JP3786262B2

JP3786262B2 - 自動車用燃料供給装置

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Publication number: JP3786262B2
Application number: JP2002113106A
Authority: JP
Inventors: 雄治岸本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: JP2003307161A; DE10316855A1; US20030192508A1; US6951206B2; DE10316855B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジンへの燃料供給装置に関し、特にエンジンの燃料消費を低減する自動車用燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
図９において、燃料ポンプ１は、燃料タンク２内に配設され、燃料配管３を介して燃料噴射弁４に接続されている。この燃料ポンプ１は、ポンプ本体部１ａと、ポンプ本体部１ａを駆動する電気モータ部１ｂと、エンジン５の停止時に燃料配管３を含む燃料系統を燃料で充填してエンジン始動性を高めるための逆止弁１ｃとを備えている。また、切り換えリレー１６は、後述するエンジン制御装置１３のポンプ制御部１３ａにより、エンジン５の運転時にバッテリ１５の電圧をモータ部１ｂに印加し、エンジン５の停止時にバッテリ１５とモータ部１ｂとの電気的接続を遮断するように制御される。
【０００３】
燃料噴射弁４は、エンジン５の吸気管６に接続され、エンジン制御装置１３により駆動制御されて、燃料をエンジン５に供給する。
燃圧レギュレータ７は、スプリング室８と調圧室９とがダイヤフラム１０により画成されて構成されている。そして、スプリング８ａがダイヤフラム１０を押圧するようにスプリング室８内に配設されている。また、調圧室９は、吐出口９ａと、ダイヤフラム１０に取り付けられ、吐出口９ａを開閉する弁体９ｂとを備えている。そして、スプリング室８が分岐配管１１ａを介して吸気管６の燃料噴射弁４の上流側に連通され、調圧室９が分岐配管１１ｂを介して燃料配管３に連通されている。さらに、調圧室９が吐出口９ａおよびリターンパイプ１２を介して燃料タンク２に連通されている。
【０００４】
エンジン制御装置１３は、ポンプ制御部１３ａと、燃料演算制御部１３ｂとを備え、燃料噴射弁４の前後の圧力差を一定にした上で、燃料演算制御部１３ｂによりエンジン５が吸入した吸気量に基づいて必要な燃料供給量を演算し、燃料噴射弁４の開弁時間を制御する。ここで、燃料演算制御部１３ｂによるエンジンへの必要燃料供給量を算出する方式には、吸気管圧力検出器１４で直接計測された吸気管６内の圧力に基づいて必要燃料供給量を算出する、いわゆるＤジェトロニック方式を採用している。
なお、吸気管圧力検出器１４に代えて、エアフローセンサを吸気管６に取り付け、エアフローセンサにより検出されたエンジン５の単位時間当たりの吸気量に基づいて必要燃料供給量を演算するようにしてもよい（Ｌジェトロニック方式）。
【０００５】
このように構成された従来の自動車用燃料供給装置では、燃料ポンプ１により圧送された燃料は、燃料配管３を介して燃料噴射弁４に供給される。そして、燃料配管３内に供給された燃料は、逆止弁１ｃの作用により燃料タンク２内への逆流が阻止されている。そこで、エンジン５の停止時でも、燃料配管３内には常に燃料が充填されている。
【０００６】
また、吸気管６内の圧力が分岐配管１１ａを介してスプリング室８内に導入され、燃料配管３内の燃料が分岐配管１１ｂを介して調圧室９内に導入されている。そして、スプリング８ａと吸気管６内の圧力とが調圧室９内の圧力より大きいと、ダイヤフラム１０が調圧室９側に押圧され、弁体９ｂが吐出口９ａを塞口している。また、スプリング８ａと吸気管６内の圧力とが調圧室９内の圧力より小さいと、ダイヤフラム１０がスプリング室８側に押圧され、弁体９ｂが吐出口９ａから離間し、燃料が吐出口９ａおよびリターンパイプ１２を介して燃料タンク２に還流される。つまり、燃料配管３に供給され、燃料噴射弁４からエンジン５に供給される燃料以外の燃料は、リターンパイプ１２を介して燃料タンク２に戻される。これにより、燃料噴射弁４の前後の圧力差が一定に維持される。この圧力差はスプリング８ａのバネ力を調整することにより任意に設定できる。
【０００７】
ここで、単位時間当たりのエンジン５の燃料消費量は、アイドル状態と、最大出力状態とでは、約１００倍の相違がある。一般に、燃料ポンプ１は、最大出力状態で十分な燃料供給を維持できる性能に設定されており、常時この最大出力状態の設定で運転されることになる。そこで、エンジン５の駆動により発電機（図示せず）で発生される電力は、この最大出力状態の設定で運転される燃料ポンプ１でいたずらに消費されることになり、燃料の消費量を増大させる結果となる。特に、１０−１５モードのように、エンジン５の使用領域が低出力領域のみの運転条件の場合、燃料ポンプ１による電力損失は大きなものとなり、一般的な１５００ｃｃの乗用車では約３〜４％を占めると言われている。
【０００８】
ついで、従来の燃料ポンプ制御における燃料ポンプ損失の低減について図１０を参照しつつ説明する。なお、図１０は燃料ポンプの性能を説明する図であり、実線はＰ−Ｑ線図を、一点鎖線はＰ−Ｉ線図を表している。また、図１０では、モータ部の駆動電圧Ｅが１４Ｖ、１２Ｖ、１０．５Ｖとした時のＰ−Ｑ線図と、モータ部の駆動電圧Ｅが１４Ｖ、１２Ｖとした時のＰ−Ｉ線図を示している。
まず、圧力が燃圧レギュレータ７により例えば０．４５ＭＰａに制御されているとすると、燃料ポンプ１は、その駆動電圧を１４Ｖとした場合、図１０中の点Ａを動作点とする運転を行い、９０ｌ／ｈの燃料を吐出している。この時、モータ電流（Ｉ）はＰ−Ｉ線図の点Ｇとなり、５．４Ａの電流を消費しており、電力換算では約７６Ｗの消費をしていることになる。
【０００９】
一般に、自動車用のエンジン５は多気筒であり、エンジン出力が大きくなると、複数の燃料噴射弁４が同時に開弁するが、損失を伴う燃料ポンプ１の最大性能がいたずらに大きくならないように、同時に開弁する燃料噴射弁４は２本となるように設定されている。
例えば、１５００ｃｃの４気筒のエンジン５では、一気筒当たりの排気量は３７５ｃｃであり、該気筒が最大トルクを発生するのに要する燃料は、空燃比１２とすると、約０．０５５ｃｃとなる。一方、最大出力を発生させるエンジン回転数を６０００ｒｐｍとすると、１秒間に５０回噴射することになり、毎秒２．７５ｃｃの燃料が必要となる。従って、４気筒では、毎秒１１ｃｃの燃料が必要となる。つまり、燃料噴射弁４が１本のみ開弁される運転状態では、エンジンの必要最大要求燃料は約４０ｌ／ｈとなる。また、燃料噴射弁４は、毎回０．０５５ｃｃの燃料を５ミリ秒で噴射する必要があるが、噴射能力が低い場合には、５ミリ秒以上の時間を掛けて噴射することになる。
そこで、瞬時（２本の燃料噴射弁４が同時に開弁する時）においては、燃料ポンプ１は、上述のエンジンの必要最大要求燃料の２倍である約８０ｌ／ｈの吐出能力が要求されることになる。
【００１０】
