JP2007303372A - 内燃機関の燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁弁等を設ける必要がなく、高出力化と低燃費化の要求を両立させ得る、構成の簡素な信頼性の高い内燃機関の燃料供給システムを提供する。
【解決手段】 要求噴射量の燃料をインジェクタ３１に供給するよう燃料ポンプ２１の作動を制御するポンプ制御部５９，６０と、供給側の燃料通路Ｐ１に接続する調整圧ポート７１ａ及びポンプ側燃料貯留室１１に連通するリターンポート７１ｂを有する低圧プレッシャレギュレータ７１と、供給側の燃料通路Ｐ１に接続する調整圧ポート７２ａ及びポンプ側燃料貯留室１１に連通するリターンポート７２ｂを有する高圧プレッシャレギュレータ７２と、ポート７１ｂから燃料貯留室１１に戻る燃料流量に応じて燃料貯留室１１に他の燃料貯留室１２、１３からの燃料を移送する移送ポンプ７６，７７と、戻り側の燃料通路Ｐ２に設置され燃料貯留室１１に戻る燃料流量を前後差圧に応じて制限するオリフィス８１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンク内の複数の燃料貯留室に貯留された燃料を燃料ポンプで燃料噴射装置（インジェクタ）に供給する内燃機関の燃料供給システム、特に鞍型燃料タンク内の燃料移送にジェットポンプを採用するとともに、燃料噴***度向上のため運転状態に応じた供給燃料圧力（以下、燃圧という）の高圧／低圧切換えを行なうようにした内燃機関の燃料供給システムに関する。

燃料タンク内に貯留された燃料をインジェクタ側に供給する燃料供給システムにおいては、いわゆる鞍形の燃料タンク（下面側にプロペラシャフト等が通過する凹部を形成した燃料タンク）内で、燃料ポンプが設置されたポンプ側燃料貯留室に他の燃料貯留室から燃料を移送するようにしたものがある。例えば、エンジンで遂次消費される燃料消費量分だけ連通路を通じて燃料を移送するように、ポンプから余計に吐出された燃料の戻り通路を分岐させ、その分岐通路内の戻り流量に応じて燃料ポンプ側燃料貯留室に他の燃料貯留室から燃料を移送するジェットッポンプを設けるとともに、そのジェットッポンプより上流側の分岐通路に電磁弁を設けて、移送量をコントローラ側から最適量に制御するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、電子制御燃料噴射方式の内燃機関においては、燃料噴射時間（噴射駆動パルス幅）と燃料噴射量との関係に直線性が要求されるが、高出力に対応すべく噴射孔面積を大きくすると、アイドリング時等のように要求噴射量が少ない低負荷領域で精度良く噴射量制御が行なうのが困難であるため、絞り弁下流側の吸気圧を背圧とするプレッシャレギュレータにより燃圧を調圧するとともにその燃圧の検出値に基づいて噴射駆動パルスを補正し、低負荷時には吸気に応じて燃圧を低下させることで制御精度を高め、絞り弁開度が大きくなり吸気圧も比較的大きくなる高負荷時には低負荷時よりも燃圧が高くなるようにして高出力の要求噴射量に対応可能にしたものがある（例えば特許文献２参照）。

さらに、高・低の燃圧についてインジェクタの噴射時間と要求噴射量との直線性が得られる範囲を予め把握し、高圧の燃圧では前記直線性が低下してしまう低負荷領域において高圧プレッシャレギュレータをバイパスする通路を形成して燃圧を低圧プレッシャレギュレータにより調圧し、噴射量制御のダイナミックレンジを広くして、燃料噴射制御の精度を確保するようにしたものがある（例えば特許文献３参照）。
特開２００４−２１８５７１号公報 実全昭６３−２２３６０号公報 特開平１０−２７４０７７号公報

しかしながら、従来の内燃機関の燃料供給システムにあっては、燃料の戻り通路を分岐させ、その分岐通路にジェットポンプのみならず電磁弁を設けてそのジェットポンプの作動の有無を切換えていたため、電磁弁及びその制御手段（以下、電磁弁等という）の必要から装置構成の複雑化と信頼性の低下を招来してしまうという問題があった。

