JP4199705B2 - 蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射装置を備えた内燃機関に係る。特に、本発明は、内燃機関の振動を抑制しながらもアイドル回転数を低く設定することを可能にするための対策に関する。

従来より、多気筒ディーゼルエンジン等の燃料供給系として、メカニカルな燃料噴射ポンプ−ノズル方式に比べて制御性に優れた蓄圧式燃料噴射装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２）。

この種の燃料噴射装置は、高圧ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレールに貯留しておき、このコモンレールに貯留した燃料を燃料噴射タイミングに合わせて所定のインジェクタから燃焼室内に噴射する構成となっている。また、エンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で燃料が噴射されるように、コントローラが演算処理を行ってコモンレール内燃料圧力（以下、コモンレール内圧という）の制御や各インジェクタの制御を行う。

このように、蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射量及びその噴射時期に加えて、コモンレール内圧によって決定される燃料噴射圧力をもエンジンの運転状態に応じて制御可能であるため、制御性に優れた噴射装置として注目されている。特に、この蓄圧式燃料噴射装置は、エンジンの低回転速度域での昇圧性が良好であるため、低速域から高圧燃料噴射が可能であり、従来の機械式燃料噴射装置では実現不可能であった低回転数でのアイドル運転を行うことが可能である。具体的に、従来の機械式燃料噴射装置では５００ｒ．ｐ．ｍ程度までしか低回転を実現できなかったが、この蓄圧式燃料噴射装置によれば２５０ｒ．ｐ．ｍ程度でのアイドル運転を実現することが可能である。このように、低回転数でのアイドル運転が実現できるため、このアイドル運転時における騒音の低減及び燃費の節減を図ることが可能である。
特開２０００−１８０５２号公報 特開２００３−３２８８３０号公報

ところが、上述の如く蓄圧式燃料噴射装置によってアイドル回転数を低く設定することは可能になったものの、単にアイドル回転数を低くしただけでは、エンジンの圧縮行程や膨張行程での挙動が大きくなりエンジンの振動が大きくなるといった課題が生じてしまう。

図６は、アイドル運転域におけるエンジン回転数とエンジンの振動振幅との関係の一例を示す図である。例えば、図中のエンジン回転数範囲Ａは、従来の機械式燃料噴射装置であっても実現できる範囲であり、図中のエンジン回転数範囲Ｂは、機械式燃料噴射装置では実現できず、蓄圧式燃料噴射装置を採用したことで実現可能となった範囲である。このように、蓄圧式燃料噴射装置によってのみ実現できるエンジン回転数範囲Ｂでは、エンジン回転数を低く設定するほどエンジンの振動振幅が急激に大きくなってしまう。このように、蓄圧式燃料噴射装置を採用することで上記エンジン回転数範囲Ｂまでエンジン回転数を低下させることは可能になったものの、エンジンの振動といった観点からすれば、このエンジン回転数範囲Ｂでアイドル運転を実行することは現実的には不可能であった。言い換えると、このエンジンの振動が原因で、蓄圧式燃料噴射装置を採用したことのメリットを十分に生かすことができず、この低回転数でのアイドル運転を実現することによって騒音の低減や燃費の削減を図るには未だ改良の余地が残されていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の振動を抑制しながらもアイドル回転数を低く設定することを可能にする蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関を提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、エンジンの駆動軸（クランク軸）に作用する負荷トルクと燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクとが相殺するように各駆動軸同士を連繋させることで総負荷トルクの変動を抑制している。つまり、エンジンの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングと燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングとを一致させることにより、両トルクが重ね合わされてなる総負荷トルクの変動を抑制して低回転数でのアイドル運転を実現可能にしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関本体の駆動軸からの駆動力を動力伝達手段を介して受けて燃料圧送動作を行う燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を内燃機関本体の燃焼室に向けて噴射する燃料噴射弁とを有する蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関を前提とする。この蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関に対し、上記燃料ポンプに互いに異なるタイミングで燃料圧送動作を行う複数の圧送室を備えさせ、これら圧送室を複数のグループに分ける。また、上記各グループのうち１つのグループを、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングに略一致させ、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングに略一致させる燃料圧送動作を行う複数の圧送室で成る特定グループとして設定する。また、各グループに、圧送室からコモンレールへの燃料圧送量を調整する圧送量制御機構をそれぞれ備えさせる。そして、アイドル運転時に、これら複数の圧送量制御機構のうち選択的に一部の圧送量制御機構のみを駆動することで上記特定グループの圧送室のみからコモンレールへの燃料圧送動作を行うことにより、燃料ポンプの負荷トルク変動周期を内燃機関の負荷トルク変動周期に略一致させるとともに燃料ポンプの負荷トルク変動幅を大きくして、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングに略一致させ、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングに略一致させる構成としている。

