JP4165572B2

JP4165572B2 - 内燃機関の燃料供給装置

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Publication number: JP4165572B2
Application number: JP2006109830A
Authority: JP
Inventors: 龍彦秋田; 光人坂井; 尚季倉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: EP2010780A1; DE602007012069D1; US20090235901A1; EP2010780B1; CN101421508B; JP2007285125A; CN101421508A; US7789071B2; WO2007116301A1

Description

本発明は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射機構（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射機構（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、内燃機関の始動性を向上させることができる燃料供給装置に関する。

ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備え、エンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。また、ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）のみを備える直噴エンジンも公知である。筒内噴射用インジェクタを含む高圧燃料系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料がデリバリーパイプを介して筒内噴射用インジェクタに供給され、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

また、コモンレール式燃料噴射系統を有するディーゼルエンジンも公知である。このコモンレール式燃料噴射系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料をコモンレールに蓄えておき、電磁弁の開閉によりコモンレールからディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

このような内燃機関における燃料を高圧状態にするために、内燃機関のクランクシャフトに連結されたドライブシャフトに設けられたカムによりシリンダを駆動する高圧燃料ポンプが用いられている。

特開２００５−１３９９２３号公報（特許文献１）は、内燃機関の運転領域全域にわたって燃料の必要圧送量をまかないつつ、アイドル時など、内燃機関の要求燃料量が少ないときの振動騒音についてもその好適な低減を図ることのできる内燃機関の高圧燃料供給装置を開示する。この内燃機関の高圧燃料供給装置は、シリンダとこのシリンダ内を往復動するプランジャとにより区画される加圧室に吸入された燃料を加圧室から溢流させるスピル弁を有し、加圧室内の燃料を高圧燃料系に加圧圧送するに際し、スピル弁の開閉制御を通じてその圧送量の調量を行なう１プランジャタイプの高圧燃料ポンプを２つ備え、これら２つの高圧燃料ポンプで高圧燃料系を共有する内燃機関の高圧燃料供給装置であって、２つの高圧燃料ポンプとして、プランジャのリフト量が小さい第１の高圧燃料ポンプと、プランジャのリフト量が大きい第２の高圧燃料ポンプとを備えるとともに、内燃機関の要求燃料量に応じて、要求燃料量が少ないときには第１の高圧燃料ポンプのみを用いて燃料を加圧圧送し、要求燃料量が多いときには少なくとも第２の高圧燃料ポンプを用いて燃料を加圧圧送するように各高圧燃料ポンプのスピル弁を制御する制御手段を備える。

この内燃機関の高圧燃料供給装置によると、２つの高圧燃料ポンプのうち、第１の高圧燃料ポンプはプランジャのリフト量が小さいために、その昇圧速度は小さくなり、大きな水撃の発生も自ずと抑制されるようになる。すなわち、高圧燃料供給装置として、アイドル時などの内燃機関の要求燃料量が少ないときには、この第１の高圧燃料ポンプのみを用いるように上記各高圧燃料ポンプのスピル弁を制御することで、要求燃料量が少ないときの振動騒音を好適に低減することができるようになる。他方、第２の高圧燃料ポンプはプランジャのリフト量が大きいために、内燃機関の要求燃料量が増加して、上記第１の高圧燃料ポンプのみでは内燃機関の要求燃料量をまかなうことができなくなったような場合であれ、少なくともこの第２の高圧燃料ポンプを用いて燃料を加圧圧送することで、要求燃料量をまかなうことも可能となる。すなわち、このようにプランジャのリフト量が異なる２つの高圧燃料ポンプを備えることにより、要求燃料が少ないときの振動騒音の低減を図りつつ、内燃機関の運転領域全域にわたって要求燃料量（必要圧送量）をまかなうことができるようになる。
特開２００５−１３９９２３号公報