また、プレッシャレギュレータの背圧に吸気圧を常時導入する従来の内燃機関の燃料供給システムにあっては、高温時に燃料ベーパが発生して始動性が悪くなる等の問題があったため、高温時にはプレッシャレギュレータの背圧室に大気圧を導くといったことがなされていたが、背圧切換え用の電磁弁等の必要から装置構成の複雑化と信頼性の低下を招来してしまうという問題があった。

さらに、低負荷領域において高圧プレッシャレギュレータをバイパスする通路を形成する従来の内燃機関の燃料供給システムにあっては、高圧プレッシャレギュレータをバイパスする通路を形成したり、その開閉用の電磁弁を設けたりする必要があり、やはり、電磁弁等の必要から装置構成の複雑化と信頼性の低下を招来してしまうという問題があった。

これらの問題に加えて、大気圧を背圧とする絶対圧制御を採用した場合、インジェクタのプランジャの受ける差圧も変化するため、燃圧を一定にすると負荷によってインジェクタの駆動負荷が増大してしまうことになり、このインジェクタ駆動負荷の増大に伴って微小通電時間でのインジェクタのニードル弁開度特性が悪化してしまい、内燃機関の低負荷時における燃焼制御性が悪化していた。特に、高回転負荷時に要求噴射量に応じた十分な燃料噴射量を確保するためにインジェクタの噴射孔面積が比較的大きく設定される高出力エンジンの場合、要求噴射量が非常に少ないアイドリング時等に駆動パルス幅が狭まり過ぎて噴射量の誤差が大きくなってしまうという問題が生じ、近年の高出力化と低燃費化の要求を両立させることが困難となっていた。

そこで、本発明は、電磁弁等を設ける必要がなく、高出力化と低燃費化の要求を両立させ得る、構成の簡素な信頼性の高い内燃機関の燃料供給システムを提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するため、（１）燃料タンク内の複数の燃料貯留室に貯留された燃料を燃料ポンプで燃料噴射装置に供給する内燃機関の燃料供給システムであって、
要求される噴射量の燃料を前記燃料噴射装置に供給するよう前記燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御手段と、前記燃料ポンプから前記燃料噴射装置への供給側の燃料通路に接続する第１の調整圧ポート及び前記燃料ポンプが設置されたポンプ側燃料貯留室に連通する第１のリターンポートを有し、大気圧を背圧として所定の低圧側の圧力調整値が設定された低圧プレッシャレギュレータと、前記供給側の燃料通路に接続する第２の調整圧ポート及び前記ポンプ側燃料貯留室に連通する第２のリターンポートを有し、大気圧を背圧として前記低圧プレッシャレギュレータよりも高い所定の高圧側の圧力調整値が設定された高圧プレッシャレギュレータと、前記第１のリターンポートから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量に応じて前記ポンプ側燃料貯留室に他の燃料貯留室からの燃料を移送する移送ポンプと、前記第１のリターンポートから前記ポンプ側燃料貯留室への戻り側の燃料通路に設置され、前記第１のリターンポートから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量を前後差圧に応じて制限する絞り要素と、を備え、前記燃料噴射装置での噴射が要求される要求燃料噴射量が所定値より少ないとき、前記低圧プレッシャレギュレータ及び前記高圧プレッシャレギュレータから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量を所定量以下に抑制するよう前記ポンプ制御手段により前記燃料ポンプの吐出量を減少させて、前記供給側の燃料通路内の圧力を前記低圧側の圧力調整値に調整するものである。

この構成により、燃料ポンプの吐出量を加減させるだけで低圧及び高圧プレッシャレギュレータの通過流量が適宜抑制され、供給燃料圧力が高圧側と低圧側とに切換えられる。したがって、燃料噴射装置を駆動する燃料噴射駆動パルスを燃料圧力の制御モードが高圧側か低圧側かによって異なるパルス幅に切換えるようにすれば、比較的噴射孔面積が大きい高出力エンジンの場合であっても、要求噴射量が非常に少ないアイドリング時等に駆動パルス幅が狭まり過ぎて噴射量の誤差が大きくなったり、高回転負荷時に要求噴射量に応じた十分な燃料噴射量を確保できなかったりすることがなく、近年の高出力化と低燃費化の要求を両立させることが可能となる。また、余剰の燃料をポンプ側燃料貯留室に戻すために専用のリターン配管を設ける必要がなく、余剰の燃料はエンジン側まで至らずにプレッシャレギュレータから燃料タンクに戻るので、燃料タンク内の燃料の温度も低く抑えることが可能となる。

