JP3228145B2

JP3228145B2 - 内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JP3228145B2
Application number: JP24621296A
Authority: JP
Inventors: 誠人小木曽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: JPH1089183A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料タンクから
燃料をポンプにより吐出して内燃機関へ圧送すると共
に、その燃料圧力を内燃機関の運転状態に応じて調整す
る内燃機関の燃料供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃料ポンプの駆動力を調節す
ることにより、エンジンに供給される燃料圧力をエンジ
ンの運転状態に応じて調節可能とする装置が種々提案さ
れている。特開昭６２−１３７６９号公報はその一例を
開示する。

【０００３】図８に示すように、この装置は基本的にエ
ンジン６１に設けられたインジェクタ６２と、燃料タン
ク６３の中の燃料をインジェクタ６２へ圧送するための
燃料ポンプ６４と、その圧送される燃料をインジェクタ
６２の各々に分配供給する給油管６５と、それら供給燃
料の一部をノズル（絞り）６７を介して燃料タンク６３
へ還流せしめる還流管６８とを備えて構成される。

【０００４】即ち、同装置において、上記ポンプ６４に
より吸引及び吐出された燃料は、これに含まれる異物を
除去するための燃料フィルタ６９を介して給油管６５に
送られ、該給油管６５を通じてインジェクタ６２の各々
へ圧送される。そして、エンジン６１の回転に同期して
そのインジェクタ６２が開弁することにより、同エンジ
ン６１内部へこの圧送された燃料が噴射供給される。

【０００５】一方、同装置において、目標値設定器７０
には、その都度のエンジン６１の運転状態に応じて必要
とされる燃料圧力に目標値が設定される。偏差演算器７
１は、この設定された目標値と上記ポンプ６４にて圧送
される燃料の圧力を検出する圧力センサ６６の出力信号
の値とを比較して偏差を算出する回路であり、この偏差
に応じた回転数制御信号が可変周波数発振器７２に供給
される。そして、この偏差がゼロとなるように、ドライ
バ７３を介して燃料ポンプ６４の駆動用モータ７４が駆
動される。

【０００６】同装置にあってはこのように、エンジン６
１に供給される燃料圧力が同エンジン６１のその都度の
運転状態に応じて調節される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８に示さ
れるように、上記公報の装置では、還流管６８がノズル
６７を介して常に給油管６５と連通しているため、同ノ
ズル６７によってその還流量が制限されるとはいえ、給
油管６５を流れる燃料の一部はインジェクタ６２へ供給
されることなく、還流管６８を通じてタンク６３へ戻さ
れる。このため、ポンプ６４がその燃料量分だけ多く吐
出するように、その駆動力は高く設定される必要があ
る。この結果、ポンプ６４の負荷が増大することにな
る。

【０００８】また、エンジン６１の停止後には、ポンプ
６４が停止することから給油管６５及び還流管６８内の
圧力は低くなる。このため、こうした状態においてエン
ジン６１の輻射熱等により給油管６５及び還流管６８が
加熱されると燃料中の低沸点成分が気化するとともに、
この気化燃料がタンク６３へ戻されてエバポエミッショ
ンが増大するようになる。また、この燃料の気化に起因
して、給油管６５内の燃料が不足し、エンジン６１の再
始動性が悪化するおそれもある。

【０００９】この発明はこうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、上記燃料圧力の制御機能を
有する燃料供給装置にあって、ポンプの負荷を軽減する
ことができるとともに、機関停止後における燃料の気化
を抑制して機関の再始動性を向上させることのできる内
燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、図１に示すように、タ
ンクＭ１の中の燃料を吸引及び吐出するポンプＭ２の駆
動力を制御して内燃機関Ｍ３に供給する燃料圧力をその
運転状態に応じて設定された目標燃料圧力に調整する燃
料供給装置であって、ポンプＭ２から吐出される燃料の
一部をタンクＭ１へ還流するための還流通路Ｍ４と、還
流通路Ｍ４に設けられ、還流通路Ｍ４を流れる燃料流量
を制限する絞り手段Ｍ５と、同還流通路Ｍ４の絞り手段
Ｍ５上流に設けられ、内燃機関Ｍ３に供給される実際の
燃料圧力に応じて同還流通路Ｍ４を開閉する開閉手段Ｍ
６とを備えたことを趣旨とする。

【００１１】即ち、同装置にあっては、ポンプＭ２が作
動することにより、タンクＭ１の中の燃料が内燃機関Ｍ
３へ圧送されて供給される。そして、この燃料圧力が内
燃機関Ｍ３の運転に応じた目標燃料圧力となるように、
ポンプＭ２から吐出される燃料量が制御される。

【００１２】ここで、内燃機関Ｍ３に供給される実際の
燃料圧力が比較的小さな場合、上記開閉手段Ｍ６は作動
せず閉状態に維持され、還流通路Ｍ４は閉ざされた状態
に保たれる。そして、この状態において、ポンプＭ２に
より吐出される燃料は全て内燃機関Ｍ３へ供給される。
このため、ポンプＭ２のより小さな駆動力で必要量の燃
料を機関Ｍ３に供給することができることとなる。また
このため、ポンプＭ２の騒音の低減やポンプＭ２の耐久
性の向上等も併せ図られるようになる。

