JP3000675B2 - 内燃機関用燃料供給装置 - Google Patents

内燃機関用燃料供給装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、比較的高い燃料圧力で燃料噴射を行なえ、
筒内噴射式内燃機関に用いて好適の、内燃機関用燃料供
給装置に関する。
背景技術 例えば、いわゆる筒内噴射式内燃機関或いは直接噴射
式内燃機関（直噴式内燃機関）などと呼ばれている、燃
料をシリンダ内で噴射する方式の内燃機関としては、デ
ィーゼルエンジンが広く知られているが、近年、火花点
火式エンジン（一般には、ガソリンエンジンが対応する
ので、以下、ガソリンエンジンという）においても、筒
内噴射式のものが提案されている。
このような筒内噴射式内燃機関では、機関の性能向上
や排出ガスの低減のために、燃料噴射圧力を上げて燃料
噴霧を微粒化し、燃料噴射期間を短縮化する傾向にあ
る。また、過給機構をそなえた機関では、過給時には、
過給圧に応じた高い燃料噴射圧力が要求される。
そこで、筒内噴射式内燃機関における燃料供給装置
は、このように十分に高い（例えば数十気圧程度）燃料
噴射圧力が得られるように、低圧燃料ポンプで加圧され
た燃料を高圧燃料ポンプでさらに加圧して燃料噴射弁に
供給するように構成されている。
しかしながら、高圧燃料ポンプには、通常、エンジン
駆動式のものが採用されるため、その吐出圧はエンジン
回転速度（エンジン回転数）に応じたものになるので、
エンジン始動時には、エンジン回転数が低く高圧燃料ポ
ンプの吐出圧は極めて低くなって、低圧燃料ポンプと燃
料噴射弁との間の高圧燃料ポンプが却って燃料流の妨げ
になって、燃料噴射弁での燃料圧は低圧燃料ポンプの吐
出圧レベルにも達しないことになる。
また、エンジンの始動操作開始後には、一般的に、エ
ンジン回転数が低く、したがって高圧燃料ポンプの吐出
圧も低いため、燃料圧力が低圧状態であることから、コ
ントローラは燃料噴射弁を低圧モードで作動させ、エン
ジンの始動操作開始から所定時間が経過すると、一般的
に、エンジン回転数が高まり、高圧燃料ポンプの吐出圧
も高まって、燃料圧力が高圧状態となることから、コン
トローラは燃料噴射弁を高圧モードで作動させる。
しかしながら、例えば、極低温時における始動の際な
ど機関の状態や環境によっては、所定時間が経過しても
エンジン回転数が高まらないことがあり、逆に、所定時
間が経過する以前でもエンジン回転数が高まってしまう
こともあるため、燃料圧力とコントローラによる燃料噴
射弁の制御モード（低圧モードや高圧モード等）とが対
応せず、この結果、適切な燃料噴射が行なえず、安定し
た燃焼を確保できなくなる。
そこで、例えば、特開平７−83134号公報等には、内
燃機関の始動時等の高圧燃料ポンプの吐出圧が十分でな
い時にも所定の燃料圧力が得られるようにするととも
に、燃料圧力に応じて機関の燃焼を良好に行なえるよう
にすべく、FIG.5に示すような内燃機関用燃料供給装置
が提案されている。
FIG.5において、１は燃料噴射弁（インジェクタ）、
２は燃料タンク、３は燃料噴射弁１と燃料タンク２との
間に設けられた燃料通路であり、４は燃料通路３の燃料
タンク２側の上流部に設けられた低圧燃料ポンプ、５は
低圧燃料ポンプと燃料噴射弁１との間に設けられた高圧
燃料ポンプである。また、6,7は燃料通路の入口部分に
設けられた燃料フィルタ、８は逆止弁、９は低圧制御手
段としての低圧制御弁、10は高圧制御手段としての高圧
制御弁である。
この内燃機関用燃料供給装置は、燃料をシリンダ内に
直接噴射する筒内噴射式ガソリンエンジンにそなえられ
る。FIG.5に示すように、燃料通路３は、燃料タンク２
からインジェクタ１へ燃料を送給する送給路3Aと、イン
ジェクタ１で噴射されなかった燃料を燃料タンク２に戻
す返送路3Bとから構成されている。また、インジェクタ
１は、デリバリパイプ1Aを通じて燃料を供給されるが、
ここでは、デリバリパイプ1A自体も燃料通路３の一部と
考える。
低圧燃料ポンプ４は、燃料通路３の送給路3Aの上流部
の燃料タンク２内に設けられた電動式フィードポンプで
あり、エンジンの始動とともに起動して、エンジンの停
止時には停止するが、エンジンの回転速度に依存するこ
となく所定の吐出圧を発生でき、燃料を大気圧の状態か
ら数気圧程度まで加圧する。
高圧燃料ポンプ５は、この低圧燃料ポンプ４から吐出
された燃料を数十気圧程度まで加圧するものである。こ
の高圧燃料ポンプ５には、機関駆動式ポンプ（以下、エ
ンジン駆動ポンプという）が用いられており、当然なが
ら、エンジンの作動と直接連動して作動し、エンジンの
回転速度に応じて吐出圧を発生する。
なお、低圧燃料ポンプ４から高圧燃料ポンプ５までの
送給路3Aの途中には逆止弁８が介装されており、この逆
止弁８により低圧燃料ポンプ４から吐出された燃料の圧
力が維持されるようになっている。
また、燃料通路３の送給路3Aと返送路3Bとの間に、低
圧燃料ポンプ４からの吐出圧を設定圧（例えば0.33MP
a、即ち、３気圧程度）に調整する低圧制御弁（低圧レ
ギュレータ）９が設けられている。
インジェクタ１の直下流部分には、高圧燃料ポンプ５
からの吐出圧を設定圧（例えば、5MPa、即ち、50気圧程
度）に調整する高圧制御弁（高圧レギュレータ）10が設
けられている。
そして、高圧燃料ポンプ５を迂回するバイパス通路
（以下、第１バイパス通路という）11が設けられ、この
第１バイパス通路11に、送給路3Aの上流側から下流側へ
のみ燃料を通過させる逆止弁12が設けられている。この
逆止弁12は、高圧燃料ポンプ５が十分に作動しないと、
第１バイパス通路11を開放し、高圧燃料ポンプ５が十分
に作動すると第１バイパス通路11を閉鎖する。
さらに、高圧制御弁10を迂回するバイパス通路（以
下、第２バイパス通路という）13が設けられ、このバイ
パス通路13には、電磁切換弁（燃圧切換弁）14が設けら
れ、この電磁切換弁14はエンジンの始動時に開放し、始
動時以後は閉鎖する。
さらに、電磁切換弁14の直下流部分には、エンジンの
始動直後、返送路3Bが開放していても、低圧制御弁８で
制御される設定圧に近い程度の燃料圧力が得られるよう
にする固定絞り15が設けられている。この第２バイパス
通路13により、燃料通路３内のインジェクタ１の近傍に
含有したベーパ（気泡）をエンジン始動初期に排出する
ことができる。
そして、コントローラ30が、始動運転時に電磁切換弁
14を通電させて開放し、通常運転状態で電磁切換弁14の
通電を停止させて閉鎖するように制御する。
また、始動運転時には、インジェクタゲインやインジ
ェクタ無駄時間も低圧側に設定する。
このような構成により、例えばFIG.6に示すように、
燃料供給の制御を行なうことができる。
まず、エンスト状態であるか否かが判断されて（ステ
ップS401）、エンスト状態でなければ、イグニッション
キースイッチ16がスタータオン位置に入れられたか否か
が判断される（ステップS402）。イグニッションキース
イッチ16がスタータオン位置に入れられたら、始動運転
モードとなり、タイマを０にリセットする（ステップS4
03）。
この時には、エンジンの始動（つまり、クランキン
グ）とともに、低圧燃料ポンプ４及び高圧燃料ポンプ５
が作動し、これと同時に、コントローラ30が、電磁切換
弁14を励磁し、第２バイパス通路13を開放する（ステッ
プS404）とともに、燃料噴射弁１を特定運転モードで駆
動制御する。即ち、低圧モードのインジェクタゲインを
選択して（ステップS405）、低圧モードのインジェクタ
無駄時間を選択する（ステップS406）のである。
この後、エンジン回転速度が所定値（例えば430rpm）
を越えると始動モードが終了したと判断し、ステップS4
02からステップS407に進んで、エンジン回転速度が第１
の基準回転速度（例えば1000rpm）を越えたか否かを判
断し、エンジン回転速度が第１の基準回転速度（1000rp
m）を越えたら、タイマのカウントを開始する（ステッ
プS408）。
そして、ステップS409の判断、即ち、タイマのカウン
トが所定値に達したかを判断し、タイマのカウントが所
定値に達しなければ、ステップS410に進んで、エンジン
回転速度が第２の基準回転速度（例えば2000rpm）を越
えたか否かを判断する。
エンジン回転速度が第２の基準回転速度（2000rpm）
を越えなければ、タイマのカウントが所定値になるまで
は（即ち，所定時間が経過するまでは）、ステップS404
〜S406の動作が続行される。
この状態では、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４
から吐出され、下流の低圧制御弁（低圧レギュレータ）
９で所定の低圧値に調圧された燃料が、燃料噴射弁（イ
ンジェクタ）１に供給され、余った燃料は、燃料タンク
にリターンされる。低圧燃料ポンプ４は、始動後速やか
に所定圧（数気圧）の吐出圧状態になるが、エンジン始
