WO2011001478A1 - 燃料供給装置 - Google Patents

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須田享
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トヨタ自動車株式会社
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    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31Control of the fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a fuel supply device, particularly a vehicle internal combustion engine that supplies fuel stored in a fuel tank to a fuel consumption unit by a fuel pump and regulates the supply pressure of the fuel to the fuel consumption unit by a pressure regulator.
  • the present invention relates to a suitable fuel supply apparatus.
  • a fuel supply pressure (hereinafter referred to as fuel pressure) from a fuel pump that pumps fuel in a fuel tank to an injector is regulated by a pressure regulator.
  • This pressure regulator generally divides a case into two chambers by a diaphragm, and uses a displacement at the center of the diaphragm according to the pressure in the pressure adjusting chamber on one side of the diaphragm to control a fuel pressure regulating valve.
  • the pressure regulator is disposed in the fuel tank together with the fuel pump.
  • a back pressure booster circuit with a solenoid valve that allows introduction of fuel discharged from a pump into the back pressure chamber of the pressure regulator is provided. It is known to increase the pressure (hereinafter simply referred to as back pressure) so that the fuel pressure regulated in the pressure regulation chamber can be switched to high pressure.
  • back pressure the pressure of the fuel for increasing the back pressure
  • the pressure of the fuel for increasing the back pressure is adjusted to a preset pressure by using a pressure regulator different from the pressure regulator and a throttle element that cooperates with the pressure regulator (see, for example, Patent Document 1).
  • a fuel that enables fuel supply at a high fuel pressure and can be switched between a high fuel pressure and a low fuel pressure (see, for example, Patent Document 3).
  • a recirculation passage having a plurality of throttle elements is connected to the fuel supply line from the fuel pump to the injector, and an intermediate pressure between the discharge pressure of the fuel pump and the pressure in the fuel tank is taken out between the plurality of throttle elements. It is known that the fuel that is introduced into the back pressure chamber and the fuel that has passed through the return passage returns to the inside of the fuel tank (see, for example, Patent Document 5).
  • valve provided with a valve capable of shutting off the flow of fuel to the return passage (see, for example, Patent Document 6).
  • a low-pressure feed pump and a pressurizing pump arranged in series downstream are driven by the same rotating shaft, and high-pressure fuel pressurized to a high pressure by the pressurizing pump is connected to a common rail via a check valve.
  • a booster capable of pressurizing the pressurizing chamber communicating with the common rail with a piston and a motion converting mechanism capable of converting the rotation of the rotary shaft for driving the pump into a linear motion are provided.
  • a fuel supply device is known in which the booster piston is driven during startup so that the common rail pressure can be quickly increased during startup (see, for example, Patent Document 7).
  • the fuel vapor concentration in the air-fuel mixture is estimated based on the value of the correction coefficient for correcting the air / fuel ratio to the target air / fuel ratio, and the fuel pump is driven at a higher rotational speed than usual when the concentration exceeds a predetermined concentration.
  • the correction coefficient for correcting the air / fuel ratio to the target air / fuel ratio is estimated based on the value of the correction coefficient for correcting the air / fuel ratio to the target air / fuel ratio, and the fuel pump is driven at a higher rotational speed than usual when the concentration exceeds a predetermined concentration.
  • the present invention provides a fuel supply device that can ensure a high fuel pressure at the start of a fuel consumption unit such as an internal combustion engine and the like to improve its startability and can meet low fuel consumption requirements and power saving requirements. Is.
  • a fuel supply device provides a fuel pump that supplies fuel stored in a fuel tank to a fuel consumption unit, and a fuel that is supplied from the fuel pump to the fuel consumption unit.
  • a pressure regulator capable of adjusting the set pressure to a set pressure on the high pressure side and a set pressure on the low pressure side, and adjusting the set pressure of the pressure regulator to the set pressure on the high pressure side and the pressure regulator
  • Set pressure switching means for switching and controlling to any set pressure among the set pressures on the low pressure side, and the set pressure switch means sets the set pressure of the pressure regulator when the fuel pump is stopped, etc.
  • the pressure is set higher than the set pressure of the pressure regulator during operation.
  • the pressure regulator is operated by an operating fluid pressure introduced therein, and fuel from the fuel pump is supplied to the high pressure when the operating fluid pressure decreases.
  • the pressure is adjusted to the set pressure on the side.
  • the pressure regulator may adjust the fuel from the fuel pump to the set pressure on the low pressure side when the operating fluid pressure increases.
  • the fuel consuming unit is a fuel injection unit of an internal combustion engine
  • the set pressure switching means is configured to operate the operation fluid prior to the stop when the internal combustion engine is stopped. It is preferable to reduce the pressure and shift the set pressure of the pressure regulator to the set pressure on the high pressure side.
  • the set pressure switching means sets the operating fluid pressure to atmospheric pressure before driving the fuel pump, and shifts the set pressure of the pressure regulator to the set pressure on the high pressure side.
  • the set pressure of the pressure regulator is shifted to the set pressure on the high pressure side, an extra load is not applied to the internal combustion engine in order to obtain the operating fluid pressure, particularly at the start of the internal combustion engine or at a high temperature restart. It will be over.
  • the set pressure switching means changes the operating fluid pressure based on the pressure of the fuel discharged from the fuel pump when the set pressure of the pressure regulator is shifted to the set pressure on the low pressure side. It is good to supply to. This configuration eliminates the need for a pressure source dedicated to the operating fluid pressure.
  • a valve is opened between the fuel pump and the pressure regulator in the fuel supply direction from the fuel pump to the fuel injection unit, and fuel is supplied from the fuel injection unit to the fuel pump.
  • a check valve for preventing a back flow is provided, and the set pressure switching means supplies the operating fluid pressure to the pressure regulator based on the pressure of the fuel upstream of the check valve.
  • the backflow of the fuel discharged from the fuel pump to the fuel injection section side is prevented, and the required pressure of the fuel in the fuel supply path is ensured.
  • the operating fluid The pressure can be increased early.
  • the set pressure switching means includes an electromagnetic valve that supplies the pressure of fuel discharged from the fuel pump when not energized as the operating fluid pressure to the pressure regulator.
  • the solenoid valve can be in a non-energized state during normal operation in which the fuel from the fuel pump is exclusively regulated to the low pressure side, thereby meeting low fuel consumption requirements and power saving requirements.
  • the solenoid valve includes a first port into which the pressure of the fuel from the fuel pump is introduced, a second port through which the operating fluid pressure is supplied to the pressure regulator, and an internal pressure or an atmospheric pressure of the fuel tank.
  • the first port communicates with the second port when the three-way valve is not energized, and the third port communicates with the second port when the three-way valve is energized. It is preferred that the ports communicate.
  • the discharged fuel pressure from the pump can be supplied to the second port that is the operation fluid pressure supply port, and when the three-way valve is energized, the second port is placed in the fuel tank or It can be opened to the atmospheric pressure space, and it is possible to switch the set pressure with certainty while saving power.
  • the pressure regulator includes a case, and a fuel pressure regulating valve that regulates the fuel by discharging the fuel from the fuel pump into the fuel tank when the valve is opened in the case.
  • First urging means for urging the fuel pressure regulating valve in the valve closing direction so as to maintain the valve closed state of the fuel pressure regulating valve until the pressure of the fuel from the fuel pump reaches the set pressure on the high pressure side;
  • a second urging means for urging the fuel pressure regulating valve in the valve opening direction based on the operation fluid pressure.
  • the pressure regulator includes a partition member having a displacement portion that forms a pressure regulating chamber and a back pressure chamber in the case and is displaced according to a differential pressure between the two chambers, and the fuel pressure regulating valve, It is preferable to open and close the valve in accordance with the displacement of the displacement portion in the pressure regulating chamber. Thereby, the set pressure can be more reliably switched using the operation fluid pressure.
  • the second urging means has a pressure receiving member that defines an operating pressure chamber for introducing the operating fluid pressure into the case and receives the operating fluid pressure in the operating pressure chamber, and the pressure receiving member It is preferable that the operating force in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve is transmitted to the displacement portion. With this configuration, it is possible to increase the degree of freedom of arrangement of the second urging means while the urging direction by the urging force of the second urging means is opposite to the urging direction by the urging force of the first urging means. it can.
  • the second urging means is an elastic member that transmits an operation force in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve from the pressure receiving member to the displacement portion between the pressure receiving member and the displacement portion of the partition wall member. It is more preferable to have a member. With this configuration, it is possible to transmit the operating force from the pressure receiving member to the displacement portion, and it is possible to return the pressure receiving member to the return position when the operating fluid pressure decreases, and the set pressure switching means can be simply configured. .
  • the operation pressure chamber is located on the opposite side of the pressure adjustment chamber from the back pressure chamber, and the pressure receiving member is It is preferable to have a pressure receiving portion on one end side located in the operation pressure chamber and an operation force transmitting portion on the other end side located in the pressure adjustment chamber.
  • the first biasing means is a high pressure setting that is contracted between the inner bottom portion of the case and the partition member in the back pressure chamber. It is preferable that the case is formed with an open hole that opens the back pressure chamber to a space outside the case. With this configuration, the first biasing unit has a simple configuration that can stably ensure the set pressure on the high pressure side.
  • a fuel supply device that can ensure a high fuel pressure at the start of a fuel consuming unit such as an internal combustion engine and the like to improve its startability and can meet low fuel consumption requirements and power saving requirements. be able to.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a fuel supply apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram of the control system in the fuel supply apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a first operation explanatory diagram of the fuel supply device according to the embodiment of the present invention, and shows operation modes when the engine is stopped and when the engine is stopped.
  • FIG. 6 is a second operation explanatory view of the fuel supply device according to the embodiment of the present invention, showing operation modes at the time of engine start and immediately before engine stop.
  • FIG. 9 is a third operation explanatory view of the fuel supply device according to the embodiment of the present invention, and shows an operation mode when the engine is partially loaded (partial).
  • FIG. 1 to 5 show a schematic configuration of a fuel supply apparatus according to an embodiment of the present invention and a plurality of operation modes thereof.
  • the present invention is applied to a fuel supply device for an internal combustion engine mounted on a vehicle.
  • the fuel supply device of this embodiment includes an on-vehicle fuel tank 1 and at least one of an engine 20 (an internal combustion engine, a fuel consumption unit) that stores fuel stored in the fuel tank 1,
  • an engine 20 an internal combustion engine, a fuel consumption unit
  • a fuel pump 10 that supplies a plurality of injectors 21 (only one is shown in FIG. 1), and a system pressure P1 that is a preset pressure by introducing fuel supplied from the fuel pump 10 to the injectors 21.
  • the pressure regulator 30 that can be variably controlled, and the set pressure of the pressure regulator 30 is set to the low set pressure and the low set pressure.
  • Set pressure switching means 40 that can be switched to any set pressure among the set pressures on the side.
  • the engine 20 is a multi-cylinder internal combustion engine mounted on an automobile, for example, a port injection type four-cycle gasoline engine.
  • gasoline as fuel is stored.
  • the present invention can be applied to engines other than the port injection system, that is, the fuel supply device for the internal combustion engine of the dual injection system or the in-cylinder injection system.
  • the fuel pump 10 is composed of, for example, a pump having a pump operating portion 10p having an impeller for operating the pump and a DC built-in motor 10m for driving the pump operating portion 10p.
  • the pump can be pumped up and discharged, and the discharge amount per unit time can be variably controlled by changing the motor rotation speed [rpm].
  • a suction filter 11 is mounted on the suction port side of the fuel pump 10, and a check valve 12 for preventing a reverse flow (inflow) of discharged fuel is mounted in the vicinity of the discharge port.
  • the fuel pump 10 and the pressure regulator 30 are each mounted.
  • a fuel filter 13 for removing foreign matters in the fuel is provided on the fuel passage 14 therebetween.
  • the check valve 12 opens between the pump operating portion 10p of the fuel pump 10 and the pressure regulator 30 in the direction of fuel supply from the fuel pump 10 to the injector 21, while the fuel from the injector 21 to the fuel pump 10 is opened. The valve can be closed in the reverse flow direction to prevent the reverse flow.
  • the fuel pump 10 is driven and stopped by controlling the energization of the built-in motor 10m by an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 50. Specifically, for example, the built-in motor 10m of the fuel pump 10 is driven in accordance with a control signal from the ECU 50, or the driving is stopped. Further, the amount of fuel discharged per unit time of the fuel pump 10 can be changed by controlling the energization current to the built-in motor 10m of the fuel pump 10.
  • ECU electronice control unit
  • the plurality of injectors 21 are fuel injection portions of the engine 20 and are provided corresponding to the plurality of cylinders of the engine 20.
  • end portions 21 a on the injection hole side are provided in intake ports (not shown) of the plurality of cylinders. Is exposed.
  • the fuel supplied from the fuel pump 10 via the pressure regulator 30 is distributed to each injector 21 via the delivery pipe 22.
  • the pressure regulator 30 includes a case 31 having a substantially circular cross section in which a fuel inlet 31a, a fuel outlet 31b, an operation pressure introduction port 31c, and a return port 31d are formed, and fuel from the fuel pump 10 when the valve 31 is opened in the case 31.
  • the fuel pressure regulating valve 35 that regulates the fuel by discharging the fuel into the fuel tank 1 and the closed state of the fuel pressure regulating valve 35 are maintained until the fuel pressure from the fuel pump 10 reaches a set pressure on the high pressure side.
  • the high pressure setting compression coil spring 36 (first biasing means, high pressure setting elastic member) for biasing the fuel pressure regulating valve 35 in the valve closing direction and the fuel pressure regulating valve 35 are opened based on the operating fluid pressure P2.
  • a pressure receiving member 37 as a second urging means for urging in the valve direction and a compression coil spring 38 for pressure reduction are included.
  • the pressure P ⁇ b> 3 indicates the pressure of each port portion that becomes the internal pressure or the atmospheric pressure of the fuel tank 1.
  • the set pressure on the high pressure side is, for example, 400 [kPa] (gauge pressure; hereinafter the same), and even if the fuel temperature in the delivery pipe 22 becomes high immediately after the engine is stopped, fuel vapor is unlikely to occur.
  • the fuel pressure (usually 324 kPa or more) is set.
  • the set pressure on the low pressure side is, for example, 200 [kPa], and is a fuel pressure set value at which fuel vapor hardly occurs when the fuel temperature in the delivery pipe 22 becomes relatively low during traveling.
  • the pressure regulator 30 defines a pressure regulating chamber 33 and a back pressure chamber 34 in the case 31 and has a diaphragm-like partition wall having a displacement portion 32a that is displaced according to a differential pressure between the chambers 33 and 34.