上記（１）の構成を備えた内燃機関の燃料供給システムにおいては、（２）前記燃料噴射装置での燃料噴射時間及び前記供給側の燃料通路内の圧力に基づいて算出される燃料消費量と、前記燃料ポンプの通電状態に基づいて算出される前記燃料ポンプの吐出量とに基づいて、前記低圧プレッシャレギュレータ及び前記高圧プレッシャレギュレータから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量を観測するレギュレータ通過流量算出手段を備えるのがよい。

この構成により、レギュレータ通過流量を適正に維持することができ、低消費電力化と低燃費化を図ることができる。

上記（１）又は更に上記（２）の構成を備えた内燃機関の燃料供給システムにおいては、（３）前記燃料ポンプの駆動状態を検出する検出手段を備えるのが好ましい。

この場合、更に、（４）前記ポンプ制御手段が前記燃料ポンプの目標燃料吐出量に応じて前記燃料ポンプを駆動するポンプ駆動回路を備えているのがよい。

本発明によれば、燃料ポンプの吐出量を加減させるだけで低圧及び高圧プレッシャレギュレータの通過流量が適宜抑制され、供給燃料圧力が高圧側と低圧側とに切換えられるようにしているので、燃料噴射装置を駆動する燃料噴射駆動パルスを燃料圧力の制御モードが高圧側か低圧側かによって異なるパルス幅に切換えるようにすれば、比較的噴射孔面積が大きい高出力エンジンのインジェクタであっても、要求噴射量が非常に少ないアイドリング時等に燃料噴射駆動パルス幅が狭まり過ぎて噴射量の誤差が大きくなったり、高回転負荷時に要求噴射量に応じた十分な燃料噴射量を確保できなかったりすることがなくなり、近年の高出力化と低燃費化の要求を両立させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料供給システムを示す図であり、図１にその概略の構成を示している。

図１に示すように、本実施形態の内燃機関の燃料供給システムは、燃料タンク１０内の複数の燃料貯留室１１，１２，１３に貯留された燃料Ｌをエンジン１の各インジェクタ３１（燃料噴射装置）に供給する燃料ポンプ２１を備えている。

エンジン１は、自動車に搭載される多気筒内燃機関であり、そのエンジンブロック（詳細は図示していない）の各気筒１ａにはピストン２で仕切られた燃焼室３が形成され、吸気弁４と排気弁５が所定のタイミングで開弁するよう装備されるとともに、燃焼室３内に露出するよう点火プラグ６が配置されている。また、吸気管７内にはスロットルバルブ８が設けられている。

エンジン１の複数の気筒１ａに対応する複数のインジェクタ３１は、これらに燃料を供給するデリバリパイプ３２と接続しており、燃料ポンプ２１から吐出された燃料（例えばガソリン）は供給側の燃料通路Ｐ１を通してデリバリパイプ３２に供給される。燃料ポンプ２１は、例えば直流モータ２１ｍ（図２参照）で駆動されるようになっており、その電圧制御によって回転速度とそれに比例する吐出量を制御することが可能なものである。

インジェクタ３１はそれぞれ対応する燃焼室３の近傍に配置されており、インジェクタ３１および点火プラグ６の作動はエンジンコントロールコンピュータ（以下、ＥＣＣという）５０によって制御され、燃料噴射時間や点火時期が制御される。

ＥＣＣ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０ｃ、バッテリーを利用するバックアップ用メモリとしてのＢ−ＲＡＭ（Back-up ＲＡＭ）５０ｄに加えて、図示しない入力インターフェース回路及び出力インターフェース回路を含んで構成されている。そして、ＥＣＣ５０の入力インターフェース回路には、エアフローメータ４１、回転数センサ４２及びスロットルセンサ４３と、図示しない酸素センサ、気筒判別センサ、吸気温センサ、水温センサ等のセンサ群が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＣ５０に取り込まれるようになっている。また、ＥＣＣ５０の出力インターフェース回路には、インジェクタ３１と、図示しないディストリビュータを介して各点火プラグ６を駆動するイグナイタ３６と、後述するポンプ駆動回路６０等が接続されている。なお、ＥＣＣ５０の電源はキースイッチ３７を介してバッテリ３８から供給される。