【００１３】他方、実際の燃料圧力が比較的大きな場
合、この燃料圧力に応じて上記開閉手段Ｍ６が開作動
し、還流通路Ｍ４は開かれる。この状態においては、ポ
ンプＭ２により吐出された燃料の一部は還流通路Ｍ４へ
供給され、絞り手段Ｍ５を介してタンクＭ１へ戻され
る。このとき、還流通路Ｍ４を流れる燃料量は絞り手段
Ｍ５により制限されているため、急激な圧力変動（上昇
／低下）が抑制され、例えば燃料カット中における燃料
圧力の制御性が向上されるようになる。また、こうして
圧力変動が抑制されることで、燃料配管の耐圧性向上等
も併せ図られるようになる。

【００１４】一方、内燃機関Ｍ３の停止後にはポンプＭ
２が停止することから、実際の燃料圧力が急速に低下す
る傾向にある。ただしこのとき、該燃料圧力の低下に伴
って上記開閉手段Ｍ６が閉となり、還流通路Ｍ４は閉ざ
されるため、燃料圧力の低下が抑制され、燃料が気化し
難い状態となる。従って、この状態において内燃機関Ｍ
３の輻射熱等により燃料が加熱されることがあったとし
ても、その低沸点成分の蒸発に伴う再始動性の悪化等は
好適に抑制されるようになる。また、こうした加熱によ
って実際の燃料圧力が高くなったとしても、該燃料圧力
の上昇に伴って上記開閉手段Ｍ６が一時的に開となり、
還流通路Ｍ４が開かれるため、燃料圧力の過剰な上昇も
好適に抑制されるようになる。

【００１５】請求項２に記載の発明では、還流通路はＭ
４タンクＭ１の中に配置され、ポンプから吐出される燃
料はタンクＭ１内にて還流することを趣旨とする。この
構成によれば、還流通路Ｍ４を引き廻す必要がなくなる
とともに、タンクＭ１内において還流通路Ｍ４、開閉手
段Ｍ６及び絞り手段Ｍ５を一体化することも可能とな
り、装置全体の構成を小型化且つ簡略化することができ
るようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明に係る内燃機関の燃料
供給装置を具体化した一実施形態を図２〜６を参照して
詳細に説明する。

【００１７】図２は、この実施形態の燃料供給装置を示
す概略構成図である。この装置は燃料をその内部に溜め
た燃料タンク１１と、そのタンク１１の中に納められた
電動式の燃料ポンプ１２と、吐出された燃料の一部をタ
ンク１１へ戻すためのリリーフ通路１３と、リリーフ通
路１３を開閉するためのリリーフバルブ１４と、リリー
フ通路１３を流れる燃料量を制限するための固定絞り１
５とを備える。

【００１８】燃料タンク１１の中には同タンク１１より
も容量が小さなサブタンク１６が設けられている。サブ
タンク１６の下端部には連通孔（図示しない）が形成さ
れ、燃料がサブタンク１６の外側と内側とを通過可能と
なっている。ここで、サブタンク１６はその容量が小さ
いため、同タンク１１の中に収容される燃料はその液面
の揺れが少なくなる。

【００１９】ポンプ１２、燃料フィルタ２４、リリーフ
バルブ１４、固定絞り１５及び燃料ライン２２の一部は
ユニット化されており、それらはタンク１１に装着され
ている。ポンプ１２は直流モータ（図示しない）と、そ
のモータにより駆動される羽根車（インペラ：図示しな
い）とを内蔵する。通電によりモータが駆動され、イン
ペラが回転されることにより、ポンプ１２が作動してタ
ンク１１の中の燃料がポンプ１２に吸い上げられ、その
吐出ポート２１から吐出される。ポンプ１２から吐出さ
れる燃料量は、モータに供給される電圧値、つまりはモ
ータにより駆動されるインペラの回転速度に基づいて決
定される。ポンプ１２から吐出される燃料量により燃料
圧力ＰＦが決定される。

【００２０】ポンプ１２の吐出ポート２１から延びる燃
料ライン２２は、タンク１１の上蓋２３を貫通してタン
ク１１の外へ延びる。このライン２２は燃料フィルタ２
４に接続され、更にその先がデリバリパイプ２５に接続
される。デリバリパイプ２５に設けられた複数のインジ
ェクタ２６は、内燃機関（ガソリンエンジン）２７の各
気筒に対応して配置される。各インジェクタ２６は電磁
弁付きのノズルであり、通電により開弁し、通電の遮断
により閉弁する。エンジン２７に接続された吸気通路２
８は、エンジン２７の各気筒へ空気を導く。吸気通路２
８に設けられたスロットルバルブ２９は、アクセルペダ
ル（図示しない）の操作に連動して作動することによ
り、同通路２８を選択的に開閉する。このバルブ２９の
開度（スロットル開度）ＴＡが調整されることにより、
吸気通路２８を通じてエンジン２７の各気筒へ吸入され
る空気量（吸気量）が調整される。

【００２１】燃料フィルタ２４以降の燃料ライン２２
（分岐部３０）において、サブタンク１６へ燃料を戻す
ためにリリーフ通路１３が設けられている。リリーフ通
路１３に設けられたリリーフバルブ１４は弁体１７と、
同弁体１７を閉弁方向へ付勢するためのスプリング１８
とからなる。リリーフバルブ１４は燃料ライン２２を流
れる燃料の圧力に応じて作動する。燃料圧力ＰＦが所定
値ＰＦ１よりも小さな状態では、スプリング１８の付勢
力により弁体１７は図面左方へ付勢され、リリーフバル
ブ１４は閉弁する。この結果、リリーフ通路１３が閉ざ
される。これに対して、燃料圧力ＰＦが所定値ＰＦ１よ
りも大きな状態では、スプリング１８の付勢力に抗して
弁体１７が図面右方へ押圧され、リリーフバルブ１４は
開弁する。この結果、リリーフ通路１３が開かれる。こ
のように、燃料圧力ＰＦに応じてリリーフバルブ１４が
作動することにより、リリーフ通路１３が開閉される。

