JP5235968B2

JP5235968B2 - 燃料供給システム

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Publication number: JP5235968B2
Application number: JP2010239747A
Authority: JP
Inventors: 拓也瓜生; 善彦大西; 達哉池上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: DE102011014671A1; US20120097273A1; US8683981B2; JP2012092715A

Description

この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムに関するものである。

近年、環境問題から内燃機関（以下、エンジンと称する）の燃費向上が要求されているが、エンジンに燃料を供給する燃料供給システムに対し、従来装置では、エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射するようにした燃料供給システム（例えば、特許文献１参照）、及びエンジンの筒内に燃料を直接噴射するようにした燃料供給システム（例えば、特許文献２、及び特許文献３参照）がある。

特許文献１に示された従来の装置は、燃料タンク内の電動機駆動の燃料ポンプ（例えば、ウエスコ式燃料ポンプ）と、圧力調整装置と、燃料噴射弁とから構成されており、燃料ポンプからの燃料は圧力調整装置により一定圧に調整されて燃料噴射弁に供給される。

特許文献２に示された従来の装置は、燃料タンク内の電動機駆動の燃料ポンプ（例えば、ウエスコ式燃料ポンプ）と、圧力調整装置と、エンジンのカムシャフトに付けられたカムで駆動する高圧燃料ポンプと、その燃料ポンプへの吸入量を制御する電磁弁と、燃料噴射弁とから構成され、燃料噴射弁の噴射量に対する高圧燃料ポンプの吐出量を制御することで燃料圧力を任意に調整して燃料噴射弁に供給される。

特許文献３に示された従来の装置は、電動式燃料ポンプを２台直列接続し、上流側ポンプのみでエンジンへ燃料を供給するようにし、下流側ポンプをＯＮ／ＯＦＦ制御することで、制御燃圧を可変に設定するようにしたものである。

特開平１１−２８０５８４号公報特開平８−１５８９７１号公報特開平２００７−２５５２８１号公報

特許文献１に示された従来の装置は、低コストの燃料供給システムを実現するものではあるが、燃料圧力は一定値となることから、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化、流量レンジに限界があった。

一方、特許文献２に示された従来の装置は、燃料圧力を高圧且つ可変圧力制御することで、燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径、噴射量の最適制御を行っているが、燃料配管に燃圧センサーが必要であり、また、高圧燃料ポンプをエンジンに固定するなど、エンジン側の変更箇所も多く、コストが高くなる。又、エンジン負荷が変動しても常に燃料ポンプが駆動した状態であり、燃料ポンプの駆動ロスが大きく、アイドル時などのエンジン負荷が下がった場合の燃料ポンプの駆動ロスが大きい等の課題があった。

更に、特許文献３に示された従来の装置は、上流側ポンプのみでエンジンへ燃料を供給するための配管経路を有しており、配管構成が複雑となる等の課題があった。

この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で可変燃料圧力に対応することができる燃料供給システムを提供することを目的とするものである。

この発明による燃料供給システムは、燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を第一の所定圧力に調圧する第一の圧力調整装置と、前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に調圧する第二の圧力調整装置とを備え、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記第二の圧力調整装置は、前記調圧によるリターン燃料を通流させる通路が前記高圧燃料タンクの燃料吸入口側に連通され、前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクに貯留された燃料を直接吸入して吐出し得るように構成され、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを停止することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを停止し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第二の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力と前記第二の所定圧力とが加算された圧力とすることを特徴とするものである。