ＥＣＣ５０のＣＰＵ５０ａは、主として、ＲＯＭ５０ｂに格納された制御プログラムに従って、ＲＡＭ５０ｃおよびＢ−ＲＡＭ５０ｄとの間でデータを授受しながら、前記入力インターフェース回路から取り込んだセンサ情報や予め設定された設定値情報等に基づいて、所定の演算処理を実行し、その結果に応じて前記出力インターフェース回路からの制御信号出力を行なうことで、エンジン１の電子制御の処理を実行するとともに、後述するポンプ制御の処理を実行するようになっている。

燃料ポンプ２１からデリバリパイプ３２への供給側の燃料通路Ｐ１には、公知のリリーフ弁タイプの低圧プレッシャレギュレータ７１と高圧プレッシャレギュレータ７２とが接続されている。

低圧プレッシャレギュレータ７１は、燃料ポンプ２１からインジェクタ３１への供給側の燃料通路Ｐ１に接続する第１の調整圧ポート７１ａ、及び、燃料ポンプ２１が設置されたポンプ側燃料貯留室１１に連通する第１のリターンポート７１ｂを有しており、大気圧を背圧として所定の低圧側の圧力調整値、例えば３２４ｋＰａに設定されている。また、高圧プレッシャレギュレータ７２は、供給側の燃料通路Ｐ１に接続する第２の調整圧ポート７２ａ、及び、ポンプ側燃料貯留室１１に連通する第２のリターンポート７２ｂを有しており、大気圧を背圧として低圧プレッシャレギュレータ７１よりも高い所定の高圧側の圧力調整値、例えば４００ｋＰａに設定されている。

低圧プレッシャレギュレータ７１の第１のリターンポート７１ｂからポンプ側燃料貯留室１１に戻る戻り側の燃料通路Ｐ２には、その戻り側の燃料通路Ｐ２中の燃料の流量に応じてポンプ側燃料貯留室１１に他の燃料貯留室１２、１３からの燃料を移送する、上記特許文献１に記載のような公知のジェットポンプ７６，７７（移送ポンプ）が設けられている。

さらに、戻り側の燃料通路Ｐ２には、第１のリターンポート７１ｂからポンプ側燃料貯留室１１に戻る燃料の流量を前後差圧（上流側と下流側の間の差圧）に応じて制限するオリフィス８１が設けられている。このオリフィス８１は、所定の流量に達するまでは低圧プレッシャレギュレータ７１を作動させる絞り要素となっている。

図２に示すように、ＥＣＣ５０は、機能的には、エンジン１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５１と、制御値算出部５１での算出結果に基づいてインジェクタ３１に噴射駆動パルスを出力する噴射駆動パルス出力部５２と、点火プラグ６に点火信号を出力する点火信号出力部５３とを含んで構成されており、これら機能部に対応するプログラムや作業メモリを有している。

ＥＣＣ５０は、更に、制御値算出部５１で算出される要求燃料噴射時間及び供給側の燃料通路Ｐ１内の圧力に基づいて要求される燃料消費量Ｆｃを所定周期毎に算出する燃料消費量算出部５４と、燃料ポンプ２１の通電状態をその直流モータ２１ｍの駆動電圧（以下、ポンプ電圧ともいう）又は駆動電流（以下、ポンプ電流ともいう）により検出する通電状態検出部５５（検出手段）と、通電状態検出部５５の検出情報に基づいて燃料ポンプ２１から吐出されている燃料の吐出量を算出する燃料吐出量算出部５６と、燃料吐出量算出部５６で算出された燃料ポンプ２１の吐出量及び制御値算出部５１で算出された燃料噴射時間に基づいて、低圧プレッシャレギュレータ７１及び高圧プレッシャレギュレータ７２からポンプ側燃料貯留室１１に戻る燃料の流量を観測するＰ／Ｒ通過流量算出部５７（レギュレータ通過流量算出手段）と、燃料消費量算出部５４で算出された要求される燃料消費量Ｆｃ及びＰ／Ｒ通過流量算出部５７で算出された通過流量に基づいて目標燃料吐出量Ｆｐを算出する目標燃料吐出量算出部５８と、燃料ポンプ２１の目標燃料吐出量Ｆｐに応じたＰＷＭ（パルス幅変調）方式のポンプ駆動パルス信号並びにスタータ信号ＯＮ時及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燃料ポンプ２１を駆動開始するためのリレー切換え信号を出力するポンプ制御部５９とを含んでいる。ここで、ポンプ制御部５９はバッテリ３８のプラス端子に接続するポンプ駆動回路６０と共に、要求される噴射量の燃料をインジェクタ３１に供給するよう燃料ポンプ２１の作動回転数を通電電流の制御により制御するポンプ制御手段を構成している。