【００２２】リリーフバルブ１４の下流側に設けられた
固定絞り１５は、その下端に吐出ポート３３を有する。
固定絞り１５は流路断面積が他よりも小さな絞り部３４
を有する。絞り部３４の直径は１ｍｍに設定されてい
る。同絞り部３４はリリーフ通路１３を流れる燃料に対
して抵抗となるため、同通路１３を流れる燃料量が制限
される。タンク１１内において、リリーフ通路１３を流
れる燃料は、固定絞り１５を介してサブタンク１６へ戻
される。

【００２３】燃料ポンプ１２が作動することにより、タ
ンク１１の中の燃料が燃料ライン２２へ吐出される。こ
の吐出された燃料はフィルタ２４で異物が除去された
後、燃料ライン２２を通じてデリバリパイプ２５へ圧送
され、更にデリバリパイプ２５において各インジェクタ
２６へ分配される。このとき、ポンプ１２から吐出され
る燃料量に応じてデリバリパイプ２５における燃料圧力
ＰＦが調整される。分配された燃料は、各インジェクタ
２６の開弁時に、同インジェクタ２６から噴射されるこ
とにより、対応する各気筒へ供給される。各気筒へ供給
された燃料と空気との混合気が燃焼されることにより、
エンジン２７のクランクシャフト（図示しない）が回転
され、エンジン２７に動力が得られる。

【００２４】スロットルバルブ２９の近傍に設けられた
スロットルセンサ４５は、同バルブ２９の開度ＴＡを検
出し、その大きさに応じた信号を出力する。このセンサ
４５は周知のアイドルスイッチ（図示しない）を内蔵す
る。このスイッチは、バルブ２９が全閉となったときに
「オン」され、全閉であることを示すアイドル信号ＩＤ
Ｌを出力する。デリバリパイプ２５に設けられた燃圧セ
ンサ４６は、各インジェクタ２６へ圧送される燃料の圧
力、即ちデリバリパイプ２５の中の燃料圧力ＰＦを検出
し、その大きさに応じた信号を出力する。エンジン２７
に設けられた回転速度センサ４７はクランクシャフト
（図示しない）の回転速度、即ちエンジン回転速度ＮＥ
に相当する値を検出し、その値の大きさに応じた信号を
出力する。このセンサ４７は、クランクシャフトの回転
位相に同期したかたちで所定角度毎にクランクシャフト
の回転を断続的に検出し、その検出結果をパルス信号と
して連続的に出力する。エンジン２７に設けられた水温
センサ４８は、エンジン２７の内部を流れる冷却水の温
度（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その大きさに応じた
信号を出力する。吸気通路２８に設けられた吸気圧セン
サ４９は、同通路２８における吸気圧力ＰＭを検出し、
その大きさに応じた信号を出力する。これら各センサ４
５〜４９によってエンジン２７の運転状態が検出され
る。

【００２５】電子制御装置（ＥＣＵ）５０は、入力信号
処理回路、メモリ、演算回路及び出力信号処理回路等を
有して構成されている。ＥＣＵ５０には前述した各種セ
ンサ４５〜４９、インジェクタ２６、駆動回路４０及び
バッテリ４１が接続されている。ＥＣＵ５０は前述した
各種センサ４５〜４９から出力される信号を入力する。
ＥＣＵ５０はこれら入力信号に基づき、燃料噴射制御及
び燃料供給制御を実行するために、ポンプ１２、各イン
ジェクタ２６及び駆動回路４０を制御する。

【００２６】燃料噴射制御とは、エンジン２７の運転状
態に応じて各インジェクタ２６の開弁時間を制御するこ
とにより、各インジェクタ２６から各気筒へ噴射される
燃料量を制御することである。燃料供給制御とは、エン
ジン２７の運転状態に応じて駆動回路４０を制御し、ポ
ンプ１２を制御することにより、ポンプ１２から吐出さ
れる燃料量を制御し、もって各インジェクタ２６へ供給
される燃料圧力ＰＦを調整することである。

【００２７】図３は燃料噴射制御の処理内容に関する
「燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。ＥＣＵ５０は、エンジン２７の運転時に本ルーチン
を所定期間毎に周期的に実行する。

【００２８】ステップ１００において、ＥＣＵ５０は各
種センサ４５，４７〜４９により検出され、エンジン２
７の運転状態を反映した各種パラメータＴＡ，ＩＤＬ，
ＮＥ，ＴＨＷ，ＰＭに係る値を入力値として読み込む。

【００２９】ステップ１１０において、ＥＣＵ５０はエ
ンジン２７が減速運転状態にあるか否かを判断する。Ｅ
ＣＵ５０は、この判断をアイドル信号ＩＤＬに基づき行
う。ここで、スロットルバルブ２９が全閉状態となり、
エンジン２７が減速運転状態にある場合、ＥＣＵ５０は
処理をステップ１２０へ移行する。スロットルバルブ２
９が開かれ、エンジン２７が減速運転状態にない場合、
ＥＣＵ５０は処理をステップ１４０へ移行する。この実
施形態で、ステップ１１０の処理は、エンジン２７が減
速運転状態であるか否かを判断するための手段に相当す
る。