図１０において、２本の燃料噴射弁４が同時に開弁している点が点Ｂであり、１本の燃料噴射弁４が開弁している点が点Ｂの半分の点Ｃとなる。つまり、２本の燃料噴射弁４が同時に開弁している状態では、点Ａ−点Ｂ間の流量が燃料ポンプ１から無駄に吐出され、該流量と燃料圧力との積で求められるエネルギーが消費されていることになる。さらに、１本の燃料噴射弁４が開弁している状態では、点Ａ−点Ｃ間の流量が燃料ポンプ１から無駄に吐出されていることになる。
そして、全ての燃料噴射弁４が閉弁している状態では、全吐出量である点Ａ−点Ｄ間の流量が燃料タンク２にリターンし、電気エネルギーの７６Ｗの全てを無駄に消費していることになる。
【００１１】
そこで、エンジン５の使用領域に応じて燃料ポンプ１への供給電力を制御して、燃料ポンプ１からの吐出量の無駄を低減することが提案されている。
この改善策としての従来の燃料供給装置では、図１１に示されるように、エンジン５の出力が最大出力状態では、バッテリ１５の電圧（１４Ｖ）が直接モータ部１ｂに供給され、１本の燃料噴射弁４のみが開弁制御される運転状態では、バッテリ１５の電圧が抵抗体１７を介してモータ部１ｂに供給されるように、切り換えリレー１６Ａを制御している。ここで、抵抗体１７は、モータ部１ｂの駆動電圧が例えば１２Ｖとなるように、即ち燃料ポンプ１の動作点が点Ｅとなるように設定されている。
【００１２】
改善策としての従来の燃料供給装置では、切り換えリレー１６Ａによりモータ部１ｂの駆動電圧を１４Ｖと１２Ｖとに切り換えて運転するようにしているので、１本の燃料噴射弁４が開弁している状態では、点Ａ−点Ｅ間の流量に相当する損失が改善されることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、改善策としての従来の燃料供給装置においては、１本の燃料噴射弁４が開弁している状態における点Ｃ−点Ｅ間、および、燃料噴射弁４の閉弁時の点Ｄ−点Ｅ間の流量が燃料ポンプ１から無駄に吐出されており、損失の改善が不十分なものであった。
また、図１０の燃料ポンプ特性（Ｐ−Ｑ特性、Ｐ−Ｉ特性）から分かるように、燃料ポンプ１からの吐出量を４０％低減しても、電気エネルギーでは２５％の低減にしかならない。
また、抵抗体１７を介してバッテリ１５の電圧（１４Ｖ）を１２Ｖに落としてモータ部１ｂに供給するようにしているので、抵抗体１７でのジュール熱の損失が新たに発生し、本来の電気エネルギーの低減効果、強いては燃料消費量の低減効果が十分に得られなくなるという問題がある。
【００１４】
そこで、抵抗体１７におけるジュール熱に起因する損失を無くすために、図１２に示されるように、バッテリ１５からモータ部１ｂに流れる大電流をトランジスタ１８でスイッチングして平均電流を低減する、いわゆるチョッピング方式によりモータ部１ｂの駆動電圧を切り換えることが考えられる。しかし、このチョッピング方式は、発熱を伴う大型のトランジスタ１８を使用する必要があるとともに、トランジスタ１８を制御する回路の規模が増大してしまい、エンジン制御装置１３への搭載に負担をかけるという不具合がある。また、モータ電流のチョッピングにともなう電波の不要輻射が発生し、ラジオなどの電子装置に有害な影響を与えてしまうという不具合もあった。
【００１５】
また、上述のようなモータ部１ｂへの供給電圧を制御する方式では、２本の燃料噴射弁４を同時に開弁する状態が生じた場合、燃料ポンプ１の吐出性能を急激に上げる必要がある。しかし、燃料ポンプ１への供給電圧を素早く上げても、モータ回転数は、モータ部１ｂの慣性力のため、急速に上がらない。その結果、モータ部１ｂの立ち上がり時定数に応じた時間遅れが生じる。そして、燃料ポンプ１の吐出量が燃料噴射弁４の要求噴射量に満たない場合には、燃料配管３内の圧力は、この時間遅れにより、駆動電圧１４ＶのＰ−Ｑ線図と駆動電圧１２ＶのＰ−Ｑ線図との中間点Ｆに下降してしまう。噴射量は、燃料配管３内の圧力が燃圧レギュレータ７により一定に制御されている条件下で、燃料噴射弁４の開弁時間の制御により制御されているので、燃料配管３内の圧力が点Ｆに下降すれば、その下降分に相当する燃料が不足した噴射量となり、不整燃焼が発生し、ノッキング等の不具合を発生させることになる。
そのため、本来点Ｅで動作すべきエンジン状態であっても、点Ａで動作させておかねばならない運転領域が拡大することになり、十分な損失低減効果が得られなくなる。
【００１６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料ポンプの最大能力で燃料を燃料配管に蓄圧した後、燃料ポンプの駆動を停止し、かつ、燃料配管内の圧力が所定値まで低下した段階で燃料ポンプを駆動して燃料を燃料配管に蓄圧するようにし、無駄な燃料ポンプの吐出を抑えて電力損失の低減を図ることできるとともに、抵抗体のジュール熱に起因する電力損失、モータ電流のチョッピングに起因する電波の不要輻射およびモータ部の立ち上がり時定数に応じた時間遅れに起因する不整燃焼の発生を防止できる自動車用燃料供給装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る自動車用燃料供給装置は、逆止弁を含み、燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、上記燃料ポンプと燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、上記燃料配管に接続され、該燃料配管の燃料圧力を制御圧に制御する燃圧レギュレータと、上記燃料配管に配設され、該燃料配管に圧送された上記燃料を蓄圧する蓄圧器と、上記燃料配管内の燃料圧力を計測する圧力検出器と、該圧力検出器の出力に応じて上記燃料ポンプの駆動を制御するポンプ制御手段とを備え、上記蓄圧器は、エンジン吸気管内の圧力が上記燃料配管に圧送された上記燃料を加圧するように構成され、上記ポンプ制御手段は、上記圧力検出器の出力が第１設定圧となると上記燃料ポンプの駆動をＯＦＦとし、上記圧力検出器の出力が上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さい第２設定圧となると上記燃料ポンプの駆動をＯＮとするように構成されているものである。
【００１９】
また、上記圧力検出器の出力から得られた上記燃料配管内の燃料圧力とエンジンの吸気管内の圧力との圧力差に基づいてエンジンへの燃料供給量を算出し、算出された該燃料供給量が得られるように燃料噴射弁の開弁時間を制御する燃料補正手段を備えているものである。
【００２０】
また、上記蓄圧器は、上記燃料配管に連通して配設されて該燃料配管から流入した燃料で満たされており、該燃料圧力に応じて中心軸方向に拡縮して内容積可変に構成された格納室と、少なくとも上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さく、かつ、上記第２設定圧より大きい第３設定圧から該第２設定圧までの上記燃料配管内の燃料圧力の低下過程で、上記格納室を加圧収縮させて該格納室内の燃料を上記燃料配管に送出する加圧手段とを備えたものである。
【００２１】
また、上記格納室は、積層された薄板円盤状の板バネの隣接する板バネ同士を内周側と外周側とで交互に気密に溶接されて、中心軸方向の弾性率と、該中心軸と直交する方向の弾性率とが異なるように構成されたディスク溶接ベローズと、上記ディスク溶接ベローズの下端に気密に取り付けられた端板と、から構成されているものである。