ところで、特許文献１には、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタを有するＶ型８気筒の内燃機関の高圧燃料供給装置として、高圧燃料ポンプ各バンクごとにそれぞれ設けることとし、これら高圧燃料ポンプの各ギャラリーに、燃料タンクにつながる低圧燃料通路から分岐した各先端がそれぞれ接続される。この低圧燃料通路の分岐部分からギャラリーとの接続部分までの途中には、それぞれパルセーションダンパが設けられており、このパルセーションダンパによって、高圧燃料ポンプの作動時における低圧燃料通路内の燃料圧力脈動が抑制される。このような筒内噴射用インジェクタのみを有する直噴エンジンにおけるエンジン始動時においては、エンジンが回転するまで高圧燃料ポンプによる圧送ができないので、フィードポンプで低圧燃料を筒内噴射用インジェクタにまで圧送している。このため、パルセーションダンパには、高圧配管系統と低圧配管系統とが連通するような構造を有する。たとえば、図６にこのようなパルセーションダンパ２２１の断面図を示し、図７に図６のＣ−Ｃ断面図を示し、図８に図７のＤ−Ｄ断面図を示す。図６から図８に示すように、パルセーションダンパ２２１の圧接部材２２６Ａが当接する端面（図８の上面）には、溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄが設けられている。このため、フィード圧が低い場合には、ばね２２６Ｄにより圧接部材２２６Ａが吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材の上面に圧接される。このように、ばね２２６Ｄで圧接されても、溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄが設けられているので、これらの溝から図８の点線に示すように吸入口２２２（フィードポンプ側）から圧送されてきた燃料が排出口２２４（高圧燃料ポンプ側）に流れ込むような構造を有する。

一方、上述したように、各気筒毎に、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタと、吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタとを備え、エンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。このようなエンジンにおいても、図６−図８に示すパルセーションダンパが設けられる。

しかしながら、このようなエンジンにおいて吸気通路噴射用インジェクタで燃料を噴射してエンジンを始動する時に以下のような問題が生じる。エンジン始動時においてフィードポンプで燃料を圧送する際に、燃料を充填しなければならない配管容積が格段に大きくなる。すなわち、吸気通路噴射用インジェクタで燃料を噴射してエンジンを始動させる場合には低圧配管のみを燃料で充填しさえすればフィードポンプで吸気通路噴射用インジェクタに燃料を圧送できるにもかかわらず、パルセーションダンパの構造上、高圧配管系統と低圧配管系統とが連通しているので、低圧配管に加えて高圧配管をも燃料で充填しなければフィードポンプで吸気通路噴射用インジェクタに燃料を圧送することができない。この結果、フィード圧の立ち上がりが遅れて、始動性が悪化する（始動時間が長くなる）という問題が発生する。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射機構（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射機構（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の始動性を向上させることができる内燃機関の燃料供給装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、低圧ポンプで加圧された燃料を、吸気通路に燃料を噴射する低圧燃料噴射機構に供給する低圧燃料供給系と、低圧燃料供給系から分岐するとともに低圧ポンプで加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプで加圧して、筒内に燃料を噴射する高圧燃料噴射機構に供給する高圧燃料供給系と、高圧ポンプの吸入側に設けられた脈動低減機構とを含む。この脈動低減機構は、低圧燃料供給系の配管における燃料の圧力が低い場合には、低圧燃料供給系の配管と高圧燃料供給系の配管とが非連通になるように遮断する閉鎖状態を形成する。

第１の発明によると、内燃機関の始動時においては、内燃機関で駆動される高圧ポンプが作動しない。このような場合には低圧ポンプで加圧された燃料を低圧燃料供給系を介して低圧燃料噴射機構から燃料を噴射して内燃機関を始動させる。この場合において、低圧燃料供給系の配管における燃料の圧力が低い内燃機関の始動時においては、脈動低減機構により低圧燃料供給系の配管と高圧燃料供給系の配管とが遮断されている。このため、低圧ポンプは低圧燃料供給系の配管を燃料で充填しさえすれば低圧燃料噴射機構に燃料を圧送できる。高圧燃料供給系の配管を低圧ポンプで燃料を充填する必要がないので、速やかに低圧燃料供給系の配管を燃料で充填させて、低圧燃料噴射機構から燃料を噴射することができる。その結果、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射機構と、吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射機構とを備えた内燃機関の始動性を向上させることができる。

第２の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第１の発明の構成に加えて、脈動低減機構は、パルセーションダンパであって、このパルセーションダンパは、燃料の圧力がパルセーションダンパのばねの押圧力よりも低い場合において、閉鎖状態を形成する。