より具体的には、内燃機関本体を多気筒４ストロークエンジンとし、燃料ポンプに内燃機関本体の気筒数に一致する数の圧送室を備えさせ、これら圧送室を半数ずつに第１グループと上記特定グループとしての第２グループとにグループ分けして各グループに上記圧送量制御機構をそれぞれ備えさせる。また、アイドル運転時には、上記第２グループの圧送室のみから燃料圧送動作を行うとともに、上記内燃機関本体の駆動軸と燃料ポンプの駆動軸とを、上記第２グループの圧送室のみから燃料圧送動作を行った際に、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングと内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングとが略一致し、且つ燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングと内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングとが略一致するように動力伝達手段によって連繋する。そして、上記２つの圧送量制御機構のうち第２グループの圧送量制御機構のみを駆動することによって、上記両負荷トルクが重ね合わされてなる総負荷トルクの変動を抑制する構成としている。

この特定事項により、内燃機関本体の駆動時には、燃料ポンプから圧送されてコモンレール内に貯留された燃料が所定タイミングで燃料噴射弁に供給され、この燃料噴射弁から燃焼室に向けて燃料噴射されることになる。そして、この内燃機関本体では、駆動軸に負荷トルクが作用しており、この負荷トルクは周期的に変動している。特に、圧縮行程終了時点では負荷トルクが極大になる。また、複数気筒の内燃機関の場合、一つの気筒の圧縮行程終了時点と、次に圧縮行程を行う気筒の圧縮行程終了時点との中間のタイミングで負荷トルクが極小になる。一方、燃料ポンプは、上記内燃機関本体の駆動力を動力伝達手段を介して受けてコモンレールへの燃料圧送動作を行っている。この燃料ポンプにおいても、駆動軸に負荷トルクが作用しており、この負荷トルクは周期的に変動している。特に、燃料ポンプの燃料圧送開始時点では負荷トルクが極大になる。また、複数の圧送室（ポンプ室）を備えた燃料ポンプの場合、一つの圧送室の燃料圧送開始時点と、次に圧送行程を行う圧送室の燃料圧送開始時点との中間のタイミングで負荷トルクが極小になる。

このようにして、内燃機関本体の駆動軸及び燃料ポンプの駆動軸では負荷トルクは周期的に変動しているので、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングと燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングとを略一致させ、また、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングと燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングとを略一致させるように各駆動軸同士を動力伝達手段によって連繋させれば総負荷トルクの変動を抑制することができる。特に、内燃機関の振動が大きくなることが懸念されるアイドル運転においてはその振動を抑制することができ、蓄圧式燃料噴射装置を採用したことによる低回転数でのアイドル運転を、内燃機関の振動を抑制しながら実現することが可能になる。その結果、アイドル運転中の騒音の低減及び燃費の削減を図ることが可能になる。

例えば、内燃機関の高速回転が要求されている場合（高負荷時）、コモンレール内への単位時間当たりの燃料圧送量を多く確保する必要があるため、全ての圧送量制御機構を駆動して全圧送室からコモンレールへの燃料圧送動作を順次行う。一方、アイドル運転時には、コモンレールに対する燃料圧送量は少なくてよいため、一部の圧送量制御機構のみを駆動させ、特定グループの圧送室のみからコモンレールへの燃料圧送動作を行う。これにより、燃料ポンプの負荷トルク変動周期が内燃機関の負荷トルク変動周期に略一致することになり、総負荷トルクの変動を抑制することができる。つまり、内燃機関の振動が大きくなることが懸念されるアイドル運転における内燃機関の振動を抑制することができる。