【００２２】
また、上記格納室は、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム若しくはフッ素ゴムで蛇腹状に形成された隔壁と、上記隔壁の他端に気密に取り付けられた端板と、上記隔壁の中心軸と同心状に、かつ、該中心軸方向に複数配列して該隔壁に埋設された、該隔壁より大きな弾性率を有する複数の金属リングと、から構成されているものである。
【００２３】
また、上記格納室は、シリンダと、このシリンダ内に配設されたピストンと、シリンダとピストンとの間に介装されたオイルシールとから構成されているものである。
【００２４】
また、上記蓄圧器は、上記燃料配管に連通して配設されて該燃料配管から流入した燃料で満たされており、該燃料圧力に応じて中心軸方向に拡縮して内容積可変に構成された格納室を有し、上記格納室が、少なくとも上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さく、かつ、上記第２設定圧より大きい第３設定圧から該第２設定圧までの上記燃料配管内の燃料圧力の低下過程で、収縮して該格納室内の燃料を上記燃料配管に送出する加圧力を備えているものである。
【００２６】
また、上記蓄圧器が上記燃料タンク内に配設されているものである。
【００２７】
また、上記蓄圧器がエンジンルーム内に配設されているものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図、図２は図１に示される自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図、図３は図２の要部拡大断面図である。
なお、図１において、図９、図１１および図１２に示した従来の自動車用燃料供給装置と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図１において、エンジン制御装置２０は、ポンプ制御部２０ａと、燃料演算制御部２０ｂとを備えている。燃料圧力検出器２２は、燃料配管３に接続され、燃料配管３内の燃料の圧力を検出し、圧力検出信号をエンジン制御装置２０に出力する。蓄圧器３０は、エンジンルーム内に配設され、第１開口３１ａおよび第２開口３１ｂが設けられたステンレス製の筒状の筐体３１と、第１開口３１ａに連通するように筐体３１の内壁に気密に接続され、内容積が拡大・収縮可能に構成された格納室３２と、格納室３２のステンレス製の端板３５と筐体３１の底面との間に縮設され、格納室３２を収縮方向に付勢する加圧手段としてのバネ３６とを備えている。この蓄圧器３０は、第１開口３１ａを介して燃料配管３に接続され、第２開口３１ｂおよび連通管２３を介して吸気管６の燃料噴射弁４の上流側に連通されている。
【００３０】
このエンジン制御装置２０は、燃料噴射弁４の前後の圧力差を一定にした上で、燃料演算制御部２０ｂによりエンジン５が吸入した吸気量に基づいて必要な燃料供給量を演算し、燃料噴射弁４の開弁時間を制御する。
また、このエンジン制御装置２０は、ポンプ制御部２０ａにより、燃料配管３内の圧力が第１設定圧Ｐ_１となった時に燃料ポンプ１のモータ部１ｂへの給電を停止し、燃料配管３内の圧力が第２設定圧Ｐ_２となった時にモータ部１ｂへの給電を開始するように、切り換えリレー２１を制御するポンプ制御手段の機能を有する。ここで、第１設定圧Ｐ_１、第２設定圧Ｐ_２および燃圧レギュレータ７による燃料配管３内の制御圧Ｐ_０の関係は、Ｐ_１＞Ｐ_０＞Ｐ_２となっている。
さらに、このエンジン制御装置２０は、燃料圧力検出器２２からの出力に基づいて得られた燃料配管３内の燃料圧力と、吸気管圧力検出器１４からの出力に基づいて得られた吸気管６内の圧力との圧力差に基づいてエンジンの必要燃料供給量を算出し、該必要燃料供給量が得られるように燃料噴射弁４の開弁時間を制御する燃料補正手段の機能を有する。
なお、他の構成は図９、図１１および図１２に示される従来の自動車用燃料供給装置と同様に構成されている。
【００３１】
ここで、蓄圧器３０の構成について、図２および図３を参照しつつ説明する。格納室３２は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）で蛇腹状に形成された筒状の隔壁３３と、隔壁３３の所定位置に埋設されたステンレス製の金属リング３４と、隔壁３３の他端に気密に取り付けられた円盤状の端板３５とから構成され、隔壁３３の一端を筐体３１の内壁に気密に取り付けられている。そして、金属リング３４は、隔壁３３の成形時に、一体にモールド成形される。
【００３２】
隔壁３３がニトリルゴムで作製され、金属リング３４がステンレスで作製されているので、弾性率は、隔壁３３≪金属リング３４となる。また、金属リング３４は隔壁３３の中心軸と同心状に、かつ、中心軸方向に複数並んで設置されている。そこで、弾性率の大きな金属リング３４は、燃料配管３に供給されている燃料による隔壁３３の径方向の拡大・収縮を阻止するように機能する。一方、弾性率の小さい隔壁３３は拡大・収縮するように機能する。そして、隔壁３３の中心軸を筐体３１の中心軸に一致するように取り付けている。これにより、隔壁３３は燃料配管３に供給されている燃料の圧力により格納室３２の中心軸方向に拡縮し、格納室３２の内容積の拡大・収縮が実現される。つまり、格納室３２の拡縮方向Ｘが筐体３１の中心軸に一致している。そこで、隔壁３３および端板３５と筐体３１の内壁面との干渉はなく、格納室３２の拡大・収縮動作は燃料の圧力変動に速やかに追従する。
【００３３】
さらに、第１ストッパ３７および第２ストッパ３８が筐体３１の内壁に突設され、端板３５と係合して格納室３２の膨張停止位置および収縮停止位置を規定している。そこで、第１開口３１ａから流入する燃料の圧力がバネ３６の付勢力と連通管２３内の圧力との和より大きいと、格納室３２は拡大し、端板３５が第１ストッパ３７に当接して、格納室３２の最大膨張位置が規定される。一方、第１開口３１ａから流入する燃料の圧力がバネ３６の付勢力と連通管２３内の圧力との和より小さくなると、格納室３２は収縮し、端板３５が第２ストッパ３８に当接して、格納室３２の最小収縮位置が規定される。
【００３４】
ついで、この自動車用燃料供給装置の動作について説明する。
まず、各部の圧力を下記のように設定する。なお、説明を簡便とするために、圧力の単位ｋｇ／ｃｍ^２をｋｇと記載する。
自然吸気型エンジン５の吸気管６内の圧力Ｐ_ａは、エンジン全開時では大気圧（１ｋｇ）と等しく、エンジンブレーキ動作状態（例えば、下り坂走行時）では０．２ｋｇであることが知られている。そして、燃圧レギュレータ７による燃料配管３内の制御圧Ｐ_０を規定するスプリング８ａのバネ圧を３．５ｋｇと設定する。そこで、燃料配管３内の制御圧Ｐ_０は、エンジン５の状態に応じて、３．７ｋｇから４．５ｋｇの間で一定に制御されることになる。
また、第１設定圧Ｐ_１は（３．６ｋｇ＋Ｐ_ａ）、第２設定圧Ｐ_２は（２．５ｋｇ＋Ｐ_ａ）とする。例えば、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが１ｋｇの場合、Ｐ_１＝４．６ｋｇ、Ｐ_２＝３．５ｋｇとなる。
さらに、バネ圧が格納室３２の最大膨張位置で３ｋｇと、最小収縮位置で２．５ｋｇとなるようにバネ３６を設定する。
【００３５】
