JP5282001B2

JP5282001B2 - 内燃機関の燃料供給装置

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Publication number: JP5282001B2
Application number: JP2009224739A
Authority: JP
Inventors: 裕一笹川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP2011074783A

Description

本発明は、燃料加熱装置を備えた内燃機関の燃料供給装置に係り、燃料加熱装置における燃料圧力を高めて燃料の加熱を確実に行えるようにする技術に関する。

燃料噴射弁を用いて燃料を噴射する内燃機関では、低温時にも円滑な始動を可能とするために、燃料噴射弁に供給される燃料を暖める必要がある。そこで、燃料供給管にヒータを設け、ヒータで暖めた燃料を燃料噴射弁に供給するようにした燃料加熱装置が知られている。ところが、かかる燃料加熱装置では、燃料供給管内で燃料が加熱されても、燃料噴射弁に供給される燃料全体を均等に加熱することは困難であるため、暖められていない燃料が燃料噴射弁に供給されることがある。このような場合、内燃機関の始動が不安定となるため、燃料供給管における燃料噴射弁の上流側近傍に燃料を加熱するための領域を設け、この領域でヒータによる燃料の加熱を行い、暖められた燃料のみが燃料供給管に供給されるようにした発明が提案されている（特許文献１参照）。

他方、ガソリンや液化石油ガス等を燃料とする内燃機関では、燃料供給装置５１として、図９に示すような、燃料噴射機構５３を構成する燃料噴射弁５４から内燃機関Ｅへの噴射供給に使用されない燃料を、燃料タンク５２から燃料噴射弁５４までの燃料供給路５５の途中に設けられたプレッシャレギュレータ５８を介して燃料タンク５２へ環流させる所謂リリーフレスタイプが一般的に知られている。この種の燃料供給装置５１は、例えば、プレッシャレギュレータ５８を燃料ポンプ５６に一体化させてモジュール化し、燃料ポンプ５６の吐出圧力が所定値以上になるとプレッシャレギュレータ５８のリリーフバルブを開放することで、燃料がプレッシャレギュレータ５８から直接燃料タンク５２内に戻るようにしている。そのため、燃料噴射弁５４から燃料タンク５２へ至るリリーフ流路を燃料供給路５５と並列に設けるタイプに比べ、構成が簡単であり且つ組み付けも容易になる利点がある。

特開平５−２６１３０号公報

ところで、エタノール等を主燃料とする内燃機関では、燃料の点火性を高めるために始動時に燃料を所定温度以上に加熱する場合がある。このような場合、ヒータによって局所的に加熱された燃料が気化するのを防止すべく、燃料の沸点を可能な限り高めることが重要であり、燃料の沸点を上昇させるためには燃料圧力を上昇させる必要がある。そして、燃料圧力の上昇は、燃料ポンプによる加圧だけでなく、一定体積条件下での燃料温度の上昇によってももたらされる。

しかしながら、特許文献１に記載の燃料加熱装置を備えた内燃機関に、上記したプレッシャレギュレータのみによって燃料圧力制御を行うリリーフレスタイプの燃料供給装置を適用した場合、プレッシャレギュレータが所定圧力で開弁することにより、燃料加熱装置における燃料圧力はプレッシャレギュレータの設定圧力以上に上昇しないため、燃料の沸点の上昇に限界があり、図１０のグラフに示すように、燃料加熱装置内の燃料をプレッシャレギュレータの設定圧力によって定まる所定の温度までしか上昇させることができなかった。