第２の発明によると、従来のパルセーションダンパのようにばねの押圧力で閉鎖状態とされても溝が形成されているので非連通状態にならないが、本発明のパルセーションダンパによるとこのような溝がないので、内燃機関の始動時のように燃料の圧力が低い状態においては、パルセーションダンパのばねの押圧力により燃料の圧力に抗して閉鎖状態を形成できる。

第３の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第２の発明の構成に加えて、パルセーションダンパの上流部において、低圧燃料供給系が分岐されている。

第４の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第２の発明の構成に加えて、パルセーションダンパの上流部において、低圧燃料供給系および高圧燃料系供給が分岐されている。

第３の発明や第４の発明によると、たとえばＶ型の内燃機関においては、各バンクごとに複数の気筒が配置されるので、各気筒毎に高圧燃料噴射機構および低圧燃料噴射機構が設けられ、その高圧燃料噴射機構に燃料を供給する高圧燃料供給系の配管の長さが長くなる傾向がある。このため、このような内燃機関において、内燃機関の始動時において高圧燃料供給系の配管と低圧燃料供給系の配管とを非連通状態になるようにしないと、高圧燃料供給系の配管の長さが長いことから配管容積も大きいので、低圧ポンプでこの配管容積を燃料で充填するのに、他の形式の内燃機関よりも多くの時間を必要とする。本発明のパルセーションダンパによると、内燃機関の始動時に低圧燃料系統の配間における燃料の圧力が低い場合にはパルセーションダンパのばねの押圧力により燃料の圧力に抗して閉鎖状態を形成できるので、たとえば、このようなＶ型内燃機関においてさらなる作用効果を発現することができる。

第５の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第２の発明の構成に加えて、パルセーションダンパのばね定数は、低圧燃料噴射機構による始動性に基づいて設定される。

第５の発明によると、低圧燃料噴射機構から燃料が噴射されて内燃機関が良好に始動できる燃料の圧力であっても、非連通状態を維持できるように、パルセーションダンパのばね定数が設定される。このため、非連通状態を維持しつつ、低圧燃料噴射機構から燃料が良好に噴射されて、内燃機関を速やかに始動させることができる。

第６の発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、第２の発明の構成に加えて、パルセーションダンパは、高圧ポンプの加圧室に対して低圧燃料供給系の配管と直列に設置されている。

第６の発明によると、パルセーションダンパにより、高圧燃料供給系の配管と低圧燃料供給系の配管とを非連通状態に遮断することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置である燃料供給システム１０を示す。このエンジンは、Ｖ型８気筒のガソリンエンジンであって、各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０と、各気筒の吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを有する。なお、本発明はこのようなエンジンに限定されて適用されるものではなく、他の形式のガソリンエンジンや、コモンレール式ディーゼルエンジンであってもよい。さらに、高圧燃料ポンプは２台に限定されないで、１台以上であればよい。

図１に示すように、この燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である４００ｋＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、第１のカム２１０により駆動される第１の高圧燃料ポンプ２００と、第１のカム２１０とは吐出の位相が異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプ３００と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた高圧デリバリパイプ１１２と、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた左右のバンク各４個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた低圧デリバリパイプ１２２と、低圧デリバリパイプ１２２に設けられた左右のバンク各４個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。

燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口は、低圧供給パイプ４００に接続され、低圧供給パイプ４００は、第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０とポンプ供給パイプ４２０とに分岐する。第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０は、Ｖ型バンクの片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２との分岐点より下流側で、第２の低圧デリバリ連通パイプ４３０となり、もう片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２に接続されている。

ポンプ供給パイプ４２０は、第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口にそれぞれ接続される。第１の高圧燃料ポンプ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパ２２０が、第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパ３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出口は、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００に接続され、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００は、Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出口は、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０に接続され、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０は、Ｖ型バンクのもう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２ともう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により接続される。

高圧デリバリパイプ１１２に設けられたリリーフバルブ１１４は、高圧デリバリリターンパイプ６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ６００は、リターンパイプ６２０およびリターンパイプ６３０に接続され、燃料タンクに接続される。

