸い付いてしまうスクイーズ現象の発生を防止できる。従って、燃料導入通路３３が開通したままの状態となる不具合を防止できる。また、突部９０には半径方向に向かって延びて突部９０の半径方向内外を連通する複数の貫通孔９２が形成されている。これにより、突部９０がケーシング３１に突き当たった際に突部９０の内外に圧力差が生じないため、スクイーズ現象の発生を更に効果的に防止することができる。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の燃料供給装置は、上記各形態のように筒内直噴型の火花点火内燃機関に適用して実施できる他、ディーゼル機関にも適用して実施することも可能である。ディーゼル機関に適用した場合には、各気筒に燃料を分配するコモンレールが本発明に係る分配手段に相当することになる。また、上記各形態は単独で又は、矛盾を生じない限度において任意に組み合わせて実施することができる。

本発明の第１の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 燃料導入通路が閉鎖されている場合に可動部材に作用する力を図示した第１の形態に係る説明図。 第１の形態に係る制御内容を図示した説明図。 図３の制御を実現するためにＥＣＵが行う制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 本発明の第２の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 燃料導入通路が閉鎖されている場合に可動部材に作用する力を図示した第２の形態に係る説明図。 第２の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、内燃機関の温間時における制御内容を示した図。 第２の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、内燃機関の冷間時における制御内容を示した図。 図７及び図８の制御を実現するためにＥＣＵが行う制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 本発明の第３の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 第３の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、内燃機関の温間時における制御内容を示した図。 第３の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、内燃機関の冷間時における制御内容を示した図。 図１１及び図１２の制御を実現するためにＥＣＵが行う制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 本発明の第４の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 燃料導入通路が閉鎖されている場合に可動部材に作用する力を図示した第４の形態に係る説明図。 第４の形態に係る制御内容を図示した説明図。 本発明の第５の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 第５の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、内燃機関の温間時における制御内容を示した図。 第５の形態に係る制御内容を図示した説明図であり、内燃機関の冷間時における制御内容を示した図。 図１８及び図１９の制御を実現するためにＥＣＵが行う制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 本発明の第６の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 第６の形態の変形例を示した図。 本発明の第７の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 本発明の第８の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 第８の形態に係る制御内容を図示した説明図。 本発明の第９の形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 第９の形態に係る制御内容を図示した説明図。 図２７の制御を実現するためにＥＣＵが行う制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 本発明の第１０の形態に係る燃料供給装置が適用される圧力調整機構を示した図。 図２９のXXX-XXX線に関する圧力調整機構の断面を示した図。

符号の説明

１ 内燃機関
６ 低圧燃料ポンプ
７ 高圧燃料ポンプ
９ 低圧通路
２６ 加圧室
３０ 圧力調整機構
３１ ケーシング
３２ 可動部材
３３ 燃料導入通路
３５ 第１室
３６ 第２室
３７ 第３室
５０ 低圧接続通路
６０ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (15)