本発明は、このような従来技術に課せられた問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、燃料加熱装置内の燃料を高沸点下でより高い温度まで加熱し、燃料噴射弁に高温の燃料を供給できる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、第１の発明は、内燃機関（Ｅ）の燃料供給装置（１）において、燃料タンク（２）と燃料噴射弁（４）とを接続する燃料供給路（５）に設けられ、燃料タンク（２）に貯留された燃料を燃料噴射弁（４）側へ圧送する燃料ポンプ（６）と、燃料供給路（５）における燃料ポンプ（６）よりも下流側に設けられ、下流側の燃料圧力が第１所定値（Ｐ１）以上になると余剰燃料を上流側へ環流させる第１調圧機構（７）と、燃料供給路（５）における第１調圧機構（７）よりも下流側に設けられ、燃料を加熱する燃料加熱装置（１４）と、燃料供給路（５）における第１調圧機構（７）と燃料加熱装置（１４）との間に設けられ、燃料供給路の燃料を上流側から下流側へのみ流通させる一方向弁（１２）と、燃料加熱装置による燃料の加熱により、一方向弁よりも下流側の燃料圧力が第１所定値（Ｐ１）よりも大きな第２所定値（Ｐ２）以上になると、余剰燃料を一方向弁よりも上流側であってかつ燃料ポンプよりも下流側の燃料供給路へ還流路（第２環流路１１）を介して環流させる第２調圧機構（リリーフ弁１３）とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、燃料ポンプの駆動によって圧送された燃料が、第１調圧機構によって調圧されて第１所定値の圧力をもって燃料加熱装置に供給される。そして、燃料加熱装置による加熱によって燃料圧力が第１所定値以上になっても、燃料加熱装置内の燃料圧力は第２調圧機構によって第１所定値よりも大きな第２所定値まで保持される。したがって、燃料加熱装置内の燃料の沸点が高くなり、燃料をより高温に加熱することができる。つまり、第１所定値と第２所定値との２段階の燃料圧力で燃料の流れを制御することにより、燃料圧力を所望する燃料温度となる値まで高めることが可能となる。そして、燃料加熱装置内の燃料圧力が第２所定値を超えると、余剰燃料が第２調圧機構によって上流側へ環流されるため、燃料圧力の過度な上昇による各部材の損傷が防止される。また、第２調圧機構を簡易な構成で具現化し、燃料圧力を２段階制御することが可能となる。

また、第２の発明は、第１の発明に係る内燃機関の燃料供給装置（１）において、前記一方向弁よりも下流側の余剰燃料は、前記還流路のみによって前記一方向弁よりも上流側の前記燃料供給路へ還流されることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る内燃機関の燃料供給装置（１）において、燃料ポンプ（６）は、第１調圧機構（７）の燃料圧力が第１所定値（Ｐ１）になると燃料の圧送を停止し、燃料加熱装置（１４）は、燃料ポンプ（６）が停止した後に燃料の加熱を開始し、燃料加熱装置への通電が開始された時点（ｔ２）が、クランキングの許可条件となる燃料のプレヒートに必要な所定時間のカウント開始点となることを特徴とする。

燃料を加熱すると燃料加熱装置内の燃料圧力が上昇し、この燃料圧力が上昇した状態で燃料を供給すると燃料ポンプに負荷がかかる。このことに対し、この発明によれば、第１調圧機構の燃料圧力が第１所定値になった時点で燃料ポンプによる燃料の圧送を停止することで、無駄な燃料ポンプの稼動を防止し、燃料ポンプの寿命を長くすることができる。また、第１所定値以上かつ第２所定値以下の圧力下で所定時間にわたって燃料加熱装置によって加熱された後にクランキングが許可され、燃料のプレヒートを確実に行うことができる。

また、第４の発明は、第１〜第３の発明に係る内燃機関の燃料供給装置（１）において、燃料加熱装置（１４）は、内燃機関（Ｅ）の始動時にのみ燃料の加熱を行うことを特徴とする。

エタノール燃料を使用する場合、点火性を改善するために内燃機関の始動時にのみ暖かい燃料を供給すれば足りる。この発明によれば、内燃機関の始動時にのみ燃料加熱装置による燃料の加熱を行うことで、燃料を加熱する時間を短縮でき、燃料加熱装置の寿命を長くすることができる。