  • the member 32 is included, and the fuel pressure regulating valve 35 is configured to open and close according to the displacement of the displacement portion 32a in the pressure regulating chamber 33.
  • the partition member 32 includes, for example, a central displacement portion 32a made of a hard, substantially disk-shaped material, and an elastic membrane-like flexible annular portion 32b surrounding the displacement portion 32a.
  • the displacement portion 32a can be displaced in the vertical direction in the figure in accordance with the urging force received from the back pressure chamber 34 side.
  • the partition member 32 has a substantially disk shape as a whole, and has a seal portion that slidably slides between the pressure regulating chamber 33 and the back pressure chamber 34 on the outer periphery thereof with respect to the case 31. It may be a thing.
  • the displacement part 32a of the partition member 32 has, for example, a circular center hole 32c, and the displacement part 32a of the partition member 32 forms an annular valve seat 35b on which the substantially spherical valve body 35a of the fuel pressure regulating valve 35 can be seated.
  • the valve seat surface of the annular valve seat 35b has a conical surface, for example.
  • the substantially spherical valve body 35a of the fuel pressure regulating valve 35 is fixed and supported to the case 31 via a vertical stem member 35c, and is urged upward in FIG. 1 by a compression coil spring 36 for high pressure setting.
  • the displacement portion 32a of the partition member 32 is restricted from moving upward in FIG. 1 by the substantially spherical valve body 35a. That is, the substantially spherical valve body 35a and the stem member 35c of the fuel pressure regulating valve 35 also function as a stopper that defines the movement limit of the displacement portion 32a of the partition wall member 32 to the upper side in the figure (the set pressure increase side).
  • the pressure receiving member 37 defines an operating pressure chamber 39 for introducing the operating fluid pressure into the case 31, and receives the operating fluid pressure P2 in the operating pressure chamber 39.
  • the pressure receiving member The operating force in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve 35 is transmitted from 37 to the displacement portion 32a of the partition wall member 32 as a mechanical operating force, not as a fluid pressure.
  • a compression coil spring 38 for pressure reduction that transmits an operating force in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve 35 from the pressure receiving member 37 to the displacement portion 32a. It is intervened.
  • the pressure regulator 30 causes the displacement portion 32a of the partition wall member 32 to move to the substantially spherical valve body 35a of the fuel pressure regulating valve 35.
  • the fuel pressure regulating valve 35 is opened by being displaced downward in the figure, that is, in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve 35.
  • the fuel in the pressure regulating chamber 33 leaks to the back pressure chamber 34 side through the fuel pressure regulating valve 35, so that the fuel pressure in the pressure regulating chamber 33 is regulated to the low pressure side.
  • the fuel leaking to the back pressure chamber 34 side is discharged into the fuel tank 1 from the return port 31d.
  • the pressure receiving member 37 operates the operating force in the opening direction of the fuel pressure regulating valve 35 to the displacement portion 32a. To communicate. Therefore, when the discharge pressure Pw from the fuel pump 10 is supplied into the operation pressure chamber 39 as the operation fluid pressure P2, the fuel from the fuel pump 10 is adjusted to the set pressure on the low pressure side in the pressure adjustment chamber 33. Will be.
  • the pressure receiving member 37 is used for reducing pressure when the operating fluid pressure P2 supplied into the operating pressure chamber 39 decreases to the internal pressure or the atmospheric pressure P3 of the fuel tank 1 (hereinafter referred to as the internal pressure P3 of the fuel tank 1). 1 is returned to the return position shown in FIG. 1 by the urging force (reaction force) from the compression coil spring 38, and the fuel pressure regulating valve 35 is closed. Therefore, when the inside of the operation pressure chamber 39 is opened to the fuel tank 1 internal pressure space or the atmospheric pressure space, the fuel from the fuel pump 10 is adjusted to the set pressure on the high pressure side in the pressure adjusting chamber 33.
  • the pressure regulator 30 thus presets the fuel in the pressure regulating chamber 33 by selectively introducing the fuel discharged from the fuel pump 10 and supplied to the injector 21 of the engine 20 into the pressure regulating chamber 33.
  • the pressure can be adjusted while switching to any one of the set pressure on the high pressure side and the set pressure on the low pressure side, and the fuel from the fuel pump 10 is supplied to the high pressure side when the operating fluid pressure P2 decreases.
  • the pressure can be adjusted to the set pressure.
  • the set pressure switching means 40 is a means for executing control for switching the set pressure of the pressure regulator 30, and for switching (variably controlling) the set pressure of the pressure regulator 30 between a set pressure on the high pressure side and a set pressure on the low pressure side. Furthermore, a known three-way solenoid valve 41 (solenoid valve, three-way valve) for selectively introducing the fuel discharged from the fuel pump 10 and supplied to the injector 21 into the pressure regulating chamber 33, and the electromagnetic operation of the three-way solenoid valve 41.
  • the ECU 50 that controls the energization state (energization (ON) / non-energization (OFF)) of the portion 41d and a relay switch 24 described later are included, and the three-way solenoid valve 41 is a fuel pump when deenergized.
  • a pressure supply passage 43 for supplying the pressure of the fuel discharged from 10 to the operation pressure chamber 39 is opened.
  • the three-way solenoid valve 41 includes a first port 41a into which the fuel pressure from the fuel pump 10 is introduced, a second port 41b into which the operation fluid pressure P2 to the operation pressure chamber 39 is supplied, And a third port 41c into which the internal pressure P3 of the fuel tank 1 is introduced.
  • the first port 41a communicates with the second port 41b when the three-way solenoid valve 41 is energized, and the third port 41c is communicated with the second port 41b. Has come to communicate.
  • the ECU 50 includes, for example, a backup memory 54 including a non-volatile memory such as a CPU (Central Processing Unit) 51, a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, and an EEPROM (Electrically, Erasable and Programmable Read Only Memory).
  • the input interface circuit 55 and the output interface circuit 56 are included.
  • the ECU 50 receives an ON / OFF signal of the ignition switch 44 of the vehicle and is supplied with power from the battery 46.
  • the input interface circuit 55 of the ECU 50 includes an air flow meter 61, a rotation speed sensor 62, a throttle sensor 63, an oxygen sensor 64, a cylinder discrimination sensor 65, an intake air temperature sensor 66, a water temperature sensor 67, an accelerator opening degree.
  • a sensor group 60 such as a sensor 68 is connected, and sensor information from these sensor groups 60 is taken into the ECU 50 through an input interface circuit 55 including an A / D converter and the like.
  • the output interface circuit 56 of the ECU 50 controls an injector 21 that is a fuel injection unit, an igniter 23 that drives a spark plug, an actuator such as a fuel pump 10 and a three-way solenoid valve 41.
  • Relay switches 24 and 25 for switching, a switching element 26 for variably controlling the pump current, and the like are connected to control power supply from the battery 46 to the actuators.
  • the switching element 26 is, for example, a MOS-FET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor) that variably controls the current flowing to the coil of the built-in motor 10m of the fuel pump 10 in accordance with a PWM (Pulse-Width Modulation) input signal. ) Type transistor.
  • MOS-FET Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor
  • the ECU 50 receives various sensor information fetched from the input interface circuit 55 and the ROM 52 and the backup memory 54 in advance while exchanging data between the RAM 53 and the backup memory 54 according to the control program stored mainly in the ROM 52 by the CPU 51. An arithmetic process is executed based on the stored setting value, map information, and the like. Then, by outputting a control signal from the output interface circuit 56 according to the result, the electronic control of the engine 20 is executed and the function of fuel pressure switching control as described later can be exhibited.
  • the ECU 50 is composed of a plurality of functional units as shown by functional blocks in FIG.
  • the ECU 50 determines the driving state of the vehicle based on the sensor information from the sensor group 60 based on the CPU 51, the ROM 52, the RAM 53, the backup memory 54, the control program, the set value, the map information, and the like stored in the ROM 52 and the backup memory 54.
  • a required set pressure determining unit 73 that determines whether the set pressure is on the pressure side, and a required fuel injection time calculated by the control value calculating unit 72 and a fuel consumption required based on the set pressure of the fuel pressure are determined at predetermined intervals.
  • the fuel pump 10 discharge amount calculated based on the energization state of the fuel pump 10, and the fuel injection time calculated by the control value calculation unit 72, the fuel from the pressure regulator 30 The P / Reg passage flow rate calculation unit 75 that calculates the return fuel amount that returns to the tank 10, the required fuel consumption amount calculated by the fuel consumption amount calculation unit 74, and the P / Reg passage flow rate calculation unit 75 And a target fuel discharge amount calculation unit 76 that calculates a target fuel discharge amount based on the passage flow rate.
  • the output interface circuit 56 of the ECU 50 includes an injection drive signal output unit 81 that outputs an injection drive pulse to the injector 21 based on the calculation result of the control value calculation unit 72, and an ignition signal output that outputs an ignition signal to the igniter 23. And a set pressure switching signal output unit 83 that outputs a set pressure switching signal for switching the set pressure of the pressure regulator 30 to either the high pressure side or the low pressure side according to the determination result in the required set pressure determination unit 73.
  • a relay switching signal for starting driving of the fuel pump 10 when, for example, a PWM type pump driving pulse signal, a starter signal, and an engine rotation signal corresponding to the target fuel discharge amount of the fuel pump 10 are continuously input for a predetermined time.
  • a pump control signal output unit 84 for outputting the above.
  • the set pressure switching signal output unit 83 corresponds to the electromagnetic operation unit 41d of the three-way solenoid valve 41 and the battery 46 (indicated as + B in FIG. 2) according to the determination result in the required set pressure determination unit 73;
  • a relay switch 24 positioned between the relay switch 24 and the three-way solenoid valve 41.
  • the set pressure of the pressure regulator 30 can be switched from the high pressure side to the low pressure side by turning on / off the coil current to the relay switch 24 as a set pressure switching signal.
  • the pump control signal output unit 84 cooperates with the relay switch 25 and the switching element 26 connected to the battery power supply to supply the required amount of fuel to the injector 21 so that the built-in motor 10m of the fuel pump 10 is supplied.
  • the number of rotations is controlled.
  • the pump control signal output unit 84 suppresses the flow rate of the fuel returning from the pressure regulator 30 into the fuel tank 1 to a small flow rate when the required fuel injection amount required for injection is smaller than the preset injection amount.
  • the discharge amount of the fuel pump 10 can be reduced.
  • the built-in motor 10m may be equipped with a known clamp diode or capacitor having a function of clamping the voltage generated by the motor coil at the time of switching power ON / OFF and regulating the current direction.
  • the ECU 50 configured as described above executes a control program stored in the ROM 52, so that the ECU 50 is based on the sensor information from the sensor group 60 and the setting values and map information stored in advance in the ROM 52 and the backup memory 54.
  • the functions of the operation state detection unit 71, the control value calculation unit 72, and the required set pressure determination unit 73 are exhibited.
  • the three-way solenoid valve 41 is energized and the third port 41c communicates with the second port 41b.
  • the operating fluid pressure P2 supplied into the operating pressure chamber 39 is lowered to the internal pressure or the atmospheric pressure of the fuel tank 1 to close the fuel pressure regulating valve 35, and the compression coil spring 36 for setting the high pressure is closed.
  • the fuel from the fuel pump 10 is regulated to the set pressure on the high pressure side in the pressure regulating chamber 33 by the urging force.
  • the ECU 50 executes a control program stored in the ROM 52, so that the driving state detection unit 71 is based on sensor information from the sensor group 60 and setting values and map information stored in advance in the ROM 52 and the backup memory 54.
  • the partial load that exhibits the functions of the control value calculation unit 72 and the required set pressure determination unit 73, repeatedly determines the load state during operation of the engine 20 (details will be described later), and occupies most of the operation state after startup.
  • the power supply to the three-way solenoid valve 41 is stopped, and the operation pressure chamber 39 in the case 31
  • the operating fluid pressure P2 in the operating pressure chamber 39 is received by the pressure receiving member 37 by introducing the operating fluid pressure P2 that is the discharged fuel pressure.
  • an operating force in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve 35 is transmitted from the pressure receiving member 37 to the displacement portion 32a of the partition wall member 32, and the pressure reducing pressure counteracts the biasing force of the compression coil spring 36 for setting the high pressure.
  • the urging force in the direction of increasing the set pressure acting on the partition wall member 32 is lowered, and the fuel from the fuel pump 10 is set to the set pressure on the low pressure side in the pressure adjusting chamber 33. It is designed to exert the function of regulating pressure.
  • the ECU 50 executes the control program stored in the ROM 52, so that the operating state of the engine 20 is based on the sensor information from the sensor group 60 and the set values and map information stored in advance in the ROM 52 and the backup memory 54. It is determined every predetermined time whether or not the engine is in a state immediately before the engine is stopped, and the three-way solenoid valve 41 is energized before the engine is stopped.
  • the function of reducing the fluid pressure P2 to the internal pressure of the fuel tank 1 or the atmospheric pressure to close the fuel pressure regulating valve 35 and forcibly shifting the pressure regulator 30 to the set pressure on the high pressure side immediately before the engine 20 is stopped is exhibited. It is like that.
  • the ECU 50 starts from the state where the three-way solenoid valve 41 is energized prior to the stop of the engine 20, and the fuel pump 10 stops and the discharge pressure Pw thereof is a pressure close to the internal pressure P3 of the fuel tank 1, for example, 0 [ kPa] (gauge pressure), or when a waiting time sufficient to reach the reduced state has elapsed, the three-way solenoid valve 41 is shifted to the OFF (non-energized) state, whereby the high pressure side of the pressure regulator 30 The function of enabling the stable transition to the set pressure after the three-way solenoid valve 41 is turned off is exhibited.
  • the setting values stored in the ROM 52 and the backup memory 54 of the ECU 50 include the high pressure side setting value and the low pressure side setting value of the fuel pressure, respectively.
  • the map information stored in the ROM 52 and the backup memory 54 includes A map for operating load determination and fuel pressure switching control according to the determination result as described later with reference to FIG. 9 is included.
  • the set pressure switching means 40 is configured so that the set pressure of the pressure regulator 30 when the fuel pump 10 is stopped is higher than the normal set pressure of the pressure regulator during operation of the fuel pump 10.
  • the normal set pressure referred to here is a set pressure at the normal output or a set pressure at the average output accompanying the fuel consumption of the engine 20 which is a fuel consuming part, and corresponds to a set pressure on the low pressure side.
  • the fuel pump 10 may be switched from the low-pressure set pressure to the high-pressure set pressure as needed during operation of the fuel pump 10.