動直後は、エンジンの回転も上がらないので、高圧燃料
ポンプ５は、十分な吐出圧が発生しない。
このため、エンジン始動直後には、高圧燃料ポンプ５
は、寧ろ、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧による燃料通
路３内の燃料流の流通の抵抗になってしまうが、本装置
では、高圧燃料ポンプ５と並列に設けられた第１バイパ
ス通路11を通じて、燃料噴射弁１側へ燃料が供給される
ので、燃料噴射弁１からは、低圧制御弁９で調整される
圧力程度の燃料圧力で燃料噴射を行なえる。
一般に、エンジンの始動直後は、燃焼に必要とする燃
料量も少なく、従って、燃料噴射のパルス幅も短く、ま
た燃料噴射のパルスタイミングも、従来のマルチポイン
トインジェクション（MPI）と同様に、吸気行程中のみ
で十分であり、これに応じて、低圧モードのインジェク
タゲイン及びインジェクタ無駄時間が選択されて燃料噴
射が行なわれるので、この低圧制御弁９の調整圧レベル
程度の燃料圧力であってもこの燃料圧力が安定していれ
ば、エンジンの回転を滑らかに上昇させることができ
る。
これにより、エンジンの回転上昇とともに、高圧燃料
ポンプ５の吐出流量が増加していき、高圧燃料ポンプ５
の吐出圧も滑らかに上昇して、エンジン回転速度が第２
の基準回転速度（2000rpm）を越えた場合、又は、エン
ジン回転速度が第２の基準回転速度（2000rpm）を越え
ないが第１の基準回転速度（1000rpm）を越えた状態で
所定の時間が経過した場合には、ステップS409又はステ
ップS410からステップS411に進んで、コントローラ30
が、電磁切換弁14を閉鎖し、燃料噴射弁１を通常運転モ
ード（即ち、高圧モード）で駆動制御する。即ち、高圧
モードのインジェクタゲインを選択して（ステップS41
2）、高圧モードのインジェクタ無駄時間を選択する
（ステップS413）。そして、タイマを０にリセットする
（ステップS414）。この後は、エンジンが停止しないか
ぎりは、ステップS411〜S414の動作が続行される。
この結果、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４から
吐出され高圧燃料ポンプ12で高圧に加圧されるととも
に、高圧制御弁（高圧レギュレータ）10で所定の高圧値
に調圧された燃料が、燃料噴射弁（インジェクタ）１に
供給され、余った燃料は、燃料タンクに戻される状態と
なる。
これにより、高圧燃料ポンプ５の吐出圧はロスするこ
となく高圧燃料ポンプ５の下流側の燃料圧力を高めてい
き、高圧制御弁10の調整圧以上に燃料圧力を高めるよう
になる。また、高圧モードのインジェクタゲインと高圧
モードのインジェクタ無駄時間とが選択されるので、燃
料噴射は適切に行なえる。
こうして、高圧燃料ポンプ５の吐出圧が十分なレベル
に上昇して、高圧制御弁10の調整圧程度の高い燃料圧力
で燃料噴射弁１から燃料噴射を行なえるようになり、エ
ンジン始動直後から滑らかにエンジン回転速度を高めて
いくので、例えば筒内噴射式の内燃機関において、燃料
噴射期間（即ち、燃料噴射のパルス幅）を短縮化するた
めに要求されたり、過給時に過給圧に応じて要求される
高い燃料噴射圧力を得られるようになる。
また、第２バイパス通路13を開閉する電磁切換弁14
は、エンジン始動後所定期間（比較的短時間）が経過し
て、ベーパの排出が十分に行なわれた後には、閉鎖する
ので、この後は、高圧制御弁10で制御される圧力まで燃
料圧力を高めることができるようになり、例えば高速運
転時等に十分な燃料噴射圧力を得られるようになる。
ところで、上述の従来技術（FIG.5及びFIG.6参照）で
は、特定運転状態を設定して、電磁切換弁14を開放し、
始動時に、低圧燃料ポンプ４で駆動された燃料のインジ
ェクタ１の下流側での流路を確保して、低圧での安定し
た燃料流通を行なうとともに、この燃料流通により、燃
料通路３内のインジェクタ１の近傍に含有したペーパ
（気泡）をエンジン始動初期に排出させるようにしてい
る。
しかしながら、断線や電磁切換弁14の固着等によっ
て、電磁切換弁14が作動不良、あるいは作動不能になる
場合が考えられる。このような場合には、電磁切換弁14
は電力が供給されない時はバネの力によって閉鎖側に設
定されているため、断線や電磁切換弁14の固着が生じる
と第２バイパス通路13が閉鎖したままになり、燃料圧力
を低圧に制御することができなくなる。しかし、電磁切
換弁14に駆動信号を発する場合には、同時にインジェク
タには低い燃料圧力に応じた燃料噴射弁駆動時間（高圧
時に比べて長時間）に制御する信号が送られるため、実
際には、燃料圧力が上がっているのに、インジェクタは
それよりも低い圧力に対応した作動となってしまい燃料
噴射量が適量とならず、エンジンの始動性能を悪化さ
せ、さらにはエンジンが始動不能になるという課題があ
る。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、
燃圧切換弁等の燃圧判定手段が作動不能となった場合に
も機関の燃焼を良好に行なえるようにした、内燃機関用
燃料供給装置を提供することを目的とする。
発明の開示 このため、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、内燃
機関にそなえられた燃料噴射弁と燃料タンクとの間に設
けられた低圧燃料ポンプと、該燃料タンクから該燃料噴
射弁に至りさらに該燃料噴射弁から再び該燃料タンクに
戻る循環回路として構成された燃料通路と、該燃料通路
における該低圧燃料ポンプと該燃料噴射弁との間に設け
られ該内燃機関に駆動される高圧燃料ポンプとをそなえ
るとともに、該高圧燃料ポンプの下流側の燃料通路部分
に設けられ、該高圧燃料ポンプから吐出された燃料圧力
を制御する高圧制御手段と、該高圧制御手段の上流側か
ら下流側に至るバイパス通路に設けられ、該バイパス通
路を該内燃機関の運転状態に応じて開閉する燃圧切換弁
と、該燃圧切換弁による該バイパス通路の開放時に該バ
イパス通路の上流側の燃料通路部分内の燃料圧力を該高
圧制御手段による制御圧よりも低い圧力に制御する低圧
制御手段と、該燃圧切換弁が故障し該バイパス通路の開
度が規制されたことを検出する故障検出手段と、該故障
検出手段による故障検出時に、該低圧制御手段による制
御圧よりも高圧側の所定燃料圧力に応じて該燃料噴射弁
の駆動時間を変更する駆動時間変更手段とを備えること
を特徴としている。
このような構成により、燃圧切換弁が断線等により故
障した場合にも、低圧制御手段による制御圧よりも高い
燃料圧力に応じて燃料噴射弁の駆動時間を設定すること
ができ、機関の燃焼を良好に行なうことができるという
利点がある。
また、該高圧燃料ポンプ又は該高圧燃料ポンプと同期
して回転する回転部材の回転速度を検出する回転速度検
出手段をさらにそなえ、該所定燃料圧力は、回転速度検
出手段により検出された回転速度から推定されることが
好ましい。
このような構成により、燃圧切換弁が断線等により故
障した場合にも、内燃機関の運転状態、即ち、燃料圧力
に応じて、適切な燃料噴射弁の駆動時間を設定すること
ができ、機関の燃焼を良好に行なうことができるという
利点がある。
さらに、該駆動時間変更手段が、該回転速度検出手段
により検出された回転速度に基づいて燃料圧力を推定す
る燃料圧力推定手段を有し、該燃料圧力推定手段で推定
された燃料圧力に応じて該燃料噴射弁の駆動時間を変更
するように構成することもできる。
このような構成により、上述と同様に、燃圧切換弁が
断線等により故障した場合にも、内燃機関の運転状態、
即ち、燃料圧力に応じて、適切な燃料噴射弁の駆動時間
を設定することができ、機関の燃焼を良好に行なうこと
ができるという利点がある。
また、該駆動時間変更手段が、回転速度と燃料圧力と
の対応関係に基づいて予め設定された回転速度−燃料噴
射弁駆動時間対応マップを用いて、該故障検出手段によ
る故障検出時に該回転速度検出手段で検出した回転速度
に基づいて、該燃料噴射弁の駆動時間を変更するように
構成することもできる。
このような構成により、回転速度から直接燃料噴射弁
の駆動時間を設定することができるため、制御ロジック
が簡素化できるという利点がある。
さらに、該燃圧切換弁が、内燃機関の始動時に所定期
間だけ開放されることが好ましい。
このような構成により、内燃機関の始動時の所定期間
において、燃圧切換弁が故障した場合にも、内燃機関の
運転状態、即ち、燃料圧力に応じて適切な燃料噴射弁駆
動時間とすることができ、内燃機関の始動性が悪化し、
さらには始動不能となるのを防ぐことができ、最低限の
始動性を確保できるという利点がある。
また、少なくとも該所定期間内は該駆動時間変更手段
により該燃料噴射弁の駆動時間が変更されることが好ま
しい。
このような構成により、内燃機関の始動時の所定期間
において、燃圧切換弁が故障した場合にも、内燃機関の
運転状態、即ち、燃料圧力に応じて、適切な燃料噴射弁