このように本発明によれば、燃料加熱装置内の燃料をより高い温度まで過熱し、燃料噴射弁に高温の燃料を供給することができる。

実施形態に係る燃料供給装置の全体概要図である。実施形態に係る燃料加熱ユニットの斜視図である。実施形態に係る燃料供給装置の機能ブロック図である。実施形態に係るスタータ信号検出処理のフロー図である。実施形態に係る燃料ポンプ駆動制御のフロー図である。実施形態に係る燃料加熱装置駆動制御のフロー図である。実施形態に係る燃料供給装置による作用効果の説明図である。変形実施形態に係る燃料供給装置の全体概要図である。従来の燃料供給装置の全体概要図である。従来の燃料供給装置による作用効果の説明図である。

以下、添付の図面に示された一実施形態を参照して本発明に係る燃料供給装置１について詳細に説明する。なお、各流路や調圧機構、弁等における第１環流路９における上流および下流は、実際の燃料の流れ方向に基づくものではなく、燃料タンク２から燃料噴射弁４へ至る燃料供給系の上流および下流に基づいて定めるものとする。

図１に示すように、本実施形態の燃料供給装置１は、エタノールを主燃料とする直列４気筒の自動車用アルコールエンジン（以下、内燃機関Ｅと記す。）に対して設けられ、燃料タンク２に貯留された燃料を気筒Ｓごとに設けられた４つの燃料噴射弁４に供給する。燃料供給装置１は、燃料タンク２と燃料噴射弁４とを接続する燃料供給路５の上流端に設けられた燃料ポンプ６と、燃料供給路５における燃料ポンプ６よりも下流側に設けられた第１調圧機構７と、燃料供給路５における第１調圧機構７よりも下流側に燃料噴射弁４ごとに設けられ、それぞれ燃料を加熱する４つの燃料加熱装置１４と、燃料供給路５における第１調圧機構７と燃料加熱装置１４との間に設けられた第２調圧機構１０とを備えている。

燃料ポンプ６は、燃料タンク２内に設けられ、燃料タンク２に貯留された燃料を図示しないストレーナを介して汲み上げ、燃料噴射弁４へ向けて圧送する。詳細な図示は省略するが、自動車にはイグニッションスイッチ３５（図３参照）が設けられており、操作者によってイグニッションスイッチ３５がアクセサリポジション（以下、ＡＣＣポジションと記す。）からイグニッションポジション（以下、ＩＧポジションと記す。）に操作されると、燃料ポンプ６が駆動され、所定の圧力をもって燃料を圧送する。

第１調圧機構７は、燃料供給路５における燃料ポンプ６よりも下流側に設けられたプレッシャレギュレータ８と、その下流端がプレッシャレギュレータ８に接続され、その上流端が燃料タンク２に接続された第１環流路９とにより構成される。

プレッシャレギュレータ８は、その下流側の燃料供給路５の燃料圧力が第１所定値Ｐ１以上になると、燃料ポンプ６から圧送される燃料を第１環流路９へ流通させることにより、下流側の燃料圧力が第１所定値Ｐ１未満になるように調圧する。第１環流路９は、プレッシャレギュレータ８から流出した余剰燃料を燃料タンク２へ環流させる。

第２調圧機構１０は、燃料供給路５をバイパスするように、その上流端および下流端がともに燃料供給路５におけるプレッシャレギュレータ８と燃料加熱装置１４との間に接続された第２環流路１１と、燃料供給路５における第２環流路１１の上流側接続部と下流側接続部との間に設けられた一方向弁１２（逆止弁）と、第２環流路１１に設けられた調整ばね方式のリリーフ弁１３とにより構成される。

一方向弁１２は、燃料供給路５の燃料を上流側から下流側へのみ、即ちプレッシャレギュレータ８側から燃料加熱装置１４側へのみ流通させる。リリーフ弁１３は、その下流側の燃料圧力が第１所定値Ｐ１よりも大きな第２所定値Ｐ２以上になると開弁して燃料を上流側、即ちプレッシャレギュレータ８側へ流通させる。つまり、第２調圧機構１０は、上流側の燃料圧力を下流側へ伝達させるとともに、下流側の燃料圧力を第１所定値Ｐ１よりも高く保持し、更に、下流側の燃料圧力が第２所定値Ｐ２以上になると、余剰燃料を上流側へ環流させることで下流側の燃料供給路５および燃料加熱装置１４の破裂や破損を防止する安全弁としても機能する。