この発明による燃料供給システムによれば、低圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を第一の所定圧力に調圧する第一の圧力調整装置と、高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に調圧する第二の圧力調整装置とを備え、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記第二の圧力調整装置は、前記調圧によるリターン燃料を通流させる通路が前記高圧燃料タンクの燃料吸入口側に連通され、前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクに貯留された燃料を直接吸入して吐出し得るように構成され、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを停止することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを停止し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第二の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力と前記第二の所定圧力とが加算された圧力とするように構成したので、中間的な燃料圧力を得ることが可能となる。又、簡単な構成で可変燃料圧力に対応することが可能な燃料供給システムを得ることができる。又、エンジン始動前の例えばキースイッチのＯＮ時に、供給燃料の圧力を選択することが可能となる。更に、燃料供給システムの小型化、小電力化、燃費向上、燃料配管の簡素化、ベーパーロック耐性の向上、低コスト化等を図ることができる。

この発明の実施の形態１による燃料供給システムの油圧回路図である。この発明の実施の形態１による燃料供給システムに於ける、高圧燃料ポンプの断面構成図である。この発明の実施の形態２による燃料供給システムの油圧回路図である。この発明の実施の形態３による燃料供給システムの油圧回路図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による燃料供給システムの油圧回路図である。図１に於いて、燃料タンク２０の内部に設置された低圧燃料ポンプ１は、電動機Ｍにより駆動される例えばウエスコ式燃料ポンプにより構成され、燃料タンク２０内に貯留された燃料２１に浸漬されている。低圧燃料ポンプ１は、フィルタ６を介して燃料吸入口２２から吸引した燃料２１を、燃料吐出口２３から吐出する。

後述する所定の低圧に調圧された第一の圧力調整装置２は、燃料タンク２０の内部に設置され、燃料２１に浸漬されている。第一の圧力調整装置２は、接続配管２４を介して低圧燃料ポンプ１の燃料吐出口２３に接続されており、低圧燃料ポンプ１から吐出される燃料圧力が設定した所定の圧力を超えると、燃料吐出口２４から吐出される燃料の一部をリターンパイプ２５を介して燃料タンク２０内に戻すことにより、低圧燃料ポンプ１から吐出される燃料圧力を後述の所定の低圧に維持する。この第一の圧力調整装置２は、ばねを用いて所定の圧力の設定を行なう周知の圧力調整装置の構成であり得る。

車両の構造体等に固定された高圧燃料ポンプ３は、後述するように、ピストンポンプを電動機Ｍにより駆動するようにしたピストンポンプ方式の燃料ポンプである。高圧燃料ポンプ３の燃料吸入口２６は、フィルタ７及びポンプ接続管１０を介して低圧燃料ポンプ１の燃料吐出口２３に接続されている。高圧燃料ポンプ３のピストンポンプにより加圧された燃料は、逆止弁８を介して燃料吐出口２７から吐出される。

第二の圧力調整装置４は、高圧燃料ポンプ３の燃料吐出口２７に接続配管１２を介して接続されており、高圧燃料ポンプ３から吐出される燃料圧力が後述する所定の高圧を超えると、燃料吐出口２７から吐出される燃料の一部を燃料リターン配管１３を介して燃料タンク２０内に戻すことにより、高圧燃料ポンプ３の燃料吐出口２７から吐出される燃料圧力を後述の所定の高圧に維持する。この第二の圧力調整装置４は、ばねを用いて所定の圧力の設定を行なう周知の圧力調整装置の構成であり得る。

燃料噴射弁５は、エンジン（図示せず）の複数のシリンダに夫々対応して複数個設けられており、高圧燃料ポンプ３から燃料吐出配管１１及びデリバリパイプ９を介して供給された燃料を、対応するシリンダの燃焼室内に直接噴射する。エンジンコントロールユニット３０は、エンジンの運転状態若しくは運転目標に対応して低圧燃料ポンプ１の電動機Ｍ、及び高圧燃料ポンプ３の電動機Ｍの駆動制御を行う。