【００３０】エンジン２７の減速運転時には、ステップ
１２０において、ＥＣＵ５０はエンジン２７の各気筒に
対する燃料噴射を強制的に中止するために、即ち燃料カ
ットを行うために、各インジェクタ２６を強制的に閉弁
する。この実施形態で、ステップ１２０の処理は、燃料
カットを実行するための手段に相当する。

【００３１】ステップ１３０において、ＥＣＵ５０は、
燃料カットが実行されていることを示すために燃料カッ
トフラグＸＦＣを「１」に設定し、その後の処理を一旦
終了する。この実施形態で、ステップ１３０の処理は、
エンジン２７が減速運転状態にあることを示すフラグを
設定するための手段に相当する。

【００３２】エンジン２７が減速運転状態にない場合、
ステップ１４０において、ＥＣＵ５０は、燃料カットが
実行されていないことを示すために燃料カットフラグＸ
ＦＣを「０」に設定する。この実施形態で、ステップ１
４０の処理は、エンジン２７が減速運転状態にないこと
を示すフラグを設定するための手段に相当する。

【００３３】ステップ１５０において、ＥＣＵ５０はエ
ンジン回転速度ＮＥ及び吸気圧力ＰＭの値に基づいて基
本噴射量ＴＡＵｂの値を算出する。この基本噴射量ＴＡ
Ｕｂは、時間を単位とする値である。ＥＣＵ５０はこの
基本噴射量ＴＡＵｂの値を、基本噴射量ＴＡＵｂ、エン
ジン回転速度ＮＥ及び吸気圧力ＰＭをパラメータとして
予め定められた関数データを参照して算出する。この実
施形態で、ステップ１５０の処理は、エンジン２７の運
転状態に応じて基本的に設定されるべき基本噴射量ＴＡ
Ｕｂを算出するための手段に相当する。

【００３４】ステップ１６０において、ＥＣＵ５０は冷
却水温度ＴＨＷの値に基づいて温度補正係数ＫＴＨの値
を算出する。ＥＣＵ５０はこの温度補正係数ＫＴＨの値
を、温度補正係数ＫＴＨ及び冷却水温度ＴＨＷをパラメ
ータとして予め定められた関数データを参照して算出す
る。この実施形態で、ステップ１６０の処理は、エンジ
ン２７の温度状態に応じて基本噴射量ＴＡＵｂを補正す
るための温度補正係数ＫＴＨを算出するための手段に相
当する。

【００３５】ステップ１７０において、ＥＣＵ５０は基
本噴射量ＴＡＵｂの値に温度補正係数ＫＴＨを乗算する
ことにより、最終的な燃料噴射量ＴＡＵの値を算出す
る。この燃料噴射量ＴＡＵは、時間を単位とする値であ
り、インジェクタ２６の開弁時間を決定する値である。
この実施形態で、ステップ１７０の処理は、基本噴射量
ＴＡＵｂを温度補正係数ＫＴＨにより補正することによ
り、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを算出するための手段に
相当する。

【００３６】ステップ１８０において、ＥＣＵ５０は、
各気筒毎に燃料を噴射すべきタイミングが到来したか否
かを判断する。ＥＣＵ５０は、この噴射タイミングの到
来を、エンジン回転速度ＮＥに係るパルス信号に基づい
て判断する。

【００３７】噴射タイミングが到来したとき、ステップ
１９０において、ＥＣＵ５０は算出された燃料噴射量Ｔ
ＡＵの値に基づき各インジェクタ２６を所要時間だけ開
弁することにより、燃料噴射を実行する。この処理を終
了した後、ＥＣＵ５０はその後の処理を一旦終了する。
即ち、この実施形態で、ステップ１８０，１９０の処理
は、所定の噴射タイミングにおいて燃料噴射を実行する
ための手段に相当する。更に、この実施形態で、上記
「燃料噴射制御ルーチン」は、インジェクタ２６の開弁
時間を制御するための手段に相当する。

【００３８】図４は、燃料供給制御の処理内容に関する
「燃料供給制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。ＥＣＵ５０は、エンジン２７の運転時に本ルーチン
を所定期間毎に周期的に実行する。

【００３９】ステップ２００において、ＥＣＵ５０は各
種センサ４６，４７，４９により検出される各種パラメ
ータＰＦ，ＮＥ，ＰＭに係る値を入力値として読み込
む。併せて、ＥＣＵ５０は、前述した「燃料噴射制御ル
ーチン」において設定された燃料カットフラグＸＦＣの
値を読み出す。

【００４０】ステップ２１０において、ＥＣＵ５０はエ
ンジン回転速度ＮＥ、吸気圧力ＰＭ及びスロットル開度
ＴＡの値に基づき、燃料噴射時の目標燃料圧力ＴＰＦを
算出する。ＥＣＵ５０はこの目標燃料圧力ＴＰＦを、目
標燃料圧力ＴＰＦ、エンジン回転速度ＮＥ、吸気圧力Ｐ
Ｍ及びスロットル開度ＴＡをパラメータとして予め定め
られた関数データを参照して算出する。この実施形態
で、ステップ２１０の処理は、燃料噴射時における目標
燃料圧力ＴＰＦを算出するための手段に相当する。

【００４１】ステップ２３０において、ＥＣＵ５０は燃
料カットフラグＸＦＣが「１」であるか否かを判断す
る。このフラグＸＦＣが「１」である場合、燃料カット
が行われており、エンジン２７が減速運転状態にあるこ
とからＥＣＵ５０は処理をステップ２３２へ移行する。
これに対して、フラグＸＦＣが「０」である場合、燃料
噴射が行われていることから、ＥＣＵ５０は処理をステ
ップ２５０へ移行する。