駆動時間とすることができ、内燃機関の始動性が悪化
し、さらには始動不能となるのを防ぐことができ、最低
限の始動性を確保できるとともに、所定期間経過後は高
圧の燃料圧力に応じて、適切な燃料噴射弁の駆動時間を
設定することができることとなり、機関の燃焼を良好に
行なうことができるという利点がある。
また、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、内燃機関
にそなえられた燃料噴射弁と燃料タンクとの間に設けら
れた低圧燃料ポンプと、該燃料タンクから該燃料噴射弁
に至りさらに該燃料噴射弁から再び該燃料タンクに戻る
循環回路として構成された燃料通路と、該燃料通路にお
ける該低圧燃料ポンプと該燃料噴射弁との間に設けられ
該内燃機関に駆動される高圧燃料ポンプとをそなえると
ともに、該高圧燃料ポンプの下流側の燃料通路部分に設
けられ、該高圧燃料ポンプから吐出された燃料圧力を第
１制御圧に制御する高圧制御手段と、該高圧制御手段の
上流側から下流側に至るバイパス通路に設けられ、該バ
イパス通路を該内燃機関の運転状態に応じて開閉する燃
圧切換弁と、該燃圧切換弁による該バイパス通路の開放
時に該バイパス通路の上流側の燃料通路部分内の燃料圧
力を該高圧制御手段による第１制御圧よりも低い圧力の
第２制御圧に制御する低圧制御手段と、該第１制御圧に
応じた該燃料噴射弁の駆動時間である第１の駆動時間、
及び、該第２制御圧に応じた該燃料噴射弁の駆動時間で
あって該第１の駆動時間よりも長期間である第２の駆動
時間を設定する駆動時間設定手段と、該燃圧切換弁が故
障し該バイパス通路の開度が規制されたことを検出する
故障検出手段と、該駆動時間設定手段が、該故障検出手
段による故障検出時に該第１の駆動時間と該第２の駆動
時間との間に位置する第３の駆動時間に該燃料噴射弁の
駆動時間を変更する駆動時間変更手段と、を備えること
を特徴としている。
このような構成により、制御ロジックを簡素化しなが
ら、燃料噴射弁の駆動時間を燃料圧力に略一致させるこ
とができ、機関の燃焼を良好にすることができるという
利点がある。
また、該駆動時間変更手段が、該故障検出手段による
故障検出後所定時間経過後に該燃料噴射弁の駆動時間を
該第３の駆動時間に変更することが好ましい。
このような構成により、制御ロジックをさらに簡素化
することができるという利点がある。
また、本発明の内燃機関用燃料供給装置は、内燃機関
にそなえられた燃料噴射弁と燃料タンクとの間に設けら
れた低圧燃料ポンプと、該燃料タンクから該燃料噴射弁
に至りさらに該燃料噴射弁から再び該燃料タンクに戻る
循環回路として構成された燃料通路と、該燃料通路にお
ける該低圧燃料ポンプと該燃料噴射弁との間に設けられ
該内燃機関に駆動される高圧燃料ポンプと、該高圧燃料
ポンプ又は該高圧燃料ポンプと同期して回転する回転部
材の回転速度を検出する回転速度検出手段とを備えると
ともに、該高圧燃料ポンプの下流側の燃料通路部分の燃
料圧力と略相関関係にある値から直接的又は間接的に該
高圧燃料ポンプの下流側の燃料通路部分の燃料圧力を判
定する燃圧判定手段と、該燃圧判定手段の判定結果に基
づいて燃料噴射弁の駆動時間を設定する駆動時間設定手
段と、少なくとも該燃圧判定手段が故障したことを検出
する故障検出手段と、該故障検出手段による故障検出時
に該回転速度検出手段の検出結果に基づいて該燃料噴射
弁の駆動時間を変更する駆動時間変更手段と、を備える
ことを特徴としている。
このような構成により、燃圧判定手段が断線等により
故障した場合にも、高圧燃料ポンプの運転状態、即ち、
燃料圧力に応じて、適切な燃料噴射弁の駆動時間を設定
することができ、機関の燃焼を良好に行なうことができ
るという利点がある。
さらに、上記燃圧判定手段を、該高圧燃料ポンプの下
流側の燃料通路部分の燃料圧力を複数段に切換可能な燃
圧切換弁を備えて構成するのが好ましい。
このような構成により、燃料圧力を燃圧切換弁で切り
換えているため、運転状態に応じて好適な燃料圧力を選
択することができ、機関の燃焼を良好に行なうことがで
きるという利点がある。
さらに、上記燃圧判定手段を、該高圧燃料ポンプの下
流側の燃料通路部分の燃料圧力を検出する燃料圧力セン
サを備えて構成するのが好ましい。
このような構成により、燃料圧力を切り換えることな
く、燃料圧力に応じた燃料噴射弁の駆動時間を設定する
ことができ、機関の燃焼を良好に行なうことができると
いう利点がある。
図面の簡単な説明 FIG.1は本発明の第１実施形態にかかる内燃機関用燃
料供給装置を示す模式的な構成図である。
FIG.2は本発明の第１実施形態にかかる内燃機関用燃
料供給装置の動作を説明するフローチャートである。
FIG.3は本発明の第２実施形態にかかる内燃機関用燃
料供給装置を示す模式的な構成図である。
FIG.4は本発明の第２実施形態にかかる内燃機関用燃
料供給装置の動作を説明するフローチャートである。
FIG.5は従来の内燃機関用燃料供給装置を示す模式的
な構成図である。
FIG.6は従来の内燃機関用燃料供給装置の動作を説明
するフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態 以下、図面により、本発明の実施の形態について説明
する。
まず、本発明の第１実施形態にかかる内燃機関用燃料
供給装置について説明すると、FIG.1はその模式的な構
成図、FIG.2はその動作を説明するフローチャートであ
る。
本発明の第１実施形態にかかる装置は、制御手段の構
成以外は、前述の従来技術（FIG.5及びFIG.6参照）とほ
ぼ同様に構成される。つまり、内燃機関としてのガソリ
ン４サイクルエンジン、特に、燃料をシリンダ内に直接
噴射する筒内噴射式ガソリンエンジンにそなえられ、FI
G.1に示すように、燃料噴射弁（インジェクタ）と燃料
タンク２との間を連絡する燃料通路３には、低圧燃料ポ
ンプ（フィードポンプ）４と、高圧燃料ポンプ５とがそ
なえられている。
なお、燃料通路３は、燃料タンク２から燃料噴射弁１
へ燃料を送給する送給路3Aと、燃料噴射弁１で噴射され
なかった燃料を燃料タンク２に戻す返送路3Bとから構成
されている。また、燃料噴射弁１は、デリバリパイプ1A
を通じて燃料を供給されるが、ここでは、デリバリパイ
プ1A自体も燃料通路３の一部と考える。
燃料噴射弁１は、制御手段としてのコントローラ（EC
U）30によって、その作動をコンピュータ制御されるよ
うになっている。つまり、コントローラ30では、エンジ
ン回転数Neや吸入空気量等の情報に応じて、所要のタイ
ミングで且つ所要の燃料噴射量が得られるように、燃料
噴射弁１をパルス電流で励磁して燃料噴射を行なわせ
る。
この燃料噴射のタイミングは、クランク角に基づいて
与えられるが、実際には、燃料噴射弁１を励磁してから
実際に燃料噴射が行なわれるまでの応答遅れ（これを、
インジェクタ無駄時間という）があるので、これを考慮
して設定される。また、燃料噴射量は、上記パルス電流
のパルス幅で設定されるが、このパルス幅は目標とする
燃料噴射量に対応したインジェクタゲインとして設定さ
れる。
低圧燃料ポンプ４は、燃料通路３の送給路3Aの上流部
の燃料タンク２内に設けられたフィードポンプであっ
て、電動式ポンプが用いられており、作動時には、燃料
フィルタ６で濾過しながら燃料タンク２内の燃料を送給
路3Aの下流側へ駆動するようになっている。この時の低
圧燃料ポンプ４による燃料の加圧は、大気圧の状態から
数気圧程度まで行なわれるようになっている。また、こ
の低圧燃料ポンプ４は、エンジンの始動とともに起動し
て、エンジンの停止時には停止するようになっている
が、勿論、エンジン回転速度（機関回転速度）に依存す
ることなく所定の吐出圧を発生できるようになってい
る。
高圧燃料ポンプ５は、この低圧燃料ポンプ４から吐出
された燃料を数十気圧程度まで加圧するもので、この高
圧燃料ポンプ５には、ポンプ効率やコストの面で高圧ポ
ンプとして電動式ポンプよりも有利な例えば往復動型圧
縮ポンプなどの機関駆動式ポンプ（以下、エンジン駆動
ポンプという）が用いられており、当然ながら、エンジ
ンの作動と直接連動して作動し、エンジンの回転速度に
応じて吐出圧を発生するようになっている。
なお、低圧燃料ポンプ４から高圧燃料ポンプ５までの
送給路3Aの途中には、逆止弁８及び燃料フィルタ７が介
装されており、逆止弁８により低圧燃料ポンプ４から吐
出圧が維持され、また、燃料フィルタ７により燃料が更
に濾過されるようになっている。
また、燃料通路３の送給路3Aと返送路3Bとの間に、即
ち、送給路3Aの燃料フィルタ７の下流部で高圧燃料ポン
プ５よりも上流側の部分と返送路3Bの最下流部分との間
には、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧を設定圧（例えば
３気圧）に調整する低圧制御手段としての低圧制御弁
（低圧レギュレータ）９が設けられている。この低圧制