次に、高圧燃料ポンプ３の構成について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による燃料供給システムに於ける、高圧燃料ポンプの断面構成図である。図２に於いて、高圧燃料ポンプ３は、ポンプ部３１と、電動機部６１とから構成されている。ポンプ部３１は、合成樹脂等により形成されたポンプ部筐体３３を備え、このポンプ部筐体３３の内部に、２個のシリンダ３４、３５を備えたシリンダ部３６が固定されている。２個のピストン３７、３８は、シリンダ部３６のシリンダ３４、３５に夫々挿入されており、そのリンダ３４、３５内で軸方向に摺動可能に構成されている。尚、実施の形態１に於ける高圧燃料ポンプでは、ピストン３７、３８と、シリンダ３４、３５は、夫々２個ずつ備えている構成としているが、ピストンとシリンダの数はこれに限られるものではなく、複数個のピストン及びシリンダを円周上に等間隔で配置するようにすればよい。

圧縮ばねにより構成されたピストンばね３７２、３８２は、各ピストン３７、３８の頂部３７１、３８１とシリンダ部３６の一方の端面との間に装着されており、夫々対応するピストン３７、３８を常にシリンダ部３６から離反する方向に付勢している。円板状に形成された弁座部４０は、シリンダ部３６の他方の端面とポンプ部筐体３１の内壁との間に設置されている。この弁座部４０は、シリンダ３４、３５に対応する位置に形成した貫通孔４１、４２を備えている。ボール状に形成された弁体４３、４４は、ポンプ部筐体３１の内壁に装着された弁ばね４５、４６と弁座部３６の貫通孔４１、４２との間に夫々配置されており、弁ばね４５、４６により常に貫通孔４１、４２を閉塞する方向に付勢されている。

前述の貫通孔４１、４２を備えた弁座部４０と、弁体４３、４４と、弁ばね４５、４６とは、図１に於ける逆止弁８を構成している。

シリンダ部３６には、その中央部側に２個の貫通孔４７、４８が形成されている。これらの貫通孔４７、４８は、小径部と大径部とから構成され、大径部側にボール状に形成された弁体４９、５０が夫々装着されている。これらの弁体４９、５０は、弁ばね５１、５２により常に貫通孔４７、４８の小径部を閉塞する方向に付勢されている。貫通孔４７は、弁体４９による閉塞が解かれることによりシリンダ３４を介して弁座部４０の貫通孔４１と連通し、同様に、貫通孔４８は、弁体５０による閉塞が解かれることによりシリンダ３５を介して弁座部４０の間通孔４２と連通する。

弁座部４０の貫通孔４１、４２は、弁体４３、４４による閉塞が解かれることにより、弁座部４０とポンプ部筺体３３の内壁との間の間隙７２を介して燃料吐出口２７と連通する。又、シリンダ部３６の貫通孔４７、４８は、ピストン３７、３８を収納するポンプ部筐体３３の内部を介して、ポンプ部筐体３３に設けられている燃料吸入口２６と連通している。

電動機部６１は、合成樹脂等により形成された電動機部筐体６３を備え、電動機部筐体６３の内部に、直流ブラシレス電動機により構成された電動機Ｍが内蔵されている。電動機Ｍの固定子鉄心６４と固定子鉄心６４に巻回された固定子コイル６５は、電動機部筐体６３の内部に埋め込まれている。電動機Ｍの回転子６６は、電動機部筐体６３の内部に装着された回転子支持体６７の内部に設けられており、固定子鉄心６４の内周面に対応する位置に配置されている。電動機部筺体６３には、電動機部Ｍに電力を供給するためのリード線接続端子部６３１が設けられている。

回転子支持体６７は、ポンプ部筐体３３と電動機部筐体６３とに挟持されてこれらと一体に固定されている。軸受６８、６９は、回転子支持体６７に夫々固定されており、回転子６６と一体に固定されている回転子軸７０を回動自在に支持している。電動機部筐体６３の内部とポンプ部筐体３３の内部とは軸受６９を介して連通しており、ポンプ部筺体３３の内部と共に回転子支持体６７の内部も燃料で満たされる。従って、回転子６６は燃料に浸漬されることになる。軸方向に傾斜した傾斜面７２１を備えたピストン駆動体７２は、その中心部が回転子軸７０の一端部に固定されており、回転子軸７０と共に回転する。シールリング７１は、回転子支持体６７とポンプ部筐体３３との間に挿入されている。