４つの燃料加熱装置１４および４つの燃料噴射弁４は、後述する燃料ケース１７と共にベース板１９によって一体化され、１つの燃料加熱ユニット３を構成している。燃料加熱ユニット３における燃料供給系の上流端には燃料ケース１７が位置しており、第２調圧機構１０の下流側の燃料供給路５がこの燃料ケース１７に接続している。

図２に示すように、燃料加熱ユニット３は、燃料供給管１８と、燃料供給管１８の下流端に接続する燃料ケース１７と、燃料ケース１７に形成された４つの流出口にそれぞれ接続された燃料加熱装置１４と、ベース板１９を介してそれぞれ燃料加熱装置１４の下流側に接続された燃料噴射弁４とを備えている。燃料供給管１８、燃料ケース１７および燃料加熱装置１４は、それぞれ燃料供給路５を構成する。

燃料ケース１７は、燃料供給管１８よりも断面積が大きくされた扁平形状の配管部材であり、内部に燃料を貯めて４つの流出口から均等な圧力で燃料を各燃料加熱装置１４に分配する。燃料加熱装置１４は、加熱室を画定して燃料供給路５を構成するヒータハウジング１５と、先端側に発熱部を有し、発熱部が加熱室に収容される態様でヒータハウジング１５に挿着されたヒータ１６とを備え、発熱部に内蔵された電熱線への通電が内燃機関Ｅの冷却水温度等に応じてＥＣＵ（Electric Control Unit）２０（図３参照）によってデューティー制御されることにより、加熱室内の燃料を適宜に加熱する。なお、燃料ケース１７の上面には、燃料加熱装置１４に供給される燃料圧力ＰＦを検出する燃料圧力センサ３１が設けられている。

燃料噴射弁４は、燃料の流入口を備え、この流入口がベース板１９に形成された貫通孔を介してヒータハウジング１５に形成された流出口と連通するように内燃機関Ｅの吸気通路に望んで設けられている。燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２０により駆動制御される電磁弁を内蔵し、電磁弁の開閉によって所定時期に所定量の燃料を内燃機関Ｅの燃焼室に向けて噴射する。なお、全ての燃料加熱装置１４および燃料噴射弁４がベース板１９によって一体化された燃料加熱ユニット３を構成することにより、内燃機関Ｅへの組み付けが容易にされるとともに、内燃機関Ｅに対する燃料噴射弁４の組み付け精度を高められるようになっている。

詳細な図示は省略するが、内燃機関Ｅには始動時にクランクシャフトを回転駆動するスタータモータ２８（図３参照）が設けられている。このスタータモータ２８もＥＣＵ２０によってバッテリからの通電を制御される。なお、内燃機関Ｅのスタート操作は、本実施形態ではイグニッションスイッチ３５をＩＧポジションから更にスタートポジション（以下、ＳＴポジションと記す。）にキーで回動させる方式で行われるが、イグニッションスイッチ３５がＩＧポジションにある状態で、プッシュオン式のスタート釦を押す方式で行われてもよい。また、本実施形態の内燃機関Ｅでは、後述するようにＥＣＵ２０の起動後における最初のスタート操作に応じて燃料加熱装置１４による燃料の加熱が開始される。そして、スタータモータ２８は、ＥＣＵ２０の起動後における２回目以降のスタート操作に応じて駆動される。