以下、説明を簡略とするために、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが１ｋｇの場合について説明する。
まず、初期状態として、エンジン５が長時間にわたり停止している状態では、燃料配管３内に充満している燃料の圧力は、逆止弁１ｃからの微量の燃料漏洩により低下し、略大気圧（１ｋｇ）となっている。この状態において、燃料ポンプ１を１４Ｖで駆動すると、燃料配管３を含む全燃料系統が閉じているため、燃料配管３内の燃料圧力はポンプ締め切り圧力まで上昇しようとする。一方、燃圧レギュレータ７では、吸気管６内の圧力１ｋｇ（大気圧）がスプリング室８に導入され、スプリング８ａのバネ圧が３．５ｋｇに設定されているので、燃圧レギュレータ７による燃料配管３内の制御圧Ｐ_０は４．５ｋｇとなる。そこで、燃料配管３内の燃料圧力が燃圧レギュレータ７で制御される４．５ｋｇ（制御圧Ｐ_０）を越えると、燃料は調圧室９およびリターンパイプ１２を介して燃料タンク２に還流される。これにより、燃料配管３内の燃料圧力は４．５ｋｇに制御される。
【００３６】
一方、蓄圧器３０では、４．５ｋｇの燃料が第１開口３１ａから格納室３２内に流入している。そして、４．５ｋｇ（燃料圧力）＞（格納室３２の最大膨張位置におけるバネ３６のバネ圧：３ｋｇ）＋（連通管２３を介して導入される吸気管６内の圧力Ｐ_ａ：１ｋｇ）であるので、格納室３２は燃圧４．５ｋｇの燃料で満たされて最大膨張位置まで膨張している。
【００３７】
また、流体が流路を流れると、流路抵抗等により、圧力損失が生じることが知られている。この圧力損失は、例えばベルヌーイの式に表されるように、流速の２乗に比例する。そこで、調圧室９およびリターンパイプ１２を介して燃料タンク２に還流される燃料の流量が増大すると、燃料配管３内の燃料圧力が上昇することになる。そして、エンジン制御装置２０が、燃料圧力検出器２２の出力に基づいて燃料配管３内の燃料圧力をモニターしており、燃料圧力が４．６ｋｇ（第１設定圧Ｐ_１）を越えたことを検知すると、ポンプ制御部２０ａを介して切り換えリレー２１をＯＦＦとし、燃料ポンプ１を停止する。
【００３８】
また、エンジン制御装置２０は、燃料演算制御部２０ｂが吸気管圧力検出器１４の出力に基づいてエンジン５への必要燃料供給量を算出し、燃料噴射弁４を開閉制御してエンジン５に燃料を供給する。燃料は非圧縮性であるため、燃料配管３内の燃料圧力が燃料噴射弁４からの燃料噴射により急激に低下する。そして、燃料配管３内の燃料圧力が４．０ｋｇ（第３設定圧）より低下すると、蓄圧器３０の格納室３２内に充満されている燃料がバネ３６と連通管２３を介して導入されている吸気管６内の圧力とにより加圧されて、格納室３２の収縮を伴って燃料配管３内に押し出される。この状態で、燃料噴射弁４の開閉を続けると、燃料噴射弁４からの燃料噴射毎に、噴射による燃料の減少量を補うように格納室３２内の燃料が燃料配管３内に補給される。例えば、４気筒、１５００ｃｃのエンジンであれば、１回当たりの各気筒への供給燃料量は約１０ｍｍｃｃから５５ｍｍｃｃであり、この供給燃料量に相当する量が噴射毎に格納室３２から燃料配管３内に補給される。
ここで、格納室３２の最小収縮位置から最大膨張位置までの有効格納量を５００ｃｃと設定すると、蓄圧器３０は、約９０００回分の供給燃料量に相当する燃料を蓄圧することになる。この蓄圧量は、エンジン５の６０００ｒｐｍ運転時（最大出力時）で、４５秒間燃料ポンプ１を停止できる量に相当する。但し、いずれか２本の燃料噴射弁４が同時に開弁している時間が、５０％であれば３０秒間、１００％であれば２２．５秒間燃料ポンプ１を停止できる量に相当する。
【００３９】
このようにして、燃料配管３内の燃料圧力は、エンジン５の運転状況に応じた速度で３．５ｋｇまで低下する。この燃料配管３内の燃料圧力の低下過程において、エンジン制御装置２０は、燃料配管３内の燃料圧力を燃料圧力検出器２２の出力に基づいてモニターし、かつ、吸気管６内の圧力を吸気管圧力検出器１４の出力に基づいてモニターし、燃料噴射弁４の前後の圧力差に応じて燃料噴射弁４の開弁時間を変更する燃圧補正を行う。つまり、燃料配管３内の燃料圧力と吸気管６内の圧力差が小さくなると、燃料噴射弁４の開弁時間を長くして、エンジン５への必要燃料供給量を確保するようにする。
そして、エンジン制御装置２０は、燃料配管３内の燃料圧力が３．５ｋｇとなったことを検知すると、ポンプ制御部２０ａを介して切り換えリレー２１をＯＮとし、燃料ポンプ１を駆動する。燃料ポンプ１の吐出能力は、９０ｌ／ｈ（図１０中点Ａ）であることから、４．５ｋｇの燃圧の燃料で蓄圧器３０の格納室３２の有効格納量５００ｃｃを満たす初期状態に２０秒間で復帰する。
【００４０】
ここまで、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが大気圧（１ｋｇ）の場合について説明しているが、吸気管６内の圧力が燃圧レギュレータ７および蓄圧器３０に導入されているので、吸気管６内の圧力が大気圧以外の場合においても、同様に動作することは明らかである。
また、各圧力の設定圧はこれに限定されるものではなく、個々のアプリケーションによって適宜設定することは言うまでもないことである。
【００４１】
市内走行を代表する１０−１５モードで消費される燃料は、１５００ｃｃの乗用車で３００ｃｃであり、この間の経過時間は６６０秒である。本自動車用燃料供給装置を採用すれば、１０−１５モード運転中に１０秒間だけ燃料ポンプ１を駆動すればよい。そこで、図１０に示されるように、常時４．５Ａ消費していたモータ電流が平均値で０．１６Ａまで低減でき、大幅な消費燃料の低減が図られる。
【００４２】
このように、この実施の形態１では、燃料配管３に蓄圧器３０を配置し、蓄圧器３０に燃料ポンプ１の最大能力で燃料を蓄圧した後、燃料ポンプ１を停止するようにしているので、エンジン５が必要とする噴射量以上の燃料を燃料ポンプ１で吐出する必要がなく、電力損失を最大限に低減することができる。
また、燃料配管３に燃料圧力検出器２１を配置し、燃料配管３内の燃料圧力が燃圧レギュレータ７による燃料配管３内の制御圧Ｐ_０を越える第１設定圧Ｐ_１となった時点で燃料ポンプ１の駆動を停止し、かつ、制御圧Ｐ_０より小さい第２設定圧Ｐ_２となった時点で燃料ポンプ１を駆動するようにしているので、燃料ポンプ１の駆動が単純なＯＮ／ＯＦＦ駆動となり、切り換えリレー２１を安価に構成できるとともに、電波の不要輻射や余分なジュール熱の発生を抑えることができる。また、モータ部１ｂの使用頻度が大幅に低減し、燃料ポンプ１の長寿命化が図られるとともに、静粛な自動車を実現できる。
【００４３】
また、燃料を蓄圧器３０から燃料配管３に供給している状態で、燃料ポンプ１を再駆動するようにしているので、燃料ポンプ１のモータ部１ｂの立ち上がり特性に起因する時間遅れが生じても、燃料噴射弁４からの噴射量が不足するようなことはない。
また、燃料ポンプ１の停止後における燃料配管３内の燃料圧力の低下過程において、燃料噴射弁５の前後の圧力差に応じて燃料噴射弁４の開弁時間を変更する燃圧補正を行っているので、エンジン５への必要燃料供給量が確保され、正確な空燃比制御を行うことができ、不整燃焼の発生に起因するノッキング等の発生を防止することができる。
【００４４】