ポンプ駆動回路６０は、図２では簡素化して示しているが、ポンプ制御部５９からのＯＮ／ＯＦＦ切換え信号に応じて燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍのモータコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦ切換え可能な駆動リレースイッチ６１と、燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍのモータコイルに接続されたドレインとグランド側のソースとの間に流れる電流をゲートに供給されるポンプ制御部５９のＭＯＳ−ＦＥＴ出力部からのＰＷＭ信号に応じて制御し、燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍのコイルへの通電電流を可変制御するＭＯＳ−ＦＥＴ形のトランジスタ６２と、電源ＯＮ／ＯＦＦの切換え時における直流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等の機能を有するクランプダイオード６３及びコンデンサ６４とを有している。

ポンプ制御部５９は、噴射が要求される要求燃料噴射量Ｆｃが所定値より少ないとき、低圧プレッシャレギュレータ７１及び高圧プレッシャレギュレータ７２からポンプ側燃料貯留室１１に戻る燃料の流量を所定量以下に抑制するように燃料ポンプ２１の吐出量を減少させて、供給側の燃料通路Ｐ１内の圧力を低圧プレッシャレギュレータ７１によって低圧側の圧力調整値に調整させることができる（詳細は後述する）。

次に、動作について説明する。

図３は、上述のように構成された本実施形態の内燃機関の燃料供給システムで実施される制御プログラムの概略の流れを示すフローチャートであり、このプログラムはスタータ信号ＯＮ時及びエンジン回転信号が所定時間継続して入力された後、所定時間毎に実施される。なお、スタータ信号ＯＮ時及びエンジン回転信号が所定時間継続して入力されると、最初に、燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍを駆動開始するためのリレー切換え信号がポンプ制御部５９から駆動リレースイッチ６１に出力され、燃料ポンプ２１が回転し始める。

図３に示すように、まず、燃料ポンプ電圧やポンプ電流、要求される燃料噴射量（図３中では「ＩＮＪ噴射量」）等の各種センサ値や算出値が所定時間毎に取得される（ステップＳ１）。なお、このとき、その制御値算出部５１での算出結果に基づいて、噴射駆動パルス出力部５２からインジェクタ３１に噴射駆動パルスが出力されるとともに、点火信号出力部５３からイグナイタ３６に点火信号が出力されている。

次いで、制御値算出部５１で算出される要求燃料噴射時間及び供給側の燃料通路Ｐ１内の圧力制御モードに基づいて、燃料消費量算出部５４で要求される燃料消費量Ｆｃがを所定周期毎に算出される。また、通電状態検出部５５の検出情報に基づいて燃料吐出量算出部５６では燃料ポンプ２１から吐出されている燃料の吐出量が算出され、この燃料吐出量算出部５６で算出された燃料ポンプ２１の吐出量と制御値算出部５１で算出された燃料噴射時間に基づいて、Ｐ／Ｒ通過流量算出部５７では低圧プレッシャレギュレータ７１及び高圧プレッシャレギュレータ７２からポンプ側燃料貯留室１１に戻る燃料の流量が観測され、目標燃料吐出量算出部５８では燃料消費量算出部５４で算出された要求燃料量に相当する燃料消費量ＦｃとＰ／Ｒ通過流量算出部５７で算出された通過流量とに基づいて目標燃料吐出量Ｆｐが算出される。すなわち、この目標燃料吐出量Ｆｐに対応するポンプ回転数が算出される（ステップＳ２）。