このように構成された燃料供給装置１によれば、燃料ポンプ６によって圧送された燃料は、第１調圧機構７によって第１所定値Ｐ１に調圧され、第２調圧機構１０を通って燃料加熱装置１４に供給される。そして、燃料加熱装置１４による加熱によって燃料圧力が第１所定値Ｐ１以上になっても、第２調圧機構１０によって燃料の逆流が防止されるため、燃料加熱装置１４内の燃料圧力は加熱に伴って第２所定値Ｐ２まで保持される。したがって、燃料加熱装置１４内の燃料の沸点が高くなり、燃料をより高温に加熱することができる。そして、燃料加熱装置１４内の燃料圧力が第２所定値Ｐ２を超えると、余剰燃料が第２調圧機構１０のリリーフ弁１３によって第２環流路１１を通って上流側へ環流されるため、燃料圧力の過度な上昇による各部材の損傷が防止されるようになっている。

図３を参照して、実施形態に係る燃料供給装置１を駆動制御するＥＣＵ２０について説明する。ＥＣＵ２０は、燃料圧力ＰＦを検出する燃料圧力センサ３１、内燃機関Ｅの冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ３２、クランク角から機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ３３、および排気ガス中に含まれるエタノールの残留濃度を検出して燃料中に含まれるエタノール濃度ＫＲＥＦＢＳを把握するためのＬＡＦセンサ３４等からの検出信号、並びにイグニッションスイッチ３５の状態信号が入力する入力インターフェース２１と、それぞれ各センサ等の信号に基づいて、燃料噴射弁４を駆動制御する燃料噴射弁制御部２２と、燃料ポンプ６を駆動制御する燃料ポンプ制御部２３と、燃料加熱装置１４を駆動制御する燃料加熱装置制御部２４と、スタータモータ２８を駆動制御するスタータモータ制御部２５と、イグニッションスイッチ３５からのスタータ信号を検出してエンジンＥの駆動条件フラグを設定するスタータ信号検出部２６と、出力インターフェース２７と、を備えている。なお、ＥＣＵ２０はここでは１つで構成されているが、２つ以上で構成して機能を分割させてもよい。

次に、図４〜図６に示すフロー図を参照して、ＥＣＵ２０による燃料供給装置１の各種制御手順について説明する。イグニッションスイッチ３５がＡＣＣポジションからＩＧポジションに操作されるとＥＣＵ２０が起動し、ＥＣＵ２０が以下に説明するスタータ信号検出処理、燃料ポンプ駆動制御および燃料加熱装置駆動制御を所定の処理周期をもって繰り返し実行する。

まず、図４を参照してスタータ信号検出処理について説明する。ＥＣＵ２０は、まず、操作者がスタート操作を行う度に生成されるスタータ信号が入力したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップ１でスタータ信号が入力していない場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ２０はそのまま処理を終了する。一方、ステップＳ１でスタータ信号が入力している場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、スタータカウンタＣの前回値ｎに１を加算する（ステップＳ２）。なお、スタータカウンタＣは、イグニッションスイッチ３５がＩＧポジションからＡＣＣポジションに操作されてＥＣＵ２０が作動停止すると、０にリセットされる。したがって、ＥＣＵ２０の起動後における最初のスタート操作により、スタータカウンタＣは１となる。

その後、ＥＣＵ２０は、スタータカウンタＣが１であるか否かを判定し（ステップＳ３）、スタータカウンタＣが１である場合（Ｙｅｓ）、第１スタータ信号フラグＦ_ＳＴ１を１に設定する（ステップＳ４）一方、スタータカウンタＣが２以上の場合（Ｎｏ）、第２スタータ信号フラグＦ_ＳＴ２を１に設定し（ステップＳ５）、本処理を終了する。