1. 燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、内燃機関にて駆動される高圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとを接続する低圧通路と、前記高圧燃料ポンプにて加圧された燃料を前記内燃機関の各気筒に分配するための分配手段と、を具備し、前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する加圧室と、前記加圧室に接続されて前記分配手段内の圧力を調整可能な圧力調整機構と、を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
   前記圧力調整機構は、ケーシングと、前記ケーシングに形成されて前記加圧室に通じる燃料導入通路と、前記ケーシング内に移動可能に設けられてその移動により前記燃料導入通路を開通及び閉鎖できる可動部材と、前記ケーシング内に形成されて前記可動部材の移動により前記燃料導入通路が開通したときに前記燃料導入通路と通じる第１室と、前記ケーシング内に形成されて前記分配手段内の燃料が導入されるとともに、その燃料の圧力により前記可動部材を前記燃料導入通路が開通する側へ付勢する第２室と、前記可動部材を前記燃料導入通路が閉鎖する側へ付勢する付勢部材と、前記ケーシング内に形成されて前記可動部材を挟んで前記第２室の反対側に位置し前記付勢部材が内部に設けられた第３室と、を有し、
   前記低圧通路から分岐して前記圧力調整機構の前記第１室又は前記第３室のいずれか一方に接続された低圧接続通路を更に具備することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記低圧接続通路が前記第１室に接続され、
   前記第３室と前記燃料タンクとを接続するリターン通路を更に具備する請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記低圧接続通路が前記第３室に接続され、
   前記第１室と前記燃料タンクとを接続するリターン通路を更に具備する請求項１に記載の燃料供給装置。
4. 前記リターン通路は、所定の設定圧力で開弁するリリーフ弁を介して前記分配手段に接続されている請求項２又は３に記載の燃料供給装置。
5. 前記ケーシングと前記可動部材との間に所定のクリアランスを設定することにより前記第２室と前記第３室との間での燃料漏れを許容するクリアランスシール部が前記ケーシングと前記可動部材との間に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
6. 前記ケーシングと前記可動部材との間に所定のクリアランスを設定することにより前記第１室と前記第２室との間での燃料漏れを許容するクリアランスシール部が前記ケーシングと前記可動部材との間に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
7. 前記低圧通路内の圧力を変化させる調圧手段と、前記内燃機関の負荷が高い場合に前記低圧通路内の圧力が高く、前記内燃機関の負荷が低い場合に前記低圧通路内の圧力が低くなるように、前記調圧手段を制御する制御手段と、を更に具備する請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
8. 前記低圧接続通路から分岐して前記リターン通路に接続される分岐通路と、前記低圧接続通路の分岐位置に設けられて、前記分岐通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記低圧接続通路とを開通させる第１位置と前記低圧接続通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記分岐通路とを開通させる第２位置との間で動作可能な通路切替手段と、を更に具備する請求項３に記載の燃料供給装置。
9. 前記内燃機関の負荷が高い場合は前記第１位置に、前記内燃機関の負荷が低い場合は前記第２位置に動作するように、前記通路切替手段を制御する制御手段と、を更に具備する請求項８に記載の燃料供給装置。
10. 前記低圧接続通路が前記第１室に接続され、
    前記第３室と前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁下流の負圧源とを接続する負圧導入通路を更に具備する請求項１に記載の燃料供給装置。
11. 前記負圧導入通路から分岐して前記リターン通路に接続される分岐通路と、前記負圧導入通路の分岐位置に設けられて、前記分岐通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記負圧導入通路とを開通させる第１位置と前記負圧導入通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記分岐通路とを開通させる第２位置との間で動作可能な通路切替手段と、を更に具備する請求項１０に記載の燃料供給装置。
12. 前記低圧接続通路が前記第１室に接続され、
    前記第３室と前記内燃機関の油圧源とを接続する油圧導入通路を更に具備する請求項１に記載の燃料供給装置。
13. 前記油圧導入通路から分岐して前記低圧接続通路に接続される分岐通路と、前記油圧導入通路の分岐位置に設けられて、前記分岐通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記油圧導入通路とを開通させる第１位置と前記油圧導入通路を閉鎖する一方で前記第３室と前記分岐通路とを開通させる第２位置との間で動作可能な通路切替手段と、を更に具備する請求項１２に記載の燃料供給装置。
14. 前記第１室と前記第２室との間及び前記第２室と前記第３室との間の少なくとも一方には、燃料室間の燃料漏れを阻止できかつ前記可動部材の移動方向に弾性変形可能なシール部材が前記ケーシング及び前記可動部材のそれぞれに固定されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
15. 前記圧力調整機構には、前記可動部材が前記燃料導入通路を開通する側に移動したときに前記可動部材と前記ケーシングとの間に隙間が確保された状態で前記ケーシングの内壁又は前記可動部材の後端面に突き当たる突部が設けられている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。

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