JP4106663B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ポンプの制御方法を改善した内燃機関の燃料供給装置に関するものである。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンでは、燃焼性を確保するために、噴射圧力を高圧にして噴射燃料の微粒化を促進させる必要がある。そのため、筒内噴射式エンジンでは、燃料タンク内の燃料を低圧ポンプで汲み上げ、その燃料を高圧ポンプで高圧に加圧して燃料噴射弁へ圧送するようにしている。この高圧ポンプは、例えば、特許文献１（特開２００１−３０４０７１号公報）に記載されているように、ポンプ室内で往復運動して燃料を吸入／吐出するプランジャをエンジンのカム軸で駆動し、ポンプ室の吸入通路を電磁弁で開閉して燃料吐出量（燃料噴射弁に供給する燃料圧力）を調整するようにしたものがある。

一般に、このような高圧ポンプの制御は、エンジン運転中に、クランク角センサで検出したクランク角によってカムの位相（つまりプランジャの位相）を認識し、そのクランク角に基づいて電磁弁の通電を制御することで、エンジンのカム軸で駆動されるプランジャの往復運動に対する電磁弁の開閉時期を制御して燃料吐出量を制御するようにしている。従って、エンジン始動時にクランク角センサの出力信号等によるクランク角判定（いわゆる気筒判別）が完了する前は、クランク角（カムの位相）を検出することができず、プランジャの往復運動に対する電磁弁の開閉時期の制御を行うことができない。そこで、エンジン始動時にクランク角判定が完了する前は、電磁弁を開弁状態に保持して高圧ポンプの吸入通路を開放状態に保持することで、低圧ポンプから供給される燃料を燃料噴射弁側に供給できるようにしたものがある。
特開２００１−３０４０７１号公報（第３頁〜第４頁等）

ところで、エンジン運転中に、高圧ポンプは、プランジャの往復運動毎に電磁弁が開閉し、この電磁弁の開閉に伴う弁体と弁座の衝突や可動部とストッパ部の衝突により作動音（衝突音）が発生する。この電磁弁の作動音は、エンジン回転速度が高い運転状態では、エンジン音や走行時のロードノイズ等の走行騒音によって車両の搭乗者には聞こえなくなるが、エンジン回転速度が低い運転状態（例えばアイドル運転状態）では、エンジン音や他の騒音が小さくなるため、電磁弁の作動音が搭乗者に聞こえてしまうことがあり、搭乗者に不快感を与えてしまうという問題がある。

また、上述した従来の高圧ポンプの制御では、エンジン始動時にクランク角判定が完了するまで、電磁弁を開弁状態に保持して高圧ポンプの吸入通路を開放状態に保持するため、低圧ポンプから供給される燃料が高圧ポンプでほとんど昇圧されずに低圧のまま燃料噴射弁側に供給される。このため、始動初期に噴射燃料を十分に微粒化することができず、燃焼性が悪化して始動性や排気エミッションが悪化する可能性もある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の第１の目的は、高圧ポンプの作動音が搭乗者に聞こえてしまうことを防止することができて、静粛性を向上できるようにすることであり、また、本発明の第２の目的は、始動初期から高圧ポンプで燃料を昇圧することができて、内燃機関の始動性や排気エミッションを向上できるようにすることである。

上記第１の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置は、燃料の吸入通路と吐出通路との間に設けたポンプ室と、このポンプ室内で往復運動して燃料を吸入／吐出するプランジャと、吸入通路を開閉する電磁弁とからなる高圧ポンプを備え、ポンプ制御手段によってプランジャの往復運動に対する電磁弁の開閉時期を制御することで高圧ポンプの燃料吐出量を制御するシステムにおいて、前記電磁弁を、該電磁弁への通電がオフされているときに開弁状態に保持されるように構成し、吸入通路から分岐して前記ポンプ室に連通するサブ吸入通路を設けると共に、このサブ吸入通路に逆止弁を設け、ポンプ制御手段によって内燃機関の回転速度が所定値以下のときに電磁弁への通電をオンして該電磁弁を閉弁状態に保持する閉弁制御を行うことで前記サブ吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入し、前記内燃機関の回転速度が前記所定値よりも高いときには、前記ポンプ室内に燃料を吸入する吸入行程で前記電磁弁への通電をオフして該電磁弁を開弁することで前記吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入するようにしたものである。