次に、図５を参照して燃料ポンプ駆動制御の手順について説明する。ＥＣＵ２０は、まず、燃料加熱装置１４に供給される燃料圧力ＰＦが、第１調圧機構７のプレッシャレギュレータ８に設定された第１所定値Ｐ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１での判定がＹｅｓの場合、即ち燃料圧力ＰＦが第１所定値Ｐ１未満である場合、ＥＣＵ２０は、燃料ポンプ６への通電を許可する通電フラグＦｐを１に設定して（燃料ポンプ６を駆動して）（ステップＳ１２）本処理を終了する。一方、ステップＳ１１での判定がＮｏの場合、即ち燃料圧力ＰＦが第１所定値Ｐ１以上である場合、ＥＣＵ２０は、通電フラグＦｐを０に設定して（燃料ポンプ６を駆動せず、或いは停止して）（ステップＳ１３）、第１スタータ信号フラグＦ_ＳＴ１が１であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４での判定がＮｏの場合、即ちＥＣＵ２０の起動後にスタート操作が一度も行われていない場合、ＥＣＵ２０はそのまま本処理を終了する。一方、ステップＳ１４での判定がＹｅｓの場合、即ちＥＣＵ２０の起動後にスタート操作が少なくとも１回行われた場合、ＥＣＵ２０は、次に、クランキングが許可されているか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、クランキングの許可は、第１スタータ信号フラグＦ_ＳＴ１が１に設定されて燃料加熱装置１４への通電が開始された時点から燃料のプレヒートに必要な所定時間が経過したことを条件になされる。

ステップＳ１５での判定がＮｏの場合、即ち燃料のプレヒートが完了しておらずクランキングが許可されていない場合、ＥＣＵ２０はそのまま本処理を終了する。一方、ステップＳ１５での判定がＹｅｓで、クランキングが許可されている場合、ＥＣＵ２０は、次に、第２スタータ信号フラグＦ_ＳＴ２が１であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６での判定がＮｏの場合、即ちＥＣＵ２０の起動後にスタート操作が少なくとも２回行われていない場合、ＥＣＵ２０はそのまま本処理を終了する。一方、ステップＳ１６での判定がＹｅｓで、ＥＣＵ２０の起動後にスタート操作が少なくとも２回行われている場合、ＥＣＵ２０は、通電フラグＦｐを１に設定して（燃料ポンプ６を駆動して）本処理を終了する（ステップＳ１７）。

このように、燃料圧力ＰＦ、即ち第１調圧機構７の燃料圧力が第１所定値Ｐ１以上になった時点（ステップＳ１１：Ｎｏ）で、燃料ポンプ６による燃料の圧送を停止することで、無駄な燃料ポンプ６の稼動が排除され、燃料ポンプ６の長寿命化が図られている。

次に、図６を参照して燃料加熱装置駆動制御の手順について説明する。ＥＣＵ２０は、まず、燃料加熱装置１４に供給される燃料圧力ＰＦが、第１調圧機構７のプレッシャレギュレータ８に設定された第１所定値Ｐ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１での判定がＹｅｓの場合、ＥＣＵ２０はそのまま処理を終了する。一方、ステップＳ２１での判定がＮｏの場合、ＥＣＵ２０は、次に、第１スタータ信号フラグＦ_ＳＴ１が１であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ＥＣＵ２０の起動後にスタート操作が一度も行われておらず、ステップＳ２２での判定がＮｏの場合、ＥＣＵ２０は、そのまま処理を終了する。一方、ステップＳ２２での判定がＹｅｓの場合、ＥＣＵ２０は、燃料加熱装置１４への通電の許可を示す通電フラグＦｉを１に設定する（ステップＳ２３）。なお、通電フラグＦｉは、イグニッションスイッチ３５がＩＧポジションからＡＣＣポジションに操作されてＥＣＵ２０が作動停止すると、０にリセットされる。続いて、ＥＣＵ２０は、冷却水温度ＴＷ、機関回転速度ＮＥ、エタノール濃度ＫＲＥＦＢＳ等に基づいて、燃料加熱装置１４に対する目標デューティーを設定する（ステップＳ２４）。

その後、ＥＣＵ２０は、クランキングが許可されているか否かを判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５での判定がＮｏの場合、ＥＣＵ２０は、そのまま処理を終了する。一方、ステップＳ２５での判定がＹｅｓの場合、ＥＣＵ２０は、第２スタータ信号フラグＦ_ＳＴ２が１であるか否かを判定し（ステップＳ２６）、第２スタータ信号フラグＦ_ＳＴ２が０である場合（Ｎｏ）、そのまま処理を終了する一方、第２スタータ信号フラグＦ_ＳＴ２が１である（Ｙｅｓ）、通電フラグＦｉを１に設定し（ステップＳ２７）、本処理を終了する。