次いで、要求される燃料噴射量Ｆｃの値が所定値以上か否かにより燃圧制御モードが低圧側であるか高圧側であるかが判定され（ステップＳ３）、高圧側の判定結果であれば、今回の処理はここで終了する。

一方、ステップＳ３での判定結果が低圧側となれば、次いで、低圧プレッシャレギュレータ７１の第１のリターンポート７１ｂからの排出流量、すなわちオリフィス８１の通過流量が前記所定の流量未満となるように、ポンプ回転数が設定され、両プレッシャレギュレータ７１、７２の通過流量が抑制され（ステップＳ４）、更に、噴射駆動パルス出力部５２からインジェクタ３１への噴射駆動パルス信号のパルス幅が、要求される料噴射量Ｆｃと切換え後の燃圧（低圧側の圧力調整値）に対応する値に補正される（ステップＳ５）。

このような一連の処理がなされた場合の動作をより具体的に説明する。

要求燃料噴射量Ｆｃが比較的少なく燃料ポンプ２１の吐出量が少ない場合、燃料ポンプ２１から高圧プレッシャレギュレータ７２及びオリフィス８１までの燃料の圧力は高圧プレッシャレギュレータ７２により調整される高圧側の圧力調整値に達しないが、燃料ポンプ２１の作動開始後の早い時期に低圧プレッシャレギュレータ７１の設定圧である低圧側の圧量調整値に達し、低圧プレッシャレギュレータ７１でリリーフされた燃料が第１のリターンポート７１ｂから排出され、第１のリターンポート７１ｂからポンプ側燃料貯留室１１への戻り側燃料通路Ｐ２に流れる。このとき、排出される燃料の流量は下流側（燃料タンク側）のオリフィス８１の前後差圧に応じた流量に制限されるが、オリフィス８１は上述のように所定の流量に達するまでは低圧プレッシャレギュレータ７１を作動させる。

要求燃料噴射量Ｆｃが多く燃料ポンプ２１の吐出量が多くなると、第１のリターンポート７１ｂから排出される燃料の量が増加してオリフィス８１の前後差圧が増大し、この排出燃料量が前記所定の流量を超えると、オリフィス８１の上流（前）側の圧力である第１のリターンポート７１ｂの圧力が低圧プレッシャレギュレータ７１の設定圧に達して、低圧プレッシャレギュレータ７１の圧力調整機能が失われ、更には、供給側の燃料通路Ｐ１に接続する第１の調整圧ポート７１ａの圧力が燃料ポンプ２１の吐出量増加に伴って増大する。

そして、供給側の燃料通路Ｐ１の燃料の圧力が高圧側の圧力調整値に達すると、高圧プレッシャレギュレータ７２が作動し、過剰な供給燃料は第２のリターンポート７２ｂからポンプ側燃料貯留室１１に戻るようになる。

低圧プレッシャレギュレータ７１の圧力調整機能が失われてから高圧プレッシャレギュレータ７２が作動するまでの間、オリフィス８１の前後差圧は低圧側の圧力調整値付近から高圧側の圧力調整値付近まで上昇し、それに伴って戻り側燃料通路Ｐ２の流量が増加することになるが、このとき、ジェットポンプ７６，７７による燃料移送量も増加することになる。そして、高圧プレッシャレギュレータ７２の作動状態においては、低圧プレッシャレギュレータ７１の作動中よりも多量の燃料がジェットポンプ７６，７７によって他の燃料貯留室１２，１３からポンプ側燃料貯留室１１に移送される。

このように、要求される燃料噴射量に応じて燃料ポンプ２１の吐出量Ｆｐを変化させるだけで、供給側通路の燃料通路Ｐ１を低圧プレッシャレギュレータ７１の設定圧と高圧プレッシャレギュレータ７２の設定圧とに切り換えることが可能となる。