  • the ECU 50 stops the engine when a known idle stop control (for example, the stoppage time exceeds several seconds) in order to avoid unnecessary idling of the engine 20 when the vehicle is temporarily stopped. Control for suppressing fuel consumption and exhaust gas emission) is executed. Further, when the engine 20 constitutes a part of a hybrid power unit including an electric motor, the ECU 50 can be configured to execute control to stop the engine 20 in a timely manner even when the vehicle travels at a low speed. .
  • a known idle stop control for example, the stoppage time exceeds several seconds
  • the high-pressure setting compression coil spring 36 is a high-pressure setting elastic member that is contracted between the inner bottom 31 e of the case 31 and the partition wall member 32 in the back pressure chamber 34. It functions as the first urging means in the present invention.
  • the compression coil spring 36 for setting the high pressure has a built-in load sufficiently larger than the built-in load of the compression coil spring 38 for pressure reduction, and a partition wall is formed by the substantially spherical valve body 35a and the stem member 35c of the fuel pressure regulating valve 35 as a stopper. A biasing force is applied to maintain a reliable valve closing state of the fuel pressure regulating valve 35 in a state where movement of the displacement portion 32a of the member 32 in the upper side in FIG.
  • the return port 31d formed in the case 31 is an open hole that opens the back pressure chamber 34 to the space outside the case 31, and is discharged into the fuel tank 1 from the fuel pressure regulating valve 35 when the valve is opened. It is also a return fuel passage. However, the return fuel passage discharged from the fuel pressure regulating valve 35 into the fuel tank 1 does not necessarily have to pass through the back pressure chamber 34.
  • the operation pressure chamber 39 is located on the opposite side of the pressure adjustment chamber 33 from the back pressure chamber 34, and the pressure receiving member 37 is adjusted with the pressure receiving portion 37 a on one end side located in the operation pressure chamber 39.
  • the other end side operating force transmitting portion 37b is located in the pressure chamber 33.
  • the pressure receiving member 37 is disposed in the back pressure chamber 34, and the partition member 32 is biased from the back pressure chamber 34 in the pulling direction ( A force opposite to the urging force from the compression coil spring 36 for setting the high pressure to the partition member 32 may be applied.
  • substantially spherical valve body 35a of the fuel pressure regulating valve 35 can be supported by the case 31 in the pressure regulating chamber 33, and the fuel is discharged from the pressure regulating chamber 33 into the fuel tank 1 when the fuel pressure regulating valve 35 is opened. You may form the return port to make inside the cylindrical valve body support member supported by case 31. FIG.
  • the pressure regulator 30 is in a state of introducing the operating fluid pressure P2 that is the fuel pressure discharged from the fuel pump 10 into the operating pressure chamber 39 in the case 31, but the operating fluid pressure P2 is the fuel tank. Therefore, the internal pressure of the fuel tank 1 is equal to the internal pressure of the fuel tank 1 or the atmospheric pressure P3, and the pressure receiving member 37 is at the return position shown in FIGS. Therefore, at this time, the fuel pressure regulating valve 35 is closed, and when the pressurized fuel from the fuel pump 10 is introduced into the pressure regulating chamber 33, the fuel regulated to the set pressure on the high pressure side is obtained. It is in a state where it can be immediately fed to the injector 21 side.
  • the fuel pressure in the pressure regulating chamber 33 is equal to the system pressure P1, and the biasing force of the compression coil spring 38 for pressure reduction when the pressure receiving member 37 is in the return position is small, and the partition member 32 If the pressure receiving area is S, the biasing force P1 ⁇ S acting on the partition wall member 32 from the pressure regulating chamber 33 side is in a state of being balanced with the biasing force F1 of the compression coil spring 36 for high pressure setting.
  • the fuel pressure in the pressure adjusting chamber 33 is equal to the system pressure P1, and the urging force of the compression coil spring 38 for pressure reduction when the pressure receiving member 37 is in the return position remains small.
  • the urging force P1 ⁇ S acting on the partition wall member 32 from the side and the urging force F1 of the high pressure setting compression coil spring 36 are balanced in a state in which the set pressure on the high pressure side is generated.
  • the ECU 50 executes a start-up fuel pressure control program as shown in FIG.
  • step S11 temporary energization at the start of the three-way solenoid valve 41 at the start of the engine 20 is started, and a counter CA for measuring the energization time is counted up (step S11).
  • step S12 it is checked whether or not the count value of the counter CA has reached the energization time KA until the switching that is preset as the time required for switching the three-way solenoid valve 41 from the OFF state to the ON state (step S12). If the result is NO (negative), the energized state (ON state) to the three-way solenoid valve 41 is maintained.
  • step S12 when the count value of the counter CA reaches the energization time KA (YES in step S12), energization of the fuel pump 10 is started (step S13), and a clutch for starting the engine 20 is started. Ranking is started (step S14).
  • the energization of the fuel pump 10 is at least ON / OFF controlled according to the operating state of the engine 20. Alternatively, in addition to that, control for varying the discharge amount of the fuel pump 10 is executed.
  • step S15 whether or not the start complete state of the engine 20 has been detected is determined repeatedly depending on whether or not the start complete rotation speed at which the engine 20 is in a complete explosion state has been reached. In the case of NO (step S15), the cranking of the engine 20 is continued.
  • the ECU 50 detects the start completion state of the engine 20, clears the counter CA, and the fuel pressure control program at the start of this time Exit.
  • the operation state after the engine 20 is started is a specific operation state where a high fuel pressure is required, for example, a partial load operation (partial operation) state where the engine 20 is normally operated only at a partial load, except when a high load operation is required. Therefore, during the partial load operation, a set pressure on the low pressure side is required from the viewpoint of fuel consumption and pump reliability.
  • a partial load operation partial operation
  • the ECU 50 stops energization of the three-way solenoid valve 41 and the fuel pump 10 continues to operate.
  • the ECU 50 requests the engine 20 based on the driving state such as the rotational speed of the engine 20 and the vehicle speed obtained from various sensor information, the driver's accelerator pedal operation amount, and the like.
  • the operation state to be performed is specified, and it is determined, for example, whether the operation state is included in the high load operation region R3 in FIG. 9 or the partial load operation region R2 in FIG.
  • the energization control relay switch 24 is stopped so that the energization to the three-way solenoid valve 41 is stopped and the energization to the fuel pump 10 is continued. 25, etc. are controlled.
  • the operating region at the time of start is indicated by R1.
  • the operating fluid pressure P2 introduced into the operating pressure chamber 39 of the pressure regulator 30 during the partial load operation of the engine 20 is the discharge pressure of the fuel pump 10 before pressure adjustment.
  • the operation fluid pressure P2 is introduced into the operation pressure chamber 39, so that the pressure receiving member 37 receives the operation fluid pressure P2 in the operation pressure chamber 39, and the fuel pressure regulating valve is provided to the displacement portion 32a of the partition wall member 32.
  • the operating force in the valve opening direction 35 is transmitted.
  • the fuel pressure in the pressure adjusting chamber 33 is equal to the system pressure P1
  • the pressure receiving member 37 receives the operating fluid pressure
  • the urging force F2 of the compression coil spring 38 for pressure reduction is increased.
  • the urging force acting on the partition wall member 32 from the chamber 33 side is the sum of P1 ⁇ S and the urging force F2 of the compression coil spring 38, and this urging force (P1 ⁇ S + F2) and the urging force of the compression coil spring 36 for high pressure setting.
  • the ECU 50 executes the fuel pressure control program during operation shown in FIG.
  • step S21 it is determined whether or not there is a request for a set pressure on the low pressure side. If the result is YES, then energization to the three-way solenoid valve 41 is stopped. Then, the three-way solenoid valve 41 is turned off (step S22).
  • step S23 it is determined whether or not there is a request for the set pressure on the high pressure side. If the determination result is NO, the process returns to the immediately preceding step and the state of stopping energization of the three-way solenoid valve 41 is maintained. The OFF state of the three-way solenoid valve 41 is continued (step S22).
  • step S23 if the determination result of whether or not there is a request for the set pressure on the high pressure side is YES (YES in step S23), the three-way solenoid valve 41 is energized and the three-way solenoid valve 41 is turned on.
  • the ON state is set (step S24), and then the process returns to the first step and the series of ON / OFF switching control of the three-way solenoid valve 41 is executed again.
  • the fuel pressure control program during operation is executed only under an operation state in which an ignition OFF request to be described later does not occur. Further, the fuel pressure control program during operation may be an interrupt process for performing ON / OFF control of the three-way solenoid valve 41 according to the required fuel pressure after the switching only when a fuel pressure switching request is generated after the start is completed.
  • the operating fluid pressure P2 introduced into the operating pressure chamber 39 of the pressure regulator 30 is temporarily reduced to the internal pressure or the atmospheric pressure of the fuel tank 1 as in the start-up shown in FIG. Since the pressure regulating valve 35 returns to the valve closing side, the fuel from the fuel pump 10 is regulated to the set pressure on the high pressure side in the pressure regulating chamber 33.
  • the ECU 50 starts a fuel pressure control program when the engine is stopped as shown in FIG.
  • step S32 it is checked whether or not the count value of the counter CA has reached the energization time KB immediately before the stop, which is set in advance as the time required for switching the three-way solenoid valve 41 to the set pressure on the high pressure side (step S32). If the result is NO, the energized state (ON state) to the three-way solenoid valve 41 is maintained.
  • the energization time KB here is that when the three-way solenoid valve 41 is switched to the set pressure on the high pressure side, the fuel as the working fluid is almost discharged from the operating pressure chamber 39 with the return of the pressure receiving member 37 to the initial position. It is a time close to the time required to be done.
  • step S33 when the count value of the counter CA reaches the energization time KB (in the case of YES at step S32), the energization to the fuel pump 10 is interrupted while the three-way solenoid valve 41 is switched to the set pressure on the high pressure side. Then, processing necessary to stop the engine 20 is executed (step S33).
  • step S34 it is checked whether or not the count value of the counter CA has reached a time KC required for the discharge pressure of the fuel pump 10 to decrease to the internal pressure of the fuel tank 1 or about atmospheric pressure (step S34). If NO, the energized state of the three-way solenoid valve 41 is maintained.
  • the energization time KC here can be obtained from the value obtained by further counting up the count value of the counter CA after the energization time KB is counted, or is counted up when the energization of the fuel pump 10 is cut off. It is also possible to grasp from the count value that started the operation.
  • the three-way electromagnetic is performed in a state where the discharge pressure Pw of the fuel pump 10 has sufficiently decreased to the internal pressure of the fuel tank 1 or about atmospheric pressure.
  • the energization of the valve 41 is interrupted, the three-way solenoid valve 41 is turned off, and the fuel pressure control at the time of the engine stop this time is finished.
  • the pressure regulator 30 introduces the operating fluid pressure P2 that is the fuel pressure discharged from the fuel pump 10 into the operating pressure chamber 39 in the case 31.
  • the pressure receiving member 37 maintains the stopped state at the return position shown in FIGS. It will be. Therefore, at this time, the fuel pressure regulating valve 35 is kept closed, and the fuel supply path from the check valve 12 on the discharge side of the fuel pump 10 to the injector 21 is maintained in a state of being regulated to a high set pressure. The engine 20 is stopped as it is.
  • the pressure regulator 30 is in a state capable of adjusting the set pressure on the high pressure side, so when the fuel from the fuel pump 10 is introduced into the pressure adjusting chamber 33, Immediately, the fuel can be regulated to the set pressure on the high pressure side.
  • the pressure regulator 30 is operated by the operating fluid pressure P2 introduced into the operating pressure chamber 39, but when the operating fluid pressure P2 decreases, the fuel from the fuel pump 10 is supplied to the high pressure side.
  • the operating fluid pressure P2 increases, the fuel from the fuel pump 10 is adjusted to the low-pressure side set pressure. Therefore, when the fuel pump 10 is stopped, the set pressure can be easily set to the high pressure side, and no power is required to increase the operating fluid pressure P2 in order to increase the set pressure when the engine 20 is started.
  • a stable fuel pressure of the set pressure on the high pressure side is ensured in a state where the operating fluid pressure P2 is lowered. In the state where the operation fluid pressure P2 is increased, the urging force from the pressure receiving member 37 to the partition member 32 is stably supplied, and the fuel pressure of the set pressure on the low pressure side is ensured stably.
  • the set pressure switching means 40 reduces the operating fluid pressure P2 prior to stopping the engine 20, and shifts the set pressure of the pressure regulator 30 to the set pressure on the high pressure side. Therefore, the operating pressure of the pressure regulator 30 can be set to a high pressure during the stop only by operating the timing of the decrease of the operating fluid pressure P2 when the engine 20 is stopped. Therefore, when the fuel pump 10 is activated by starting the engine 20 or restarting at a high temperature, fuel supply at a sufficient fuel pressure is immediately started, and a high fuel pressure can be secured at the time of starting.
  • the set pressure switching means 40 sets the set pressure of the pressure regulator 30 by setting the operating fluid pressure P2 to the internal pressure P3 (about atmospheric pressure) of the fuel tank 1 before the fuel pump 10 is driven. Since the pressure is shifted to the set pressure on the high pressure side, an extra load is not applied to the engine 20 to obtain the operating fluid pressure P2 when the engine 20 is started or restarted at a high temperature.
  • the set pressure switching means 40 supplies the operating fluid pressure P2 to the pressure regulator 30 based on the pressure of the fuel discharged from the fuel pump 10. Since it supplies, the pressure source only for the fluid pressure for operation is not required.
  • the set pressure switching means 40 is upstream of the check valve 12. Since the operating fluid pressure P2 is supplied to the pressure regulator 30 based on the pressure of the fuel on the side, the reverse flow of the fuel discharged from the fuel pump 10 to the injector 21 is prevented, and the fuel required in the fuel supply path is required.
  • the operating fluid pressure P2 can be increased at an early stage when the fuel pump 10 is started.
  • the set pressure switching means 40 includes an electromagnetic valve that supplies the pressure regulator 30 with the pressure of the fuel discharged from the fuel pump 10 when not energized as the operating fluid pressure P2, that is, a three-way electromagnetic valve 41. Therefore, during the normal operation in which the fuel from the fuel pump 10 is exclusively regulated to the low pressure side, the three-way solenoid valve 41 can be in a non-energized state, meeting the recent demands for low fuel consumption and low power consumption for vehicles. be able to. Furthermore, when the three-way solenoid valve 41 is energized, the second port 41b can be opened in the fuel tank 1 or in the atmospheric pressure space, and the set pressure can be switched reliably with power saving.
  • the fuel pressure regulating valve 35 when the operating fluid pressure P2 drops to about atmospheric pressure, the fuel pressure regulating valve 35 is urged in the valve closing direction in accordance with the urging force of the compression coil spring 36 for high pressure setting, and the high pressure
  • the fuel pressure regulating valve 35 opens according to the urging force of the compression coil spring 38 for pressure reduction.