この構成では、内燃機関の回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度）以下になって、エンジン音や走行騒音が小さくなるときに、電磁弁を閉弁状態に保持する閉弁制御を行って、電磁弁の作動音（衝突音）が発生しないようにすることができるため、電磁弁の作動音が搭乗者に聞こえてしまうことを防止することができ、静粛性を向上させることができる。この閉弁制御中は、電磁弁が閉弁状態に保持されて吸入通路が閉塞された状態となるが、逆止弁を備えたサブ吸入通路が設けてあるため、プランジャの吸入行程でポンプ室内の燃圧が降下したときに、サブ吸入通路の逆止弁が開弁してサブ吸入通路から燃料をポンプ室内に吸入し、プランジャの吐出行程でポンプ室内の燃圧が上昇したときに、サブ吸入通路の逆止弁が閉弁して吐出通路へ燃料を吐出することができる。このため、電磁弁を閉弁状態に保持しても、低圧ポンプから供給される燃料を高圧ポンプで昇圧して燃料噴射弁側に供給することができる。

このように、閉弁制御中に、高圧ポンプは、サブ吸入通路から燃料を吸入するが、閉弁制御が行われる内燃機関の低回転運転領域（例えばアイドル運転領域）では、内燃機関の燃料噴射量が少なくなる。そこで、請求項２のように、サブ吸入通路に、通路断面積が絞られた絞り通路部を設けるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の燃料噴射量が少なくなる閉弁制御中（内燃機関の低回転運転中）に、サブ吸入通路からの燃料吸入を絞り通路部により適度に抑制して、過剰な燃料を燃料噴射弁側に供給することを防止することができる。

また、前記第２の目的を達成するために、請求項４のように、内燃機関の動力によりプランジャを駆動するシステムにおいて、吸入通路を開閉する電磁弁を、該電磁弁への通電がオフされているときに開弁状態に保持されるように構成し、逆止弁を備えたサブ吸入通路を設け、内燃機関のクランク角を検出できないときに、電磁弁への通電をオンして該電磁弁を閉弁状態に保持する閉弁制御を行うことで前記サブ吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入し、前記内燃機関のクランク角を検出できるときには、前記ポンプ室内に燃料を吸入する吸入行程で前記電磁弁への通電をオフして該電磁弁を開弁することで前記吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入するようにしても良い。

このようにすれば、内燃機関の始動時にクランク角判定の完了前でクランク角を検出できないときには、電磁弁の開閉時期の制御を行うことができないという事情があっても、電磁弁を閉弁状態に保持する閉弁制御を行うことで、サブ吸入通路の逆止弁を利用して、低圧ポンプから供給される燃料を高圧ポンプで昇圧して燃料噴射弁側に供給することができる。これにより、始動初期から噴射燃料の微粒化を促進して燃焼性を向上させることができ、始動性や排気エミッションを向上させることができる。

ところで、電磁弁を閉弁状態に保持する閉弁制御を行う場合には、電磁弁を開閉する通常制御時の駆動電流と同じ電流値の駆動電流を電磁弁に連続通電して電磁弁を閉弁状態に保持するようにしても良いが、一般に、通常制御時の駆動電流は、電磁弁を応答良く開閉するために、電磁弁を単に閉弁状態に保持するのに必要な駆動電流よりも高い電流値に設定されている。このため、閉弁制御中に、通常制御時の駆動電流と同じ電流値の駆動電流を電磁弁に連続通電して電磁弁を閉弁状態に保持すると、閉弁制御中の電磁弁の電力消費量が増大すると共に、電磁弁の発熱量が増大して電磁弁の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、請求項３，４のように、閉弁制御中に、電磁弁を通常制御時の駆動電流よりも低い駆動電流で閉弁状態に保持するようにすると良い。このようにすれば、閉弁制御中の電磁弁の電力消費量を低減することができると共に、電磁弁の発熱量を低減して電磁弁の耐久性を向上させることができる。

この場合、閉弁制御中に、通常制御時の駆動電流よりも低い一定の電流値の駆動電流を電磁弁に連続通電するようにしても良いが、請求項５のように、閉弁制御中に、電磁弁の駆動電流をデューティ制御することで該駆動電流の平均値を通常制御時の駆動電流値よりも低くするようにしても良い。このようにしても、閉弁制御中の電磁弁の電力消費量や発熱量を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、次の８つの実施例１〜８を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて筒内噴射式ガソリンエンジン（内燃機関）の燃料供給システム全体の概略構成を説明する。燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる電動式の低圧ポンプ１２が配置されている。この低圧ポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ１２から吐出される燃料は、低圧側燃料配管１３を通して機械式の高圧ポンプ１４に供給される。低圧側燃料配管１３の途中には、燃料フィルタ１５が設けられている。また、低圧側燃料配管１３には、低圧レギュレータ１６が接続され、この低圧レギュレータ１６によって低圧ポンプ１２の吐出圧（高圧ポンプ１４への燃料供給圧力）が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分は燃料戻し管１７により燃料タンク１１内に戻される。