このように、燃料圧力ＰＦが第１所定値Ｐ１以上となった後（ステップＳ２１：Ｎｏ）、即ち燃料ポンプ６が停止したことを条件に、燃料加熱装置１４への通電が開始されることで、燃料加熱装置１４に第１所定値Ｐ１以上の圧力が加わった状態で燃料の加熱が行われるため、低圧状態での加熱により発生し易い燃料の気化が抑制され、加熱による第２調圧機構１０よりも下流側の燃料圧力の上昇がより効率的に行われる。つまり、燃料の沸点を高めて確実に燃料を加熱することができる。

次に、図７を参照して上記制御による燃料供給装置１の作動の一例について説明する。操作者がイグニッションスイッチ３５をＡＣＣポジションからＩＧポジションに切り替えると（時点ｔ１）、ＥＣＵ２０が起動し、燃料ポンプ６を駆動することによって燃料圧力ＰＦが上昇を開始する。燃料圧力ＰＦが第１所定値Ｐ１に達しない時点で操作者がスタート操作をしても、燃料加熱装置１４は作動せず、加熱室内の燃料温度は上がらない。その後、燃料圧力ＰＦが第１所定値Ｐ１に達すると（時点ｔ２）、燃料加熱装置１４が作動を開始して加熱室内の燃料温度が上昇を開始する。なお、時点ｔ２で燃料ポンプ６は停止するが、燃料加熱装置１４に供給される燃料圧力ＰＦは第２調圧機構１０によって保持される。そのため、時点ｔ２よりも前にスタート操作が行われず、燃料加熱装置１４が作動しない場合には、燃料圧力ＰＦは第１所定値Ｐ１に保たれる。

時点ｔ２、即ち第１スタート操作に応じて燃料加熱装置１４が作動した時点から、クランキングを許可するためのタイマのカウントが開始され、燃料のプレヒートに必要な所定時間が経過した時点ｔ３において、クランキングが許可される。一方、燃料圧力ＰＦは、時点ｔ２以降の燃料温度の上昇に伴って緩やかに上昇する。そして、燃料圧力ＰＦが第２所定値Ｐ２に達した時点で第２調圧機構１０のリリーフ弁１３が開弁するため、燃料圧力ＰＦは第２所定値Ｐ２よりも高くなることはない。そして、燃料圧力ＰＦの上昇によって燃料の沸点が高くなるため、燃料加熱装置１４は加熱室内の燃料を効率的に加熱し、早期に目標温度へと到達させることができる。したがって、クランキングを許可するための所定時間を従来よりも短く設定することができ、早期に内燃機関Ｅの始動を行えるようになる。

次に、図８を参照して変形実施形態について説明する。なお、上記実施形態と重複する部分については説明を省略する。上記実施形態では、第２調圧機構１０は、燃料供給路５と並列配置された第２環流路１１を備え、一方向弁１２が燃料供給路５に、リリーフ弁１３が第２環流路１１に設けられているが、本変形実施形態では、第２調圧機構１０は、第２環流路１１が燃料供給路５の内部に形成されている。具体的には、燃料供給路５に第１弁室４１が形成されるとともに第１弁室４１内に第１弁体４２が設けられ、第１所定値Ｐ１よりも小さな圧力で開弁するように第１弁体４２が第１ばね４３によって上流側（閉弁側）へ付勢されることにより、上流側から供給された燃料を下流側へ流通させる一方向弁１２が構成される。そして、第１弁体４２の中央部に燃料供給路５の上流側および下流側を連通する第２環流路１１が形成され、第２環流路１１に第２弁室４４が形成されるとともに第２弁室４４に第２弁体４５が設けられ、第２所定値Ｐ２以上の圧力で開弁するように第２弁体４５が第２ばね４６によって下流側（閉弁側）へ付勢されることにより、余剰燃料を上流側へ環流させるリリーフ弁１３が構成される。第２調圧機構１０をこのように形成することにより、その構成をより簡単にすることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明に係る燃料供給装置１を、エタノールを主燃料とするアルコールエンジンに適用したが、軽油やガソリン等、他の成分を燃料とする内燃機関にも適用可能であり、直列４気筒以外の内燃機関にも当然に適用可能である。