御弁９は、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧が設定圧（例
えば３気圧）を越えるまでは閉鎖していて、吐出圧が設
定圧を越えると、この越えた圧力分の燃料については燃
料タンク２側へ直接返送することで、高圧燃料ポンプ５
へ送給する燃料圧力を設定圧付近に安定させるようにな
っている。勿論、上記の設定圧が得られるように、低圧
燃料ポンプ４としては、その吐出圧がこの設定圧以上に
なるように設定されている。
また、燃料噴射弁１の直下流部分、即ち、燃料通路３
の返送路3Bの最上流部分には、高圧燃料ポンプ５からの
吐出圧を設定圧（例えば50気圧）に調整する高圧制御手
段としての高圧制御弁（高圧レギュレータ）10が設けら
れている。この高圧制御弁10は、高圧燃料ポンプ５から
の吐出圧が設定圧（例えば50気圧）を越えるまでは閉鎖
していて、吐出圧が設定圧を越えると、この越えた圧力
分の燃料については燃料タンク２側へ返送して、燃料噴
射弁１における燃料圧力を所定圧に安定させるようにな
っている。
そして、本燃料供給装置には、燃料通路３の送給路3A
を通る燃料を、高圧燃料ポンプ５を迂回させて燃料噴射
弁１へ送給できるように、高圧燃料ポンプ５の上流側部
分と下流側部分とを接続するバイパス通路（以下、第１
バイパス通路という）が設けられている。また、この第
１バイパス通路11には、送給路3Aの上流側から下流側へ
のみ燃料を通過させる逆止弁12が設けられている。この
逆止弁12は、高圧燃料ポンプ５が十分に作動しないで、
高圧燃料ポンプ５の上流側よりも下流側の方が燃料圧力
が低ければ、第１バイパス通路11を開放し、高圧燃料ポ
ンプ５が十分に作動して高圧燃料ポンプ５の上流側より
も下流側の方が燃料圧力が高くなれば、第１バイパス通
路11を閉鎖するようになっている。
さらに、本燃料供給装置には、燃料噴射弁１部分の燃
料を、高圧制御弁10を迂回させて燃料タンク２側へ排出
させることができるように、高圧制御弁10の上流側部分
と下流側部分とを接続するバイパス通路（以下、第２バ
イパス通路という）13が設けられている。この第２バイ
パス通路13は、燃料通路３内の燃料噴射弁１の近傍に含
有したベーパ（気泡）をエンジン始動初期に排出するた
めのものである。そこで、第２バイパス通路13には、第
２バイパス通路13を開閉する電磁切換弁（燃圧切換弁）
14と、第２バイパス通路13の上流側、即ち、燃料噴射弁
１部分の燃料圧力を所定圧に保持しうる燃料圧力保持機
構15とが設けられている。
電磁切換弁14は、電力を受けた作動時には第２バイパ
ス通路13を開放し、電力を絶たれた停止時には第２バイ
パス通路13を閉鎖するようになっており、コントローラ
30により、電磁切換弁14の開閉が制御されるようになっ
ている。この電磁切換弁14は、電力を受けない時は、バ
ネの力によって第２バイパス通路13を閉鎖するようにさ
れており、また、電力を受けた時は、バネの力に逆らう
向きに力が作用し、第２バイパス通路13を開放するよう
にされている。さらに、この電磁切換弁14には、スイッ
チ17が取り付けられており、電磁切換弁14の開閉に応じ
て、ON・OFFに切り換えられるようになっている。
このコントローラ30では、特定運転状態で電磁切換弁
14を開放し、通常運転状態で電磁切換弁14を閉鎖するよ
うに制御する。この場合の特定運転状態とは、エンジン
回転速度（エンジン回転数）Neや時間（タイマ状態）に
基づいて規定される。この特定運転状態は、始動運転モ
ードとその他の運転モードに分類することができる。な
お、エンジン回転数Neはエンジン回転数センサ33により
得られ、時間はタイマ35により得られるようになってい
る。
始動運転モードの時には、電磁切換弁14を開放して、
インジェクタゲインを低圧側に設定し、インジェクタ無
駄時間も低圧側に設定する。なお、これらの設定は、後
述する駆動時間設定手段34により行なわれる。
ここで、始動運転モードは、例えばエンジン回転数に
基づいて判断できる。つまり、イグニッションキースイ
ッチ16からの信号を受けて、イグニッションキースイッ
チ16がスタータ位置に操作されて始動操作が開始されて
から、エンジン回転数Neが所定値（例えば430rpm）未満
（即ち、Ne＜430）ならば始動モードとし、エンジン回
転数Neが所定値以上（即ち、430≦Ne）になれば始動モ
ードを離脱したこととする。
その他の運転モード（始動運転モードを離脱後）は、
エンジン回転数Neが第１の基準回転速度（この例では10
00rpm）に満たない場合（Ne＜1000）と、エンジン回転
数Neが第１の基準回転速度（1000rpm）に達した場合（1
000≦Ne）とに分類できる。
さらに、エンジン回転数Neが第１の基準回転速度（10
00rpm）に達した場合（1000≦Ne）には、この回転速度
に達した時点で、タイマ35のカウントをスタートさせ、
このエンジン回転数Neが第１の基準回転速度に達した状
態に保持されれば、このタイマ35のカウント値が所定値
に達するまで（所定期間としての所定時間を経過するま
で）はタイマ35のカウントを続行させる。
したがって、エンジン回転数Neが第１の基準回転速度
に達した場合（1000≦Ne）は、さらに、タイマ35のカウ
ント値が所定値に達するまで（即ち、タイマカウント
中）と、タイマ35のカウント値が所定値に達した後（即
ち、タイマカウント経過後）とに分類できる。
タイマ35のカウント値が所定値に達した後（タイマカ
ウント経過後）には、電磁切換弁14を閉鎖して、インジ
ェクタゲインを高圧側に設定し、インジェクタ無駄時間
も高圧側に設定する。なお、これらの設定も、後述する
駆動時間設定手段34により行なわれる。
一方、エンジン回転数Neが第１の基準回転速度に達し
てタイマカウント中には、さらに、エンジン回転数Neが
第２の基準回転速度（この例では2000rpm）に達しない
場合（1000≦Ne＜2000）と、エンジン回転数Neが第２の
基準回転速度に達した場合（2000≦Ne）とに分類でき
る。
エンジン回転数Neが第２の基準回転速度に達しない場
合（1000≦Ne＜2000）には、始動運転モード時と同様な
状態、つまり、電磁切換弁14が開放されて、インジェク
タゲインは低圧側に設定された状態を続行し、インジェ
クタ無駄時間も低圧側に続行する。
そして、エンジン回転数Neが第２の基準回転速度に達
した場合（2000≦Ne）には、所定時間が経過しなくても
（即ち、タイマカウント中であっても）、電磁切換弁14
を閉鎖して、インジェクタゲインを高圧側に設定し、イ
ンジェクタ無駄時間も高圧側に設定する。なお、これら
の設定も、後述する駆動時間設定手段34により行なわれ
る。
なお、エンスト時（エンジンの停止時）には、電磁切
換弁14を閉鎖するようになっている。
ところで、上述のように特定運転状態を設定して、電
磁切換弁14を開放し、インジェクタゲインやインジェク
タ無駄時間を低圧側に設定するのは、始動時に、低圧燃
料ポンプ４で駆動された燃料のインジェクタ１の下流側
での流路を確保して、低圧での安定した燃料流通を行な
うとともに、この燃料流通により、燃料通路３内のイン
ジェクタ１の近傍に含有したベーパ（気泡）をエンジン
始動初期に排出させるようにするためである。
すなわち、始動時には、できるだけ速やかに燃料圧力
を上げて、高圧で燃料噴射を行ないたいが、高圧燃料ポ
ンプ５は、エンジンに駆動されるので、エンジン回転数
が上がらないと高圧燃料ポンプ５の吐出圧が高まらず高
圧での燃料噴射を行なえないことになり、却って高圧燃
料ポンプ５が低圧燃料ポンプ４の燃料吐出の妨げとなる
こともある。そこで、上述のように第１バイパス通路11
及び逆止弁12が設けられている。
そして、このように高圧燃料ポンプ５の吐出圧が高ま
らないと、インジェクタ１の下流に設けられた高圧制御
弁10が燃料流通を妨げ、低圧での燃料供給量が十分に得
られず、また、インジェクタ１の近傍に含有したベーパ
の排出も行なわれない。そこで、電磁切換弁14を開放し
第２バイパス通路13を開通させてインジェクタ１の下流
の燃料流路を確保して、低圧での燃料供給量を十分に得
ることができるようにするとともに、インジェクタ１の
近傍に含有したベーパの排出も行なえるようにしている
のである。
また、この第２バイパス通路13を開通させた際にも、
一定の燃料圧力（低圧制御弁９で調圧される低圧な燃料
圧力）を確保できるように、燃料圧力保持機構15が設け
られているのである。
高圧燃料ポンプ５の吐出圧が高まれば、速やかに、本
来の高圧での燃料噴射状態に移りたいが、この高圧燃料
ポンプ５の吐出圧の上昇は、エンジン回転数の上昇及び
経過時間に対応する。
つまり、エンジン回転数が十分に上昇すると、当然な
がら、高圧燃料ポンプ５の吐出圧も上昇し、また、エン
ジン回転数が十分ではないがある程度上昇すると、この
状態が維持された時間に応じて、高圧燃料ポンプ５の吐
出圧が上昇する。