ここで、燃料ポンプの吐出量Ｆｐは、低圧プレッシャレギュレータ７１の作動域においては、インジェクタ３１による要求燃料消費量Ｆｃと各種変動要素を考慮して設定される低圧プレッシャレギュレータ７１からの戻り流量Ｆｒ１との和（Ｆｐ＝Ｆｃ＋Ｆｒ１）であり、戻り流量Ｆｒ１は、前記所定流量未満、例えば１時間当たり１８〜２０リットル（１８−２０（litter/hour））であるのがよい。

一方、高圧プレッシャレギュレータ７２の作動域においては、燃料ポンプの吐出量Ｆｐは、インジェクタによる燃料消費量Ｆｃと低圧プレッシャレギュレータ７１からの戻り流量Ｆｒ１と、高圧プレッシャレギュレータ７２からの戻り流量Ｆｒ２の和（Ｆｐ＝Ｆｃ＋Ｆｒ１＋Ｆｒ２）であり、この場合、低圧プレッシャレギュレータ７１からの戻り流量Ｆｒ１は、前記所定流量を上回る流量、例えば１時間当たり２４リットル（２４（litter/hour））、高圧プレッシャレギュレータ７２からの初期の戻り流量Ｆｒ２は、例えば１時間当たり４０リットル未満（Ｆｒ１＜２４（litter/hour））であるのがよい。

上述のような要求燃料噴射量Ｆｃに対応するポンプ吐出量Ｆｐが目標値として設定されると、燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍの目標回転数Ｎｆｐが目標値Ｆｐに所定の係数ｋを掛けて設定される（Ｎｆｐ＝ｋ・Ｆｐ）とともに、例えばバッテリ電圧値等（ＥＣＣ５０の保有するバッテリ電圧モニタ情報と燃料ポンプ駆動系の回路仕様）に基づいて燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍの端子間電圧であるポンプ電圧Ｖｆｐが、燃料ポンプ２１の直流モータ２１ｍに並列に接続された通電状態検出部５５によりモータ電流Ｉｆｐがそれぞれ検出され、ポンプ制御部５９により生成されたＰＷＭ駆動パルスがトランジスタ６２のゲートに入力されることで、目標燃料吐出量Ｆｐが得られるようにポンプ電流がＰＷＭ駆動で制御される。

一方、ＥＣＣ５０内の制御値算出部５１では、公知の方法により、例えばエアフローメータ４１で検出される吸入空気量を基に基本燃料噴射時間が算出され、この基本噴射量に各種センサー情報を基に補正を加えた噴射量（噴射が要求される燃料の量）Ｆｃが算出されて、その要求噴射量Ｆｃと供給側の燃料通路内の燃料の圧力とに応じた燃料噴射駆動パルスが噴射駆動パルス出力部から各インジェクタ３１に出力される。

具体的には、要求噴射量Ｆｃが少なく燃料ポンプ２１の目標燃料吐出量Ｆｐも少なければ、低圧プレッシャレギュレータ７１が作動し、供給側の燃料通路Ｐ１内の燃料の圧力は低圧側の圧力調整値となるが、インジェクタ３１の噴射特性に基づいて、燃料の圧力が高圧側の圧力調整値となっているときよりも相対的に時間の長い（パルス幅の広い）燃料噴射駆動パルスが生成される。また、要求燃料噴射量が多く燃料ポンプ２１の目標燃料吐出量Ｆｐが多ければ、オリフィス８１により上流側の燃料通路の燃料の圧力が高圧側の圧力調整値に達した段階で高圧プレッシャレギュレータ７２が作動するので、インジェクタ３１の噴射特性に基づいて、燃料の圧力が低圧側の圧力調整値となっているときよりも相対的に時間の短い（パルス幅の狭い）燃料噴射駆動パルスが生成される。

このように、本実施形態においては、現在の燃料ポンプ２１の吐出量（ポンプ回転数）と要求される燃料噴射量（負荷）に応じて燃料圧力の制御モードを判定し、ポンプ吐出量Ｆｐを加減させる制御を行なうだけでプレッシャレギュレータ７１，７２の通過流量を適宜抑制して供給燃料圧力を高圧側と低圧側とに切換えるとともに、インジェクタ３１を駆動する燃料噴射駆動パルスを燃料圧力制御モードが高圧側か低圧側かによって異なるパルス幅に切換えながら燃料噴射量が制御される。したがって、エンジン１が比較的インジェクタ３１の噴射孔面積が大きい高出力エンジンであっても、要求燃料噴射量が非常に少ないアイドリング時等に駆動パルス幅が狭まり過ぎて噴射量の誤差が大きくなってしまうような問題や、高回転負荷時に要求噴射量に応じた十分な燃料噴射量を確保できないといった問題を解消することができ、近年の高出力化と低燃費化の要求を両立させることができる。また、電力消費量が低減できるので、低燃費、低騒音化に寄与し得るものとなる。