また、高圧ポンプ１４から吐出された燃料は、高圧側燃料配管１８を通してデリバリパイプ１９に圧送され、このデリバリパイプ１９から各気筒の燃料噴射弁２０に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ１９には、燃圧（燃料圧力）を検出する燃圧センサ２１が設けられている。また、デリバリパイプ１９には、高圧レギュレータ２２が接続され、この高圧レギュレータ２２によってデリバリパイプ１９内の最大燃圧が所定圧力に制限され、その圧力を越える燃料の余剰分は燃料戻し管２３により燃料タンク１１内に戻される。高圧レギュレータ２２は、スプリング等によって開弁圧が一定値に固定された機械式のレギュレータであり、高圧レギュレータ２２の開弁圧によってデリバリパイプ１９内の最大燃圧が決定される。

また、クランク角センサ２４は、エンジンのクランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にクランク角信号を出力し、カム角センサ２５は、エンジンのカム軸３２（図２参照）が所定カム角回転する毎にカム角信号を出力する。

前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２６に入力される。このＥＣＵ２６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。

図２に示すように、高圧ポンプ１４は、燃料の吸入通路２７と吐出通路２８との間に、円筒状のポンプ室２９が設けられ、このポンプ室２９内でプランジャ３０を往復運動させて燃料を吸入／吐出するプランジャポンプである。プランジャ３０は、スプリング３１によって吸入方向（図２では下方）に付勢され、エンジンのカム軸３２に一体的に回転可能に設けたポンプカム３３の回転運動によって駆動される。これにより、図４及び図５に示すように、クランク角に応じてプランジャ３０のリフト量が周期的に変化する。

また、図２に示すように、高圧ポンプ１４には、吸入通路２７から分岐してポンプ室２９に連通するサブ吸入通路３４が設けられ、このサブ吸入通路３４と吐出通路２８に、それぞれ燃料の逆流を防止する逆止弁３５，３６が設けられ、吸入通路２７には、燃料吐出量を制御するための電磁弁３７が設けられている。この電磁弁３７は、常開型の電磁弁であり、吸入通路２７を開閉する弁体３８と、弁体３８を開弁方向に付勢するスプリング３９と、弁体３８を閉弁方向に電磁駆動するソレノイド４０とから構成されている。ソレノイド４０に駆動電流が通電されていないときには、スプリング３９の付勢力により弁体３８が開弁されて吸入通路２７が開放される。一方、ソレノイド４０に駆動電流が通電されると、ソレノイド４０の電磁駆動力により弁体３８がスプリング３９の付勢力に抗して閉弁されて吸入通路２７が閉塞される。

図４に示すように、高圧ポンプ１４の吸入行程（プランジャ３０が上死点から下死点に移動する行程）で、電磁弁３７が開弁されてポンプ室２９内に燃料が吸入され、吐出行程（プランジャ３０が下死点から上死点に移動する行程）で、電磁弁３７の閉弁開始時期を制御することで、燃料吐出量を調節してデリバリパイプ１９内の燃圧（以下「高圧側燃圧」という）を制御する。例えば、高圧側燃圧を上昇させるときには、電磁弁３７の閉弁開始時期を早めて、吐出行程終了までの閉弁期間（有効ストローク）を長くして燃料吐出量を増加させ、反対に、高圧側燃圧を低下させるときには、電磁弁３７の閉弁開始時期を遅らせて、吐出行程終了までの閉弁期間（有効ストローク）を短くして燃料吐出量を減少させる。