そこで、上述のように、エンジン回転数が十分に上昇
した基準として第２の基準回転速度が設定され、エンジ
ン回転数が十分ではないがある程度上昇した基準として
第１の基準回転速度が設定され、また、この状態（第１
の基準回転速度に達した状態）で高圧燃料ポンプ５の吐
出圧が上昇するだろう基準時間（設定時間）が決められ
ているのである。
ところで、本装置におけるコントローラ30には、電磁
切換弁14の故障を判定する機能（故障検出手段）31と、
インジェクタ１の駆動時間を設定する機能（燃料噴射弁
駆動時間設定手段）34とが備えられており、この駆動時
間設定手段34には故障検出手段31の検出結果に基づきイ
ンジェクタ１の駆動時間を変更する機能（燃料噴射弁駆
動時間変更手段）32が備えられている。
故障検出手段31は、エンジンの始動時に電磁切換弁14
が閉鎖したままになっているか否かを検出することによ
り、電磁切換弁14の故障を検出するものである。具体的
には、エンジンの始動時に電磁切換弁14に取り付けられ
ているスイッチ17がONになっているか、OFFになってい
るかにより、電磁切換弁14の故障を検出する。
燃料噴射弁駆動時間設定手段（駆動時間設定手段）34
は、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ１の駆動
時間を設定するもので、ここでは、高圧制御弁10により
制御される燃料圧力（第１制御圧）に応じて、高圧側の
インジェクタゲイン（第１の駆動時間）を設定し、低圧
制御弁９により制御される燃料圧力（第２制御圧）に応
じて、低圧側のインジェクタゲイン（第２の駆動時間）
を設定するようにしている。
なお、この駆動時間設定手段34ではインジェクタ無駄
時間も設定される。また、低圧側のインジェクタゲイン
は、高圧側のインジェクタゲインよりも長時間に設定さ
れる。
この駆動時間設定手段34に備えられる燃料噴射弁駆動
時間変更手段（駆動時間変更手段）32は、故障検出手段
31によって電磁切換弁14が閉鎖したままになっていると
検出された場合に、エンジン回転速度検出手段（回転速
度検出手段）33により検出されたエンジン回転数（機関
回転速度）に基づいて燃圧を推定する機能（燃料圧力推
定手段）32Aを有し、燃料圧力推定手段32Aにより推定さ
れた燃圧に応じて燃料噴射弁の駆動時間、即ち、インジ
ェクタゲインを変更するものである。
具体的には、エンジン回転数Neと燃料圧力ρとの関係
を示すマップを予め用意しておき、電磁切換弁14が閉鎖
したままになっていると検出された時には、このマップ
により燃料圧力ρを算出する。そして、この算出された
燃料圧力ρにより高圧時のインジェクタゲインを補正し
て、燃料噴射パルス幅を算出する。
エンジン回転数Neと燃料圧力ρとの関係を示すマップ
としては、TABLE1に示すような対応関係を有するものを
使用する。
このTABLE1に示すように、エンジン回転数Neが100rpm
の時は、燃料圧力ρを0.5MPa、エンジン回転数Neが200r
pmの時は、燃料圧力ρを1.0MPa、エンジン回転数Neが30
0rpmの時は、燃料圧力ρを1.5MPa、エンジン回転数Neが
400rpmの時は、燃料圧力ρを2.0MPaとしている。
また、インジェクタゲインの補正には、以下の式
（１）を用いている。
インジェクタゲイン＝高圧時インジェクタゲイン×
（ρ/5）1/2 ただし、高圧時:5MPa …（１） 即ち、マップにより算出された燃料圧力ρを式（１）
に代入することにより、インジェクタゲインを補正する
ようにしている。
本発明の第１実施形態としての内燃機関用燃料供給装
置は、上述のように構成されるので、例えばFIG.2のフ
ローチャートに示すように作動する。
つまり、FIG.2に示すように、まず、エンスト状態で
あるか否かが判断されて（ステップS201）、エンスト状
態でなければ、イグニッションキースイッチ16がスター
タオン位置に入れられたか否かが判断される（ステップ
S202）。イグニッションキースイッチ16がスタータオン
位置に入れられたら、始動運転モードとなり、タイマ35
を０にリセットする（ステップS203）。
この時には、エンジンの始動（つまり、クランキン
グ）とともに、低圧燃料ポンプ４及び高圧燃料ポンプ５
が作動し、これと同時に、コントローラ30が、電磁切換
弁14を励磁し、第２バイパス通路13を開放する（ステッ
プS204）。
次に、断線等によって電磁切換弁14が故障していない
か、即ち、第２バイパス通路13が閉鎖したままになって
いないかが判断される（ステップS205）。
第２バイパス通路13が閉鎖したままになっていたら、
エンジン回転数に応じてインジェクタゲインを変更する
（ステップS206及びステップS207）。即ち、エンジン回
転数Neと燃料圧力ρとのマップから推定される燃料圧力
ρを算出し（ステップS206）、この推定燃料圧力ρによ
りインジェクタゲインを補正することによりインジェク
タゲインを変更する（ステップS207）。
これにより、電磁切換弁14が故障しても適量の燃料が
インジェクタから噴射されるようになり、適正な空燃比
の燃料及び空気の供給が実現して、ベーパの排出は速や
かにはいかないが、ある程度安定した燃焼を行なえるよ
うになり、その後の高圧な燃料圧力での燃料噴射による
通常運転に移行しうる。
また、断線等によって電磁切換弁14が故障していると
考えられるため、アラームを鳴らしたり、警告ランプを
点灯させる等して、操作者に警告を発する（ステップS2
08）。
電磁切換弁14が正常に作動しており、第２バイパス通
路13が開放されていたら、ステップS204,S205からステ
ップS209,S210に進み、燃料噴射弁１を特定運転モード
で駆動制御する。即ち、低圧モードのインジェクタゲイ
ンを選択して（ステップS209）、低圧モードのインジェ
クタ無駄時間を選択する（ステップS210）のである。
この後、エンジン回転速度が所定値（例えば430rpm）
を越えると始動モードが終了したと判断し、ステップS2
02からステップS211に進んで、エンジン回転速度が第１
の基準回転速度（例えば1000rpm）を越えたか否かを判
断し、エンジン回転速度が第１の基準回転速度（例えば
1000rpm）を越えたら、タイマ35のカウントを開始する
（ステップS212）。
そして、ステップS213の判断、即ち、タイマ35のカウ
ントが所定値に達したかを判断し、タイマ35のカウント
が所定値に達しなければ、ステップS214に進んで、エン
ジン回転速度が第２の基準回転速度（例えば2000rpm）
を越えたか否かを判断する。
エンジン回転速度が第２の基準回転速度（例えば2000
rpm）を越えなければ、タイマ35のカウントが所定値に
なるまでは（即ち，所定時間が経過するまでは）、ステ
ップS204〜S210の動作が続行される。
この状態では、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４
から吐出され、下流の低圧制御弁（低圧レギュレータ）
９で所定の低圧値に調圧された燃料が、燃料噴射弁（イ
ンジェクタ）１に供給され、余った燃料は、燃料タンク
にリターンされる状態となる。低圧燃料ポンプ４は、始
動後速やかに所定圧（数気圧）の吐出圧状態になるが、
エンジン始動直後は、エンジンの回転も上がらないの
で、高圧燃料ポンプ５は、十分な吐出圧が発生しない。
このため、エンジン始動直後には、高圧燃料ポンプ５
は、寧ろ、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧による燃料通
路３内の燃料流の流通の抵抗になってしまうが、本装置
では、高圧燃料ポンプ５と並列に設けられた第１バイパ
ス通路11を通じて、燃料噴射弁１側へ燃料が供給される
ので、燃料噴射弁１からは、低圧制御弁９で調整される
圧力程度の燃料圧力で燃料噴射が行なえる。
一般に、エンジンの始動直後は、燃焼に必要とする燃
料量も少なく、従って、燃料噴射のパルス幅も短く、ま
た燃料噴射のパルスタイミングも、従来のマルチポイン
トインジェクション（MPI）と同様に、吸気行程中のみ
で十分であり、これに応じて、低圧モードのインジェク
タゲイン及びインジェクタ無駄時間が選択されて燃料噴
射が行なわれるので、この低圧制御弁９の調整圧レベル
程度の燃料圧力であってもこの燃料圧力が安定していれ
ば、エンジンの回転を滑らかに上昇させることができ
る。
前述のように、電磁切換弁14の故障時にも、もちろ
ん、ある程度安定燃焼が確保され、エンジン回転を上昇
させることができる。
これにより、エンジンの回転上昇とともに、高圧燃料
ポンプ５の吐出流量が増加していき、高圧燃料ポンプ５
の吐出圧も滑らかに上昇して、エンジン回転速度が第２
の基準回転速度（2000rpm）を越えた場合、又は、エン
ジン回転速度が第２の基準回転速度（2000rpm）を越え
ないが第１の基準回転速度（1000rpm）を越えた状態で
所定の時間（所定期間）が経過した場合には、ステップ