また、格納室３２は、金属リング３４を蛇腹、かつ、円筒状の隔壁３３の中心軸と同心状に、かつ、該中心軸方向に複数配列させて、隔壁３３に埋設され、金属リング３４の弾性率を隔壁３３の弾性率より大きくしているので、格納室３２の径方向の拡大・収縮が金属リング３４により規制され、隔壁３３が格納室３２の中心軸方向に拡縮し、格納室３２の内容積の拡大・収縮が実現される。そこで、格納室３２と筐体２１との中心軸を略一致させることにより、格納室３２と筐体３１との干渉がなくなり、格納室３２が燃料圧力の変動に速やかに追従して拡大・収縮できる。これにより、格納室３２の収縮動作の時間遅れが抑えられ、燃料噴射弁４からの噴射量が不足するようなことはない。
【００４５】
また、蓄圧器３０の筐体３１に格納室２の最大膨張位置および最小収縮位置をそれぞれ規定する第１および第２ストッパ３７、３８を設けているので、格納室３２は最大膨張位置と最小収縮位置との間で拡大・縮小することになる。そこで、過度の収縮及び拡大が抑えられ、耐繰り返し性が向上され、信頼性を高めることができる。
また、蓄圧器３０は、格納室３２が筐体３１に気密に取り付けられているので、燃料の漏れが抑えられ、蓄圧器３０の搭載場所の制約がない。そこで、蓄圧器３０をエンジンルームに設置することにより、蓄圧器３０の保守作業性が向上される。また、他の部品との一体化も可能となる。
【００４６】
なお、上記実施の形態１では、エンジン５の運転状態に拘わらず、燃料配管３内の燃料圧力が第１設定圧Ｐ_１を超えると燃料ポンプ１の駆動を停止するように制御するものとしているが、エンジン５が最大出力運転時には、燃料ポンプ１の吐出燃料の無駄に還流される量が少ないので、燃料ポンプ１を連続運転するようにしてもよい。
また、上記実施の形態１では、燃料ポンプ１の駆動を停止する燃料圧力の第１設定圧Ｐ_１を燃圧レギュレータ７による燃料圧力の制御圧Ｐ_０より大きく設定するものとして説明しているが、第１設定圧Ｐ_１を制御圧Ｐ_０より小さく設定してもよい。この場合、燃圧レギュレータ７はリリーフバルブとして使用することになる。
【００４７】
また、上記実施の形態１では、燃圧レギュレータ７と蓄圧器３０とを別体で構成するものとしているが、燃圧レギュレータ７と蓄圧器３０とを一体に構成してもよい。
また、上記実施の形態１では、蓄圧器３０の格納室３２の隔壁３３をニトリルゴムで作製するものとしているが、隔壁３３は耐エンジン性を有していればよく、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）やフッ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いることができる。
また、上記実施の形態１では、蓄圧器３０の格納室３２が２つの弾性率の異なる隔壁３３と金属リング３４とで構成されているものとして説明しているが、格納室３２は３つ以上の異なる弾性率を有する部材で構成するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態１では、蓄圧器３０の格納室３２の最大膨張位置および最小収縮位置を規定する第１および第２ストッパ３７、３８を設けるものとして説明しているが、第１および第２ストッパ３７、３８を省略してよい。この場合においても、自動車用燃料供給装置は同様に動作する。
また、上記実施の形態１では、蓄圧器３０の格納室３２が円筒状に形成されているものとしているが、格納室は円筒状に限定されるものではなく、例えば小田原提灯状に形成してもよい。この場合、金属リングの外径を格納室の中央部から端部側に順次小さく形成すればよい。
また、上記実施の形態１では、筐体３１の内壁に第１および第２ストッパ３７、３８を取り付けるものとしているが、第１および第２ストッパ３７、３８は筐体３１の底面と天井面とに係合するように端板３５に取り付けてもよい。
【００４９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図である。
図４において、蓄圧器３０Ａは、第１開口３１ａおよび第２開口３１ｂが設けられた筒状の筐体３１と、第１開口３１ａに連通するように筐体３１の内壁に気密に接続され、内容積が拡大・収縮可能に構成された格納室４０と、格納室４０の端板３５と筐体３１の底面との間に縮設され、格納室４０を収縮方向に付勢する加圧手段としてのバネ４２とを備えている。この蓄圧器３０Ａは、第１開口３１ａを介して燃料配管３に接続され、第２開口３１ｂおよび連通管２３を介して吸気管６の燃料噴射弁４の上流側に連通されている。
【００５０】
格納室４０は、ステンレスの薄板を波状に折り曲げて作製された隔壁としての円筒状のＵ型成形ベローズ４１と、Ｕ型成形ベローズ４１の下端に気密に取り付けられた端板３５とから構成されている。Ｕ型成形ベローズ４１は、ラジアル方向（中心軸と直交する方向）の弾性率がその中心軸方向の弾性率に対して大きく形成されており、中心軸方向に伸縮して格納室４０の拡大・収縮を実現している。そして、筐体３１の内壁に取り付けられた第１ストッパ３７が端板３５に係合して、格納室４０の最大膨張位置を規定するようにしている。
また、バネ４２は、格納室４０が最大膨張位置にある時のバネ圧と、格納室４０が最大膨張位置にある時のＵ型成形ベローズ４１の復元力との和が３ｋｇとなるように設定されている。
なお、この実施の形態２では、蓄圧器３０に代えて蓄圧器３０Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５１】
ついで、この実施の形態２の動作の特徴部分を、吸気管６内の圧力が１ｋｇの場合について説明する。
まず、燃料ポンプ１の最大能力で燃料が燃料配管３内に充満される。そして、エンジン制御装置２０が燃料配管３内の燃料圧力が４．６ｋｇを越えたのを検知すると、燃料ポンプ１の駆動が停止される。この時、蓄圧器３０Ａの格納室４０は４．５ｋｇの燃料に満たされて最大膨張位置にある。
そして、燃料噴射弁４がエンジン制御装置２０により開弁制御され、燃料配管３内の燃料がエンジン５に供給される。この燃料噴射により、燃料配管３内の燃料圧力が低下する。そして、燃料配管３内の燃料圧力が４ｋｇ（第３設定圧）以下に低下すると、蓄圧器３０Ａの格納室４０が収縮しつつ、蓄圧器３０Ａに蓄圧されている燃料が燃料噴射による減少量を補うように燃料配管３に補給される。
そして、エンジン制御装置２０が燃料配管３内の燃料圧力が３．５ｋｇとなったのを検知すると、燃料ポンプ１が再駆動され、燃料配管３および蓄圧器３０Ａの格納室４０が４．５ｋｇの燃料で満たされた初期状態に戻る。
【００５２】
従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５３】
なお、上記実施の形態２では、Ｕ型成形ベローズ４１をステンレスの薄板で作製するものとしているが、Ｕ型成形ベローズ４１の材料はステンレスに限定されるものではなく、バネ性を有する材料であればよく、例えばりん青銅、丹銅、ベリリウム銅等を用いることができる。
【００５４】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図、図６は図５の要部拡大断面図である。
図５において、蓄圧器３０Ｂは、第１開口３１ａおよび第２開口３１ｂが設けられた筒状の筐体３１と、第１開口３１ａに連通するように筐体３１の内壁に気密に接続され、内容積が拡大・収縮可能に構成された格納室４３とを備えている。この蓄圧器３０Ｂは、第１開口３１ａを介して燃料配管３に接続され、第２開口３１ｂおよび連通管２３を介して吸気管６の燃料噴射弁４の上流側に連通されている。