【００４２】ステップ２３２において、燃料カットが行
われてエンジン２７が減速運転状態にあることから、Ｅ
ＣＵ５０はポンプ１２を停止し、ポンプ１２による燃料
の吸引及び吐出を停止させる。

【００４３】ステップ２５０において、ＥＣＵ５０は、
検出される実際の燃料圧力ＰＦの値が算出される目標燃
料圧力ＴＰＦと同じであるか否かを判断する。両者Ｐ
Ｆ，ＴＰＦが同じ場合、ＥＣＵ５０はその後の処理を一
旦終了する。両者ＰＦ，ＴＰＦが異なる場合、ＥＣＵ５
０は処理をステップ２６０へ移行する。

【００４４】ステップ２６０において、ＥＣＵ５０は実
際の燃料圧力ＰＦの値が目標燃料圧力ＴＰＦよりも大き
いか否かを判断する。燃料圧力ＰＦが目標燃料圧力ＴＰ
Ｆよりも小さい場合、ステップ２７０において、ＥＣＵ
５０は駆動回路４０を制御してポンプ１２に供給される
電圧を増大させることにより、ポンプ１２から吐出され
る燃料量を増大させる。その後、ＥＣＵ５０は処理をス
テップ２５０へ戻る。

【００４５】ステップ２６０において、燃料圧力ＰＦが
目標燃料圧力ＴＰＦよりも大きい場合、ステップ２８０
において、ＥＣＵ５０は駆動回路４０を制御してポンプ
１２へ供給される電圧を低下させることにより、ポンプ
１２から吐出される燃料量を低減させる。その後、ＥＣ
Ｕ５０は処理をステップ２５０へ戻る。即ち、ステップ
２５０〜２８０において、ＥＣＵ５０は実際の燃料圧力
ＰＦの値が算出された目標燃料圧力ＴＰＦと一致するよ
うにポンプ１２から吐出される燃料量を制御する。

【００４６】以上説明したように、この実施形態の構成
によれば、サブタンク１６の中の燃料がポンプ１２によ
り各インジェクタ２６へ圧送され、各インジェクタ２６
から燃料が噴射されることにより、エンジン２７の各気
筒へ燃料が供給される。

【００４７】ここで、燃料噴射制御に当たって、ＥＣＵ
５０はエンジン２７の運転状態に係る各種パラメータＮ
Ｅ，ＰＭ，ＴＨＷ等の値に基づき、エンジン２７の運転
に必要な燃料噴射量ＴＡＵの値を算出する。ＥＣＵ５０
は、算出された燃料噴射量ＴＡＵの値に基づき各インジ
ェクタ２６を制御することにより、各気筒へ噴射される
べき燃料量を制御する。ＥＣＵ５０は、この燃料噴射量
ＴＡＵを、各インジェクタ２６の開弁時間として算出す
る。従って、ＥＣＵ５０は、各インジェクタ２６から噴
射される燃料量を制御するために、各インジェクタ２６
の開弁時間を調整する。

【００４８】燃料供給制御に当たって、ＥＣＵ５０はエ
ンジン２７の運転状態に係る各種パラメータＮＥ，Ｐ
Ｍ，ＴＡの値に基づき、各インジェクタ２６へ供給され
るべき目標燃料圧力ＴＰＦを算出する。ＥＣＵ５０は、
燃圧センサ４６により検出される実際の燃料圧力ＰＦの
値が、算出される目標燃料圧力ＴＰＦと一致するように
駆動回路４０を制御することにより、ポンプ１２から吐
出される燃料量を制御する。

【００４９】このように、各インジェクタ２６から各気
筒へ供給される燃料量が、各インジェクタ２６へ供給さ
れる燃料圧力ＰＦの調整と、各インジェクタ２６の開弁
時間の調整との協働により決定され、エンジン２７の運
転状態に応じて調整される。

【００５０】ここで、燃料圧力ＰＦが所定値ＰＦ１より
も小さい場合、リリーフバルブ１４は作動せずリリーフ
通路１３は閉ざされた状態が保たれる。この状態におい
て、ポンプ１２により吐出される燃料は全てエンジン２
７へ供給される。

【００５１】これに対して、燃料圧力ＰＦが所定値ＰＦ
１よりも大きい場合、リリーフバルブ１４が作動してリ
リーフ通路１３は開かれる。この状態において、ポンプ
１２により吐出される燃料の一部はリリーフ通路１３へ
供給され、固定絞り１５を介してサブタンク１６へ戻さ
れる。このとき、リリーフ通路１３を流れる燃料量は固
定絞り１５により制限されているため、エンジン２７に
供給される燃料量と比べて少ない。このように、ポンプ
１２により吐出される燃料の一部がリリーフ通路１３へ
流れることにより、燃料圧力ＰＦが一定に保たれ、燃料
圧力ＰＦの上昇が一時的に抑制される。