ＥＣＵ２６は、エンジン始動時に、クランク角センサ２４の出力信号（又はクランク角センサ２４とカム角センサ２５の出力信号）に基づいてクランク角判定（いわゆる気筒判別）を行うことで、クランク角センサ２４の出力信号に基づいてクランク角を検出できるようにする。このクランク角判定の完了後は、クランク角センサ２４で検出したクランク角によってポンプカム３３の位相（つまりプランジャ３０の位相）を認識することができる。尚、クランク軸に対するカム軸３２の位相（カム軸位相）を可変するシステムでは、クランク角センサ２４とカム角センサ２５の出力信号に基づいてカム軸位相を検出すれば、クランク角によってポンプカム３３の位相（つまりプランジャ３０の位相）を認識することができる。

そして、ＥＣＵ２６は、エンジン運転中に、図３に示す高圧ポンプ制御プログラムを実行することで、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度）よりも高いときには、電磁弁３７を開閉する通常制御を行い、エンジン回転速度が所定値以下（低回転領域）のときには、電磁弁３７を閉弁状態に保持する閉弁制御を行う。

通常制御中は、図４に示すように、クランク角（ポンプカム３３の位相）に基づいて電磁弁３７への通電のオン／オフを制御することで、プランジャ３０の往復運動に対する電磁弁３７の開閉時期を制御して燃料吐出量（高圧側燃圧）を制御する。

一方、閉弁制御中は、図５に示すように、通常制御時の駆動電流と同じ電流値Ｉa の駆動電流を電磁弁３７に連続通電することで電磁弁３７を閉弁状態に保持する。これにより、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下になって、エンジン音やロードノイズ等の走行騒音が小さくなるときに、電磁弁３７の作動音（衝突音）が発生しないようにする。

この閉弁制御中に、高圧ポンプ１４は、電磁弁３７が閉弁状態に保持されて吸入通路２７が閉塞された状態となるが、逆止弁３５を備えたサブ吸入通路３４が設けてあるため、プランジャ３０の吸入行程でポンプ室２９内の燃圧が降下したときに、サブ吸入通路３４の逆止弁３５が開弁してサブ吸入通路３４から燃料を吸入し、プランジャ３０の吐出行程でポンプ室２９内の燃圧が上昇したときに、サブ吸入通路３４の逆止弁３５が閉弁して吐出通路２８へ燃料を吐出することができる。これにより、電磁弁３７を閉弁状態に保持しても、低圧ポンプ１２から供給される燃料を高圧ポンプ１４で昇圧してデリバリパイプ１９に供給することができる。この閉弁制御中は、高圧ポンプ１４の燃料吐出量を制御することができないが、高圧レギュレータ２２によってデリバリパイプ１９内の燃圧（燃料噴射弁２０に供給される燃圧）が所定圧力に調圧される。

以下、ＥＣＵ２６が実行する図３に示す高圧ポンプ制御プログラムの処理内容を説明する。
図３に示す高圧ポンプ制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうポンプ制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、アイドルスイッチ信号を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、アイドルスイッチがオンされているか否か（アイドル中であるか否か）を判定する。

アイドルスイッチがオフであると判定された場合には、ステップ１０３に進み、クランク角センサ２４で検出したエンジン回転速度を読み込んだ後、ステップ１０４に進み、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下であるか否かを判定する。

その結果、エンジン回転速度が所定値よりも高いと判定された場合には、ステップ１０５に進み、電磁弁３７の通常制御を実行する。この通常制御中は、図４に示すように、クランク角（ポンプカム３３の位相）に基づいて電磁弁３７への通電のオン／オフを制御することで、プランジャ３０の往復運動に対する電磁弁３７の開閉時期を制御して燃料吐出量（高圧側燃圧）を制御する。

一方、上記ステップ１０２で、アイドルスイッチがオンされていると判定された場合、又は、上記ステップ１０４で、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下であると判定された場合には、アイドル運転状態であるため、エンジン音や走行騒音が小さくなると判断して、ステップ１０６に進み、電磁弁３７の閉弁制御を実行する。この閉弁制御中は、図５に示すように、通常制御時の駆動電流と同じ電流値Ｉa の駆動電流を電磁弁３７に連続通電して電磁弁３７を閉弁状態に保持する。

以上説明した本実施例１では、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下になって、エンジン音や走行騒音が小さくなるときに、高圧ポンプ１４の電磁弁３７を閉弁状態に保持する閉弁制御を行って、電磁弁３７の作動音（衝突音）が発生しないようにすることができるため、電磁弁３７の作動音が搭乗者に聞こえてしまうことを防止することができ、静粛性を向上させることができる。また、閉弁制御中は、電磁弁３７が閉弁状態に保持されて吸入通路２７が閉塞された状態となるが、逆止弁３５を備えたサブ吸入通路３４が設けてあるため、プランジャ３０の往復運動により低圧ポンプ１２から供給される燃料を高圧ポンプ１４で昇圧してデリバリパイプ１９に供給することができる。