本発明では、エンジンの駆動軸に作用する負荷トルクと燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクとが重ね合わされてなる総負荷トルクの変動を抑制するために、エンジンの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングと燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングとを一致させている。このため、低回転数でアイドル運転を行っても内燃機関に大きな振動が生じてしまうことはなく、低回転数でのアイドル運転を実現することによって騒音の低減や燃費の削減を図ることが可能になる。つまり、蓄圧式燃料噴射装置を採用したことによる低回転数でのアイドル運転の実現といったメリットを十分に生かすことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、６気筒舶用ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。

−燃料噴射装置の構成説明−
先ず、本実施形態に係るエンジンに適用される燃料噴射装置の全体構成について説明する。図１は６気筒舶用ディーゼルエンジンに備えられた蓄圧式燃料噴射装置を示している。

この蓄圧式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の各気筒に対応して取り付けられた複数の燃料噴射弁（以下、インジェクタという）１，１，…と、比較的高い圧力（コモンレール内圧：例えば１００ＭＰａ）の高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、燃料タンク４から低圧ポンプ（フィードポンプ）６を経て吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレール２内に吐出する燃料ポンプとしての高圧ポンプ８と、上記インジェクタ１，１，…及び高圧ポンプ８を電子制御するコントローラ（ＥＣＵ）１２とを備えている。

上記高圧ポンプ８は、例えばエンジンによって駆動され、燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料供給配管９を通じてコモンレール２に供給する所謂プランジャ式のサプライ用燃料供給ポンプである。例えば、この高圧ポンプ８は、エンジンのクランク軸に対してギア（本発明でいう動力伝達手段）を介して動力伝達可能に連繋されている。また、この動力伝達手段の他の構成として、高圧ポンプ８の駆動軸及びエンジンのクランク軸のそれぞれにプーリを設け、このプーリにベルトを架け渡して動力伝達可能にしたり、各軸にスプロケットを設け、このスプロケットにチェーンを架け渡して動力伝達可能にしてもよい。

各インジェクタ１，１，…は、コモンレール２にそれぞれ連通する燃料配管の下流端に取り付けられている。このインジェクタ１からの燃料の噴射は、例えばこのインジェクタに一体的に組み込まれた図示しない噴射制御用電磁弁への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。つまり、インジェクタ１は、この噴射制御用電磁弁が開弁している間、コモンレール２から供給された高圧燃料をエンジンの燃焼室に向けて噴射する。

また、上記コントローラ１２は、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報が入力され、これらの信号より判断される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量が得られるように上記噴射制御用電磁弁に制御信号を出力する。同時に、コントローラ１２はエンジン回転数やエンジン負荷に応じて燃料噴射圧力が最適値となるように高圧ポンプ８に対して制御信号を出力する。更に、コモンレール２にはコモンレール内圧を検出するための圧力センサ１３が取り付けられており、この圧力センサ１３の信号がエンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め設定された最適値となるように高圧ポンプ８からコモンレール２に吐出される燃料吐出量が制御される。

各インジェクタ１への燃料供給動作は、コモンレール２から燃料流路の一部を構成する分岐管３を通じて行われる。つまり、燃料タンク４からフィルタ５を経て低圧ポンプ６によって取り出されて所定の吸入圧力に加圧された燃料は、燃料管７を通じて高圧ポンプ８に送られる。そして、この高圧ポンプ８に供給された燃料は所定圧力に昇圧された状態でコモンレール２に貯留され、コモンレール２から各インジェクタ１，１，…に供給される。インジェクタ１は、エンジンの型式（気筒数、本形態では６気筒）に応じて複数個設けられており、コントローラ１２の制御によって、コモンレール２から供給された燃料を最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって、対応する燃焼室内に噴射する。インジェクタ１から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、燃料噴射圧を制御するにはコモンレール２内の圧力を制御することになる。

また、分岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち燃焼室への噴射に費やされなかった燃料やコモンレール内圧が過上昇した場合の余剰燃料は、戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。

電子制御ユニットである上記コントローラ１２には、気筒番号及びクランク角度の情報が入力されている。このコントローラ１２は、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるようにエンジン運転状態に基づいて予め定められた目標燃料噴射条件（例えば，目標燃料噴射時期、目標燃料噴射量、目標コモンレール内圧）を関数として記憶しており、各種センサが検出した現在のエンジン運転状態を表す信号に対応して目標燃料噴射条件（即ち、インジェクタ１による燃料噴射タイミング及び噴射量）を演算により求めて、その条件で燃料噴射が行われるようにインジェクタ１の作動とコモンレール内燃料圧力とを制御している。