ピストン駆動体７２の傾斜面７２１は、ピストン３７の頂部３７１とピストン３８の頂部に摺動自在に当接している。傾斜面７２１は軸方向に傾斜しているので、ピストン駆動体７２が回転子軸７０と共に回転することにより、ピストン３７、３８は、傾斜面７２１に押圧されてピストンばね３７２、３８２の付勢力に抗して反電動機側に移動する動作と、ピストンばね３７２、３８２の付勢力により電動機側に移動する動作を、交互に繰り返す。図２では、ピストン３７が最も電動機側に移動し、ピストン３８が最も反電動機側に移動した状態を示している。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による燃料供給システムに於いて、低圧燃料ポンプ１の電動機Ｍがエンジンコントロールユニット３０からの指令に基づいて駆動されると、燃料タンク２０内の燃料２１が燃料吸入口２２からフィルタ６を介して低圧燃料ポンプ１内に吸引され、燃料吐出口２３からポンプ接続配管１０に吐出される。低圧燃料ポンプ１の燃料吐出口２３から吐出される燃料圧力は、第一の圧力調整装置２に設定されている所定の低圧に維持される。

エンジンコントロールユニット３０からの指令に基づいて高圧燃料ポンプ３の電動機Ｍが駆動されると、図２により説明したように、ピストン駆動体７２が回転し、ピストン３７、３８を交互に反電動機側（図２の下方向）に駆動する。ピストン３７、３８は、ピストン駆動体７２により反電動機側に駆動された後、ピストンばね３７２、３８２により電動機側（図２の上方向）に交互に復帰する。ピストン３７、３８が反電動機側に駆動されると、シリンダ３４、３５の内部に充満している燃料が圧縮されて高圧となり、弁体４３、４４は、弁ばね４５、４６の付勢力に抗して図２の下方に押し下げられる。

これにより、シリンダ３４、３５内の燃料は、弁座部４０の貫通孔４１、４２から間隙７２を介して燃料吐出口２７から吐出される。このとき、シリンダ３４、３５内の高圧の燃料によりシリンダ部３６の弁体５１、５２がシリンダ部３６の貫通孔４７、４８を閉塞するので、高圧の燃料がポンプ部筺体３３の内部に逆流することはない。高圧燃料ポンプ３の燃料吐出口２７から吐出される燃料圧力は、第二の圧力調整装置４に設定されている所定の高圧に維持される。第二の圧力調整装置４により所定の高圧に調整された高圧燃料ポンプからの燃料は、燃料吐出配管１１及びデリバリパイプ９を介して燃料噴射弁５に供給される。燃料噴射弁５は、この供給された燃料を対応するシリンダの燃焼室内に直接噴射する。

ここで、低圧燃料ポンプ１が駆動されているとき、高圧燃料ポンプ３を停止させたとすると、図２に於いて、高圧燃料ポンプ３のピストン３７、３８の動作は停止し、燃料は高圧に昇圧されなくなるが、低圧燃料ポンプ１からポンプ接続配管１０及びフィルタ７を介してポンプ部筺体３３の内部に供給されている低圧の燃料が、シリンダ部３６の貫通孔４７、４８からシリンダ３４、３５、及び弁座部４０の貫通孔４１、４２を介して、燃料吐出口２７から燃料吐出配管１１に吐出される。従って、燃料噴射弁５は、第一の圧力調整装置により調整された所定の低圧の燃料をエンジンのシリンダン内に噴射することになる。