次に、図６を用いて本発明の実施例２を説明する。
前述したように、電磁弁３７の閉弁制御中に、高圧ポンプ１４は、サブ吸入通路３４から燃料を吸入するが、閉弁制御が行われるエンジンの低回転運転状態（例えばアイドル運転状態）では、エンジンの燃料噴射量が少なくなる。

そこで、本実施例２では、図６に示すように、高圧ポンプ１４のサブ吸入通路３４のうちの逆止弁３５の上流側（又は下流側）に、通路断面積が絞られた絞り通路部４１を設けるようにしている。この絞り通路部４１の通路断面積は、アイドル運転時の燃料噴射量に相当する燃料量を吸入することが可能な面積以上で、且つ、アイドル運転時にプランジャ３０下降容積相当の燃料量を吸入することが可能な面積以下に設定されている。その他の構成は、前記実施例１と同じである。

本実施例２では、サブ吸入通路３４に絞り通路部４１を設けたので、エンジンの燃料噴射量が少なくなる閉弁制御中（エンジンの低回転運転中）に、サブ吸入通路３４からの燃料の吸入を絞り通路部４１により適度に抑制して、必要以上の燃料をデリバリパイプ１９に供給することを防止することができて、デリバリパイプ１９から燃料タンク１１に戻される余剰燃料を少なくすることができ、高圧ポンプ１４の消費エネルギーを低減することができる。

前述したように、ＥＣＵ２６は、クランク角センサ２４で検出したクランク角によってポンプカム３３の位相（つまりプランジャ３０の位相）を認識し、クランク角に基づいて電磁弁３７の通電を制御することで、プランジャ３０の往復運動に対する電磁弁３７の開閉時期を制御するようにしている。従って、エンジン始動時にクランク角センサ２４の出力信号等によるクランク角判定（いわゆる気筒判別）が完了する前は、クランク角（ポンプカム３３の位相）を検出することができず、プランジャ３０の往復運動に対する電磁弁３７の開閉時期の制御を行うことができない。

そこで、本発明の実施例３では、図７に示す始動時高圧ポンプ制御プログラムを実行することで、エンジン始動時に、クランク角判定の完了前でクランク角を検出できない期間は、電磁弁３７を閉弁状態に保持する閉弁制御を行い、クランク角判定が完了してクランク角を検出可能になったときに、電磁弁３７を開閉する通常制御を開始するようにしている。

図７に示す始動時高圧ポンプ制御プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に実行され、特許請求の範囲でいうポンプ制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン状態を読み込み、ステップ２０２で、スタータをオンしてエンジン始動を開始した後、ステップ２０３に進み、電磁弁３７を閉弁状態に保持する閉弁制御を開始する。

この後、ステップ２０４に進み、クランク角センサ２４の出力信号（又はクランク角センサ２４とカム角センサ２５の出力信号）に基づいたクランク角判定（いわゆる気筒判別）が完了したか否かを判定し、クランク角判定が完了していないと判定されれば、まだ、クランク角（ポンプカム３３の位相）を検出できないと判断して、電磁弁３７の閉弁制御を継続する。

その後、ステップ２０４で、クランク角判定が完了したと判定された時点で、クランク角（ポンプカム３３の位相）を検出可能であると判断して、ステップ２０５に進み、電磁弁３７を開閉する通常制御を開始する。

以上説明した本実施例３では、始動時にクランク角判定の完了前でクランク角を検出できない期間は、電磁弁３７を閉弁状態に保持する閉弁制御を行うようにしたので、サブ吸入通路３４の逆止弁３５を利用して、低圧ポンプ１２から供給される燃料を高圧ポンプ１４で昇圧してデリバリパイプ１９に供給することができる。これにより、始動初期から噴射燃料の微粒化を促進して燃焼性を向上させることができ、始動性や排気エミッションを向上させることができる。
尚、本実施例３は、前記実施例１や前記実施例２と組み合わせて実施しても良い。