S213又はステップS214からステップS215に進んで、コン
トローラ30が、電磁切換弁14に励磁を行なわず、第２バ
イパス通路13が閉鎖され、燃料噴射弁１を通常運転モー
ド（即ち、高圧モード）で駆動制御する。即ち、高圧モ
ードのインジェクタゲインを選択して（ステップS21
6）、高圧モードのインジェクタ無駄時間を選択する
（ステップS217）。そして、タイマ35を０にリセットす
る（ステップS218）。この後は、エンジンが停止しない
かぎりは、ステップS215〜S218の動作が続行される。
この結果、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４から
吐出され高圧燃料ポンプ12で高圧に加圧されるととも
に、高圧制御弁（高圧レギュレータ）10で所定の高圧値
に調圧された燃料が、燃料噴射弁（インジェクタ）１に
供給され、余った燃料は、燃料タンクに戻される状態と
なる。
これにより、高圧燃料ポンプ５の吐出圧はロスするこ
となく高圧燃料ポンプ５の下流側の燃料圧力を高めてい
き、高圧制御弁10の調整圧以上に燃料圧力を高めるよう
になる。また、高圧モードのインジェクタゲインと高圧
モードのインジェクタ無駄時間とが選択されるので、燃
料噴射は適切に行なえる。
したがって、電磁切換弁14が断線等により故障した場
合にも、エンジンの運転状態、即ち、燃料圧力に応じ
て、適切なインジェクタ１の駆動時間を設定することが
でき、機関の燃焼を良好に行なうことができるという利
点がある。
また、特にエンジン始動時において、電磁切換弁14の
故障した場合にもエンジンの運転状態、即ち、燃料圧力
に応じて適切なインジェクタゲインとすることができ、
エンジンの始動性が悪化し、さらには始動不能となるの
を防ぐことができることになり、最低限の始動性は確保
できるという利点がある。
次に、本第１実施形態の変形例について説明する。
この装置は、上述の第１実施形態の装置とほぼ同様に
構成されるが、エンジン回転数Neからインジェクタゲイ
ンを算出するのに、エンジン回転数Neとインジェクタゲ
インとの関係を示すマップを備えている点が異なる。
また、この装置による燃料供給制御の動作は、上述の
一実施形態の装置による燃料供給制御の動作を示すフロ
ーチャート（FIG.2参照）の中のエンジン回転数Neから
インジェクタゲインを算出する２つのステップ（ステッ
プS206及びステップS207）を１つのステップ（エンジン
回転数Neとインジェクタゲインとの関係を示すマップか
らエンジン回転数Neから直接インジェクタゲインを算出
するステップ）に変更している。
エンジン回転数Neとインジェクタゲインとの関係を示
すマップは、TABLE2に示すようなものとしている。
このTABLE2に示すように、エンジン回転数Neが100rpm
の時はインジェクタゲインは2.5cc/ms、エンジン回転数
Neが200rpmの時はインジェクタゲインは3.0cc/ms、エン
ジン回転数Neが300rpmの時はインジェクタゲインは4.0c
c/ms、エンジン回転数Neが400rpmの時はインジェクタゲ
インは5.0cc/msにしている。
したがって、電磁切換弁14が断線等により故障した場
合にも、低圧制御弁９による制御圧よりも高い燃料圧力
に応じてインジェクタゲイン（燃料噴射弁の駆動時間）
を設定することができ、機関の燃焼を良好に行なうこと
ができるという利点がある。また、エンジン回転数Neか
ら直接インジェクタゲインを算出することができるた
め、制御ロジックが簡素化できるという利点がある。
なお、本実施形態にかかる内燃機関用燃料供給装置で
は、回転速度検出手段としてのエンジン回転速度検出手
段33の検出結果に基づいてインジェクタ１の駆動時間を
変更するようにしているが、回転速度検出手段は、これ
に限られるものではなく、例えば、高圧燃料ポンプ又は
高圧燃料ポンプと同期して回転する回転部材の回転速度
を検出するものとして構成してもよい。
次に、本発明の第２実施形態にかかる内燃機関用燃料
供給装置について説明すると、FIG.3はその模式的な構
成図、FIG.4はその動作を説明するフローチャートであ
る。
本実施形態の内燃機関用燃料供給装置は、上述の第１
実施形態の装置に対して、コントローラの駆動時間設定
手段に備えられる駆動時間変更手段が異なる。つまり、
駆動時間設定手段に備えられる駆動時間変更手段が、エ
ンジン回転数Neに応じて燃料噴射弁の駆動時間を変更す
るのに代えて、断線検出後の経過時間に応じて燃料噴射
弁の駆動時間を変更するようにしている。
このため、本装置には、FIG.3に示すように、第１タ
イマ35のほかに、第２タイマ36が設けられている。この
第２タイマ36は、故障検出手段31による断線検出後の経
過時間をカウントするものであり、故障検出手段31によ
って電磁切換弁14が閉鎖したままになっていることが検
出されると（断線が検出されると）、カウントが開始さ
れるようになっている。
なお、第１タイマ35は、上述の第１実施形態において
用いられるタイマ35と同様なもので、エンジン回転数Ne
が第１の基準回転速度に達した後の経過時間をカウント
するものである。また、この第１タイマ35のカウント値
との判定に用いられる所定値t1（即ち、所定時間）も、
上述の第１実施形態において、タイマ35のカウント値と
の判定に用いられる所定値（即ち、所定時間）と同じで
ある。
また、駆動時間設定手段34は、上述の第１実施形態の
場合と同様に、低圧側のインジェクタゲイン（第２の駆
動時間），高圧側のインジェクタゲイン（第１の駆動時
間）の設定を行なうものであるが、本実施形態では、中
圧のインジェクタゲイン（第３の駆動時間）の設定も行
なうようになっている。なお、中圧のインジェクタ無駄
時間の設定も行なわれる。
この駆動時間設定手段34により設定される中圧のイン
ジェクタゲインは、例えば、高圧側のインジェクタゲイ
ンと低圧側のインジェクタゲインとの間に位置する大き
さ〔即ち、低圧モードでの燃料圧力（例えば、0.33MP
a）と高圧モードでの燃料圧力（例えば5MPa）との中間
に位置する燃料圧力（例えば２〜3MPa）に対応した大き
さ〕のものとして、予め固定値として設定されている。
そして、この中圧のインジェクタゲインは、第２タイ
マ36のカウント値が所定値t2に達した場合に、駆動時間
設定手段34に備えられる駆動時間変更手段32によって選
択される。ここで、所定値t2は、固定値として設定して
いるが、エンジン水温等に応じて設定するようにしても
良い。
このため、駆動時間設定手段34に備えられる駆動時間
変更手段32には、第２タイマ36のカウント値が入力され
るようになっており、このカウント値が所定値t2に達し
たか否か（即ち、所定時間を経過したか否か）を判定す
るようになっている。
なお、第２タイマ36のカウント値が所定値t2に達して
いない場合は、駆動時間変更手段32は、低圧側のインジ
ェクタゲインを選択するようになっている。
本実施形態の燃料供給装置は、上述のように構成され
ているため、FIG.4のフローチャートに示すように作動
する。
つまり、FIG.4に示すように、まず、エンスト状態で
あるか否かが判断されて（ステップS401）、エンスト状
態でなければ、イグニッションキースイッチ16がスター
タオン位置に入れられたか否かが判断される（ステップ
S402）。イグニッションキースイッチ16がスタータオン
位置に入れられたら、始動運転モードとなり、ステップ
S403に進み、第１タイマ35及び第２タイマ36を０にリセ
ットする。なお、第１タイマ35及び第２タイマ36がリセ
ットされている場合には、リセットされているか否かを
確認する。
この時には、エンジンの始動（つまり、クランキン
グ）とともに、低圧燃料ポンプ４及び高圧燃料ポンプ５
が作動し、これと同時に、コントローラ30が、電磁切換
弁14が励磁し、第２バイパス通路13を開放する（ステッ
プS404）。
次に、断線等によって電磁切換弁14が故障していない
か、即ち、第２バイパス通路13が閉鎖したままになって
いないかが判断される（ステップS405）。
第２バイパス通路13が閉鎖したままになっていたら、
第２タイマ36のカウントを開始する（ステップS406）。
そして、ステップS407に進み、第２タイマ36のカウント
値が所定値t2に達したか否か（断線検出後所定時間経過
したか否か）を判断する。
この判断の結果、第２タイマ36のカウント値が所定値
t2に達しなければ、燃料圧力が未だ低圧であると判断し
て、後述するステップS409及びS410に進み、低圧側のイ
ンジェクタゲイン及び低圧側のインジェクタ無駄時間を
選択する。
一方、第２タイマ36のカウント値が所定値t2に達する
と、エンジン特性や燃料系の特性に応じて設定された中
圧のインジェクタゲインを選択するとともに（ステップ
S419）、中圧のインジェクタ無駄時間を選択する（ステ
ップS420）。
また、断線等によって電磁切換弁14が故障していると