【００５２】次に、図５及び図６を基にこの実施形態の
装置の燃料供給特性について説明する。図５は、ポンプ
１２に供給される印加電圧ＶＦＰと燃料圧力ＰＦとの関
係を示すグラフである。図５に示すように、燃料圧力Ｐ
Ｆはその値が所定値ＰＦ１となるまで印加電圧ＶＦＰに
比例して増加する。この燃料圧力ＰＦに係る所定値ＰＦ
１はリリーフバルブ１４が開弁するための圧力である。
印加電圧ＶＦＰが所定値ＶＦＰ１（燃料圧力ＰＦ１）と
なることにより、リリーフバルブ１４は開弁する。印加
電圧ＶＦＰの増加に伴いポンプ１２の吐出量Ｑが増加す
ることにより、リリーフバルブ１４の開度が大きくな
り、リリーフ通路１３へ流れる燃料量が増大して燃料圧
力ＰＦはほぼ一定に保たれる。印加電圧ＶＦＰが所定値
ＶＦＰ２となることにより、リリーフバルブ１４は完全
に開弁し、所定値ＶＦＰ２以上において燃料圧力ＰＦは
再び印加電圧ＶＦＰに比例して増加する。このとき、リ
リーフ通路１３にも燃料の一部が流れることから、印加
電圧ＶＦＰの増加量に対する燃料圧力ＰＦの増加量はリ
リーフバルブ１４が閉弁した状態よりも少なくなる。即
ち、印加電圧ＶＦＰが所定値ＶＦＰ２以上におけるグラ
フの傾きは、印加電圧ＶＦＰが所定値ＶＦＰ１以下にお
けるグラフの傾きよりも小さい。

【００５３】図６はポンプ１２の吐出量Ｑと燃料圧力Ｐ
Ｆとの関係を示すグラフである。図６に示すように、燃
料圧力ＰＦはポンプ１２の吐出量Ｑに対して指数関数的
に増大する。通常、リリーフバルブ１４を有しない燃料
供給装置では、一点鎖線で示すように燃料圧力ＰＦが変
化する。ここで、リリーフ通路１３が閉ざされた状態
（吐出量Ｑが所定値Ｑ１未満）では、燃料が流れる流路
は燃料ライン２２のみであるが、リリーフ通路１３が開
かれた状態（吐出量Ｑが所定値Ｑ１以上）では、燃料が
流れる流路は燃料ライン２２及びリリーフ通路１３とな
る。従って、リリーフ通路１３が開かれることにより、
燃料が流れ得る流路が増加する。これにより、リリーフ
通路１３が完全に開かれた後（Ｑ２以上）には、ポンプ
１２の吐出量Ｑに対する燃料圧力ＰＦの増加率の割合は
小さくなる。

【００５４】上述のように、通常であれば燃料圧力ＰＦ
はポンプ１２の吐出量Ｑに対して指数関数的に増大する
ことから、ポンプ１２の吐出量Ｑが増大するに従って、
ポンプ１２の吐出量Ｑに対する燃料圧力ＰＦの変化量は
大幅に増大する傾向にある。ところが、ポンプ１２の吐
出量Ｑが所定値Ｑ２以上ではこの変化量が小さくなるた
め、何らかの外乱が生じても燃料圧力ＰＦを目標値の近
傍に保つことができる。このように、ポンプ１２の吐出
量Ｑに対する燃料圧力ＰＦの変動が小さく抑制されるこ
とから、エンジン２７に吸入される吸気量に応じて燃料
圧力ＰＦを細かく調整可能となる。この結果、エンジン
２７の空燃比が最適となるように制御し易くなる。

【００５５】このように、この実施形態では、燃料圧力
ＰＦが所定値ＰＦ１よりも大きくなる場合に、リリーフ
通路１３は開かれて燃料が同通路１３を流れる。従っ
て、図８に示す従来の装置とは異なり、燃料圧力ＰＦが
所定値ＰＦ１未満ではポンプ１２はエンジン２７にて要
求される燃料量のみを吐出している。このため、従来の
装置と比較してポンプ１２の負荷を軽減することができ
る。

【００５６】一方、エンジン２７の停止後にはポンプ１
２が停止することから、燃料圧力ＰＦが急速に低下する
傾向にある。燃料圧力ＰＦが小さい状態では、燃料の低
沸点成分は低い温度でも気化し易くなる。このとき、燃
料圧力ＰＦが低下するためリリーフバルブ１４が閉弁し
てリリーフ通路１３は閉ざされ、燃料ライン２２の中の
燃料が密閉される。従って、燃料圧力ＰＦは即座に低下
することが抑制され、燃料の低沸点成分が気化し難い状
態となる。

【００５７】このように、この実施形態では、エンジン
２７停止後（高温のソーク時）における燃料の気化を抑
制し、低沸点成分の蒸発に伴うエンジン２７の再始動性
の悪化を抑制することができるとともに、エバポエミッ
ションを低減することができる。

【００５８】また、エンジン２７の停止後において、エ
ンジン２７の熱により燃料が加熱されることによって、
燃料圧力ＰＦは高くなる傾向にある。同様に、燃料カッ
ト直後にも燃料圧力ＰＦは高くなる傾向にある。これ
は、燃料カット時にポンプ１２を停止させる際のポンプ
１２の応答遅れが原因である。即ち、インジェクタ２６
が強制的に閉弁された後であっても、ポンプ１２のイン
ペラは即座に停止しないためである。エンジン２７の熱
に起因して、燃料圧力ＰＦが上昇してもこの燃料圧力Ｐ
Ｆが所定値ＶＰＦ１となることにより、リリーフバルブ
１４が作動してリリーフ通路１３が開かれる。従って、
燃料の一部がリリーフ通路１３へ流れることにより、燃
料圧力ＰＦは一時的に所定値ＰＦ１に保たれ、燃料圧力
ＰＦの過剰な上昇が抑制される。

【００５９】このように、この実施形態では、燃料圧力
ＰＦに応じてリリーフバルブ１４が作動することによ
り、燃料カット中及びエンジン２７停止後における燃料
圧力ＰＦの過剰な上昇を抑制することもできる。