ところで、一般に、電磁弁３７の通常制御時の駆動電流は、電磁弁３７を応答良く開閉するために、電磁弁３７を単に閉弁状態に保持するのに必要な駆動電流よりも高い電流値Ｉa に設定されている。このため、電磁弁３７の閉弁制御中に、通常制御時の駆動電流と同じ電流値Ｉa の駆動電流を電磁弁３７に連続通電して電磁弁３７を閉弁状態に保持すると、閉弁制御中の電磁弁３７の電力消費量が増大すると共に、電磁弁３７の発熱量が増大して電磁弁３７の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本発明の実施例４では、図８に示すように、閉弁制御中に、通常制御時の駆動電流値Ｉa よりも低い電流値Ｉb の駆動電流を電磁弁３７に連続通電して電磁弁３７を閉弁状態に保持するようにしている。これにより、閉弁制御中の電磁弁３７の電力消費量を低減することができると共に、電磁弁３７の発熱量を低減して電磁弁３７の耐久性を向上させることができる。

本発明の実施例５では、図９及び図１０に示すように、閉弁制御中に、電磁弁３７の駆動電流をデューティ制御することで駆動電流の平均値Ｉc を通常制御時の駆動電流値Ｉp よりも低くして、電磁弁３７を閉弁状態に保持するようにしている。この場合、図１０に示すように、駆動電流の周波数（１／Ｔ1 ）やオン時間Ｔ2 を調整することで、駆動電流の平均値Ｉc を調整することができる。

本実施例５のようにしても、閉弁制御中の電磁弁３７の電力消費量を低減することができると共に、電磁弁３７の発熱量を低減して電磁弁３７の耐久性を向上させることができる。

次に、図１１及び図１２を用いて本発明の実施例６を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

図１１に示すように、本実施例６の高圧ポンプ４２は、吸入通路２７に、逆止弁４３が配置され、この逆止弁４３がスプリング４４によって閉弁方向に付勢されている。この逆止弁４３の上方に、燃料吐出量を制御するための電磁アクチュエータ４５が配置されている。この電磁アクチュエータ４５は、逆止弁４３を開弁するためのプランジャ４６と、プランジャ４６を逆止弁４３の開弁方向に付勢するスプリング４７と、プランジャ４６を逆止弁４３の開弁解除方向に電磁駆動するソレノイド４８とから構成されている。

ソレノイド４８に駆動電流が通電されていないときには、スプリング４７の付勢力によりプランジャ４６が逆止弁４３を強制的に開弁する開弁位置に移動して吸入通路２７が開放される。一方、ソレノイド４８に駆動電流が通電されると、ソレノイド４８の電磁駆動力によりプランジャ４６がスプリング４７の付勢力に抗して逆止弁４３の強制開弁を解除する強制開弁解除位置に移動する。

ＥＣＵ２６は、エンジン運転中に、図１２に示す高圧ポンプ制御プログラムを実行することで、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）よりも高いときには、電磁アクチュエータ４５を強制開弁位置と強制開弁解除位置との間で切換動作させる通常制御を行い、エンジン回転速度が所定値以下のときには、電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持する強制開弁解除制御を行う。

通常制御中は、クランク角（ポンプカム３３の位相）に基づいて電磁アクチュエータ４５への通電のオン／オフを制御することで、プランジャ３０の往復運動に対する逆止弁４３の開閉時期を制御して燃料吐出量（高圧側燃圧）を制御する。

一方、強制開弁解除制御中は、通常制御時の駆動電流と同じ電流値Ｉa の駆動電流を電磁アクチュエータ４５に連続通電することで電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持する。これにより、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下になって、エンジン音や走行騒音が小さくなるときに、電磁アクチュエータ４５の作動音が発生しないようにする。

この強制開弁解除制御中は、電磁アクチュエータ４５が逆止弁４３の強制開弁を解除する強制開弁解除位置に保持されるため、プランジャ３０の吸入行程でポンプ室２９内の燃圧が降下したときに、吸入通路２７の逆止弁４３が開弁して吸入通路２７から燃料を吸入し、プランジャ３０の吐出行程でポンプ室２９内の燃圧が上昇したときに、吸入通路２７の逆止弁４３が閉弁して吐出通路２８へ燃料を吐出することができ、電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持しても、低圧ポンプ１２から供給される燃料を高圧ポンプ４２で昇圧してデリバリパイプ１９に供給することができる。

以下、ＥＣＵ２６が実行する図１２に示す高圧ポンプ制御プログラムの処理内容を説明する。本プログラムでは、まず、アイドルスイッチ信号を読み込んだ後、アイドルスイッチがオンされているか否かを判定する（ステップ３０１、３０２）。