  • the fuel pressure of the set pressure on the low pressure side is ensured stably by being energized in the valve direction. Therefore, the fuel pressure set pressure can be reliably switched by switching the operation fluid pressure P2.
  • the fuel pressure regulating valve 35 since the fuel pressure regulating valve 35 opens and closes in accordance with the displacement of the displacement portion 32a of the partition wall member 32 in the pressure regulating chamber 33, more reliable switching of the set pressure is possible.
  • the set pressure is set to the high pressure side when the operation pressure is reduced.
  • the degree of freedom of arrangement of the pressure receiving member 37 can be increased.
  • a compression coil spring 38 for pressure reduction that transmits an operating force in the valve opening direction of the fuel pressure regulating valve 35 from the pressure receiving member 37 to the displacement portion 32 a is interposed between the pressure receiving member 37 and the displacement portion 32 a of the partition wall member 32. Therefore, the operating force can be transmitted from the pressure receiving member 37 to the displacement portion 32a, and the pressure receiving member 37 is returned to the return position by the reaction force of the compression coil spring 38 when the operating fluid pressure P2 is reduced. Therefore, the set pressure switching means 40 can be configured simply.
  • the operation pressure chamber 39 is located on the opposite side of the pressure adjustment chamber 33 from the back pressure chamber 34, and the pressure receiving member 37 is located on one end side in the operation pressure chamber 39.
  • the biasing force of the compression coil spring 38 for pressure reduction is the biasing direction of the compression coil spring 36 for high pressure setting.
  • the degree of freedom of arrangement of the second urging means (depressurizing urging means) such as the compression coil spring 38 for depressurization can be increased, and the reliability according to the operating fluid pressure P2 can be increased. It is possible to transmit an appropriate operating force.
  • a compression coil spring 36 for high pressure setting is provided in the back pressure chamber 34 between the inner bottom portion 31e of the case 31 and the partition wall member 32. Since the return port 31d that opens the back pressure chamber 34 to the space outside the case 31 is formed in the case 31, the first urging means that generates the urging force in the high pressure setting direction is operated with a stable back pressure on the high pressure side. It becomes a simple structure which can ensure stable set pressure of.
  • the set pressure of the pressure regulator 30 becomes high, and when the fuel pump 10 is activated when the engine 20 is started, the fuel at a sufficient fuel pressure to the injector 21 immediately. Since the supply is started and a high fuel pressure is secured, the generation of fuel vapor at the start of the engine 20 can be prevented, and the startability can be improved.
  • the pressure regulator 30 is operated by the operating fluid pressure P2 introduced into the pressure regulator 30 so that the fuel from the fuel pump 10 is regulated to the set pressure on the high pressure side when the operating fluid pressure P2 decreases. Therefore, the set pressure can be easily set to the high pressure side when the fuel pump 10 is stopped, and the need for power to increase the operating fluid pressure P2 to increase the set pressure when the engine 20 is started is eliminated. In addition, the fuel pressure of the set pressure on the high pressure side can be secured stably in a state where the operating fluid pressure P2 is reduced. Moreover, the load of the fuel pump 10 can be suppressed by ensuring a stable fuel pressure of the set pressure on the low pressure side during normal operation while the operating fluid pressure P2 is increased.
  • the ECU 50 executes the fuel pressure control program at the start when, for example, the ignition key is operated to the start position and an ignition ON request is generated.
  • the ECU 50 executes a known idling stop.
  • steps S11 to S16 when an ignition ON request for restart is generated.
  • the ECU 50 sets the three-way solenoid valve 41 to the energized state immediately before the engine 20 is stopped when the key switch is operated to the ignition OFF side by a driver, for example.
  • the ECU 50 is a vehicle that performs a known idling stop.
  • the engine 20 is temporarily stopped, or when the engine 20 is temporarily stopped to increase the efficiency of the power unit in a vehicle equipped with a hybrid power unit, when an ignition OFF request for the temporary stop is generated Processing such as steps S31 to S35 can be executed.
  • the fuel pressure regulating valve 35 is constituted by a substantially spherical valve body 35a and an annular valve seat 35b on which the substantially spherical valve body 35a can be seated, but the valve body 35a is not substantially spherical but flat. Alternatively, it may be of a substantially disk shape curved in an arc cross section, and the valve seat surface of the annular valve seat 35b does not have to be a conical surface. That is, the valve configuration of the fuel pressure regulating valve 35 is not particularly limited, and any known pressure regulating valve can be used.
  • the fuel consumption unit is a gasoline engine for vehicles that consumes gasoline.
  • it can be used for engines using other fuels, and can be used for engines other than vehicles. Applicable.
  • the present invention can also be applied when the fuel pressure is switched between high pressure and low pressure in various fuel consuming sections that consume fuel and generate some output.
  • the fuel supply device immediately supplies fuel with sufficient fuel pressure when the set pressure of the pressure regulator becomes high when the fuel pump is stopped and the fuel pump is activated when the fuel consumption unit is started. Is started and high fuel pressure is secured, so that fuel vapor can be prevented from being generated at the start of the fuel consuming part such as an internal combustion engine, and the startability of the fuel consuming part can be improved.
  • the supply device can be provided, and the fuel stored in the fuel tank is supplied to the fuel consumption unit by the fuel pump, and the supply pressure of the fuel to the fuel consumption unit is supplied by the pressure regulator.
  • the present invention is useful for all fuel supply devices suitable for a vehicle internal combustion engine that regulates pressure.

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Abstract

 内燃機関等のような燃料消費部の始動時に高い燃圧を確保してその始動性を向上させるとともに、低燃費要求や省電力要求に応え得る燃料供給装置を提供するため、燃料タンク(1)内に貯留された燃料をエンジン(20)に供給する燃料ポンプ(10)と、燃料ポンプ(10)からエンジン(20)に供給される燃料を導入して設定圧に調圧するとともに、設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とに切り替えることができるプレッシャレギュレータ(30)と、プレッシャレギュレータ(30)の設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とのうち任意の設定圧に切替制御する設定圧切替手段(40)と、を備え、設定圧切替手段(40)が、燃料ポンプ(10)の停止時におけるプレッシャレギュレータ(30)の設定圧を燃料ポンプ(10)の作動中におけるプレッシャレギュレータ(30)の設定圧より高くするように構成される。

Description

燃料供給装置
 本発明は、燃料供給装置、特に燃料タンク内に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料消費部に供給するとともに、その燃料消費部への燃料の供給圧力をプレッシャレギュレータにより調圧する車両用内燃機関に好適な燃料供給装置に関する。
 車両に搭載される内燃機関の燃料供給装置においては、燃料タンク内の燃料を汲み上げる燃料ポンプからインジェクタへの燃料の供給圧力(以下、燃圧という)をプレッシャレギュレータによって調圧するようになっている。このプレッシャレギュレータは、一般に、ケース内をダイヤフラム(diaphragm)によって2室に区画し、そのダイヤフラムの一面側で調圧室内の圧力に応じたダイヤフラムの中央部の変位を利用して燃圧の調圧弁を開閉させる一方、ダイヤフラムの他面側ではスプリング(圧縮コイルばね)によりダイヤフラムの変位を抑制することで、調圧室内の圧力が設定圧に達するよう調圧弁の閉弁状態を保持する構成とされている。また、プレッシャレギュレータが燃料ポンプと共に燃料タンク内に配置されていることが多い。