図２は燃料噴射量を決定するためのコントローラ１２の制御ブロックである。この図２に示すように、燃料噴射量の算出は、ユーザが操作するレギュレータの開度信号を指令回転数算出手段１２Ａが受け、この指令回転数算出手段１２Ａがレギュレータの開度に応じた「指令回転数」を算出する。そして、エンジン回転数がこの指令回転数となるように噴射量演算手段１２Ｂが燃料噴射量を演算する。エンジン本体Ｅのインジェクタ１では、この演算により求められた燃料噴射量で燃料噴射動作が行われ、この状態で回転数算出手段１２Ｃが実際のエンジン回転数を算出し、この実際のエンジン回転数と上記指令回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が指令回転数に近付くように燃料噴射量を補正（フィードバック制御）するようになっている。

本形態の特徴とするところは、エンジンのクランク軸と高圧ポンプ８の駆動軸との連繋状態にある。この連繋状態について説明する前に上記高圧ポンプ８の概略構成について説明する。

−高圧ポンプ８の説明−
図３は、高圧ポンプ８の概略構成及びこの高圧ポンプ８に対する低圧ポンプ６及びコモンレール２の接続状態を模式的に示す図である。この図３に示すように、本高圧ポンプ８は、第１〜第６の６個のポンプ機構８１〜８６を備えている。つまり、６個のシリンダとこのシリンダ内で往復移動するピストンとによってポンプ機構８１〜８６が構成され、それぞれのポンプ機構８１〜８６には第１〜第６のポンプ室（本発明でいう圧送室）８１ａ〜８６ａがそれぞれ形成されている。

また、これらポンプ機構８１〜８６は互いに異なるタイミングで燃料圧送動作を行うようになっている。具体的には、第１ポンプ機構８１の燃料圧送動作が行われた後に第４ポンプ機構８４の燃料圧送動作が行われ、以後、第２，第５，第３，第６のポンプ機構８２，８５，８３，８６の順で燃料圧送動作が行われていく。本高圧ポンプ８では駆動軸の回転数がエンジンのクランク軸の回転数に一致しており、クランク軸の一回転（高圧ポンプ８の駆動軸の一回転：３６０°）で６回の燃料圧送動作が行われる構成となっている。言い換えると、クランク軸の６０°回転毎に何れかのポンプ機構８１〜８６が１回の燃料圧送動作を行っていく構成となっている。

また、これら６個のポンプ機構８１〜８６は第１及び第２の２つのポンプ室グループ８Ａ，８Ｂにグループ分けされている。具体的には、第１〜第３ポンプ機構８１，８２，８３が第１ポンプ室グループ（本発明でいう第１グループ）８Ａとなり、第４〜第６ポンプ機構８４，８５，８６が第２ポンプ室グループ（本発明でいう第２グループ）８Ｂとなるようにグループ分けされている。このため、上記低圧ポンプ６の吐出側配管６１は第１及び第２の２系統の低圧配管６２，６３に分岐され、第１低圧配管６２が更に第１〜第３ポンプ機構８１，８２，８３に対応した３本の分岐配管６２ａ，６２ｂ，６２ｃに分岐されてそれぞれが第１〜第３のポンプ室８１ａ，８２ａ，８３ａに個別に接続されている。同様に、第２低圧配管６３が第４〜第６ポンプ機構８４，８５，８６に対応した３本の分岐配管６３ａ，６３ｂ，６３ｃに分岐されてそれぞれが第４〜第６のポンプ室８４ａ，８５ａ，８６ａに個別に接続されている。尚、各分岐配管６２ａ〜６２ｃ，６３ａ〜６３ｃにはポンプ室８１ａ〜８６ａから低圧ポンプ６側への燃料の逆流を防止するための逆止弁が設けられている。各ポンプ室８１ａ〜８６ａの吐出側は、各グループ８Ａ，８Ｂ毎に備えられた合流空間８７，８７に接続されており、各合流空間８７，８７がコモンレール２に上記燃料供給配管９を介して接続されている。尚、各ポンプ室８１ａ〜８６ａの吐出側にも合流空間８７，８７からポンプ室８１ａ〜８６ａへの燃料の逆流を防止するための逆止弁が設けられている。