【００６０】また、この実施形態では、固定絞り１５に
おける絞り部３４の直径を１ｍｍに設定し、リリーフ通
路１３を流れる燃料量を制限している。従って、リリー
フ通路１３に供給される燃料は少ないため、エンジン２
７には充分な燃料量が供給される。絞り部３４の直径は
小さい程リリーフ通路１３を流れる燃料量は制限される
が、燃料に含まれる微小な異物は絞り部３４に溜まり易
くなる。特に、リリーフ通路１３を流れる燃料量が少な
い時には、微小な異物が絞り部３４に溜まり易くなる。
この点、この実施形態では、リリーフ通路１３を流れる
燃料量を考慮して絞り部３４の直径が設定されているこ
とから、微小な異物が絞り部３４に溜まり難くなってい
る。

【００６１】また、この実施形態では、燃料カット中及
びエンジン２７が消費する燃料量が少ない時には、ポン
プ１２が吐出する燃料量が少ないため、燃料によるポン
プ１２の冷却が不足してポンプ１２は発熱する傾向にあ
る。このような場合には、ポンプ１２の吐出量Ｑを増大
し、一時的に燃料圧力ＰＦを所定値ＰＦ１よりも高くす
ることによって、ポンプ１２を冷却することができる。
これにより、ポンプ１２の冷却性を向上させることがで
きる。尚このとき、燃料圧力ＰＦが高くなるためインジ
ェクタ２６の開弁時間を短くすることにより、エンジン
２７へ供給される燃料量を調節することになる。

【００６２】また、この実施形態では、燃料カット中で
あってもリリーフバルブ１４が開弁することにより、燃
料の流れる出る経路が形成されるため、ポンプ１２を駆
動することにより燃料圧力ＰＦを調節することができ
る。従って、燃料カットの前後における空燃比を制御す
ることができ、エミッションを低減することができると
ともに、ドライバビリティを向上することができる。

【００６３】また、この実施形態では、リリーフバルブ
１４は燃料圧力ＰＦが所定値ＰＦ１以上において開弁す
るとしたが、リリーフバルブ１４のスプリング１８の付
勢力を変えることにより、燃料圧力ＰＦの任意の値に対
応してリリーフバルブ１４を開弁させることができる。

【００６４】また、この実施形態では、リリーフ通路１
３の長さは、燃料フィルタ２４以降の分岐部３０からサ
ブタンク１６の中の固定絞り１５までであり、リリーフ
通路１３、リリーフバルブ１４及び固定絞り１５はタン
ク１１の中に格納されている。従って、このリリーフ通
路１３は従来のリターン通路（デリバリパイプから燃料
タンクまでの長さを有する）よりも短い。このため、燃
料供給装置の構成を簡略化することができる。（第２の実施形態）次に、図７に基づき本発明を具体化
した第２の実施形態について説明する。この実施形態に
おいて、前記第１の実施形態と同一の部材については同
一の番号を付して、その部材の説明を省略し、特に異な
った点を中心に説明する。

【００６５】図７に示すように、この装置は、鞍型状を
なす燃料タンク５１と、リリーフバルブ１４の下流に設
けられたジェットポンプ５２と、同ジェットポンプ５２
に接続される連通路５３とが第１の実施形態と異なる。

【００６６】タンク５１は下端中央に凹部５４を有する
鞍形状をなし、左右両側には凹部５４により互いに区画
された第１及び第２の貯留室５５，５６を備える。両貯
留室５５，５６は、凹部５４の上部において連通室５７
にて互いに連通している。このタンク５１は凹部５４に
おいて、駆動系の構成部品や排気系の構成部品を跨ぐよ
うにして車両に取付けられる。タンク５１がこのような
形状をなしていることから、燃料の液面が連通室５７よ
りも低くなる場合には、燃料が第１の貯留室５５と第２
の貯留室５６とに分断される。

【００６７】一方、ジェットポンプ５２はリリーフ通路
１３よりも流路断面積が小さい絞り部３４を有する。そ
して、この絞り部３４も、その直径は１ｍｍに設定され
ている。また、この実施形態においても、燃料圧力ＰＦ
が所定値ＰＦ１よりも大きくなることにより、リリーフ
バルブ１４が開弁し、リリーフ通路１３に燃料が供給さ
れる。リリーフ通路１３に燃料が流れることにより、絞
り部３４には負圧が生じる。この負圧により、第２の貯
留室５６の中に貯留される燃料は連通路５３を通じて吸
引され、吐出ポート３３からサブタンク１６へ吐出され
る。

【００６８】このように、この実施形態では、ジェット
ポンプ５２を使用したことにより、複数の貯留室５５，
５６の中に貯留される全ての燃料を１つのポンプ１２を
通じてエンジン２７へ供給することができる。

【００６９】尚、この実施形態では、エンジン２７にて
消費される燃料量が比較的多い場合には、サブタンク１
６の中の燃料が不足するおそれがある。この場合には、
燃料圧力ＰＦを増大させてリリーフバルブ１４を開弁す
ることにより、リリーフ通路１３へ燃料を流す。これに
より、ジェットポンプ５２が作動し、第２の貯留室５６
の中の燃料をサブタンク１６へ移送することができる。
この結果、エンジン２７で消費される燃料量が多くて
も、サブタンク１６の中に充分な燃料量を供給すること
ができる。

【００７０】ところで、この発明は次のような更に別の
実施形態に具体化することもできる。以下の各実施形態
でも、前記実施形態と同等の作用及び効果を得ることが
できる。