 この種のプレッシャレギュレータを備えた燃料供給装置としては、例えばプレッシャレギュレータの背圧室にポンプからの吐出燃料を導入できるようにした電磁弁付の背圧昇圧回路を設けることで、背圧室内の圧力(以下、単に背圧という)を高め、調圧室内で調圧される燃圧を高圧に切り替えることができるようにしたものが知られており、このシステムでは、インジェクタへの供給燃料を調圧するプレッシャレギュレータとは別のプレッシャレギュレータおよびそれと協働する絞り要素を用いて、背圧昇圧用の燃料の圧力を予め設定した圧力に調整するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
 さらに、背圧昇圧回路に三方電磁弁を設けることで、その三方電磁弁の通電時(ON時)にプレッシャレギュレータの背圧室にポンプからの吐出燃料が導入され、その三方電磁弁の非通電時(OFF時)にプレッシャレギュレータの背圧室がタンク内圧空間もしくは大気圧空間に開放されるようにしたものも知られている(例えば、特許文献2参照)。
 また、第1フィードポンプと、その下流側に直列に配置された第2フィードポンプと、第1フィードポンプの吐出圧を第1設定圧に調圧する第1のプレッシャレギュレータと、第1フィードポンプの作動時にその吐出圧が導入される背圧室を有し第2フィードポンプの吐出圧を第2設定圧に調圧する第2のプレッシャレギュレータとを設けて、低ヘッドの第1、第2フィードポンプで高燃圧の燃料供給を可能にし、かつ、高燃圧と低燃圧との切替えを可能にしたものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
 加えて、燃料供給経路中でのベーパの発生が可能な状態か否かを判定し、ベーパの発生が可能なときには燃圧を高めるようにプレッシャレギュレータの背圧室に加圧された燃料を導入するようにしたものがある(例えば、特許文献4参照)。
 また、燃料ポンプからインジェクタへの燃料供給ラインに複数の絞り要素を有する還流通路を接続し、それら複数の絞り要素の間から燃料ポンプの吐出圧と燃料タンク内の圧力との中間圧力を取り出して背圧室に導入するようにし、還流通路を通過した燃料は燃料タンク内に戻るようにしたものが知られている(例えば、特許文献5参照)。
 さらに、前記還流通路への燃料の流れを遮断可能なバルブを設けたものもある(例えば、特許文献6参照)。
 その他に、低圧フィードポンプとその下流側に直列に配置された加圧ポンプとを同一の回転軸で駆動し、加圧ポンプで高圧に加圧された高圧燃料を逆止弁を介してコモンレールに供給する一方で、コモンレール内に連通する加圧室をピストンにより加圧可能なブースタと、ポンプ駆動用の回転軸の回転を直線運動に変換可能な運動変換機構とを設け、その運動変換機構を介して始動時にブースタのピストンを駆動することで、始動時にコモンレール圧を速やかに昇圧できるようにした燃料供給装置が知られている(例えば、特許文献7参照)。
 また、空燃比を目標空燃比に補正するための補正係数の値に基づいて混合気中の蒸発燃料濃度を推定し、その濃度が所定濃度を超えるときに燃料ポンプを通常より高回転速度で駆動するようにしたものがある(例えば、特許文献8参照)。
特開2007-278113号公報 特開2009-2294号公報 特開2003-301752号公報 特開2007-218222号公報 特開2002-235622号公報 特開2001-90624号公報 特開2005-351176号公報 特開2007-126986号公報
 しかしながら、上述のような先行技術の燃料供給装置にあっては、エンジンの停止により燃料ポンプが停止するときに燃料ポンプ(具体的にはその吐出口付近の逆止弁)とインジェクタとの間の燃料供給経路に低圧の残圧が保持されることになり、高燃圧を保持することができなかった。そのため、エンジンの再始動時、特に高温再始動時等に、背圧不足でプレッシャレギュレータの調圧出力が低圧となり、燃料ベーパの発生により内燃機関の運転状態が不安定になるという問題があった。
 これに対し、例えばプレッシャレギュレータの設定圧を高くすることで始動時にある程度高い燃圧を確保することが考えられるが、単に設定圧を高めるのでは通常運転時の燃料ポンプの負荷が増加することになり、近時の高度な低燃費要求や省電力要求に応えることができない。
 そこで、本発明は、内燃機関等のような燃料消費部の始動時に高い燃圧を確保してその始動性を向上させるとともに、低燃費要求や省電力要求に応えることができる燃料供給装置を提供するものである。
 本発明に係る燃料供給装置は、上記課題を解決するために、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料消費部に供給する燃料ポンプと、前記燃料ポンプから前記燃料消費部に供給される燃料を導入して設定圧に調圧するとともに、前記設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とに切り替えることができるプレッシャレギュレータと、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記高圧側の設定圧と前記低圧側の設定圧とのうち任意の設定圧に切替制御する設定圧切替手段と、を備え、前記設定圧切替手段が、前記燃料ポンプの停止時等における前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記燃料ポンプの作動中における前記プレッシャレギュレータの設定圧より高くすることを特徴とする。
 この構成により、燃料ポンプの停止時等にはプレッシャレギュレータの設定圧が高圧となり、燃料ポンプの作動時には、即座に十分な燃圧での燃料供給が開始されることになり、高い燃圧が確保される。したがって、燃料消費部の始動時における燃料ベーパの発生が防止されることになり、その始動性が向上する。
 上記構成を有する燃料供給装置は、好ましくは、前記プレッシャレギュレータが、内部に導入される操作用流体圧により作動して、前記操作用流体圧が低下するときに前記燃料ポンプからの燃料を前記高圧側の設定圧に調圧するものである。この構成により、燃料ポンプを停止させるときにプレッシャレギュレータの設定圧を容易にかつ確実に高圧側に設定できることになり、燃料消費部の始動時に設定圧を高めるために操作用流体圧を高める動力が必要でなくなり、しかも、操作用流体圧が低下した状態で高圧側の設定圧の燃圧が安定確保される。なお、ここにいう操作用流体圧とは、プレッシャレギュレータ中のバルブ要素となる部分に操作力を加えるための作動流体圧の意である。
 また、前記プレッシャレギュレータが、前記操作用流体圧が高くなるときには前記燃料ポンプからの燃料を前記低圧側の設定圧に調圧するものであるのがよい。この構成により、操作用流体圧を確保し易い通常運転時に、操作用流体圧が上昇した状態で低圧側の設定圧の燃圧が安定確保できることになり、通常運転時の燃料ポンプの負荷を抑えることができることになる。
 本発明に係る燃料供給装置においては、前記燃料消費部が、内燃機関の燃料噴射部であり、前記設定圧切替手段は、前記内燃機関が停止されるときには、該停止に先立って前記操作用流体圧を低下させ、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記高圧側の設定圧に移行させるのが好ましい。この構成により、内燃機関が停止されるときに操作用流体圧の低下のタイミングを操作するだけで、その停止中にプレッシャレギュレータの設定圧が高圧の状態となり、内燃機関の始動時あるいは高温再始動時に燃料ポンプが作動すると、即座に十分な燃圧での燃料供給が開始されることになり、始動時に高い燃圧が確保されることになる。
 上記のいずれの燃料供給装置においても、前記設定圧切替手段は、前記燃料ポンプの駆動前に前記操作用流体圧を大気圧にして、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記高圧側の設定圧に移行させるのが好ましい。これにより、プレッシャレギュレータの設定圧を高圧側の設定圧に移行させるとき、特に内燃機関の始動時や高温再始動時等に、操作用流体圧を得るために内燃機関に余計な負荷が加わらずに済むことになる。
 また、前記設定圧切替手段は、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記低圧側の設定圧に移行させるとき、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力に基づいて、前記操作用流体圧を前記プレッシャレギュレータに供給するものであるのがよい。この構成により、操作用流体圧専用の圧力源が必要でなくなる。
 この燃料供給装置においては、前記燃料ポンプと前記プレッシャレギュレータの間に、前記燃料ポンプから前記燃料噴射部側への燃料供給方向に開弁し、前記燃料噴射部側から前記燃料ポンプへの燃料の逆流を阻止する逆止弁が設けられ、前記設定圧切替手段が、前記逆止弁より上流側の前記燃料の圧力に基づいて、前記操作用流体圧を前記プレッシャレギュレータに供給するのが好ましい。この構成では、燃料ポンプから燃料噴射部側に吐出された燃料の逆流が阻止されるとともに、燃料供給経路内の燃料の所要の圧力が確保され、一方、燃料ポンプの始動時において、操作用流体圧が早期に昇圧可能になる。
 また、前記設定圧切替手段が、非通電時に前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記操作用流体圧として前記プレッシャレギュレータに供給する電磁弁を含んで構成されているのが好ましい。この構成により、燃料ポンプからの燃料が専ら低圧側に調圧される通常運転中、電磁弁を非通電状態にすることができ、低燃費要求および省電力要求に応えることができる。
 さらに、前記電磁弁が、前記燃料ポンプからの燃料の圧力が導入される第1ポートと、前記プレッシャレギュレータに前記操作用流体圧が供給される第2ポートと、前記燃料タンクの内圧もしくは大気圧が導入される第3ポートとを有する三方弁で構成され、前記三方弁の非通電時に前記第2ポートに前記第1ポートが連通し、前記三方弁の通電時に前記第2ポートに前記第3ポートが連通することが好ましい。この構成により、三方弁の非通電時に、操作用流体圧供給ポートとなる第2ポートにポンプからの吐出燃料圧を供給でき、かつ、三方弁の通電時には、その第2ポートを燃料タンク内もしくは大気圧空間に開放することができ、省電力で確実な設定圧の切替えが可能になる。
 本発明に係る燃料供給装置においては、前記プレッシャレギュレータが、ケースと、前記ケース内で開弁したとき前記燃料ポンプからの燃料を前記燃料タンク内に排出することで燃料を調圧する燃圧調圧弁と、前記燃料ポンプからの燃料の圧力が前記高圧側の設定圧に達するまで前記燃圧調圧弁の閉弁状態を保持するように前記燃圧調圧弁を閉弁方向に付勢する第1付勢手段と、前記操作用流体圧に基づいて前記燃圧調圧弁を開弁方向に付勢する第2付勢手段と、を含んで構成されているのが好ましい。
 この構成により、操作用流体圧が低下したときに第1付勢手段の付勢力に応じて高圧側の設定圧の燃圧が安定確保され、操作用流体圧が上昇したときには第2付勢手段の付勢力に応じて燃圧調圧弁が開弁方向に付勢され、低圧側の設定圧の燃圧が安定確保される。したがって、任意の作動流体圧源からの加圧された流体を操作用流体圧に用いて、プレッシャレギュレータの確実な設定圧の切替えを可能にすることができる。
 また、前記プレッシャレギュレータが、前記ケース内に調圧室と背圧室とを区画形成するとともに両室間の差圧に応じて変位する変位部を有する隔壁部材を含み、前記燃圧調圧弁が、前記調圧室内で前記変位部の変位に応じて開弁および閉弁するのが好ましい。これにより、操作用流体圧を用いるより確実な設定圧の切替えが可能になる。
 前記第2付勢手段は、前記ケース内に前記操作用流体圧を導入する操作圧室を画成するとともに該操作圧室内で前記操作用流体圧を受圧する受圧部材を有し、該受圧部材から前記変位部に前記燃圧調圧弁の開弁方向への操作力を伝達するのがよい。この構成により、第2付勢手段の付勢力による付勢方向を第1付勢手段の付勢力による付勢方向とは逆向きにしつつ、第2付勢手段の配置の自由度を高めることができる。
 また、前記第2付勢手段は、前記受圧部材と前記隔壁部材の前記変位部との間に、前記受圧部材から前記変位部に前記燃圧調圧弁の開弁方向への操作力を伝達する弾性部材を有するのがより好ましい。この構成により、受圧部材から変位部への操作力伝達が可能になるとともに、操作用流体圧の低下時に受圧部材を復帰位置に復帰させることが可能になり、設定圧切替手段を簡素に構成できる。
 前記ケース内に前記操作圧室および前記背圧室を有する燃料供給装置においては、前記操作圧室が、前記調圧室に対して前記背圧室とは反対側に位置し、前記受圧部材が、前記操作圧室内に位置する一端側の受圧部と、前記調圧室内に位置する他端側の操作力伝達部とを有することが好ましい。この構成により、第2付勢手段の付勢力を第1付勢手段の付勢方向と逆向きにしつつ、第2付勢手段の配置の自由度を高めることができ、しかも、操作用流体圧に応じた確実な操作力伝達ができる。
 また、前記ケース内に前記背圧室を有する燃料供給装置においては、前記第1付勢手段が、前記背圧室内で前記ケースの内底部と前記隔壁部材との間に縮設された高圧設定用の弾性部材で構成され、前記ケースには、前記背圧室を前記ケースの外部の空間に開放する開放穴が形成されているのが好ましい。この構成により、第1付勢手段が高圧側の設定圧を安定確保できる簡素な構成となる。
 本発明によれば、内燃機関等のような燃料消費部の始動時に高い燃圧を確保してその始動性を向上させるとともに、低燃費要求や省電力要求に応えることができる燃料供給装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る燃料供給装置の全体の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置における制御系の構成図である。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置の第1の動作説明図で、エンジン停止中およびエンジン停止時の動作モードを示している。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置の第2の動作説明図で、エンジン始動時およびエンジン停止直前の動作モードを示している。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置の第3の動作説明図で、エンジンの部分負荷時(パーシャル時)の動作モードを示している。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置で実行されるエンジン始動時の燃圧制御プログラムの概略処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置で実行されるエンジン運転中の燃圧制御プログラムの概略処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置で実行されるエンジン停止時の燃圧制御プログラムの概略処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置を装備するエンジンの部分負荷運転領域の説明図である。 本発明の一実施形態に係る燃料供給装置を装備するエンジンの停止直後におけるデリバリーパイプ内の燃料温度変化を示すグラフである。
 以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
 図1~図5は、本発明の一実施形態に係る燃料供給装置の概略構成とその複数の動作モードを示している。なお、本実施形態は、本発明を車両に搭載される内燃機関の燃料供給装置に適用したものである。
 まず、構成について説明する。
 図1に示すように、本実施形態の燃料供給装置は、車載用の燃料タンク1と、その燃料タンク1内に貯留された燃料をエンジン20(内燃機関、燃料消費部)の少なくとも1つ、例えば複数のインジェクタ21(図1中に1つのみ図示している)に供給する燃料ポンプ10と、燃料ポンプ10からインジェクタ21に供給される燃料を導入して予めの設定圧であるシステム圧P1に調圧するとともに、その設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とに切り替える、すなわち可変制御することができるプレッシャレギュレータ30と、プレッシャレギュレータ30の設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とのうち任意の設定圧に切替制御することができる設定圧切替手段40と、を備えている。
 エンジン20は、自動車に搭載される多気筒の内燃機関、例えばポート噴射方式の4サイクルガソリンエンジンであり、燃料タンク1内には、その燃料であるガソリンが貯留されている。なお、本発明がポート噴射方式以外のエンジン、すなわち、デュアル噴射方式や筒内噴射方式の内燃機関の燃料供給装置にも適用可能であることはいうまでもない。
 燃料ポンプ10は、例えばポンプ作動用の羽根車を有するポンプ作動部分10pとそのポンプ作動部分10pを駆動する直流の内蔵モータ10mとを内蔵するポンプで構成されており、燃料タンク1内から燃料を汲み上げ加圧して吐出することができるとともに、モータ回転速度[rpm]を変化させることでその単位時間当りの吐出量を可変制御することができるようになっている。