【００５５】
格納室４３は、図６に示されるように、ステンレスで作製された薄板円盤状の板バネ４５を積層し、隣接する板バネ４５同士を内周側と外周側とで交互に気密に溶接して作製された隔壁としてのディスク溶接ベローズ４４と、ディスク溶接ベローズ４４の下端に気密に取り付けられた端板３５とから構成されている。ディスク溶接ベローズ４４は、ラジアル方向（中心軸Ｘと直交する方向）の弾性率がその中心軸方向の弾性率に対して大きく形成されている。そこで、円盤状の各板バネ４５が主に内周側溶接部４６ａおよび外周側溶接部４６ｂの近傍でディスク溶接ベローズ４４の中心軸方向に湾曲し、ディスク溶接ベローズ４４が中心軸方向に拡縮して格納室４３の内容積の拡大・収縮を実現している。そして、筐体３１の内壁に取り付けられた第１ストッパ３７が端板３５に係合して、格納室４３の最大膨張位置を規定するようにしている。なお、図６中、４６ａは内周側溶接部を、４６ｂは外周側溶接部を示している。
また、ディスク溶接ベローズ４４は、格納室４３が最大膨張位置にある時のバネ圧（復元力）が３ｋｇとなるように設定されている。
なお、この実施の形態３では、蓄圧器３０に代えて蓄圧器３０Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５６】
ついで、この実施の形態３の動作の特徴部分を、吸気管６内の圧力が１ｋｇの場合について説明する。
まず、燃料ポンプ１の最大能力で燃料が燃料配管３内に充満される。そして、エンジン制御装置２０が燃料配管３内の燃料圧力が４．６ｋｇを越えたのを検知すると、燃料ポンプ１の駆動が停止される。この時、蓄圧器３０Ｂの格納室４３は４．５ｋｇの燃料に満たされて最大膨張位置にある。
そして、燃料噴射弁４がエンジン制御装置２０により開弁制御され、燃料配管３内の燃料がエンジン５に供給される。この燃料噴射により、燃料配管３内の燃料圧力が低下する。そして、燃料配管３内の燃料圧力が４ｋｇ（第３設定圧）以下に低下すると、蓄圧器３０Ｂの格納室４３が収縮しつつ、蓄圧器３０Ｂに蓄圧されている燃料が燃料噴射による減少量を補うように燃料配管３に補給される。
そして、エンジン制御装置２０が燃料配管３内の燃料圧力が３．５ｋｇとなったのを検知すると、燃料ポンプ１が再駆動され、燃料配管３および蓄圧器３０Ｂの格納室４３が４．５ｋｇの燃料で満たされた初期状態に戻る。
【００５７】
従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、ディスク溶接ベローズ４４が円盤状の板バネ４５を積層し、隣り合う板バネ４５の内周側と外周側とを交互に気密に溶接して作製されているので、構造上、ディスク溶接ベローズ４４のバネ圧を精度よく設定できる。
また、燃料を加圧するバネ圧がディスク溶接ベローズ４４に付与されているので、燃料加圧用のバネの設置が不要となり、蓄圧器３０Ｂの縮小化が図られる。
【００５８】
なお、上記実施の形態３では、ディスク溶接ベローズ４４をステンレスの板バネ４５で作製するものとしているが、板バネ４５の材料はステンレスに限定されるものではなく、バネ性を有する材料であればよく、例えばりん青銅、丹銅、ベリリウム銅等を用いることができる。
【００５９】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図である。
図７において、蓄圧器３０Ｃは、第１開口３１ａおよび第２開口３１ｂが設けられた筒状の筐体３１（シリンダ）と、筐体３１内にオイルシール４９を介在させて摺動移動可能に配設されたピストン４８と、このピストン４８と筐体３１の底面との間に縮設され、ピストン４８を第１開口３１ａ側に付勢する加圧手段としてのバネ５０とを備えている。なお、筐体３１とピストン４８とで画成された領域が格納室４７を構成している。そして、筐体３１の内壁に取り付けられた第１ストッパ３７がピストン４８に係合して、格納室４７の最大膨張位置を規定するようにしている。この蓄圧器３０Ｃは、第１開口３１ａを介して燃料配管３に接続され、第２開口３１ｂおよび連通管２３を介して吸気管６の燃料噴射弁４の上流側に連通されている。
また、バネ５０は、格納室４７が最大膨張位置にある時のバネ圧が３ｋｇとなるように設定されている。
なお、この実施の形態４では、蓄圧器３０に代えて蓄圧器３０Ｃを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６０】
ついで、この実施の形態４の動作の特徴部分を、吸気管６内の圧力が１ｋｇの場合について説明する。
まず、燃料ポンプ１の最大能力で燃料が燃料配管３内に充満される。そして、エンジン制御装置２０が燃料配管３内の燃料圧力が４．６ｋｇを越えたのを検知すると、燃料ポンプ１の駆動が停止される。この時、蓄圧器３０Ｃの格納室４７は４．５ｋｇの燃料に満たされて最大膨張位置にある。
そして、燃料噴射弁４がエンジン制御装置２０により開弁制御され、燃料配管３内の燃料がエンジン５に供給される。この燃料噴射により、燃料配管３内の燃料圧力が低下する。そして、燃料配管３内の燃料圧力が４ｋｇ（第３設定圧）以下になると、ピストン４８が第１開口３１ａ側に移動し、蓄圧器３０Ｃの格納室４７が収縮しつつ、蓄圧器３０Ｃに蓄圧されている燃料が燃料噴射による減少量を補うように燃料配管３に補給される。
そして、エンジン制御装置２０が燃料配管３内の燃料圧力が３．５ｋｇとなったのを検知すると、燃料ポンプ１が再駆動され、燃料配管３および蓄圧器３０Ｃの格納室４７が４．５ｋｇの燃料で満たされた初期状態に戻る。
【００６１】
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
図８において、蓄圧器３０が燃料タンク２内に設置され、筐体３１の第２開口３１ｂが燃料タンク２内に開放されている。また、格納室３２の最小収縮位置を規定する第２ストッパ３８が除去されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６３】
ここで、各エンジンの運転状態における自動車用燃料供給装置の動作について説明する。
蓄圧器３０の筐体３１の第２開口３１ｂが燃料タンク２内に開放されているので、格納室３２の加圧力はバネ３６のバネ圧と燃料タンク２内の圧力との和となる。そして、燃料タンク２内の圧力は大気圧に略等しい。そこで、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが大気圧（１ｋｇ）となるエンジン全開時の運転状態では、上記実施の形態１と同様に動作する。
【００６４】
ついで、燃料ポンプ１が吸気管６内の圧力Ｐ_ａが大気圧（１ｋｇ）となる状態のエンジン運転状態で駆動され、蓄圧器３０の格納室３２が４．５ｋｇの燃料で満たされた直後に、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが０．２ｋｇに低下した場合、燃圧レギュレータ７における燃料圧力の制御圧Ｐ_０は４．５ｋｇから３．７ｋｇに低下する。そこで、燃料配管３内の燃料圧力が４．５ｋｇから３．７ｋｇに低下し、同様に格納室３２内に満たされている燃料圧力も４．５ｋｇから３．７ｋｇに低下する。