また、上記実施形態では、燃料ポンプ６が燃料タンク２の内部、即ち燃料供給路５の上流端に接続されているが、燃料ポンプ６を燃料タンク２の外部、即ち燃料供給路５の途中に設けてもよい。また、上記実施形態では、第１環流路９は、その上流端が燃料タンク２に接続されているが、燃料供給系の上流側であれば、例えば、燃料ポンプ６が燃料供給路５の途中に設けられている場合には、燃料供給路５における燃料ポンプ６の上流側に接続されてもよい。また、上記実施形態では、プレッシャレギュレータ８が燃料供給路５に設けられているが、第１環流路９の下流端が燃料供給路５に接続され、第１環流路９にプレッシャレギュレータ８が設けられてもよい。また、上記実施形態では、第２環流路１１は、その上流端が燃料供給路５におけるプレッシャレギュレータ８と一方向弁１２との間に接続されているが、燃料供給系の一方向弁１２よりも上流側であれば、第２環流路１１の上流端を、燃料供給路５におけるプレッシャレギュレータ８よりも上流側に接続してもよく、燃料タンク２等に接続してもよい。或いは、第２所定値Ｐ２が燃料ポンプ６の吐出圧力よりも高い場合には、第２環流路１１の上流端を燃料供給路５における燃料ポンプ６よりも下流側に接続してもよい。これら変更の他、各部材の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

１燃料供給装置
２燃料タンク
４燃料噴射弁
５燃料供給路
６燃料ポンプ
７第1調圧機構
８プレッシャレギュレータ
９第１環流路
１０第２調圧機構
１１第２環流路
１２一方向弁
１３リリーフ弁
１４燃料加熱装置
Ｅ内燃機関
Ｐ１第１所定値
Ｐ２第２所定値

Claims

燃料タンクと燃料噴射弁とを接続する燃料供給路に設けられ、前記燃料タンクに貯留された燃料を前記燃料噴射弁側へ圧送する燃料ポンプと、
前記燃料供給路における前記燃料ポンプよりも下流側に設けられ、下流側の燃料圧力が第１所定値以上になると余剰燃料を上流側へ環流させる第１調圧機構と、
前記燃料供給路における前記第１調圧機構よりも下流側に設けられ、燃料を加熱する燃料加熱装置と、
前記燃料供給路における前記第１調圧機構と前記燃料加熱装置との間に設けられ、前記燃料供給路の燃料を上流側から下流側へのみ流通させる一方向弁と、
前記燃料加熱装置による燃料の加熱により、前記一方向弁よりも下流側の燃料圧力が前記第１所定値よりも大きな第２所定値以上になると、余剰燃料を前記一方向弁よりも上流側であってかつ前記燃料ポンプよりも下流側の前記燃料供給路へ還流路を介して環流させる第２調圧機構と
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
前記一方向弁よりも下流側の余剰燃料は、前記還流路のみによって前記一方向弁よりも上流側の前記燃料供給路へ還流されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料供給装置。
前記燃料ポンプは、前記第１調圧機構の燃料圧力が前記第１所定値になると燃料の圧送を停止し、
前記燃料加熱装置は、前記燃料ポンプが停止した後に燃料の加熱を開始し、前記燃料加熱装置への通電が開始された時点が、クランキングの許可条件となる燃料のプレヒートに必要な所定時間のカウント開始点となることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置。
前記燃料加熱装置は、前記内燃機関の始動時にのみ燃料の加熱を行うことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。