低圧燃料ポンプ１が停止すると、高圧燃料ポンプ３への燃料の供給は無くなり、燃料噴射弁５からの燃料の噴射は停止する。

この発明の実施の形態１による燃料供給システムは、燃料配管中で且つ車体フレーム等に固定された高圧燃料ポンプ３と、高圧に調圧された第二の圧力調整装置４と、エンジンに設置された燃料噴射弁５とからなる燃料系システムに於いて、燃料タンク２０内に設置された低圧燃料ポンプ１と、車両の構造体等に固定された高圧燃料ポンプ３とを、夫々電動機駆動方式の燃料ポンプで構成し、低圧燃料ポンプ１と高圧燃料ポンプ３とを、夫々独立して駆動させることを特徴としている。

例えば、第一の圧力調整装置２を０．３［ＭＰａ］の低圧に調圧し、第二の圧力調整装置４を１．０［ＭＰａ］の高圧に調圧した場合、下記の駆動パターン（１）、又は駆動パターン（２）をとることができる。
駆動パターン（１）
低圧燃料ポンプ１：ＯＮ（駆動）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］
高圧燃料ポンプ３：ＯＦＦ（停止）
第二の圧力調整装置の調整圧力：１．０［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：０．３［ＭＰａ］
駆動パターン（２）
低圧燃料ポンプ１：ＯＮ（駆動）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］
高圧燃料ポンプ３：ＯＮ（駆動）
第二の圧力調整装置の調整圧力：１．０［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：１．０［ＭＰａ］

又、前述したように、低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料を常に高圧燃料ポンプ３内を通過させることで、高圧燃料ポンプ３内の燃料は既にエア抜きがされているので特段のエア抜き作業の必要性がなく、高圧燃料ポンプ３の作動時に速やかに安定した燃圧を得ることができる。そのため、高圧燃料ポンプ３は、燃料ポンプ停止時に燃料吸入口２６から燃料吐出口２７まで連通したピストンポンプを採用し、更に、高圧燃料ポンプ３をローターのイナーシャの小さいインナーローター式のブラシレスＤＣ電動機を採用することで、高圧燃料ポンプ３の起動時間を短くする事が出来る。

尚、高圧燃料ポンプ３内を燃料を通過させた際に生じる圧力損失は、１０［ｋＰａ］以下に抑えることが可能であり、高圧燃料ポンプ３内を燃料通過させることによる燃料圧力への影響は無視することができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射システムの場合、燃料圧力の切替え時間を測定した結果、高圧燃料ポンプ３を作動させた後、０．１秒から０．２秒で燃料圧力を低圧から高圧に切り替えることが可能であることを確認した。

以上述べたこの発明の実施の形態１による燃料供給システムは、下記の本願発明を具体化したものであることが理解できるであろう。
（１）燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記低圧燃料ポンプの駆動若しくは停止と、前記高圧燃料ポンプの駆動若しくは停止と、の組み合わせにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を可変とするようにしたことを特徴とする燃料供給システム。

（２）燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を第一の所定圧力に調圧する第一の圧力調整装置と、前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に調圧する第二の圧力調整装置とを備え、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを停止させることにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを駆動させることにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第二の所定圧力とすることを特徴とする燃料供給システム。
この燃料供給システムに於いて、前記第一の圧力調整装置と前記第二の圧力調整装置は、前記調圧によるリターン燃料を前記燃料タンクに戻すように構成されていることを特徴とする。

この発明の実施の形態１による燃料供給システムによれば、簡単な構成で可変燃料圧力に対応することが可能な燃料供給システムを得ることができる。又、エンジン始動前の例えばキースイッチのＯＮ時に、供給燃料の圧力を選択することが可能となる。更に、燃料供給システムの小型化、小電力化、燃費向上、燃料配管の簡素化、ベーパーロック耐性の向上、低コスト化等を図ることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による燃料噴射システムについて説明する。図３は、この発明の実施の形態２による燃料供給システムの油圧回路図である。前述の実施の形態１では、第二の圧力調整装置４から排出された燃料を燃料リターン配管１３を介して燃料タンク２０に戻すようにしていたが、図３に示す実施の形態２の場合、第二の圧力調整装置４を高圧燃料ポンプ３に内蔵させ、高圧燃料ポンプ３から排出された燃料を、低圧連通通路１５により高圧燃料ポンプ３の燃料吸入口２６側に戻す構成としている。その他の構成は、実施の形態１に於ける燃料噴射システムと同様である。