 この燃料ポンプ10の吸入口側にはサクションフィルタ11が、吐出口の近傍には吐出燃料の逆流(流入)を阻止する逆止弁12が、それぞれ装着されており、燃料ポンプ10とプレッシャレギュレータ30の間の燃料通路14上には、燃料中の異物を除去する燃料フィルタ13が設けられている。逆止弁12は、燃料ポンプ10のポンプ作動部分10pとプレッシャレギュレータ30の間で、燃料ポンプ10からインジェクタ21側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ21側から燃料ポンプ10への燃料の逆流方向には閉弁し、その逆流を阻止することができる。
 また、燃料ポンプ10は、電子制御ユニット(以下、ECUという)50によってその内蔵する内蔵モータ10mへの通電を制御されることで、駆動および停止されるようになっている。具体的には、例えば燃料ポンプ10の内蔵モータ10mがECU50からの制御信号に従って駆動され、あるいはその駆動が停止される。また、燃料ポンプ10の内蔵モータ10mへの通電電流を制御することで、燃料ポンプ10の単位時間当りの燃料吐出量を変化させることができるようになっている。
 複数のインジェクタ21は、エンジン20の燃料噴射部であり、エンジン20の複数の気筒に対応して設けられ、例えばその噴孔側の端部21aを複数の気筒の吸気ポート(図示せず)内に露出している。また、プレッシャレギュレータ30を介して燃料ポンプ10から供給される燃料は、デリバリーパイプ22を介して各インジェクタ21に分配されるようになっている。
 プレッシャレギュレータ30は、燃料入口31a、燃料出口31b、操作圧導入ポート31cおよびリターンポート31dが形成された略円形横断面のケース31と、そのケース31内で開弁したとき燃料ポンプ10からの燃料を燃料タンク1内に排出することで燃料を調圧する燃圧調圧弁35と、燃料ポンプ10からの燃料の圧力が高圧側の設定圧に達するまで燃圧調圧弁35の閉弁状態を保持するように燃圧調圧弁35を閉弁方向に付勢する高圧設定用の圧縮コイルばね36(第1付勢手段、高圧設定用の弾性部材)と、操作用流体圧P2に基づいて燃圧調圧弁35を開弁方向に付勢する第2付勢手段としての受圧部材37および減圧用の圧縮コイルばね38とを含んで構成されている。なお、図1において、圧力P3は、燃料タンク1の内圧あるいは大気圧となる各ポート部分の圧力を示している。
 ここで、高圧側の設定圧は、例えば400[kPa](ゲージ圧;以下、同様)であり、エンジン停止直後等にデリバリーパイプ22内の燃料温度が高温になっても、燃料ベーパが生じ難い燃圧(通常、324kPa以上)の設定値となっている。また、低圧側の設定圧は、例えば200[kPa]であり、走行中にデリバリーパイプ22内の燃料温度が比較的低温になったとき、燃料ベーパが生じ難い燃圧設定値となっている。
 また、プレッシャレギュレータ30は、ケース31内に調圧室33と背圧室34とを区画形成するとともに両室33、34の間の差圧に応じて変位する変位部32aを有するダイヤフラム状の隔壁部材32を含んでおり、燃圧調圧弁35は、その調圧室33内での変位部32aの変位に応じて開弁および閉弁するようになっている。
 隔壁部材32は、例えば硬質な略円板状の素材からなる中央の変位部32aと、その変位部32aを取り巻く弾性膜状の可撓性の環状部32bとからなり、調圧室33側および背圧室34側から受ける付勢力に応じてその変位部32aを図中上下方向に変位させることができる。あるいは、隔壁部材32は、全体的に略円板形状をなし、その外周部に調圧室33と背圧室34の間を液体密に仕切るとともにケース31に対し摺動可能なシール部を有するものであってもよい。
 隔壁部材32の変位部32aは、例えば円形の中心穴32cを有しており、隔壁部材32の変位部32aによって燃圧調圧弁35の略球状弁体35aが着座可能な環状弁座35bが構成されている。この環状弁座35bのバルブシート面は、例えば円錐面をなしている。
 さらに、燃圧調圧弁35の略球状弁体35aは、垂直方向のステム部材35cを介してケース31に固定および支持されており、高圧設定用の圧縮コイルばね36により図1中上方側に付勢される隔壁部材32の変位部32aがこの略球状弁体35aによって図1中上方側への移動を規制されるようになっている。すなわち、燃圧調圧弁35の略球状弁体35aおよびステム部材35cは、隔壁部材32の変位部32aの図中上側(設定圧の増加側)への移動限界を規定するストッパとしても機能する。
 受圧部材37は、ケース31内に操作用流体圧を導入する操作圧室39を画成するとともに、その操作圧室39内で操作用流体圧P2を受圧するようになっており、この受圧部材37から隔壁部材32の変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力が流体圧としてではなく機械的操作力として伝達されるようになっている。また、受圧部材37と隔壁部材32の変位部32aとの間には、受圧部材37から変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力を伝達する減圧用の圧縮コイルばね38が介装されている。
 プレッシャレギュレータ30は、受圧部材37から変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力が伝達されるときに、隔壁部材32の変位部32aを燃圧調圧弁35の略球状弁体35aに対して図中下方側に、すなわち燃圧調圧弁35の開弁方向に変位させて燃圧調圧弁35を開弁させる。そして、調圧室33内の燃料が燃圧調圧弁35を通して背圧室34側に漏れることで、調圧室33内の燃料の圧力が低圧側に調圧される。なお、背圧室34側に漏れる燃料は、リターンポート31dから燃料タンク1内に排出される。
 また、受圧部材37は、燃料ポンプ10からの吐出圧Pwが操作用流体圧P2として操作圧室39内に供給されるときに、変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力を伝達する。したがって、燃料ポンプ10からの吐出圧Pwが操作用流体圧P2として操作圧室39内に供給されるときに、燃料ポンプ10からの燃料が調圧室33内で低圧側の設定圧に調圧されることになる。
 一方、受圧部材37は、操作圧室39内に供給される操作用流体圧P2が燃料タンク1の内圧もしくは大気圧P3(以下、燃料タンク1の内圧P3という)まで低下するときに、減圧用の圧縮コイルばね38からの付勢力(反力)によって図1に示す復帰位置に復帰するとともに、燃圧調圧弁35を閉弁させる。したがって、操作圧室39内が燃料タンク1内圧空間あるいは大気圧空間に開放されるとき、燃料ポンプ10からの燃料が調圧室33内で高圧側の設定圧に調圧される。
 プレッシャレギュレータ30は、このように、燃料ポンプ10から吐出されエンジン20のインジェクタ21に供給される燃料を調圧室33内に選択的に導入することで、調圧室33内の燃料を予め設定された高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とのうち任意の一方の設定圧に切り替えながら調圧することができ、操作用流体圧P2が低下するときに燃料ポンプ10からの燃料を高圧側の設定圧に調圧することができる。
 設定圧切替手段40は、プレッシャレギュレータ30の設定圧の切替制御を実行する手段であり、プレッシャレギュレータ30の設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とに切り替える(可変制御する)ために、燃料ポンプ10から吐出されインジェクタ21に供給される燃料を調圧室33内に選択的に導入する公知の三方電磁弁41(電磁弁、三方弁)と、この三方電磁弁41の電磁操作部41dへの通電状態(通電(ON)/非通電(OFF))を制御するECU50および後述するリレースイッチ24と、を含んで構成されており、三方電磁弁41は、その非通電時に燃料ポンプ10から吐出される燃料の圧力を操作圧室39に供給する圧力供給通路43を開通させるようになっている。
 具体的には、三方電磁弁41は、燃料ポンプ10からの燃料の圧力が導入される第1ポート41aと、操作圧室39への操作用流体圧P2が供給される第2ポート41bと、燃料タンク1の内圧P3が導入される第3ポート41cとを有している。そして、この三方電磁弁41の電磁操作部41dへの通電の有無によって、その非通電時には、第2ポート41bに第1ポート41aが連通し、その通電時には、第2ポート41bに第3ポート41cが連通するようになっている。
 ECU50は、例えばCPU(Central Processing Unit)51、ROM(Read Only Memory)52、RAM(Random Access Memory)53、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の不揮発性メモリからなるバックアップメモリ54に加えて、入力インターフェース回路55および出力インターフェース回路56等を含んで構成されている。このECU50には車両のイグニッションスイッチ44のON/OFF信号が取り込まれるとともに、バッテリ46からの電源供給がなされる。
 ECU50の入力インターフェース回路55には、図2に示すように、エアフローメータ61、回転数センサ62、スロットルセンサ63、酸素センサ64、気筒判別センサ65、吸気温センサ66、水温センサ67、アクセル開度センサ68等のセンサ群60が接続されており、これらセンサ群60からのセンサ情報がA/D変換器等を含む入力インターフェース回路55を通してECU50に取り込まれるようになっている。
 図1および図2に示すように、ECU50の出力インターフェース回路56には、燃料噴射部であるインジェクタ21、点火プラグを駆動するイグナイタ23、燃料ポンプ10や三方電磁弁41等のアクチュエータ類を制御するためのリレースイッチ24、25、ポンプ電流を可変制御するためのスイッチング素子26等が接続されており、アクチュエータ類へのバッテリ46からの電源供給を制御するようになっている。ここで、スイッチング素子26は、例えばPWM(Pulse Width Modulation)入力信号に応じて燃料ポンプ10の内蔵モータ10mのコイルへの通電電流を可変制御するMOS-FET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)形のトランジスタで構成されている。
 ECU50は、CPU51により、主としてROM52に格納された制御プログラムに従って、RAM53およびバックアップメモリ54との間でデータを授受しながら、入力インターフェース回路55から取り込んだ各種センサ情報、並びにROM52やバックアップメモリ54に予め格納された設定値およびマップ情報等に基づいて、演算処理を実行する。そして、その結果に応じて出力インターフェース回路56からの制御信号出力を行なうことで、エンジン20の電子制御を実行するとともに、後述するような燃圧の切替制御の機能を発揮できるようになっている。
 より具体的には、ECU50は、図2に機能ブロックで示すような複数の機能部で構成されている。
 すなわち、ECU50は、CPU51、ROM52、RAM53およびバックアップメモリ54と、ROM52およびバックアップメモリ54に格納された制御プログラム、設定値およびマップ情報等とによって、センサ群60からのセンサ情報に基づき車両の運転状態を検出する運転状態検出部71と、エンジン20の電子制御のための制御値、例えば要求される燃料噴射時間や点火時期、スロットル開度、負荷等を算出する制御値算出部72と、制御値算出部72での算出結果に基づいてエンジン20の要求される運転状態(例えば、要求される燃料噴射量が燃圧切替判定用の閾値以上か否か)を把握し、ROM52またはバックアップメモリ54に予め格納された判定マップから、要求される燃圧の設定圧が高圧側の設定圧であるか低圧側の設定圧であるかを判定する要求設定圧判定部73と、制御値算出部72で算出される要求燃料噴射時間および燃圧の設定圧に基づいて要求される燃料消費量を所定周期毎に算出する燃料消費量算出部74と、燃料ポンプ10の通電状態に基づいて算出される燃料ポンプ10の吐出量および制御値算出部72で算出された燃料噴射時間に基づいて、プレッシャレギュレータ30から燃料タンク10内に戻るリターン燃料量を算出するP/Reg通過流量算出部75と、燃料消費量算出部74で算出された要求される燃料消費量およびP/Reg通過流量算出部75で算出された通過流量に基づいて目標燃料吐出量を算出する目標燃料吐出量算出部76と、をそれぞれ構成している。
 また、ECU50の出力インターフェース回路56は、制御値算出部72での算出結果に基づいてインジェクタ21に噴射駆動パルスを出力する噴射駆動信号出力部81と、イグナイタ23に点火信号を出力する点火信号出力部82と、要求設定圧判定部73での判定結果に応じてプレッシャレギュレータ30の設定圧を高圧側か低圧側のいずれか一方に切り替える設定圧切替信号を出力する設定圧切替信号出力部83と、燃料ポンプ10の目標燃料吐出量に応じた例えばPWM方式のポンプ駆動パルス信号とスタータ信号およびエンジン回転信号が所定時間継続して入力されたときに燃料ポンプ10を駆動開始するためのリレー切替信号とをそれぞれ出力するポンプ制御信号出力部84とを含んで構成されている。
 ここで、設定圧切替信号出力部83は、要求設定圧判定部73での判定結果に応じて、三方電磁弁41の電磁操作部41dとバッテリ46(図2中に+Bで示す;以下、単にバッテリ電源ともいう)との間に位置するリレースイッチ24に対して、そのコイルを励磁する電流を供給しまたはその電流を遮断することで、リレースイッチ24のON/OFFを切り替え、三方電磁弁41の通電状態を切り替えるようになっており、設定圧切替信号としてのリレースイッチ24へのコイル電流のON/OFFによりプレッシャレギュレータ30の設定圧を高圧側か低圧側に切り替えることができる。
 また、ポンプ制御信号出力部84は、バッテリ電源に接続するリレースイッチ25およびスイッチング素子26と協働して、要求される噴射量の燃料をインジェクタ21に供給するように燃料ポンプ10の内蔵モータ10mの回転数を制御するようになっている。このポンプ制御信号出力部84は、噴射が要求される要求燃料噴射量が予め設定された噴射量より少ないとき、プレッシャレギュレータ30から燃料タンク1内に戻る燃料の流量を少流量に抑制するように燃料ポンプ10の吐出量を減少させることができる。なお、内蔵モータ10mには、電源ON/OFFの切替え時におけるモータコイルの発生電圧をクランプするとともに電流方向を規制する機能を有する公知のクランプダイオードやコンデンサが装着され得る。
 上述のように構成されたECU50は、ROM52内に格納された制御プログラムを実行することで、センサ群60からのセンサ情報およびROM52やバックアップメモリ54に予め格納された設定値やマップ情報に基づいて運転状態検出部71、制御値算出部72および要求設定圧判定部73の機能を発揮し、エンジン20の始動時には、三方電磁弁41を通電状態としてその第2ポート41bに第3ポート41cを連通させ、それによって、操作圧室39内に供給される操作用流体圧P2を燃料タンク1の内圧あるいは大気圧まで低下させて燃圧調圧弁35を閉弁させ、高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力によって燃料ポンプ10からの燃料を調圧室33内で高圧側の設定圧に調圧させるようになっている。
 また、ECU50は、ROM52内に格納された制御プログラムを実行することで、センサ群60からのセンサ情報およびROM52やバックアップメモリ54に予め格納された設定値やマップ情報に基づいて運転状態検出部71、制御値算出部72および要求設定圧判定部73の機能を発揮し、エンジン20の運転中にその負荷状態を繰返し判定し(詳細は後述する)、始動後の運転状態の大半を占める部分負荷の運転、すなわち始動後であって高負荷運転でない運転(以下、パーシャル運転ともいう)の領域において、三方電磁弁41への通電を停止し、ケース31内の操作圧室39に燃料ポンプ10からの吐出燃料圧である操作用流体圧P2を導入させることで、操作圧室39内の操作用流体圧P2を受圧部材37に受圧させる。そして、それにより、受圧部材37から隔壁部材32の変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力を伝達させ、高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力に対抗する減圧用の圧縮コイルばね38の付勢力を強めることで、隔壁部材32に作用する設定圧を高める方向への付勢力を低下させ、燃料ポンプ10からの燃料を調圧室33内で低圧側の設定圧に調圧させる機能を発揮するようになっている。
 さらに、ECU50は、ROM52内に格納された制御プログラムを実行することで、センサ群60からのセンサ情報およびROM52やバックアップメモリ54に予め格納された設定値やマップ情報に基づき、エンジン20の運転状態がエンジン停止状態に移行する直前の状態か否かを所定時間毎に判定し、そのエンジン停止に先立って三方電磁弁41を通電状態にすることで、操作圧室39内に供給される操作用流体圧P2を燃料タンク1の内圧か大気圧まで低下させて燃圧調圧弁35を閉弁させ、エンジン20の停止直前にプレッシャレギュレータ30を強制的に高圧側の設定圧に移行させる機能を発揮するようになっている。