また、上記第１低圧配管６２及び第２低圧配管６３のそれぞれには第１及び第２の吐出量制御アクチュエータ（本発明でいう圧送量制御機構であって、以下、第１アクチュエータ、第２アクチュエータと呼ぶ）８８，８９が備えられている。これらアクチュエータ８８，８９は、低圧配管６２，６３に出没自在なニードル弁８８ａ，８９ａを備え、このニードル弁８８ａ，８９ａの突出量によって低圧配管６２，６３の開口面積を可変にし、これによってポンプ室８１〜８６への燃料供給量を調整してコモンレール内圧を調整できるようになっている。つまり、コモンレール内圧が低くなるほど低圧配管６２，６３の開口面積を大きくしてポンプ室８１ａ〜８６ａへの燃料供給量を増量し、これによってコモンレール内圧を目標圧力まで高めるようになっている。

上記コントローラ１２は、上記各アクチュエータ８８，８９のニードル弁突出量を制御するためのアクチュエータ制御手段１２Ｄを備えている（図１参照）。例えば、このアクチュエータ制御手段１２Ｄは、上記圧力センサ１３からのコモンレール内圧信号を受け、このコモンレール内圧が目標値よりも大幅に低い場合には両アクチュエータ８８，８９を駆動してニードル弁突出量を小さくし、これによって低圧配管６２，６３の開口面積を拡大させる。また、アイドル運転時などのように、エンジン本体Ｅが要求する燃料噴射量が少なく且つコモンレール内圧が目標値に達している場合には第１アクチュエータ８８の駆動を停止、つまり、ニードル弁突出量を最大にして第１低圧配管６２を全閉にする。この状態では、第２アクチュエータ８９のみの駆動を制御し、この第２アクチュエータ８９のニードル弁突出量を調整することになる。つまり、第４〜第６ポンプ機構８４〜８６で成る第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作が行われる状態となる。

−エンジン本体Ｅのクランク軸と高圧ポンプ８の駆動軸との連繋状態−
次に、エンジン本体Ｅのクランク軸と高圧ポンプ８の駆動軸との連繋状態について説明する。本形態では、エンジン本体Ｅのクランク軸と高圧ポンプ８の駆動軸との回転方向の位相が以下の状態が実現できるような連繋状態となっている。

つまり、上記第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作を行った状態では、高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングとエンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングとが略一致し、且つ高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングがエンジン本体のクランク軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングに略一致するように各軸同士の回転位相が合わされて連繋（上述した如くギアやベルトによる連繋）されている。

具体的に図４及び図５を用いて説明する。これら図の横軸はエンジン本体Ｅのクランク軸の回転角度であり、縦軸は各軸に作用する負荷トルクを示している。そして、図４は、高圧ポンプ８の各ポンプ室グループ８Ａ，８Ｂから燃料圧送動作を行った状態におけるポンプ駆動軸に作用する負荷トルクの変動（図中の波形Ｉ）と、第２ポンプ室グループ８Ｂのみから燃料圧送動作を行った状態におけるポンプ駆動軸に作用する負荷トルクの変動（図中の波形II）とを示している。

上述した如く高圧ポンプ８の通常運転時（両ポンプ室グループ８Ａ，８Ｂから燃料圧送動作が行われている状態）では、クランク軸の一回転（高圧ポンプ８の駆動軸の一回転：３６０°）で６回の燃料圧送動作が行われるため、図４における波形Ｉのように、回転角度６０°毎の周期で高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが変動する。言い換えると、４ストロークエンジンで成るエンジン本体Ｅの吸気、圧縮、膨張、排気の１サイクルが行われる間（クランク軸の回転角度７２０°の間）に１２回の燃料圧送動作が行われ、この１サイクルで１２回の周期でこの負荷トルクが変動する。ここで、負荷トルクが極大となるタイミングは何れか一つの圧送室からの燃料圧送開始時点（例えば図４における点Ｈ１）である。また、一つの圧送室の燃料圧送開始時点と、次に圧送行程を行う圧送室の燃料圧送開始時点との中間のタイミングで負荷トルクが極小になる（例えば図４における点Ｌ１）。