図２に、図１の第１の高圧燃料ポンプ２００付近の拡大図を示す。第２の高圧燃料ポンプ３００も同様であるがカムの位相が異なり吐出タイミングの位相をずらして脈動の発生を抑制している。また、第１の高圧燃料ポンプ２００と第２の高圧燃料ポンプ３００の特性は、同じでも異なってもよい。以下の説明では、第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出能力および第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出能力は、仕様上同じであるが、それぞれの個体差により、制御特性は異なる。

高圧燃料ポンプ２００は、カム２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー２０６と、電磁スピル弁２０２とリーク機能付きチェックバルブ２０４とを主な構成部品としている。
カム２１０によりポンププランジャー２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム２１０によりポンププランジャー２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを１００％とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、第１のカム２１０が回転している限り（エンジンが回転している限り）ポンププランジャー２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁２０２が閉じないので、燃料は加圧されない。

加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて第１の高圧デリバリ連通パイプ５００を介して高圧デリバリパイプ１１２へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサにより燃圧がフィードバック制御される。また、前述の通り、Ｖ型の一方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２と他方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により連通している。

リーク機能付きチェックバルブ２０４は、通常のチェックバルブ２０４に細孔を設けたものであって、常時その細孔は開いている。このため、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の燃料の圧力よりも第１の高圧燃料ポンプ２００（ポンププランジャー２０６）側の燃料の圧力が低くなると（たとえば電磁スピル弁２０２が開いたまま、エンジンが停止してカム２１０が停止）、この細孔を通って第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の高圧燃料が高圧燃料ポンプ２００側に戻ってきて高圧デリバリ連通パイプ５００および高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下する。これにより、たとえば、エンジン停止時には高圧デリバリパイプ１１２内の燃料が高圧でなくなり、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避できる。

高圧燃料ポンプ２００のフィードバック制御に用いられる制御量は、実際の燃料圧力と目標値との偏差に応じて更新される積分項、および実際の燃料圧力と目標値との偏差を「０」にすべく増減する比例項等から算出される。この制御量が大きくなると高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量が増加して燃料圧力が高くなり、逆に制御量が小さくなると高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量が低下して燃料圧力が低くなる。

実際の燃料圧力が目標値よりも過度に高くなると、積分項および比例項がともに小さくなって実際の燃料圧力を目標値まで低下させようとする。しかし、燃料圧力を低下させることは時間がかかるため、実際の燃料圧力を目標値まで低下させる間に積分項が過度に小さくなってしまう。このように積分項が小さくなり過ぎると、実際の燃料圧力が目標値に達した後に、燃料圧力を目標値に維持することができず、燃料圧力がさらに低下していわゆるアンダーシュートが生じる。

さらに詳しくは、エンジンＥＣＵは、最終燃料噴射量に基づき筒内噴射用インジェクタ１１０を駆動制御し、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の量を制御する。こうした筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料圧力（燃圧）と燃料噴射時間とによって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには燃圧を適正な値に維持する必要がある。従って、エンジンＥＣＵは、燃圧センサからの検出信号に基づき求められる燃圧がエンジン運転状態に応じて設定される目標燃圧Ｐ（０）に近づくよう、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量をフィードバック制御して燃圧Ｐを適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量は、後述するデューティ比ＤＴに基づき電磁スピル弁の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによってフィードバック制御されることは上述した通りである。

ここで、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量（電磁スピル弁２０２の閉弁開始時期）を制御するための制御量であるデューティ比ＤＴについて説明する。このデューティ比ＤＴは、０〜１００％という値の間で変化する値であって、電磁スピル弁２０２の閉弁期間に対応するカム２１０のカム角度に関係した値である。すなわち、このカム角度に関して、電磁スピル弁２０２の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）を「θ（０）」とし、同閉弁期間の目標値に対応するカム角度（目標カム角度）を「θ」とすると、デューティ比ＤＴは、最大カム角度θ（０）に対する目標カム角度θの割合を示すものということになる。従って、デューティ比ＤＴは、目標とする電磁スピル弁２０２の閉弁期間（閉弁開始時期）が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値とされ、目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値とされるようになる。

デューティ比ＤＴが１００％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁２０２の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁２０２の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量が増加して燃圧Ｐが上昇するようになる。また、デューティ比ＤＴが０％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁２０２の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁２０２の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ２００の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。