アイドルスイッチがオフであると判定された場合には、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下であるか否かを判定する（ステップ３０３、３０４）。
その結果、エンジン回転速度が所定値よりも高いと判定された場合には、電磁アクチュエータ４５の通常制御を実行する（ステップ３０５）。

一方、アイドルスイッチがオンされていると判定された場合、又は、エンジン回転速度が所定値以下であると判定された場合には、電磁アクチュエータ４５のを強制開弁解除位置に保持する強制開弁解除制御を実行する（ステップ３０６）。

以上説明した本実施例６では、エンジン回転速度が所定値（例えばアイドル回転速度又はそれよりも少し高い回転速度）以下になって、エンジン音や走行騒音が小さくなるときに、高圧ポンプ４２の電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持する強制開弁解除制御を行って、電磁アクチュエータ４５の作動音が発生しないようにすることができるため、電磁アクチュエータ４５の作動音が搭乗者に聞こえてしまうことを防止することができ、静粛性を向上させることができる。

本発明の実施例７では、図１３に示す始動時高圧ポンプ制御プログラムを実行することで、エンジン始動時に、クランク角判定の完了前でクランク角を検出できない期間は、電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持する強制開弁解除制御を行い、クランク角判定が完了してクランク角を検出可能になったときに、電磁アクチュエータ４５を強制開弁位置と強制開弁解除位置との間で切換動作させる通常制御を開始する。

図１３に示す始動時高圧ポンプ制御プログラムでは、まず、エンジン状態を読み込み、スタータをオンしてエンジン始動を開始した後、電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持する強制開弁解除制御を開始する（ステップ４０１〜４０３）。

この後、ステップ４０４に進み、クランク角判定が完了したか否かを判定し、クランク角判定が完了していないと判定されれば、まだ、クランク角（ポンプカム３３の位相）を検出できないと判断して、電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御を継続する。

その後、ステップ４０４で、クランク角判定が完了したと判定された時点で、クランク角（ポンプカム３３の位相）を検出可能であると判断して、ステップ４０５に進み、電磁アクチュエータ４５の通常制御を開始する。

以上説明した本実施例７では、始動時にクランク角判定の完了前でクランク角を検出できない期間は、電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持する強制開弁解除制御を行うようにしたので、吸入通路２７の逆止弁４３を利用して、低圧ポンプ１２から供給される燃料を高圧ポンプ４２で昇圧してデリバリパイプ１９に供給することができる。これにより、始動初期から噴射燃料の微粒化を促進して燃焼性を向上させることができ、始動性や排気エミッションを向上させることができる。
尚、本実施例７は、前記実施例６と組み合わせて実施しても良い。

また、前記各実施例６，７では、電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御中に、通常制御時の駆動電流と同じ電流値Ｉa の駆動電流を電磁アクチュエータ４５に連続通電して電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持するようにしたが、通常制御時の駆動電流値Ｉa よりも低い電流値Ｉb の駆動電流を電磁アクチュエータ４５に連続通電して電磁アクチュエータ４５を強制開弁解除位置に保持するようにしてもよい。

前記各実施例１〜７では、デリバリパイプ１９に、開弁圧が一定値に固定された機械式の高圧レギュレータ２２を接続したが、本発明の実施例８では、図１４に示すように、デリバリパイプ１９に、開弁圧を任意に変更可能な電磁式の高圧レギュレータ４９を接続するようにしている。これにより、電磁弁３７の閉弁制御中（又は電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御中）に、高圧レギュレータ４９の開弁圧を制御することで、デリバリパイプ１９内の燃圧（燃料噴射弁２０に供給される燃圧）を制御することができる。

以上説明した各実施例１〜８では、エンジン回転速度がアイドル回転速度以下のときに、電磁弁３７の閉弁制御（又は電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御）を行うようにしたが、電磁弁３７の閉弁制御（又は電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御）を実行する回転速度領域は、エンジン音や走行騒音の大きさによって適宜変更しても良く、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも高い所定値以下のときに、電磁弁３７の閉弁制御（又は電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御）を行うようにしても良い。

また、始動時にクランク角判定の完了前でクランク角を検出できないときに、電磁弁３７の閉弁制御（又は電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御）を行うようにしたが、エンジン運転中にクランク角センサ２４の故障等によりクランク角を検出できないときに、電磁弁３７の閉弁制御（又は電磁アクチュエータ４５の強制開弁解除制御）を行うようにしても良い。