一方、上記アクチュエータ制御手段１２Ｄの制御によって第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作を行った状態では、クランク軸の一回転（高圧ポンプ８の駆動軸の一回転：３６０°）で３回の燃料圧送動作が行われるため、図４における波形IIのように、回転角度１２０°毎の周期で高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが変動する。つまり、エンジン本体Ｅの１サイクル中に６回の周期でこの負荷トルクが変動することになる。ここで、負荷トルクが極大となるタイミングは何れか一つの圧送室（第４〜第６圧送室８４ａ，８５ａ，８６ａのうちの何れか一つ）からの燃料圧送開始時点（例えば図４における点Ｈ２）である。また、一つの圧送室の燃料圧送開始時点と、次に圧送行程を行う圧送室の燃料圧送開始時点との中間のタイミングで負荷トルクが極小になる（例えば図４における点Ｌ２）。

そして、本形態では、この第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作を行った状態での負荷トルク変動波形IIが、図５に示すように、エンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルク変動波形（図５における波形III）に対して同周期で逆位相となるように、各軸同士の回転位相が合わされて連繋されている。言い換えると、この第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作を行っている状態では、高圧ポンプ８の負荷トルク変動周期がエンジン本体Ｅの負荷トルク変動周期に一致し、高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミング（Ｌ２）とエンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミング（Ｈ３）とが一致し、高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが極大（Ｈ２）となるタイミングとエンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミング（Ｌ３）とが略一致するように各軸同士の回転位相が合わされて連繋されている。

具体的に、エンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルクは、何れかの気筒の圧縮行程終了時点では極大になる。また、一つの気筒の圧縮行程終了時点と、次に圧縮行程を行う気筒の圧縮行程終了時点との中間のタイミングでこの負荷トルクが極小になる。従って、エンジン本体Ｅの何れかの気筒の圧縮行程終了時点と、上記高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となる時点（一つの圧送室の燃料圧送開始時点と、次に圧送行程を行う圧送室の燃料圧送開始時点との中間のタイミング）とが一致するように、且つエンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルクが極小となる時点（一つの気筒の圧縮行程終了時点と、次に圧縮行程を行う気筒の圧縮行程終了時点との中間のタイミング）と、何れか一つの圧送室（第４〜第６圧送室８４ａ，８５ａ，８６ａのうちの何れか一つ）からの燃料圧送開始時点とが一致するように各軸同士の回転位相が合わされて連繋されている。

このため、エンジンのクランク軸に作用する負荷トルクと高圧ポンプ８の駆動軸に作用する負荷トルクとの重ね合わせで成る総負荷トルクの変動（図５における波形IV）は、上記波形II，IIIが相殺されることによって抑制され、その結果、エンジンの振動を大幅に抑制することが可能になる。

このように、本形態では、低回転数でアイドル運転を行ってもエンジンに大きな振動が生じてしまうことはなく、低回転数でのアイドル運転を実現することによって騒音の低減や燃費の削減を図ることが可能になる。つまり、蓄圧式燃料噴射装置を採用したことによる低回転数でのアイドル運転の実現といったメリットを十分に生かすことが可能になる。

特に、本実施形態では、ポンプ機構８１〜８６のうちの半分を停止するようにしているので、全てのポンプ機構８１〜８６を駆動した場合に比べてポンプ駆動軸に作用する負荷トルクの変動幅を大きくすることができ（図４における波形Ｉよりも波形IIの振幅が大きくなっている）、これによって、この負荷トルクの変動幅を、エンジン本体Ｅのクランク軸に作用する負荷トルクの変動幅と同程度に大きくすることができ、効果的に総負荷トルクの変動を抑制することができる。

−その他の実施形態−
以上説明した実施形態では、６気筒舶用ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、４気筒舶用ディーゼルエンジン等、種々の形式のエンジンに対して適用可能である。また、舶用エンジンに限らず、車両用など他の用途に使用されるエンジンへの適用も可能である。