図３を参照して、図１のパルセーションダンパについて説明する。なお、以下の説明は、第１の高圧燃料ポンプ２００側のパルセーションダンパ２２０について説明し、第２の高圧燃料ポンプ３００側のパルセーションダンパ３２０はパルセーションダンパ２２０と同じ構造であるため、パルセーションダンパ３２０についての説明は繰り返さない。

パルセーションダンパ２２０は、ダイヤフラム式のパルセーションダンパであって、このパルセーションダンパ２２０は、吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材と大気に連通の空気室２２６Ｂとに区画するダイヤフラム２２６Ｃを備え、このダイヤフラム２２６Ｃを、空気室２２６Ｂ内に装着したばね２２６Ｄにて支持し、かつ、このばね２２６Ｄによる押圧力が吸入口２２２から導入される燃料の圧力よりも高い場合においては、吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材と圧接部材２２６Ａとが密着される。

パルセーションダンパ２２０は、ポンプ供給パイプ４２０の途中であって、高圧燃料ポンプ２００の上流側に設けられる。パルセーションダンパ２２０には、ポンプ供給パイプ４２０の上流側が吸入口２２２に、ポンプ供給パイプ４２０の下流側が排出口２２４に接続される。

このような構成において、高圧燃料ポンプ２００において電磁スピル弁２０２が開いた状態でポンププランジャー２０６が上昇した場合にポンプ供給パイプ４２０において高圧燃料ポンプ２００から燃料が吐き戻されることにより発生する脈動が、パルセーションダンパ２２０に伝わるので、この脈動を、パルセーションダンパ２２０におけるダイヤフラム２２６Ｃのばね２２６Ｄに抗しての振動によって、確実に低減することができる。

本発明に係る内燃機関の燃料供給装置の最も特徴的な部分は、従来のパルセーションダンパ２２１（図６−図８参照）において形成されていた溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄがない点である。図３にこのようなパルセーションダンパ２２０の断面図を示し、図４に図３のＡ−Ａ断面図を示し、図５に図４のＢ−Ｂ断面図を示す。図３から図５に示すように、パルセーションダンパ２２０の圧接部材２２６Ａが当接する端面（図６の上面）には、パルセーションダンパ２２１のような溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄが設けられていないで、平滑な面を形成する。

このため、フィード圧が低い場合には、ばね２２６Ｄにより圧接部材２２６Ａが吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材の平滑な上面に圧接される。このように、ばね２２６Ｄで圧接されてしまうと、溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄが設けられていないので、図８の点線に示したような吸入口２２２（フィードポンプ１００側）から圧送されてきた燃料が排出口２２４（高圧燃料ポンプ側）に流れ込むようなことがない。このため、たとえば、フィード圧を４００ｋＰａとして、フィード圧が２００ｋＰａ程度までは、ばね２２６Ｄの押圧力により圧接部材２２６Ａが吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材の平滑な上面に圧接されるように、ばね定数を設定する。このようにすると、燃圧が２００ｋＰａまではパルセーションダンパ２２０により高圧配管系統と低圧配管系統とが非連通状態に維持されて、燃圧が２００ｋＰａ以上になるとパルセーションダンパ２２０により高圧配管系統と低圧配管系統とが連通状態にされる。

以上のような構造を有する燃料供給装置の動作について説明する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０でエンジンを始動する場合において、フィード圧が低い場合にはパルセーションダンパ２２０により高圧配管系統と低圧配管系統とが非連通状態に維持されている。このため、フィードポンプ１００により低圧配管系統のみを燃料で充填すれば吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を圧送することができる。

吸気通路噴射用インジェクタ１２０に圧送された燃料を噴射して、スタータモータによりクランキングしてエンジンが速やかに始動される。

一方、従来のパルセーションダンパ２２１（図６−図８参照）のように、フィード圧が低い場合にはパルセーションダンパ２２１により高圧配管系統と低圧配管系統とが溝により連通状態にされていると、フィードポンポ１００で低圧配管系統のみならず高圧配管系統をも燃料で充填しないと、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を圧送することができない。このため、エンジンをスタータモータでクランキングしても、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から燃料を噴射することができないので、エンジンが始動しない。さらに、フィードポンプ１００の作動時間が長くなって初めて、パルセーションダンパ２２１の溝により連通状態が維持された高圧配管系統と低圧配管系統との両方の配管が燃料で充填されて初めて吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料が圧送されて、エンジンの始動が可能となる。