一方、格納室３２が最大膨張位置にある時には、バネ３６のバネ圧（３ｋｇ）と大気圧（１ｋｇ）との和（４ｋｇ）である加圧力Ｆが端板３５を介して格納室３２に印加されている。そこで、格納室３２は加圧力Ｆが３．７ｋｇとなるまで収縮する。この格納室３２の収縮量に相当する燃料が燃料配管３内に流出し、リターンパイプ１２を介して燃料タンク２内に還流する。この時点でのバネ３６のバネ圧は２．７ｋｇとなる。
【００６５】
この状態で、燃料噴射弁４の開閉を続けると、燃料噴射毎に、噴射による燃料の減少量を補うように格納室３２内の燃料が燃料配管３内に補給される。そして、燃料配管３内の燃料圧力が、第２設定圧Ｐ_２まで低下すると、燃料ポンプ１が駆動され、燃料配管３および蓄圧器３０の格納室３２が３．７ｋｇの燃料で満たされる。一方、この第２設定圧Ｐ_２は、２．７ｋｇ（＝２．５ｋｇ＋Ｐ_ａ）である。そこで、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが０．２ｋｇに低下した時点では、加圧力Ｆが３．７ｋｇ（第３設定圧）から２．７ｋｇまで低下することによる格納室３２の収縮量（約２００ｃｃ）に相当する燃料が格納室３２内に蓄圧されており、燃料噴射弁４からの噴射量の不足が生じることはない。
【００６６】
逆に、燃料ポンプ１が吸気管６内の圧力Ｐ_ａが０．２ｋｇとなる状態のエンジン運転状態で駆動されると、燃圧レギュレータ７における燃料圧力の制御圧Ｐ_０が３．７ｋｇであるので、蓄圧器３０の格納室３２が３．７ｋｇの燃料で満たされる。この場合、格納室３２内には２００ｃｃの燃料しか蓄圧されないが、その後吸気管６内の圧力Ｐａが大気圧となっても、燃料はリターンパイプ１２を介して燃料タンク２内に還流されない。そこで、燃料配管３内の燃料圧力が第２設定圧Ｐ_２（３．５ｋｇ）に低下するまで、噴射による燃料の減少量を補うように格納室３２内の燃料が燃料配管３内に補給され、燃料噴射弁４からの噴射量の不足が生じることはない。
【００６７】
このように、この実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態５によれば、蓄圧器３０が燃料タンク２内に配置されているので、燃料タンク２内の空きスペースを利用して蓄圧器３０の大型化、即ち格納室３２の大有効容積化が可能となる。これにより、燃料ポンプ１の停止期間を長くでき、電力損失を一層低減することができる。
【００６８】
また、蓄圧器３０は格納室３２が気密に構成されているので、格納室３２の外部と筐体３１との間に燃料を充満できる。そこで、蓄圧器３０を燃料タンク２内に設置することで、燃料タンク２の容量低下をもたらすことはない。
また、格納室３２の外部が密閉空間の場合、格納室３２の容積変化に起因して加圧力Ｆが設計値から変動し、また該密閉空間が不測の事態で燃料で満たされると蓄圧器の機能が失われることになる。しかし、筐体３１ｂが燃料タンク２に開放されているので、このような不具合もない。
【００６９】
また、自然吸気型のエンジン５の運転状態による吸気管６内の圧力変化は１ｋｇから０．２ｋｇまでの状態をとるため、最悪時では、上述のように、蓄圧器３０（格納室３２）の有効容積の利用率が４０％に低減するが、本願の燃料ポンプ１を停止する構成による燃料消費量の低減効果を大幅に損なうものではない。
【００７０】
ここで、上記実施の形態５では、吸気管６内の圧力を燃圧レギュレータ７のスプリング室８に導入するものとして説明しているが、燃圧レギュレータ７のスプリング室８を大気開放するようにしてもよい。この場合、蓄圧器３０（格納室３２）の有効容積の利用率を１００％とすることができる。
また、上記実施の形態５では、蓄圧器３０の筐体３１の第２開口３１ｂを燃料タンク２内に開放するものとして説明しているが、筐体３１の第２開口３１ｂを連通管を介して吸気管６の燃料噴射弁４の上流側に連通するようにしてもよい。この場合、上記実施の形態１と同様に動作する。
また、上記実施の形態５では、バネ３６のバネ定数を線形として説明しているが、吸気管６内の圧力Ｐ_ａが大気圧から０．２ｋｇに低下したときに発生する蓄圧器３０の格納室３２から燃料タンク２への還流量を低減するように、バネ３６のバネ定数を非線形に作製してもよい。この場合、バネ３６の加圧力Ｆが第３設定圧から第２設定圧まで低下することによる格納室３２から燃料配管３に補給できる燃料量が増大し、燃料ポンプ１の停止期間を長くすることができる。
【００７１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００７２】
この発明によれば、逆止弁を含み、燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、上記燃料ポンプと燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、上記燃料配管に接続され、該燃料配管の燃料圧力を制御圧に制御する燃圧レギュレータと、上記燃料配管に配設され、該燃料配管に圧送された上記燃料を蓄圧する蓄圧器と、上記燃料配管内の燃料圧力を計測する圧力検出器と、該圧力検出器の出力に応じて上記燃料ポンプの駆動を制御するポンプ制御手段とを備え、上記蓄圧器は、エンジン吸気管内の圧力が上記燃料配管に圧送された上記燃料を加圧するように構成され、上記ポンプ制御手段は、上記圧力検出器の出力が第１設定圧となると上記燃料ポンプの駆動をＯＦＦとし、上記圧力検出器の出力が上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さい第２設定圧となると上記燃料ポンプの駆動をＯＮとするように構成されているので、燃料ポンプからの不必要な燃料吐出が低減され、電力損失を低減できるとともに、電波の不要輻射や余分なジュール損の発生を抑えることができ、さらに燃料ポンプのモータ部の立ち上がり特性に起因する時間遅れが生じても、燃料噴射弁からの噴射量が不足する状態が未然に防止される安価な自動車用燃料供給装置が得られる。
【００７４】
また、上記圧力検出器の出力から得られた上記燃料配管内の燃料圧力とエンジンの吸気管内の圧力との圧力差に基づいてエンジンへの燃料供給量を算出し、算出された該燃料供給量が得られるように燃料噴射弁の開弁時間を制御する燃料補正手段を備えているので、正確な燃料噴射を行うことができる。
【００７５】
また、上記蓄圧器は、上記燃料配管に連通して配設されて該燃料配管から流入した燃料で満たされており、該燃料圧力に応じて中心軸方向に拡縮して内容積可変に構成された格納室と、少なくとも上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さく、かつ、上記第２設定圧より大きい第３設定圧から該第２設定圧までの上記燃料配管内の燃料圧力の低下過程で、上記格納室を加圧収縮させて該格納室内の燃料を上記燃料配管に送出する加圧手段とを備えているので、燃料噴射弁からの噴射量の不足が回避される。
【００７６】
また、上記格納室は、積層された薄板円盤状の板バネの隣接する板バネ同士を内周側と外周側とで交互に気密に溶接されて、中心軸方向の弾性率と、該中心軸と直交する方向の弾性率とが異なるように構成されたディスク溶接ベローズと、上記ディスク溶接ベローズの下端に気密に取り付けられた端板と、から構成されているので、蓄圧器を簡易な構成で実現できる。