即ち、図３に於いて、第二の圧力調整装置４は高圧燃料ポンプ３に内蔵され、高圧燃料ポンプ３の燃料吐出口２７と第二の圧力調整装置４を高圧連通通路１４により連通され、更に第二の圧力調整装置４と高圧燃料ポンプ３の燃料吸入口２６とを低圧連通通路１５により連通される。これにより、燃料配管数を減らすことが可能となると共に、低圧燃料ポンプ１と高圧燃料ポンプ３を駆動させた場合、第一の圧力調整装置２により設定された圧力と第二の圧力調整装置４により設定した圧力を加算した燃料圧力を燃料噴射弁５に供給することが可能となるため、第二の圧力調整装置４の設定圧力つまり調圧点を下げることが出来る。

この発明の実施の形態２による燃料噴射システムの場合、例えば、下記の駆動パターン（１）、又は駆動パターン（２）をとることができる。
駆動パターン（１）
低圧燃料ポンプ１：ＯＮ（駆動）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］高圧燃料ポンプ３：ＯＦＦ（停止）
第二の圧力調整装置の調整圧力：０．７［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：０．３［ＭＰａ］
駆動パターン（２）
低圧燃料ポンプ１：ＯＮ（駆動）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］
高圧燃料ポンプ３：ＯＮ（駆動）
第二の圧力調整装置の調整圧力：０．７［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：０．３＋０．７＝１．０［ＭＰａ］

以上述べたこの発明の実施の形態２による燃料供給システムは、下記の本願発明を具体化したものであることが理解できるであろう。
（１）燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記低圧燃料ポンプの駆動若しくは停止と、前記高圧燃料ポンプの駆動若しくは停止と、の組み合わせにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を可変とするようにしたことを特徴とする燃料供給システム。

（２）燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を第一の所定圧力に調圧する第一の圧力調整装置と、前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に調圧する第二の圧力調整装置とを備え、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記第二の圧力調整装置は、前記調圧によるリターン燃料を通流させる通路が前記高圧燃料ポンプの燃料吸入口側に連通され、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを停止させることにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを駆動させることにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力と前記第二の所定圧力とが加算された圧力とすることを特徴とする燃料供給システム。
この燃料供給システムに於いて、前記第二の圧力調整装置は、前記高圧燃料ポンプに内蔵されていることを特徴とする。

この発明の実施の形態２による燃料供給システムによれば、燃料配管数を減らす事が可能となると共に、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを駆動させた場合、第一の圧力調整装置と第二の圧力調整装置の圧力を足した燃圧が供給可能となるため、第二の圧力調整装置の調圧点を下げることが出来る。又、簡単な構成で可変燃料圧力に対応することが可能な燃料供給システムを得ることができる。又、エンジン始動前の例えばキースイッチのＯＮ時に、供給燃料の圧力を選択することが可能となる。更に、燃料供給システムの小型化、小電力化、燃費向上、燃料配管の簡素化、ベーパーロック耐性の向上、低コスト化等を図ることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態２による燃料噴射システムについて説明する。図４は、この発明の実施の形態３による燃料供給システムの油圧回路図である。実施の形態３の場合、低圧燃料ポンプ１と高圧燃料ポンプ３を接続するポンプ接続配管１０の途中に、逆止弁１７を有するバイパス配管１６を設け、このバイパス配管１６を燃料タンク２０に連通させることで、低圧燃料ポンプ１を停止し高圧燃料ポンプ３のみを作動させることを可能としたものである。その他の構成は、実施の形態２による燃料噴射システムと同様である。