また、上記実施形態では、エンジン本体Ｅが要求する燃料噴射量が少なく且つコモンレール内圧が目標値に達している場合に第１アクチュエータ８８の駆動を停止して第２アクチュエータ８９のみを駆動して第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作を行わせるようにしたが、その他の条件（例えばエンジン回転数）に応じて、第２ポンプ室グループ８Ｂのみからの燃料圧送動作を行わせるようにしてもよい。

更に、上記実施形態では、ポンプ機構８１〜８６を２つのグループに分け、２つのアクチュエータ８８，８９を備えさせるものについて説明したが、ポンプ機構を３つ以上のグループに分け、３つ以上のアクチュエータを備えさせて、これらのうち選択的に一部のアクチュエータのみを駆動させることによって総負荷トルクの変動を抑制する構成としてもよい。

実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置を示す図である。 燃料噴射量を決定するための制御ブロック図である。 高圧ポンプ及びこの高圧ポンプが接続する低圧ポンプ及びコモンレールの概略構成を模式的に示す図である。 高圧ポンプの各ポンプ室グループから燃料圧送動作を行った状態でポンプ駆動軸に作用する負荷トルクの変動を波形Ｉで示し、第２ポンプ室グループのみから燃料圧送動作を行った状態でポンプ駆動軸に作用する負荷トルクの変動を波形IIで示す図である。 エンジン本体のクランク軸に作用する負荷トルク変動波形を波形IIIで示し、第２ポンプ室グループのみからの燃料圧送動作を行っている状態でポンプ駆動軸に作用する負荷トルクの変動を波形IIで示し、総負荷トルクの変動を波形IVで示す図である。 アイドル運転域におけるエンジン回転数とエンジンの振動振幅との関係の一例を示す図である。

符号の説明

１ インジェクタ（燃料噴射弁）
２ コモンレール
８ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
８Ａ 第１ポンプ室グループ（第１グループ）
８Ｂ 第２ポンプ室グループ（第２グループ）
８１〜８６ ポンプ室（圧送室）
８８，８９ アクチュエータ（圧送量制御機構）
Ｅ エンジン本体（内燃機関本体）

Claims (2)

1. 内燃機関本体の駆動軸からの駆動力を動力伝達手段を介して受けて燃料圧送動作を行う燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を内燃機関本体の燃焼室に向けて噴射する燃料噴射弁とを有する蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関において、
   上記燃料ポンプは互いに異なるタイミングで燃料圧送動作を行う複数の圧送室を備えており、これら圧送室は複数のグループに分けられていて、
   上記各グループのうち１つのグループは、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングに略一致させ、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングに略一致させる燃料圧送動作を行う複数の圧送室で成る特定グループとして設定されており、
   各グループには圧送室からコモンレールへの燃料圧送量を調整する圧送量制御機構がそれぞれ備えられており、
   アイドル運転時には、これら複数の圧送量制御機構のうち選択的に一部の圧送量制御機構のみを駆動することで上記特定グループの圧送室のみからコモンレールへの燃料圧送動作を行うことにより、燃料ポンプの負荷トルク変動周期を内燃機関の負荷トルク変動周期に略一致させるとともに燃料ポンプの負荷トルク変動幅を大きくして、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングに略一致させ、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングを、内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングに略一致させる構成となっていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関。
2. 上記請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関において、
   内燃機関本体は多気筒４ストロークエンジンであって、燃料ポンプは内燃機関本体の気筒数に一致する数の圧送室を備えており、これら圧送室は半数ずつに第１グループと上記特定グループとしての第２グループとにグループ分けされて各グループに上記圧送量制御機構がそれぞれ備えられており、
   アイドル運転時には、上記第２グループの圧送室のみから燃料圧送動作を行うようになっており、
   上記内燃機関本体の駆動軸と燃料ポンプの駆動軸とは、上記第２グループの圧送室のみから燃料圧送動作を行った際に、燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングと内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングとが略一致し、且つ燃料ポンプの駆動軸に作用する負荷トルクが極大となるタイミングと内燃機関本体の駆動軸に作用する負荷トルクが極小となるタイミングとが略一致するように動力伝達手段によって連繋されており、
   上記２つの圧送量制御機構のうち第２グループの圧送量制御機構のみを駆動することによって、上記両負荷トルクが重ね合わされてなる総負荷トルクの変動を抑制する構成となっていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関。

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