【００７７】
また、上記格納室は、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム若しくはフッ素ゴムで蛇腹状に形成された隔壁と、上記隔壁の他端に気密に取り付けられた端板と、上記隔壁の中心軸と同心状に、かつ、該中心軸方向に複数配列して該隔壁に埋設された、該隔壁より大きな弾性率を有する複数の金属リングと、から構成されているので、蓄圧器を簡易な構成で実現できる。
【００７８】
また、上記格納室は、シリンダと、このシリンダ内に配設されたピストンと、シリンダとピストンとの間に介装されたオイルシールとから構成されているので、蓄圧器を簡易な構成で実現できる。
【００７９】
また、上記蓄圧器は、上記燃料配管に連通して配設されて該燃料配管から流入した燃料で満たされており、該燃料圧力に応じて中心軸方向に拡縮して内容積可変に構成された格納室を有し、上記格納室が、少なくとも上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さく、かつ、上記第２設定圧より大きい第３設定圧から該第２設定圧までの上記燃料配管内の燃料圧力の低下過程で、収縮して該格納室内の燃料を上記燃料配管に送出する加圧力を備えているので、燃料噴射弁からの噴射量の不足が回避されるとともに、加圧手段を設置する必要がなく、蓄圧器の小型化が図られる。
【００８１】
また、上記蓄圧器が上記燃料タンク内に配設されているので、蓄圧器の大型化が図れ、燃料ポンプの停止期間の増大が可能となる。
【００８２】
また、上記蓄圧器がエンジンルーム内に配設されているので、蓄圧器の保守作業が簡易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
【図２】図１に示される自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図である。
【図６】図５の要部拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る自動車用燃料供給装置の蓄圧器の構成を示す模式図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
【図９】従来の自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
【図１０】燃料ポンプのポンプ特性を説明する図である。
【図１１】従来の第１の改善策としての自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
【図１２】従来の第２の改善策としての自動車用燃料供給装置の全体を示す系統図である。
【符号の説明】
１燃料ポンプ、１ｃ逆止弁、２燃料タンク、３燃料配管、４燃料噴射弁、６吸気管、７燃圧レギュレータ、２０エンジン制御装置（ポンプ制御手段、燃料補正手段）、２２燃料圧力検出器、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ蓄圧器、３２、４０、４３、４７格納室、３６、４２、５０バネ（加圧手段）、４８ピストン、４９オイルシール。

Claims

逆止弁を含み、燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、上記燃料ポンプと燃料噴射弁とを接続する燃料配管と、上記燃料配管に接続され、該燃料配管の燃料圧力を制御圧に制御する燃圧レギュレータと、上記燃料配管に配設され、該燃料配管に圧送された上記燃料を蓄圧する蓄圧器と、上記燃料配管内の燃料圧力を計測する圧力検出器と、該圧力検出器の出力に応じて上記燃料ポンプの駆動を制御するポンプ制御手段とを備え、
上記蓄圧器は、エンジン吸気管内の圧力が上記燃料配管に圧送された上記燃料を加圧するように構成され、
上記ポンプ制御手段は、上記圧力検出器の出力が第１設定圧となると上記燃料ポンプの駆動をＯＦＦとし、上記圧力検出器の出力が上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さい第２設定圧となると上記燃料ポンプの駆動をＯＮとするように構成されていることを特徴とする自動車用燃料供給装置。
上記圧力検出器の出力から得られた上記燃料配管内の燃料圧力とエンジンの吸気管内の圧力との圧力差に基づいてエンジンへの燃料供給量を算出し、算出された該燃料供給量が得られるように燃料噴射弁の開弁時間を制御する燃料補正手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の自動車用燃料供給装置。
上記蓄圧器は、上記燃料配管に連通して配設されて該燃料配管から流入した燃料で満たされており、該燃料圧力に応じて中心軸方向に拡縮して内容積可変に構成された格納室と、少なくとも上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さく、かつ、上記第２設定圧より大きい第３設定圧から該第２設定圧までの上記燃料配管内の燃料圧力の低下過程で、上記格納室を加圧収縮させて該格納室内の燃料を上記燃料配管に送出する加圧手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動車用燃料供給装置。
上記格納室は、積層された薄板円盤状の板バネの隣接する板バネ同士を内周側と外周側とで交互に気密に溶接されて、中心軸方向の弾性率と、該中心軸と直交する方向の弾性率とが異なるように構成されたディスク溶接ベローズと、上記ディスク溶接ベローズの下端に気密に取り付けられた端板と、から構成されていることを特徴とする請求項３記載の自動車用燃料供給装置。
上記格納室は、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム若しくはフッ素ゴムで蛇腹状に形成された隔壁と、上記隔壁の他端に気密に取り付けられた端板と、上記隔壁の中心軸と同心状に、かつ、該中心軸方向に複数配列して該隔壁に埋設された、該隔壁より大きな弾性率を有する複数の金属リングと、から構成されていることを特徴とする請求項３記載の自動車用燃料供給装置。
上記格納室は、シリンダと、このシリンダ内に配設されたピストンと、シリンダとピストンとの間に介装されたオイルシールとから構成されていることを特徴とする請求項３記載の自動車用燃料供給装置。
上記蓄圧器は、上記燃料配管に連通して配設されて該燃料配管から流入した燃料で満たされており、該燃料圧力に応じて中心軸方向に拡縮して内容積可変に構成された格納室を有し、上記格納室が、少なくとも上記第１設定圧および上記燃圧レギュレータの制御圧より小さく、かつ、上記第２設定圧より大きい第３設定圧から該第２設定圧までの上記燃料配管内の燃料圧力の低下過程で、収縮して該格納室内の燃料を上記燃料配管に送出する加圧力を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動車用燃料供給装置。
上記蓄圧器が上記燃料タンク内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の自動車用燃料供給装置。
上記蓄圧器がエンジンルーム内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の自動車用燃料供給装置。