考えられるため、アラームを鳴らしたり、警告ランプを
点灯させる等して、操作者に警告を発する（ステップS4
08）。
ところで、電磁切換弁14が正常に作動しており、第２
バイパス通路13が開放されていたら、ステップS404,405
からステップS409,S410へ進み、燃料噴射弁１を特定運
転モードで駆動制御する。即ち、低圧側のインジェクタ
ゲインを選択して（ステップS409）、低圧側のインジェ
クタ無駄時間を選択する（ステップS410）。
この後、エンジン回転速度が所定値（例えば、430rp
m）を越えると始動モードが終了したと判断し、ステッ
プS402からステップS411に進んで、エンジン回転速度が
第１の基準回転速度（例えば1000rpm）を越えたか否か
を判断する。
この判断の結果、エンジン回転速度が第１の基準回転
速度（例えば1000rpm）を越えていない場合は、上述の
ステップS403〜ステップS410,ステップS419及びステッ
プS420の処理が繰り返される。
そして、エンジン回転速度が第１の基準回転速度（10
00rpm）を越えたら、第１タイマ35のカウントを開始す
る（ステップS412）。
そして、ステップS413の判断、即ち、第１タイマ35の
カウント値が所定値t1に達したか〔即ち、所定時間（所
定期間）を経過したか〕を判断し、第１タイマ35のカウ
ント値が所定値t1に達していない場合は、ステップS414
に進んで、エンジン回転速度が第２の基準回転速度（例
えば2000rpm）を越えたか否かを判断する。
この判断の結果、エンジン回転速度が第２の基準回転
速度（例えば2000rpm）を越えていない場合は、第１タ
イマ35のカウント値が所定値t1になるまでは、上述のス
テップS404〜ステップS410,ステップS419及びステップS
420の処理が繰り返される。
この状態では、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）４
から吐出され、下流の低圧制御弁（低圧レギュレータ）
９で所定の低圧値に調圧された燃料が、燃料噴射弁（イ
ンジェクタ）１に供給され、余った燃料は、燃料タンク
にリターンされる状態となる。低圧燃料ポンプ４は、始
動後速やかに所定圧（数気圧）吐出圧状態になるが、エ
ンジン始動直後は、エンジンの回転も上がらないので、
高圧燃料ポンプ５は十分な吐出圧が発生しない。
このため、エンジン始動直後には、高圧燃料ポンプ５
は、寧ろ、低圧燃料ポンプ４からの吐出圧による燃料通
路３内の燃料流の流通の抵抗になってしまうが、本装置
では、高圧燃料ポンプ５と並列に設けられた第１バイパ
ス通路11を通じて、燃料噴射弁１側へ燃料が供給される
ので、燃料噴射弁１からは、低圧制御弁９で調整される
圧力程度の燃料圧力で燃料噴射を行なえる。
一般に、エンジンの始動直後は、燃焼に必要とする燃
料量も少なく、従って、燃料噴射のパルス幅も短く、ま
た燃料噴射のパルスタイミングも、従来のマルチポイン
トインジェクション（MPI）と同様に、吸気行程中のみ
で十分であり、これに応じて、低圧モードのインジェク
タゲイン及びインジェクタ無駄時間が選択されて燃料噴
射が行なわれるので、この低圧制御弁９の調整圧レベル
程度の燃料圧力であってもこの燃料圧力が安定していれ
ば、エンジンの回転を滑らかに上昇させることができ
る。
前述のように、電磁切換弁14の故障時にも、もちろ
ん、ある程度安定燃焼が確保され、エンジン回転を上昇
させることができる。
これにより、エンジン回転の上昇とともに、高圧燃料
ポンプ５の吐出流量が増加していき、高圧燃料ポンプ５
の吐出圧も滑らかに上昇して、エンジン回転速度が第２
の基準回転速度（2000rpm）を越えた場合、又は、エン
ジン回転速度が第２の基準回転速度（2000rpm）を越え
ないが第２の基準回転速度（1000rpm）を越えた状態で
所定の時間が経過した場合には、ステップS415に進ん
で、コントローラ30が電磁切換板14に励磁を行なわず、
第２バイパス通路13が閉鎖され、燃料噴射弁１を通常運
転モード（即ち、高圧モード）で駆動制御する。
即ち、高圧モードのインジェクタゲインを選択して
（ステップS416）、高圧モードのインジェクタ無駄時間
を選択する（ステップS417）。そして、第１タイマ35及
び第２タイマ36を０にリセットする（ステップS418）。
この後は、エンジンが停止しないかぎりは、ステップ
S415〜S418の動作が続行される。
この結果、低圧燃料ポンプ４から吐出され高圧燃料ポ
ンプ12で高圧に加圧されるとともに、高圧制御弁10で所
定の高圧値に調圧された燃料が、インジェクタ１に供給
され、余った燃料は、燃料タンクに戻される状態とな
る。
これにより、高圧燃料ポンプ５の吐出圧はロスするこ
となく高圧燃料ポンプ５の下流側の燃料圧力を高めてい
き、高圧制御弁10の調整圧以上に燃料圧力を高めるよう
になる。また、高圧側のインジェクタゲインと高圧側の
インジェクタ無駄時間とが選択されるので、燃料噴射は
適切に行なえる。
したがって、制御システムやそのロジックを簡素化し
ながら、電磁切換板14が断線等により故障した場合に
も、インジュクタ１の駆動時間を燃圧にほぼ対応させる
ことができ、機関の燃焼を良好に行なうことができると
いう利点がある。
また、本実施形態の内燃機関用燃料供給装置では、中
圧のインジェクタゲインが固定値として設定されている
ため、第１実施形態に比べて燃圧とインジェクタゲイン
との相関性が低下することになるが、中圧のインジェク
タゲインを燃圧に応じて複数設定しておき、故障検出手
段31による故障検出後の経過時間に応じて、複数の中圧
のインジェクタゲインを高圧側になるように段階的に変
更するようにすれば、燃圧とインジェクタゲインとの相
関性を向上させることができる。
したがって、燃圧切換弁14が故障し、低圧モードであ
るにもかかわらず燃圧が上昇してしまうような際に、イ
ンジェクタゲインを燃圧により正確に対応させることが
でき、適量の燃料がインジェクタから噴射されるように
なり、適正な空燃比の燃料及び空気の供給を実現するこ
とができることになる。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態の内燃機関用燃料供給装置は、上述の第1,
2実施形態の内燃機関用燃料供給装置に対して、インジ
ェクタ１から噴射される燃料の圧力（即ち、高圧燃料ポ
ンプの下流側の燃料通路部分の燃料圧力）の判定が異な
る。つまり、上述の第1,2実施形態では、燃圧切換弁の
作動状態に基づいて燃料圧力を判定しているが、これに
代えて、本実施形態では、燃圧判定手段を構成する燃料
圧力センサを別に設け、この燃料圧力センサからの検出
情報に基づいて燃料圧力を判定するようになっている。
ここで、燃料圧力センサは、インジェクタ１から噴射
される燃料の圧力（即ち、高圧燃料ポンプの下流側の燃
料通路部分の燃料圧力）を直接的に検出するである。
また、図示しないが、本実施形態の装置のECUには、
燃圧判定部が備えられており、この燃圧判定部は、燃料
圧力センサにより直接的に検出される検出情報に基づい
て燃料圧力を判定するようになっている。なお、ECUの
燃圧判定部と燃料圧力センサとを備えて、燃圧判定手段
が構成される。
そして、燃料圧力センサからの検出情報に基づいて、
ECUの燃圧判定部で判定された燃料圧力に応じて、駆動
時間設定手段によりインジェクタの駆動時間が設定され
るようになっている。
ここで、駆動時間設定手段は、駆動時間変更手段を備
えて構成され、この駆動時間変更手段により、燃圧判定
手段を構成する燃料圧力センサが断線等により故障した
場合には、後述する回転速度検出手段の検出結果に基づ
いて、インジェクタの駆動時間が変更されるようになっ
ている。
このため、本装置のECUには故障検出手段が備えられ
ており、この故障検出手段により、燃圧判定手段を構成
する燃料圧力センサの断線等による故障が検出されるよ
うになっている。
また、駆動時間変更手段には、回転速度検出手段から
の検出情報が送られるようになっている。この回転速度
検出手段は、例えば、高圧燃料ポンプと同期して回転す
る回転部材の回転速度を検出するエンジン回転数センサ
である。
また、駆動時間変更手段には、回転速度検出手段とし
てのエンジン回転数センサにより検出される回転速度に
応じて予め設定された燃料圧力によりインジェクタの駆
動時間を変更するようにしている。
したがって、本実施形態の内燃機関用燃料供給装置
は、上述のように構成されるため、燃圧判定手段を構成
する燃料圧力センサが断線等により故障した場合であっ
ても、高圧燃料ポンプの運転状態に応じて燃料圧力が設
定されるため、適切なインジェクタの駆動時間を設定す
ることができ、機関の燃料を良好に行なうことができる
という利点がある。
また、燃料圧力を燃料圧力センサにより直接検出する
ようにしているため、燃料圧力を切り換えることなく、
燃料圧力に応じて、適切なインジェクタの駆動時間を設
定することができ、機関の燃焼を良好に行なうことがで