また、本発明の適用範囲は、筒内噴射式ガソリンエンジンの高圧ポンプに限定されず、他のガソリンエンジンやディーゼルエンジンの種々の高圧ポンプに本発明を適用して実施することができる。

本発明の実施例１における燃料供給システム全体の概略構成図である。 実施例１の高圧ポンプの縦断面図である。 実施例１の高圧ポンプ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 通常制御を説明するためのタイムチャートである。 実施例１の閉弁制御を説明するためのタイムチャートである。 実施例２の高圧ポンプの縦断面図である。 実施例３の始動時高圧ポンプ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例４の閉弁制御を説明するためのタイムチャートである。 実施例５の閉弁制御を説明するためのタイムチャート（その１）である。 実施例５の閉弁制御を説明するためのタイムチャート（その２）である。 実施例６の高圧ポンプの縦断面図である。 実施例６の高圧ポンプ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例７の始動時高圧ポンプ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例８の燃料供給システム全体の概略構成図である。

符号の説明

１１…燃料タンク、１２…低圧ポンプ、１４…高圧ポンプ、１９…デリバリパイプ、２０…燃料噴射弁、２１…燃圧センサ、２２…高圧レギュレータ、２４…クランク角センサ、２５…カム角センサ、２６…ＥＣＵ（ポンプ制御手段）、２７…吸入通路、２８…吐出通路、２９…ポンプ室、３０…プランジャ、３２…カム軸、３３…ポンプカム、３４…サブ吸入通路、３５，３６…逆止弁、３７…電磁弁、４１…絞り通路部、４２…高圧ポンプ、４３…逆止弁、４５…電磁アクチュエータ

Claims (5)

1. 燃料の吸入通路と吐出通路との間に設けたポンプ室と、前記ポンプ室内で往復運動して燃料を吸入／吐出するプランジャと、前記吸入通路を開閉する電磁弁とからなる高圧ポンプを備えると共に、前記プランジャの往復運動に対する前記電磁弁の開閉時期を制御することで前記高圧ポンプの燃料吐出量を制御するポンプ制御手段を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
   前記電磁弁は、該電磁弁への通電がオフされているときに開弁状態に保持されるように構成され、
   前記吸入通路から分岐して前記ポンプ室に連通するサブ吸入通路を設けると共に、該サブ吸入通路に逆止弁を設け、
   前記ポンプ制御手段は、内燃機関の回転速度が所定値以下のときに、前記電磁弁への通電をオンして該電磁弁を閉弁状態に保持する閉弁制御を行うことで前記サブ吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入し、前記内燃機関の回転速度が前記所定値よりも高いときには、前記ポンプ室内に燃料を吸入する吸入行程で前記電磁弁への通電をオフして該電磁弁を開弁することで前記吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記サブ吸入通路には、通路断面積が絞られた絞り通路部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記ポンプ制御手段は、前記閉弁制御中に、前記電磁弁を通常制御時の駆動電流よりも低い駆動電流で閉弁状態に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 燃料の吸入通路と吐出通路との間に設けたポンプ室と、内燃機関の動力により前記ポンプ室内で往復運動して燃料を吸入／吐出するプランジャと、前記吸入通路を開閉する電磁弁とからなる高圧ポンプを備えると共に、前記プランジャの往復運動に対する前記電磁弁の開閉時期を制御することで前記高圧ポンプの燃料吐出量を制御するポンプ制御手段を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
   前記電磁弁は、該電磁弁への通電がオフされているときに開弁状態に保持されるように構成され、
   前記吸入通路から分岐して前記ポンプ室に連通するサブ吸入通路を設けると共に、該サブ吸入通路に逆止弁を設け、
   前記ポンプ制御手段は、内燃機関のクランク角を検出できないときに、前記電磁弁への通電をオンして該電磁弁を通常制御時の駆動電流よりも低い駆動電流で閉弁状態に保持する閉弁制御を行うことで前記サブ吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入し、前記内燃機関のクランク角を検出できるときには、前記ポンプ室内に燃料を吸入する吸入行程で前記電磁弁への通電をオフして該電磁弁を開弁することで前記吸入通路を通して前記ポンプ室内に燃料を吸入することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
5. 前記ポンプ制御手段は、前記閉弁制御中に、前記電磁弁の駆動電流をデューティ制御することで該駆動電流の平均値を通常制御時の駆動電流よりも低くすることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料供給装置。

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