図４に於いて、低圧燃料ポンプ１を停止させ、高圧燃料ポンプ３を駆動すると、燃料タンク２０内の燃料２１は、フィルタ１９を介してバイパス配管１６からチェックバルブ１７を通過して高圧燃料ポンプ３の燃料吸入口２６に吸入される。これにより、高圧燃料ポンプ３単独で高圧の燃料を燃料噴射弁５へ供給することができる。尚、逆止弁１７をバイパス配管１６に設ける理由は、低圧燃料ポンプ１の駆動時に、低圧燃料ポンプ１からの燃料が燃料タンク２０内に戻されるのを防止するためである。

この発明の実施の形態３による燃料噴射システムの場合、例えば、下記の駆動パターン（１）、又は駆動パターン（２）、又は駆動パターン（３）をとることができる。
駆動パターン（１）
低圧燃料ポンプ１：ＯＮ（駆動）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］
高圧燃料ポンプ３：ＯＦＦ（停止）
第二の圧力調整装置の調整圧力：０．７［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：０．３［ＭＰａ］
駆動パターン（２）
低圧燃料ポンプ１：ＯＦＦ（停止）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］
高圧燃料ポンプ３：ＯＮ（駆動）
第二の圧力調整装置の調整圧力：０．７［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：０．７［ＭＰａ］
駆動パターン（３）
低圧燃料ポンプ１：ＯＮ（駆動）
第一の圧力調整装置の調整圧力：０．３［ＭＰａ］
高圧燃料ポンプ３：ＯＮ（駆動）
第二の圧力調整装置の調整圧力：０．７［ＭＰａ］
燃料噴射弁５への供給燃料圧力：０．３＋０．７＝１．０［ＭＰａ］

以上述べたこの発明の実施の形態３による燃料供給システムは、下記の本願発明を具体化したものであることが理解できるであろう。
（１）燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記低圧燃料ポンプの駆動若しくは停止と、前記高圧燃料ポンプの駆動若しくは停止と、の組み合わせにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を可変とするようにしたことを特徴とする燃料供給システム。

（２）燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を第一の所定圧力に調圧する第一の圧力調整装置と、前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に調圧する第二の圧力調整装置とを備え、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、前記第二の圧力調整装置は、前記調圧によるリターン燃料を通流させる通路が前記高圧燃料ポンプの燃料吸入口側に連通され、前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクに貯留された燃料を直接吸入して吐出し得るように構成され、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを停止することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを停止し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第二の所定圧力とし、前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力と前記第二の所定圧力とが加算された圧力とすることを特徴とする燃料供給システム。
この燃料供給システムに於いて、前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクに貯留された燃料を、逆止弁を介して前記燃料タンクに接続されたバイパス配管により直接吸入し得るように構成されていることを特徴とする。

この発明の実施の形態３による燃料噴射システムによれば、前述のように中間的な燃料圧力を得ることが可能となる。又、簡単な構成で可変燃料圧力に対応することが可能な燃料供給システムを得ることができる。又、エンジン始動前の例えばキースイッチのＯＮ時に、供給燃料の圧力を選択することが可能となる。更に、燃料供給システムの小型化、小電力化、燃費向上、燃料配管の簡素化、ベーパーロック耐性の向上、低コスト化等を図ることができる。

この発明の実施の形態１乃至３に似於ける燃料供給システムに於いて、高圧燃料ポンプは、その停止時に、前記低圧燃料ポンプから吐出された燃料をバイパスして吐出し得るように構成されていることを特徴としている。又、前記高圧燃料ポンプは、前記電動機により駆動されて前記吸入した燃料を加圧するピストンを備えたピストン方式の燃料ポンプにより構成され、前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料を常に前記高圧燃料ポンプ内を通過させるように構成されていることを特徴としている。

更に、この発明の実施の形態１乃至３に似於ける燃料供給システムに於いて、高圧燃料ポンプを駆動する電動機は、インナーローター式のブラシレスＤＣ電動機である事を特徴としている。