きるという利点がある。
なお、本実施形態では、回転速度検出手段を、高圧燃
料ポンプと同期して回転する回転部材の回転速度を検出
するエンジン回転数センサとしているが、これに限られ
るものではなく、高圧燃料ポンプの回転速度を直接検出
するものであってもよい。
また、本実施形態では、燃圧判定手段は、燃料圧力セ
ンサにより直接的に検出される検出情報に基づいて燃料
圧力を判定するようになっているが、これに限られるも
のではなく、例えば、複数段に切換可能な燃圧切換弁の
作動状態に基づいて間接的に燃料圧力を判定するように
してもよい。この場合、燃圧切換弁の作動状態は、高圧
燃料ポンプの下流側の燃料通路部分の燃料圧力と略相関
関係にある値として与えられる。
このように燃圧切換弁の作動状態に基づいて間接的に
燃料圧力を判定するようにすれば、運転状態に応じて好
適な燃料圧力を選択することができ、機関の燃焼を良好
に行なうことができるという利点がある。
また、本実施形態のように燃料圧力センサを用いる場
合には、内燃機関用燃料供給装置は、上述の第１及び第
２実施形態（FIG.1,FIG.3参照）に示すような燃料配管
構造に限られるものではなく、例えば、高圧レギュレー
タや低圧レギュレータ等を備えない燃料配管構造とし、
燃料圧力を徐々に変更できるようにしたものであっても
よい。
なお、燃料噴射の制御をはじめとしたエンジンへの燃
料供給状態の制御に代えて又はこれに追加して、燃焼用
空気供給状態の制御を行なうようにすることで、所望の
空燃比状態を実現するように制御を行なうことも考えら
れる。
産業上の利用可能性 本発明を、比較的高い燃料圧力で燃料噴射を行なえる
内燃機関の燃料供給装置であって、燃料圧力を判定する
燃圧判定手段（例えば、燃圧切換弁や燃料圧力センサ
等）を備えた装置に採用することで、燃圧判定手段が断
線等により故障した場合でも、機関の燃焼が良好に行な
われるようにすることができるため、かかる機関の始動
性能を大きく向上させることができる。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関にそなえられた燃料噴射弁（１）
    と燃料タンク（２）との間に設けられた低圧燃料ポンプ
    （４）と、 該燃料タンク（２）から該燃料噴射弁（１）に至りさら
    に該燃料噴射弁（１）から再び該燃料タンク（２）に戻
    る循環回路として構成された燃料通路（３）と、 該燃料通路（３）における該低圧燃料ポンプ（４）と該
    燃料噴射弁（１）との間に設けられ該内燃機関に駆動さ
    れる高圧燃料ポンプ（５）とをそなえるとともに、 該高圧燃料ポンプ（５）の下流側の燃料通路部分に設け
    られ、該高圧燃料ポンプ（５）から吐出された燃料圧力
    を制御する高圧制御手段（10）と、 該高圧制御手段（10）の上流側から下流側に至るバイパ
    ス通路（13）に設けられ、該バイパス通路（13）を該内
    燃機関の運転状態に応じて開閉する燃圧切換弁（14）
    と、 該燃圧切換弁（14）による該バイパス通路（13）の開放
    時に該バイパス通路（13）の上流側の燃料通路部分内の
    燃料圧力を該高圧制御手段（10）による制御圧よりも低
    い圧力に制御する低圧制御手段（９）と、 該燃圧切換弁（14）が故障し該バイパス通路（13）の開
    度が規制されたことを検出する故障検出手段（31）と、 該故障検出手段（31）による故障検出時に、該低圧制御
    手段（９）による制御圧よりも高圧側の所定燃料圧力に
    応じて該燃料噴射弁（１）の駆動時間を変更する駆動時
    間変更手段（32）と、 を備えることを特徴とする、内燃機関用燃料供給装置。
  2. 【請求項２】該高圧燃料ポンプ又は該高圧燃料ポンプと
    同期して回転する回転部材の回転速度を検出する回転速
    度検出手段（33）をさらにそなえ、 該所定燃料圧力は、該回転速度検出手段（33）により検
    出された回転速度から推定されることを特徴とする、請
    求の範囲第１項記載の内燃機関用燃料供給装置。
  3. 【請求項３】該燃圧切換弁（14）が、内燃機関の始動時
    に所定期間だけ開放されることを特徴とする、請求の範
    囲第１項記載の内燃機関用燃料供給装置。
  4. 【請求項４】少なくとも該所定期間内は該駆動時間変更
    手段（32）により該燃料噴射弁（１）の駆動時間が変更
    されることを特徴とする、請求の範囲第３項記載の内燃
    機関用燃料供給装置。
  5. 【請求項５】内燃機関にそなえられた燃料噴射弁（１）
    と燃料タンク（２）との間に設けられた低圧燃料ポンプ
    と、 該燃料タンク（２）から該燃料噴射弁（１）に至りさら
    に該燃料噴射弁（１）から再び該燃料タンク（２）に戻
    る循環回路として構成された燃料通路（３）と、 該燃料通路（３）における該低圧燃料ポンプ（４）と該
    燃料噴射弁（１）との間に設けられ該内燃機関に駆動さ
    れる高圧燃料ポンプ（５）とをそなえるとともに、 該高圧燃料ポンプ（５）の下流側の燃料通路部分に設け
    られ、該高圧燃料ポンプ（５）から吐出された燃料圧力
    を第１制御圧に制御する高圧制御手段（10）と、 該高圧制御手段（10）の上流側から下流側に至るバイパ
    ス通路（13）に設けられ、該バイパス通路（13）を該内
    燃機関の運転状態に応じて開閉する燃圧切換弁（14）
    と、 該燃圧切換弁（14）による該バイパス通路（13）の開放
    時に該バイパス通路（13）の上流側の燃料通路部分内の
    燃料圧力を該高圧制御手段（10）による第１制御圧より
    も低い圧力の第２制御圧に制御する低圧制御手段（９）
    と、 該第１制御圧に応じた該燃料噴射弁（１）の駆動時間で
    ある第１の駆動時間、及び、該第２制御圧に応じた該燃
    料噴射弁（１）の駆動時間であって該第１の駆動時間よ
    りも長期間である第２の駆動時間を設定する駆動時間設
    定手段（34）と、 該燃圧切換弁（14）が故障し該バイパス通路（13）の開
    度が規制されたことを検出する故障検出手段（31）と、 該駆動時間設定手段（34）が、該故障検出手段（31）に
    よる故障検出時に該第１の駆動時間と該第２の駆動時間
    との間に位置する第３の駆動時間に該燃料噴射弁（１）
    の駆動時間を変更する駆動時間変更手段（32）と、 を備えることを特徴とする、内燃機関用燃料供給装置。
  6. 【請求項６】該駆動時間変更手段（32）が、該故障検出
    手段（31）による故障検出後所定時間経過後に該燃料噴
    射弁（１）の駆動時間を該第３の駆動時間に変更するこ
    とを特徴とする、請求の範囲第５項記載の内燃機関用燃
    料供給装置。
  7. 【請求項７】内燃機関にそなえられた燃料噴射弁（１）
    と燃料タンク（３）との間に設けられた低圧燃料ポンプ
    （４）と、 該燃料タンク（２）から該燃料噴射弁（１）に至りさら
    に該燃料噴射弁（１）から再び該燃料タンク（２）に戻
    る循環回路として構成された燃料通路（３）と、 該燃料通路（３）における該低圧燃料ポンプ（４）と該
    燃料噴射弁（１）との間に設けられ該内燃機関に駆動さ
    れる高圧燃料ポンプ（５）と、 該高圧燃料ポンプ（５）又は該高圧燃料ポンプ（５）と
    同期して回転する回転部材の回転速度を検出する回転速
    度検出手段（33）とを備えるとともに、 該高圧燃料ポンプ（５）の下流側の燃料通路部分の燃料
    圧力と略相関関係にある値から直接的又は間接的に該高
    圧燃料ポンプ（５）の下流側の燃料通路部分の燃料圧力
    を判定する燃圧判定手段と、 該燃圧判定手段の判定結果に基づいて燃料噴射弁の駆動
    時間を設定する駆動時間設定手段（34）と、 少なくとも該燃圧判定手段が故障したことを検出する故
    障検出手段（31）と、 該故障検出手段（31）による故障検出時に該回転速度検
    出手段（33）の検出結果に基づいて該燃料噴射弁（１）
    の駆動時間を変更する駆動時間変更手段（32）と、 を備えることを特徴とする、内燃機関用燃料供給装置。
  8. 【請求項８】上記燃圧判定手段が、該高圧燃料ポンプ
    （５）の下流側の燃料通路部分の燃料圧力を複数段に切
    換可能な燃圧切換弁（14）を備えて構成されていること
    を特徴とする、請求の範囲第７項記載の内燃機関用燃料
    供給装置。
  9. 【請求項９】上記燃圧判定手段が、該高圧燃料ポンプ
    （５）の下流側の燃料通路部分の燃料圧力を検出する燃
    料圧力センサを備えて構成されていることを特徴とす
    る、請求の範囲第７項記載の内燃機関用燃料供給装置。
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