 併せて、ECU50は、エンジン20の停止に先立って三方電磁弁41を通電状態とした状態から、燃料ポンプ10が停止してその吐出圧Pwが燃料タンク1の内圧P3に近い圧力、例えば0[kPa](ゲージ圧)まで低下したか、その低下状態に達し得る程度の待ち時間が経過したときに、三方電磁弁41をOFF(非通電)状態に移行させることで、プレッシャレギュレータ30の高圧側の設定圧に移行した状態を三方電磁弁41のOFF後においても安定保持可能にする機能を発揮するようになっている。
 そのため、ECU50のROM52およびバックアップメモリ54に格納される設定値には、燃圧の高圧側の設定値および低圧側の設定値がそれぞれ含まれ、ROM52およびバックアップメモリ54に格納されるマップ情報には、図9を用いて後述するような運転負荷の判定とその判定結果に応じた燃圧の切替制御のためのマップが含まれている。
 このように、設定圧切替手段40は、燃料ポンプ10の停止時等におけるプレッシャレギュレータ30の設定圧を、燃料ポンプ10の作動中におけるプレッシャレギュレータの通常の設定圧より高くするようになっている。ここにいう通常の設定圧とは、燃料消費部であるエンジン20の燃料消費に伴う通常出力時の設定圧あるいは平均的な出力時の設定圧であり、低圧側の設定圧に相当する。ただし、燃料ポンプ10の作動中に、必要に応じて低圧側の設定圧から高圧側の設定圧に切り替えられることがある。
 なお、ここでは詳述しないが、ECU50は、車両の一時停止時等にエンジン20の無駄なアイドリングを回避すべく、公知のアイドルストップ制御(例えば停車時間が数秒間を超えるとエンジンを停止させて燃料消費と排気ガス放出を抑える制御)を実行するようになっている。さらに、エンジン20が電動モータを含むハイブリッド方式のパワーユニットの一部を構成する場合には、ECU50は、車両の低速走行時等にもエンジン20を適時に停止する制御を実行するように構成され得る。
 また、本実施形態においては、高圧設定用の圧縮コイルばね36は、背圧室34内でケース31の内底部31eと隔壁部材32との間に縮設された高圧設定用の弾性部材であり、本発明にいう第1付勢手段として機能する。この高圧設定用の圧縮コイルばね36は、減圧用の圧縮コイルばね38の組込み荷重より十分に大きな組込み荷重を有し、ストッパとしての燃圧調圧弁35の略球状弁体35aおよびステム部材35cによって隔壁部材32の変位部32aの図1中上側への移動が制限される状態下で燃圧調圧弁35の確実な閉弁状態を保持するための付勢力を加えるとともに、調圧室33内の燃圧が高圧側の設定圧を超えるときには燃圧調圧弁35を開弁させて調圧室33内の燃圧の上昇を制限し、調圧室33内の燃料を高圧側の設定圧に調圧することができる。また、ケース31に形成されたリターンポート31dは、背圧室34をケース31の外部の空間に開放する開放穴となっており、開弁時の燃圧調圧弁35から燃料タンク1内に排出されるリターン燃料の通路ともなっている。ただし、燃圧調圧弁35から燃料タンク1内に排出されるリターン燃料の通路は、必ずしも背圧室34を通る必要はない。
 また、操作圧室39は、調圧室33に対して背圧室34とは反対側に位置しており、受圧部材37は、操作圧室39内に位置する一端側の受圧部37aと調圧室33内に位置する他端側の操作力伝達部37bとを有するが、受圧部材37を背圧室34内に配置して隔壁部材32に背圧室34内から引張り方向の付勢力(高圧設定用の圧縮コイルばね36から隔壁部材32への付勢力とは逆向きの力)を加えるようにしてもよい。また、燃圧調圧弁35の略球状弁体35aを調圧室33内でケース31に支持させることもできるし、燃圧調圧弁35の開弁時に調圧室33から燃料タンク1内に燃料を排出させるリターンポートをケース31に支持された筒状の弁体支持部材の内部に形成してもよい。
 次に、動作について説明する。
 (エンジン停止中:動作モードA)
 上述のように構成された本実施形態の燃料供給装置では、エンジン20の停止中、燃料ポンプ10の吐出圧が0[kPa]で、三方電磁弁41の通電は停止されている。
 このとき、プレッシャレギュレータ30は、ケース31内の操作圧室39に燃料ポンプ10からの吐出燃料圧である操作用流体圧P2を導入する状態となっているが、操作用流体圧P2が燃料タンク1の内圧P3まで低下しているので、操作圧室39内は燃料タンク1の内圧か大気圧P3となっており、受圧部材37は図1および図3に示す復帰位置にある。したがって、このとき、燃圧調圧弁35は閉弁しており、燃料ポンプ10からの加圧された燃料が調圧室33内に導入されると、高圧側の設定圧に調圧された燃料が即座にインジェクタ21側に給送され得る状態となっている。なお、エンジン停止中、調圧室33内の燃圧はシステム圧P1に等しくなっており、受圧部材37が復帰位置にあるときの減圧用の圧縮コイルばね38の付勢力が小さく、隔壁部材32の受圧面積がSであるとすると、調圧室33側から隔壁部材32に作用する付勢力P1×Sが、高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力F1と釣り合う状態となっている。
 (エンジン始動時:動作モードB)
 エンジン20が始動されるときには、ECU50により、まず、三方電磁弁41への通電がなされ、次いで、燃料ポンプ10が起動される。
 したがって、燃料ポンプ10の吐出圧が上昇していく段階において、プレッシャレギュレータ30の操作圧室39に導入される操作用流体圧P2は、燃料タンク1の内圧P3に保持され、図4に示すように、プレッシャレギュレータ30の燃圧調圧弁35の閉弁状態は継続しているから、燃料ポンプ10からの燃料が調圧室33内に導入されるとともに燃料ポンプ10の吐出圧が上昇するとき、その燃料が速やかに高圧側の設定圧、例えば400[kPa]に達し、供給管路15(図1参照)を通し高燃圧のシステム圧P1(図4中では、P1=Hで示す)としてデリバリーパイプ22に供給される。なお、このとき、調圧室33内の燃圧はシステム圧P1に等しく、受圧部材37が復帰位置にあるときの減圧用の圧縮コイルばね38の付勢力が小さいままであるから、調圧室33側から隔壁部材32に作用する付勢力P1×Sと、高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力F1とが、高圧側の設定圧を生じさせる状態で釣り合うことになる。
 具体的には、ECU50は、例えばイグニッションキーがスタート位置に操作されてイグニッションスイッチ44からイグニッションONの要求が発生すると、図6に示すような始動時の燃圧制御プログラムを実行する。
 ここでは、まず、エンジン20の始動時における三方電磁弁41への始動時の一時的な通電が開始されるとともに、その通電時間を計測するカウンタCAがカウントアップされる(ステップS11)。
 次いで、カウンタCAのカウント値が三方電磁弁41のOFF状態からON状態への切替えに要する時間として予め設定された切替えまでの通電時間KAに達したか否かがチェックされ(ステップS12)、その結果がNO(否定)であれば、三方電磁弁41への通電状態(ON状態)が保持される。
 次いで、カウンタCAのカウント値が通電時間KAに達すると(ステップS12でYES(肯定)の場合)、燃料ポンプ10への通電が開始されるとともに(ステップS13)、エンジン20を始動させるためのクランキングが開始される(ステップS14)。
 この燃料ポンプ10への通電は、エンジン20の運転状態に応じて少なくともON/OFF制御される。あるいは、それに加えて燃料ポンプ10の吐出量を可変する制御が実行される。
 次いで、例えばエンジン20が完爆状態となる始動完了回転数に達したか否かによってエンジン20の始動完了状態を検出できたか否かが所定時間毎に繰返し判定され(ステップS15)、その結果がNOの場合、(ステップS15)エンジン20のクランキングが継続される。
 次いで、エンジン20がその始動完了回転数に達すると(ステップS15でYESの場合)、ECU50は、エンジン20の始動完了状態を検出して、カウンタCAをクリアし、今回の始動時の燃圧制御プログラムを終了する。
 (パーシャル運転時:動作モードC)
 エンジン20の始動後の運転状態は、高燃圧が要求される特定の運転状態、例えば高負荷運転の要求時を除いて、通常は、専ら部分負荷で運転される部分負荷運転(パーシャル運転)状態となり、その部分負荷運転時には燃費やポンプ信頼性面から低圧側の設定圧が要求される。
 この部分負荷運転時においては、図5に示すように、ECU50により、三方電磁弁41への通電が停止されるとともに、燃料ポンプ10の運転が継続される。
 具体的には、エンジン20の運転中、ECU50は、各種センサ情報から得られるエンジン20の回転速度や車両の車速等の運転状態、運転者のアクセルペダル操作量等に基づいて、エンジン20に要求される運転状態を特定し、その運転状態が例えば図9中の高負荷運転領域R3に含まれるか、図9中の部分負荷運転領域R2に含まれるかを判定する。そして、エンジン20に要求される運転状態が部分負荷運転領域R2に含まれるときには、三方電磁弁41への通電を停止するとともに燃料ポンプ10への通電を継続するように通電制御用のリレースイッチ24、25等が制御される。なお、図9中では、始動時の運転領域をR1で示している。
 図5に示すように、エンジン20の部分負荷運転時においてプレッシャレギュレータ30の操作圧室39に導入される操作用流体圧P2は、調圧前の燃料ポンプ10の吐出圧となっているから、プレッシャレギュレータ30による調圧後の燃圧、すなわちシステム圧P1より高い圧力となっている。そして、この操作用流体圧P2が操作圧室39に導入されることで、受圧部材37が操作圧室39内の操作用流体圧P2を受圧して隔壁部材32の変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力を伝達する。したがって、燃料ポンプ10からの吐出燃料が調圧室33内で低圧側の設定圧、例えば200[kPa]に調圧され、供給管路15を通し低燃圧のシステム圧P1(図5中では、P1=Lで示す)としてデリバリーパイプ22に供給される。なお、このとき、調圧室33内の燃圧はシステム圧P1に等しく、受圧部材37が操作用流体圧を受圧し減圧用の圧縮コイルばね38の付勢力F2が大きくなっているから、調圧室33側から隔壁部材32に作用する付勢力はP1×Sと圧縮コイルばね38の付勢力F2の和であり、この付勢力(P1×S+F2)と高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力F1とが、低圧側の設定圧を生じさせる状態で釣り合うことになる。すなわち、P1×S=F1-F2=400×S-200×S=200×Sとなり、低圧側の設定圧である200[kPa]の調圧状態となる。
 より具体的には、エンジン20の始動完了が検知されると、ECU50は、図7に示す運転中の燃圧制御プログラムを実行する。
 この運転中の燃圧制御プログラムでは、まず、低圧側の設定圧の要求があるか否かが判定され(ステップS21)、その結果がYESであれば、次いで、三方電磁弁41への通電が停止され、三方電磁弁41がOFF状態となる(ステップS22)。
 次いで、高圧側の設定圧の要求があるか否かが判定され(ステップS23)、その判定結果がNOであれば、直前のステップに戻って、三方電磁弁41への通電停止状態が保持され、三方電磁弁41のOFF状態が継続される(ステップS22)。
 一方、高圧側の設定圧の要求があるか否かの判定結果がYESとなった場合(ステップS23でYESの場合)には、三方電磁弁41への通電がなされて、三方電磁弁41がON状態となり(ステップS24)、その後、最初のステップに戻って、一連の三方電磁弁41のON/OFF切替えの制御が再度実行される。なお、この運転中の燃圧制御プログラムは、後述するイグニッションOFFの要求が発生しない運転状態下でのみ実行される。また、この運転中の燃圧制御プログラムは、始動完了後に燃圧の切替要求が発生したときにのみその切替後の要求燃圧に従って三方電磁弁41をON/OFF制御する割込み処理としてもよい。
 (高負荷運転時:動作モードB)
 高圧側の設定圧の要求があるか否かの判定結果がYESとなるのは、例えば車両を運転するドライバからの操作入力や車両の走行環境の変化によってエンジン20に要求される運転状態が図9中の高負荷運転領域R3に入る場合であり、その場合、上述のようにECU50により、三方電磁弁41への通電がなされるとともに、燃料ポンプ10の運転が継続される。
 このとき、図4に示した始動時と同様に、プレッシャレギュレータ30の操作圧室39に導入される操作用流体圧P2は、一時的に燃料タンク1の内圧か大気圧にまで低下し、燃圧調圧弁35が閉弁側に復帰することになるから、燃料ポンプ10からの燃料が調圧室33内で高圧側の設定圧に調圧される状態となる。
 (エンジン停止直前:動作モードB)
 エンジン20を停止させる場合、例えばドライバによりイグニッションキーがイグニッションOFF側に操作された場合、ECU50は、エンジン20を停止させるのに先立って、エンジン20の停止直前に三方電磁弁41を通電状態にする。
 したがって、このとき、プレッシャレギュレータ30の直前の作動状態に関係なく、操作用流体圧P2が燃料タンク1の内圧か大気圧まで低下され、プレッシャレギュレータ30の設定圧が高圧側の設定圧に強制的に設定される状態に移行する。
 具体的には、ECU50は、エンジン20を停止させるイグニッションOFFの要求が発生すると、図8に示すようなエンジン停止時の燃圧制御プログラムを開始する。
 このエンジン停止時の燃圧制御プログラムでは、まず、三方電磁弁41への通電が実行されて、三方電磁弁41がON状態になるとともに、その通電時間を計測するカウンタCAがカウントアップされる(ステップS31)。
 次いで、カウンタCAのカウント値が三方電磁弁41を高圧側の設定圧に切り替えるのに要する時間として予め設定された停止直前の通電時間KBに達したか否かがチェックされ(ステップS32)、その結果がNOであれば、三方電磁弁41への通電状態(ON状態)が保持される。なお、ここでの通電時間KBは、三方電磁弁41を高圧側の設定圧に切り替える際に、受圧部材37の初期位置への復帰に伴って操作圧室39から作動流体である燃料が概ね排出されるのに要する時間に近い時間である。
 次いで、カウンタCAのカウント値が通電時間KBに達すると(ステップS32でYESの場合)、三方電磁弁41が高圧側の設定圧に切り替わった状態で、燃料ポンプ10への通電が遮断されるとともに、エンジン20を停止させるのに必要な処理が実行される(ステップS33)。
 次いで、カウンタCAのカウント値が、燃料ポンプ10の吐出圧が燃料タンク1の内圧か大気圧程度に低下するのに要する時間KCに達したか否かがチェックされ(ステップS34)、その結果がNOであれば、三方電磁弁41への通電状態が保持される。なお、ここでの通電時間KCは、カウンタCAのカウント値が通電時間KBのカウント後にさらにカウントアップされた値から把握することもできるし、燃料ポンプ10への通電が遮断された時点でカウントアップを開始したカウント値から把握することもできる。
 次いで、カウンタCAのカウント値が通電時間KCに達すると(ステップS34でYESの場合)、燃料ポンプ10の吐出圧Pwが燃料タンク1の内圧か大気圧程度まで十分に低下した状態で、三方電磁弁41への通電が遮断され、三方電磁弁41がOFF状態となり、今回のエンジン停止時の燃圧制御が終了する。
 (エンジン停止時:動作モードA)
 上述のエンジン停止直前の燃圧制御では、エンジン20の停止に先立って三方電磁弁41を通電状態としたまま、燃料ポンプ10への通電が停止される。そして、燃料ポンプ10の吐出圧Pwが燃料タンク1の内圧P3に近い圧力まで低下したか、その状態に達し得る待ち時間が経過すると、三方電磁弁41がOFF(非通電)状態に切り替えられる。
 このようにして三方電磁弁41がOFF状態に切り替えられるときには、プレッシャレギュレータ30は、ケース31内の操作圧室39に燃料ポンプ10からの吐出燃料圧である操作用流体圧P2を導入する状態となるが、エンジン20の停止直前に操作用流体圧P2が既に燃料タンク1の内圧P3程度まで低下しているので、受圧部材37は図1および図3に示す復帰位置に停止した状態を維持することになる。したがって、このとき、燃圧調圧弁35は閉弁したままで、燃料ポンプ10の吐出側の逆止弁12からインジェクタ21までの燃料供給経路が高圧の設定圧に調圧された状態に保持されたまま、エンジン20が停止することになる。そして、エンジン20が再度始動されるときには、プレッシャレギュレータ30は高圧側の設定圧を調圧可能な状態になっているから、燃料ポンプ10からの燃料が調圧室33内に導入されると、すぐにその燃料が高圧側の設定圧に調圧され得ることになる。
 (作用)
 上述のように、本実施形態の燃料供給装置では、燃料ポンプ10の停止時にプレッシャレギュレータ30の設定圧が高圧側となり、エンジン20の始動時に燃料ポンプ10が作動すると、即座に十分な燃圧での燃料供給が開始されることになり、高い燃圧が確保される。したがって、エンジン20の始動時における燃料供給経路中での燃料ベーパの発生が防止されることになり、エンジン20の始動性を向上させることができる。
 また、本実施形態では、プレッシャレギュレータ30が、その操作圧室39に導入される操作用流体圧P2により作動するものの、操作用流体圧P2が低下するときに燃料ポンプ10からの燃料を高圧側の設定圧に調圧し、操作用流体圧P2が高くなるときには燃料ポンプ10からの燃料を低圧側の設定圧に調圧する構成となっている。したがって、燃料ポンプ10を停止させるときに設定圧を容易に高圧側に設定できることになり、エンジン20の始動時等に設定圧を高めるために操作用流体圧P2を高める動力も必要でなく、その操作用流体圧P2が低下した状態で高圧側の設定圧の燃圧が安定確保される。また、操作用流体圧P2が上昇した状態では、受圧部材37から隔壁部材32への付勢力が安定して供給され、低圧側の設定圧の燃圧が安定確保されることになる。