以上のようにして、本実施の形態に係る燃料供給システムによると、従来の直噴エンジン（各気筒に筒内噴射用インジェクタのみを有する）において用いられていたパルセーションダンパの溝（エンジン始動時のフィード圧が低い場合であっても低圧燃料系と高圧燃料系とを連通状態に維持してフィードポンプから筒内噴射用インジェクタに燃料を圧送するための溝）を廃止した新たなパルセーションダンパを用いるようにした。この新たなパルセーションダンパは、設定された燃圧になるまでは低圧燃料系と高圧燃料系とを非連通状態にするので、低圧燃料系統のみを燃料で充填しさえすれば吸気通路噴射用インジェクタで燃料を噴射してエンジンを始動することができる。特に、Ｖ型のエンジンにおいては、各バンクごとに高圧燃料系の配管が配設されるので、高圧燃料系の配管の容積が大きくなる。このようなエンジンにおいて、低圧燃料系の配管のみを充填するだけで吸気通路噴射用インジェクタに燃料をフィードポンプで圧送できて、速やかにエンジンを始動することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る燃料供給システムの全体概要図である。図１の部分拡大図である。図１のパルセーションダンパの断面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。従来のパルセーションダンパの断面図である。図６のＣ−Ｃ断面図である。図７のＤ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１０燃料供給システム、１００フィードポンプ、１１０筒内噴射用インジェクタ、１１２高圧デリバリパイプ、１１４リリーフバルブ、１２０吸気通路噴射用インジェクタ、１２２低圧デリバリパイプ、２００第１の高圧燃料ポンプ、２０２電磁スピル弁、２０４リーク機能付きチェックバルブ、２０６ポンププランジャー、２１０第１のカム、２２０第１のパルセーションダンパ、３００第２の高圧燃料ポンプ、３１０第２のカム、３２０第２のパルセーションダンパ、４００低圧供給パイプ、４１０第１の低圧デリバリ連通パイプ、４２０ポンプ供給パイプ、４３０第２の低圧デリバリ連通パイプ、５００第１の高圧デリバリ連通パイプ、５１０第２の高圧デリバリ連通パイプ、５２０高圧連通パイプ、６００高圧燃料ポンプリターンパイプ、６１０高圧デリバリリターンパイプ、６２０，６３０リターンパイプ。

Claims

低圧ポンプで加圧された燃料を、吸気通路に燃料を噴射する低圧燃料噴射機構に供給する低圧燃料供給系と、
前記低圧燃料供給系から分岐するとともに前記低圧ポンプで加圧された燃料を内燃機関により駆動する高圧ポンプで加圧して、筒内に燃料を噴射する高圧燃料噴射機構に供給する高圧燃料供給系と、
前記高圧ポンプの吸入側に設けられた脈動低減機構とを含み、
前記内燃機関の始動時には、前記低圧燃料噴射機構によって前記吸気通路に燃料を噴射し、
前記脈動低減機構は、前記内燃機関の始動時に前記低圧燃料供給系の配管における燃料の圧力が前記内燃機関の始動性を確保できる圧力である所定圧力に達するまでは、前記低圧燃料供給系の配管と前記高圧燃料供給系の配管とが非連通になるように遮断する閉鎖状態を形成する、内燃機関の燃料供給装置。
前記脈動低減機構は、パルセーションダンパであって、
前記パルセーションダンパは、前記燃料の圧力がパルセーションダンパのばねの押圧力よりも低い場合において、前記閉鎖状態を形成する、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記パルセーションダンパの上流部において、低圧燃料供給系が分岐されている、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記パルセーションダンパの上流部において、低圧燃料供給系および高圧燃料系供給が分岐されている、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記パルセーションダンパのばね定数は、前記燃料の圧力が前記所定圧力に達するまでは前記閉鎖状態が形成されるように設定される、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記パルセーションダンパは、前記高圧ポンプの加圧室に対して低圧燃料供給系の配管と直列に設置されている、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。