【００７１】（１）上記第２の実施形態では、１つの燃
料タンク５１が鞍形であり、２つの貯留室５５，５６を
含む。これに対して、互いに離間した複数の燃料タンク
を使用してもよい。例えば、２つの燃料タンクが使用さ
れる場合、一方の燃料タンクに燃料ポンプ及びジェット
ポンプを設けるとともに、他方の燃料タンクにジェット
ポンプへ連通する連通路を開口する。

【００７２】（２）上記各実施形態では、固定絞り１
５、或いはジェットポンプ５２の絞り部３４における直
径を１ｍｍに設定し、リリーフ通路１３を流れる燃料量
を制限している。これに対して、リリーフ通路１３を流
れる燃料量を調節するために、絞り部３４の直径を変更
してもよい。

【００７３】更に、上記実施形態から把握し得る請求項
以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載
する。（イ）請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置
において、前記タンクは前記ポンプが配置される特定の
貯留室と、前記ポンプを配置されない複数の貯留室とか
らなり、前記特定の貯留室以外の貯留室と前記絞り手段
とは連通路により連通し、前記還流通路を流れる燃料に
より負圧を生じさせ、その負圧の吸引力により連通路を
通じて前記特定の貯留室以外の貯留室の中の燃料を移送
することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

【００７４】この構成によれば、特定の貯留室の中に貯
留される燃料はポンプにより吸引及び吐出される。開閉
手段が作動し、燃料が還流通路を流れることにより、同
通路には負圧が生じる。特定の貯留室以外の貯留室の中
に貯留される燃料は、負圧による吸引力により連通路を
通じて吸引される。吸引された燃料は特定の貯留室へ吐
出され、ポンプにより内燃機関へ供給される。従って、
複数の貯留室の中に貯留される全ての燃料を内燃機関へ
供給することができる。

【００７５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ポンプ
から吐出される燃料の一部をタンクへ還流するための還
流通路と、還流通路に設けられ、還流通路を流れる燃料
流量を制限する絞り手段と、同還流通路の絞り手段上流
に設けられ、内燃機関に供給される実際の燃料圧力に応
じて同還流通路を開閉する開閉手段とを備えている。

【００７６】従って、内燃機関に供給される実際の燃料
圧力が比較的小さな場合、開閉手段により還流通路は閉
ざされた状態に保たれ、吐出された燃料は全て内燃機関
へ供給される。このため、ポンプのより小さな駆動力で
必要量の燃料を機関に供給することができるとともに、
ポンプの騒音の低減やポンプの耐久性を向上することが
できる。

【００７７】これに対して、実際の燃料圧力が比較的大
きな場合、開閉手段により還流通路は開かれ、吐出され
た燃料の一部は還流通路へ供給されてタンクへ戻され
る。このとき、還流通路を流れる燃料量は絞り手段によ
り制限されているため、急激な圧力変動（上昇／低下）
を抑制し、例えば燃料カット中における燃料圧力の制御
性を向上させることができる。こうして圧力変動が抑制
されることで、燃料配管の耐圧性を向上させることがで
きる。

【００７８】一方、内燃機関の停止後には、実際の燃料
圧力が急速に低下する傾向にあるが、該燃料圧力の低下
に伴って開閉手段により還流通路は閉ざされるため、燃
料圧力の低下が抑制され、燃料が気化し難い状態とな
る。従って、内燃機関の輻射熱等により燃料が加熱され
ても、その低沸点成分の蒸発に伴う再始動性の悪化等を
好適に抑制することができうる。また、こうした加熱に
よって実際の燃料圧力が高くなったとしても、該燃料圧
力の上昇に伴って開閉手段が一時的に開となり、燃料圧
力の過剰な上昇を好適に抑制することができる。

【００７９】請求項２に記載の発明によれば、還流通路
はタンクの中に配置され、ポンプから吐出される燃料は
タンク内にて還流するようにしている。従って、還流通
路を引き廻す必要がなくなるとともに、タンク内におい
て還流通路、開閉手段及び絞り手段を一体化することが
可能となり、装置全体の構成を小型且つ簡略化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を概念的に示す概念構成図。

【図２】燃料供給装置の構成を示す構成図。

【図３】「燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャー
ト。

【図４】「燃料供給制御ルーチン」を示すフローチャー
ト。

【図５】印加電圧及び燃料圧力の関係を示すグラフ。

【図６】ポンプの吐出量及び燃料圧力の関係を示すグラ
フ。

【図７】第２の実施形態の構成を示す構成図。

【図８】従来の燃料供給装置の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１３…リリーフ
通路、１４…リリーフバルブ、１５…固定絞り、３４…
絞り部、１６…サブタンク、２７…内燃機関としてのガ
ソリンエンジン、５０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 37/20 Ｆ０２Ｍ 37/20 Ｎ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 37/08 F02M 37/00 F02M 37/00 331 F02M 37/10 F02M 37/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タンクの中の燃料を吸引及び吐出するポ
ンプの駆動力を制御して内燃機関に供給する燃料圧力を
その運転状態に応じて設定された目標燃料圧力に調整す
る燃料供給装置であって、前記ポンプから吐出される燃料の一部を前記タンクへ還
流するための還流通路と、前記還流通路に設けられ、前記還流通路を流れる燃料流
量を制限する絞り手段と、同還流通路の前記絞り手段上流に設けられ、前記内燃機
関に供給される実際の燃料圧力に応じて同還流通路を開
閉する開閉手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の
燃料供給装置。
【請求項２】前記還流通路は前記タンクの中に配置さ
れ、前記ポンプから吐出される燃料は前記タンク内にて
還流することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装
置。