尚、実施の形態１乃至３に於ける高圧燃料ポンプは、ピストン３７、３８と、シリンダ３４、３５は、夫々２個ずつ備えた構成として説明したが、ピストンとシリンダの数はこれに限られるものではなく、複数個のピストン及びシリンダを円周上に等間隔で配置するようにすればよい。この場合、ピストンばね、弁座部の貫通孔、弁体、弁ばね等は、各ピストン及びシリンダに対応して夫々設けられることは勿論である。

１低圧燃料ポンプ２第一の圧力調整装置
３高圧燃料ポンプ４第二の圧力調整装置
５燃料噴射弁６、７、１９フィルタ
８逆止弁９デリバリパイプ
１０ポンプ接続配管１１燃料吐出配管
１２、２４接続配管１３燃料リターン配管
１４高圧連通流路１５低圧連通通路
１６バイパス配管２０燃料タンク
２１燃料３０エンジンコントロールユニット
２２低圧燃料ポンプの燃料吸入口２３低圧燃料ポンプの燃料吐出口
２５リターンパイプ２６高圧燃料ポンプの燃料吸入口
２７高圧燃料ポンプの燃料吐出口３１ポンプ部
３３ポンプ部筺体３４、３５シリンダ
３６シリンダ部３７、３８ピストン
３７１、３８１ピストンの頂部３７２、３８２ピストンばね
４０弁座部４１、４２弁座部の貫通孔
４３、４４、４９、５０弁体４５、４６、５１、５２弁ばね
４７、４８シリンダ部の貫通孔７２間隙
６１電動機部６３電動機部筺体
６４固定子鉄心６５固定子コイル
６６回転子６７回転子支持体
６３１リード線接続端子６８、６９軸受
７０回転子軸７２ピストン駆動体
７２１ピストン駆動体の傾斜面Ｍ電動機

Claims

燃料タンク内に貯留された燃料を吸入して吐出する低圧燃料ポンプと、前記低圧燃料ポンプから吐出された前記燃料を吸入して吐出し内燃機関に設置された燃料噴射弁に供給する高圧燃料ポンプとを有し、前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプと前記燃料噴射弁とが直列に接続された燃料供給システムであって、
前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を第一の所定圧力に調圧する第一の圧力調整装置と、
前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記第一の所定圧力より高い第二の所定圧力に調圧する第二の圧力調整装置と、
を備え、
前記低圧燃料ポンプと前記高圧燃料ポンプとは、夫々電動機により互いに独立して駆動若しくは停止され得るように構成され、
前記第二の圧力調整装置は、前記調圧によるリターン燃料を通流させる通路が前記高圧燃料ポンプの燃料吸入口側に連通され、
前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクに貯留された燃料を直接吸入して吐出し得るように構成され、
前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを停止することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力とし、
前記低圧燃料ポンプを停止し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第二の所定圧力とし、
前記低圧燃料ポンプを駆動し前記高圧燃料ポンプを駆動することにより、前記高圧燃料ポンプから吐出される前記燃料の圧力を、前記第一の所定圧力と前記第二の所定圧力とが加算された圧力とする、
ことを特徴とする燃料供給システム。
前記高圧燃料ポンプは、前記低圧燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクに貯留された燃料を、逆止弁を介して前記燃料タンクに接続されたバイパス配管により直接吸入し得るように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
前記高圧燃料ポンプは、その停止時に、前記低圧燃料ポンプから吐出された燃料をバイパスし得るように構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給システム。
前記高圧燃料ポンプは、前記電動機により駆動されて前記吸入した燃料を加圧するピストンを備えたピストン方式の燃料ポンプにより構成され、前記低圧燃料ポンプから吐出される燃料を常に前記高圧燃料ポンプ内を通過させるようにした、
ことを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。
前記高圧燃料ポンプを駆動する電動機は、インナーローター式のブラシレスＤＣ電動機である事を特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の燃料供給システム。