 さらに、本実施形態の燃料供給装置においては、設定圧切替手段40が、エンジン20の停止に先立って操作用流体圧P2を低下させ、プレッシャレギュレータ30の設定圧を高圧側の設定圧に移行させるので、エンジン20が停止されるときに操作用流体圧P2の低下のタイミングを操作するだけで、その停止中にプレッシャレギュレータ30の設定圧が高圧の状態となるようにできる。したがって、エンジン20の始動あるいは高温再始動によって燃料ポンプ10が作動すると、即座に十分な燃圧での燃料供給が開始されることになり、始動時に高い燃圧を確保することができる。
 特に、高温再始動時には、図10に示すように、エンジン20の停止直後には、冷却水や冷却風によるエンジン20の冷却が停止されることで、デリバリーパイプ22内等の燃料供給経路中において燃料の温度が高くなることで燃料ベーパが生じ易くなり得るが、本実施形態では、エンジン20の高温再始動に燃料ポンプ10が起動されると、即座に十分な燃圧での燃料供給が開始されることで、良好な始動性が確保される。
 また、本実施形態では、設定圧切替手段40が、燃料ポンプ10の駆動前に操作用流体圧P2を燃料タンク1の内圧P3(大気圧程度)にすることで、プレッシャレギュレータ30の設定圧を高圧側の設定圧に移行させるので、エンジン20の始動時や高温再始動時等に、操作用流体圧P2を得るためにエンジン20に余計な負荷が加わらずに済むことになる。また、プレッシャレギュレータ30の設定圧を低圧側の設定圧に移行させるときには、設定圧切替手段40は、燃料ポンプ10から吐出される燃料の圧力に基づいて、操作用流体圧P2をプレッシャレギュレータ30に供給するので、操作用流体圧専用の圧力源が必要でない。
 しかも、燃料ポンプ10とプレッシャレギュレータ30の間に逆止弁12が設けられ、プレッシャレギュレータ30の設定圧を低圧側の設定圧に移行させるときには、設定圧切替手段40が、逆止弁12より上流側の燃料の圧力に基づいて操作用流体圧P2をプレッシャレギュレータ30に供給するので、燃料ポンプ10からインジェクタ21側に吐出された燃料の逆流が阻止されるとともに、燃料供給経路内の燃料の所要の圧力が有効に保持され、さらに、燃料ポンプ10の始動時に操作用流体圧P2が早期に昇圧可能になる。
 また、設定圧切替手段40は、非通電時に燃料ポンプ10から吐出される燃料の圧力を操作用流体圧P2としてプレッシャレギュレータ30に供給する電磁弁、すなわち三方電磁弁41を含んで構成されているので、燃料ポンプ10からの燃料が専ら低圧側に調圧される通常運転中、三方電磁弁41を非通電状態にすることができ、近時の車両への低燃費要求および省電力要求に応えることができる。さらに、三方電磁弁41の通電時には、その第2ポート41bを燃料タンク1内もしくは大気圧空間に開放することができ、省電力で確実な設定圧の切替えができる。
 加えて、本実施形態では、操作用流体圧P2が大気圧程度に低下したときには、高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力に応じて燃圧調圧弁35が閉弁方向に付勢されて高圧側の設定圧の燃圧が安定確保され、一方、操作用流体圧P2が燃料ポンプ10の吐出圧程度に上昇したときには、減圧用の圧縮コイルばね38の付勢力に応じて燃圧調圧弁35が開弁方向に付勢されて低圧側の設定圧の燃圧が安定確保される。したがって、操作用流体圧P2の切替えによる燃圧の設定圧の確実な切替えが可能になる。しかも、燃圧調圧弁35が、調圧室33内で隔壁部材32の変位部32aの変位に応じて開弁および閉弁するので、より確実な設定圧の切替えが可能になる。
 また、高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢力とは付勢方向が逆向きとなる機械的付勢力を発生する受圧部材37を用いているので、操作圧低下時に設定圧を高圧側にすることができるとともに、その受圧部材37の配置の自由度を高めることができる。
 さらに、受圧部材37と隔壁部材32の変位部32aとの間に、受圧部材37から変位部32aに燃圧調圧弁35の開弁方向への操作力を伝達する減圧用の圧縮コイルばね38が介装されているので、受圧部材37から変位部32aへの操作力伝達が可能になるとともに、操作用流体圧P2の低下時に圧縮コイルばね38の反力によって受圧部材37を復帰位置に復帰させることが可能になり、設定圧切替手段40を簡素に構成できることになる。
 その他、本実施形態では、操作圧室39が、調圧室33に対して背圧室34とは反対側に位置し、受圧部材37が、操作圧室39内に位置する一端側の受圧部37aと、調圧室33内に位置する他端側の操作力伝達部37bとを有するので、減圧用の圧縮コイルばね38の付勢力を高圧設定用の圧縮コイルばね36の付勢方向とは逆向きにしながら、減圧用の圧縮コイルばね38のような第2付勢手段(減圧用の付勢手段)の配置の自由度を高めることができ、しかも、操作用流体圧P2に応じた確実な操作力伝達ができることになる。
 また、高圧設定方向の付勢力を発生するために、背圧室34内でケース31の内底部31eと隔壁部材32との間に縮設された高圧設定用の圧縮コイルばね36が設けられ、ケース31には背圧室34をケース31の外部の空間に開放するリターンポート31dが形成されているので、高圧設定方向の付勢力を発生する第1付勢手段が安定した背圧で高圧側の設定圧を安定確保できる簡素な構成となる。
 このように、本実施形態においては、燃料ポンプ10の停止時にはプレッシャレギュレータ30の設定圧が高圧となり、エンジン20の始動時に燃料ポンプ10が作動すると、即座にインジェクタ21への十分な燃圧での燃料供給が開始され高い燃圧が確保されるようにしているので、エンジン20の始動時における燃料ベーパの発生を防止して、その始動性を向上させることができる。
 しかも、プレッシャレギュレータ30が、その内部に導入される操作用流体圧P2により作動して、その操作用流体圧P2が低下するときに燃料ポンプ10からの燃料を高圧側の設定圧に調圧するようになっているので、燃料ポンプ10の停止時に設定圧を容易に高圧側に設定することができ、エンジン20の始動時に設定圧を高めるために操作用流体圧P2を高める動力の必要をなくすことができるとともに、操作用流体圧P2が低下した状態で高圧側の設定圧の燃圧を安定確保することができる。また、操作用流体圧P2が上昇した状態で通常運転時の低圧側の設定圧の燃圧を安定確保することで、燃料ポンプ10の負荷を抑えることができる。
 なお、従来のように通電時にプレッシャレギュレータの背圧を昇圧させる電磁バルブを用い、エンジン停止時にその電磁バルブに通電することで高燃圧を保持することも考えられるが、車両の停止中にバッテリ電圧の低下を招いてしまうことになる。また、プレッシャレギュレータの背圧室に吸気負圧を導入することもできるが、エンジンの始動時に吸気負圧が大きくなるために燃圧が低くなって燃料ベーパが発生し易くなり、いわゆるラフアイドル(rough idle)等を招くことになってしまうという問題がある。したがって、そのようなものにあっては、内燃機関等のような燃料消費部の始動時に高い燃圧を確保してその始動性を向上させるとともに、低燃費要求や省電力要求に応えることができる燃料供給装置を提供することは、困難である。
 上述の一実施形態においては、ECU50は、例えばイグニッションキーがスタート位置に操作されてイグニッションONの要求が発生すると、始動時の燃圧制御プログラムを実行するものとしたが、公知のアイドリングストップを実行する車両でエンジン20を一時停止させた後に再始動させる場合、あるいは、ハイブリッド方式のパワーユニットを搭載する車両でそのパワーユニットの効率を高めるためにエンジン20を一時停止させた後に再始動する場合にも、その再始動のためのイグニッションON要求の発生時にステップS11~S16のような処理を実行することができることは勿論である。
 また、ECU50は、例えばドライバによりキースイッチがイグニッションOFF側に操作された場合に、エンジン20の停止直前に三方電磁弁41を通電状態にするものとしたが、公知のアイドリングストップを実行する車両でエンジン20を一時停止させる場合、あるいは、ハイブリッド方式のパワーユニットを搭載する車両でそのパワーユニットの効率を高めるためにエンジン20が一時停止される場合にも、その一時停止のためのイグニッションOFF要求の発生時にステップS31~S35のような処理を実行することができる。
 また、燃圧調圧弁35が略球状弁体35aと、その略球状弁体35aが着座可能な環状弁座35bとで構成されているものとしたが、その弁体35aは略球状でなく平らなまたは円弧断面に湾曲した略円板形のものであってもよく、環状弁座35bのバルブシート面は、円錐面をなしている必要はない。すなわち、燃圧調圧弁35のバルブ形態は、特に限定されるものではなく、公知の任意の方式の調圧弁が利用できる。
 さらに、上述の一実施形態においては、燃料消費部がガソリンを消費する車両用のガソリンエンジンであったが、他の燃料を用いるエンジンにも使用できることは勿論であり、車両用以外のエンジンにも適用可能である。また、燃料を消費して何らかの出力をなす各種の燃料消費部において、燃圧の高圧/低圧切替えがなされる場合にも、本発明を適用することができる。
 以上説明したように、本発明に係る燃料供給装置は、燃料ポンプの停止時にプレッシャレギュレータの設定圧が高圧となり、燃料消費部の始動時に燃料ポンプが作動すると、即座に十分な燃圧での燃料供給が開始され高い燃圧が確保されるようにしているので、内燃機関等のような燃料消費部の始動時における燃料ベーパの発生を防止して、燃料消費部の始動性を向上させることができる燃料供給装置を提供することができるという効果を奏するものであり、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料消費部に供給するとともに、その燃料消費部への燃料の供給圧力をプレッシャレギュレータにより調圧する車両用内燃機関に好適な燃料供給装置全般に有用である。
 1 燃料タンク
 10 燃料ポンプ
 12 逆止弁
 20 エンジン(内燃機関、燃料消費部)
 21 インジェクタ(燃料噴射部)
 30 プレッシャレギュレータ
 31 ケース
 31d リターンポート(開放穴)
 31e 内底部
 32 隔壁部材
 32a 変位部
 33 調圧室
 34 背圧室
 35 燃圧調圧弁
 36 高圧設定用の圧縮コイルばね(第1付勢手段、高圧設定用の弾性部材)
 37 受圧部材
 37a 受圧部
 37b 操作力伝達部
 38 減圧用の圧縮コイルばね(弾性部材)
 39 操作圧室
 40 設定圧切替手段
 41 三方電磁弁(電磁弁、設定圧切替手段)
 41a 第1ポート
 41b 第2ポート
 41c 第3ポート
 50 ECU(設定圧切替手段)
 60 センサ群
 73 要求設定圧判定部
 83 設定圧切替信号出力部
 84 ポンプ制御部
 P1 システム圧(調圧後の燃圧)
 P2 操作用流体圧(作動流体圧)
 P3 燃料タンクの内圧もしくは大気圧
 R1 始動時の運転領域
 R2 部分負荷運転領域(パーシャル運転領域)
 R3 高負荷運転領域
 

Claims (15)

  1.  燃料タンク内に貯留された燃料を燃料消費部に供給する燃料ポンプと、
     前記燃料ポンプから前記燃料消費部に供給される燃料を導入して設定圧に調圧するとともに、前記設定圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧とに切り替えることができるプレッシャレギュレータと、
     前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記高圧側の設定圧と前記低圧側の設定圧とのうち任意の設定圧に切替制御する設定圧切替手段と、を備え、
     前記設定圧切替手段が、前記燃料ポンプの停止時における前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記燃料ポンプの作動中における前記プレッシャレギュレータの設定圧より高くすることを特徴とする燃料供給装置。
  2.  前記プレッシャレギュレータが、内部に導入される操作用流体圧により作動して、前記操作用流体圧が低下するときに前記燃料ポンプからの燃料を前記高圧側の設定圧に調圧することを特徴とする請求項1に記載の燃料供給装置。
  3.  前記プレッシャレギュレータが、前記操作用流体圧が高くなるときには前記燃料ポンプからの燃料を前記低圧側の設定圧に調圧することを特徴とする請求項2に記載の燃料供給装置。
  4.  前記燃料消費部が、内燃機関の燃料噴射部であり、
     前記設定圧切替手段は、前記内燃機関が停止されるときには、該停止に先立って前記操作用流体圧を低下させ、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記高圧側の設定圧に移行させることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の燃料供給装置。
  5.  前記設定圧切替手段は、前記燃料ポンプの駆動前に前記操作用流体圧を大気圧にして、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記高圧側の設定圧に移行させることを特徴とする請求項2ないし請求項4のうちいずれか1の請求項に記載の燃料供給装置。
  6.  前記設定圧切替手段は、前記プレッシャレギュレータの設定圧を前記低圧側の設定圧に移行させるとき、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力に基づいて、前記操作用流体圧を前記プレッシャレギュレータに供給することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の燃料供給装置。
  7.  前記燃料ポンプと前記プレッシャレギュレータの間に、前記燃料ポンプから前記燃料噴射部側への燃料供給方向に開弁し、前記燃料噴射部側から前記燃料ポンプへの燃料の逆流を阻止する逆止弁が設けられ、
     前記設定圧切替手段が、前記逆止弁より上流側の前記燃料の圧力に基づいて、前記操作用流体圧を前記プレッシャレギュレータに供給することを特徴とする請求項6に記載の燃料供給装置。
  8.  前記設定圧切替手段が、非通電時に前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を前記操作用流体圧として前記プレッシャレギュレータに供給する電磁弁を含んで構成されていることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の燃料供給装置。
  9.  前記電磁弁が、前記燃料ポンプからの燃料の圧力が導入される第1ポートと、前記プレッシャレギュレータに前記操作用流体圧が供給される第2ポートと、前記燃料タンクの内圧もしくは大気圧が導入される第3ポートとを有する三方弁で構成され、
     前記三方弁の非通電時に前記第2ポートに前記第1ポートが連通し、前記三方弁の通電時に前記第2ポートに前記第3ポートが連通することを特徴とする請求項8に記載の燃料供給装置。
  10.  前記プレッシャレギュレータが、ケースと、前記ケース内で開弁したとき前記燃料ポンプからの燃料を前記燃料タンク内に排出することで燃料を調圧する燃圧調圧弁と、前記燃料ポンプからの燃料の圧力が前記高圧側の設定圧に達するまで前記燃圧調圧弁の閉弁状態を保持するように前記燃圧調圧弁を閉弁方向に付勢する第1付勢手段と、前記操作用流体圧に基づいて前記燃圧調圧弁を開弁方向に付勢する第2付勢手段と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項4ないし請求項9のうちいずれか1の請求項に記載の燃料供給装置。
  11.  前記プレッシャレギュレータが、前記ケース内に調圧室と背圧室とを区画形成するとともに両室間の差圧に応じて変位する変位部を有する隔壁部材を含み、
     前記燃圧調圧弁が、前記調圧室内で前記変位部の変位に応じて開弁および閉弁することを特徴とする請求項10に記載の燃料供給装置。
  12.  前記第2付勢手段は、前記ケース内に前記操作用流体圧を導入する操作圧室を画成するとともに該操作圧室内で前記操作用流体圧を受圧する受圧部材を有し、該受圧部材から前記変位部に前記燃圧調圧弁の開弁方向への操作力を伝達することを特徴とする請求項11に記載の燃料供給装置。
  13.  前記第2付勢手段は、前記受圧部材と前記隔壁部材の前記変位部との間に、前記受圧部材から前記変位部に前記燃圧調圧弁の開弁方向への操作力を伝達する弾性部材を有することを特徴とする請求項12に記載の燃料供給装置。
  14.  前記操作圧室が、前記調圧室に対して前記背圧室とは反対側に位置し、
     前記受圧部材が、前記操作圧室内に位置する一端側の受圧部と、前記調圧室内に位置する他端側の操作力伝達部とを有することを特徴とする請求項12または請求項13に記載の燃料供給装置。
  15.  前記第1付勢手段が、前記背圧室内で前記ケースの内底部と前記隔壁部材との間に縮設された高圧設定用の弾性部材で構成され、前記ケースには、前記背圧室を前記ケースの外部の空間に開放する開放穴が形成されていることを特徴とする請求項12ないし請求項14のうちいずれか1の請求項に記載の燃料供給装置。
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