さらに、本実施形態においては、要求される燃料消費量と燃料ポンプの通電状態に基づいて算出される燃料ポンプ２１の吐出量Ｆｐとに基づいて、低圧プレッシャレギュレータ７１及び高圧プレッシャレギュレータ７２からポンプ側燃料貯留室１１に戻る燃料の流量を観測するレギュレータ通過流量算出部５７を設けているので、レギュレータ通過流量を適正に維持することができ、低消費電力化と低燃費化を図ることができる。

また、燃料ポンプ２１が直流モータ２１ｍで駆動されるとともに、燃料ポンプ２１の通電状態をその直流モータ２１ｍの駆動電圧又は駆動電流により検出する通電状態検出部５５を備えているので、燃料ポンプ２１の吐出量を通電状態から的確に把握することができ、燃料ポンプ２１の吐出量を精度良く制御することができる。しかも、ポンプ制御部５９が燃料ポンプ２１の目標燃料吐出量Ｆｐに応じたＰＷＭ方式のポンプ駆動パルス信号を出力し、そのポンプ駆動パルス信号に応じて燃料ポンプ２１を駆動する直流モータ２１ｍを電流制御するポンプ駆動回路６０を備えているので、燃料ポンプ２１の制御手段をＰＷＭ駆動方式の簡素で低コストのものにでき、しかも、燃料ポンプ２１の吐出量を常時に最適に制御することができる。

以上説明したように、本発明は、近年の高出力化と低燃費化の要求を両立させることができるという効果を奏するものであり、燃料タンク内の複数の燃料貯留室に貯留された燃料を燃料ポンプでインジェクタに供給する内燃機関の燃料供給システム、特に鞍型燃料タンク内の燃料移送にジェットポンプを採用するとともに、燃料噴***度向上のため運転状態に応じた燃圧切換えを行なうようにした内燃機関の燃料供給システム全般に有用なものである。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給システムの概略構成を示すそのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給システムの制御系の要部概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の燃料供給システムの制御プログラムの流れを示すそのフローチャートである。

符号の説明

１１ ポンプ側燃料貯留室
１２、１３ 燃料貯留室（他の燃料貯留室）
２１ 燃料ポンプ
２１ｍ 直流モータ
３１ インジェクタ（燃料噴射装置）
３２ デリバリパイプ
３６ イグナイタ
４１ エアフローメータ
４２ 回転数センサ
４３ スロットルセンサ
５０ ＥＣＣ（エンジンコントロールコンピュータ）
５１ 制御値算出部
５２ 噴射駆動パルス出力部
５３ 点火信号出力部
５４ 燃料消費量算出部
５５ 通電状態検出部（検出手段）
５６ 燃料吐出量算出部
５７ Ｐ／Ｒ通過流量算出部
５８ 目標燃料吐出量算出部
５９ ポンプ制御部（ポンプ制御手段）
６０ ポンプ駆動回路（ポンプ制御手段）
６１ 駆動リレースイッチ
６２ トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）
６３ クランプダイオード
７１ 低圧プレッシャレギュレータ
７１ａ 第１の調整圧ポート
７１ｂ 第１のリターンポート
７２ 高圧プレッシャレギュレータ
７２ａ 第２の調整圧ポート
７２ｂ 第２のリターンポート
７６，７７ ジェットポンプ（移送ポンプ）
８１ オリフィス（絞り要素）
Ｐ１ 供給側の燃料通路
Ｐ２ 戻り側の燃料通路

Claims (4)

1. 燃料タンク内の複数の燃料貯留室に貯留された燃料を燃料ポンプで燃料噴射装置に供給する内燃機関の燃料供給システムであって、
   要求される噴射量の燃料を前記燃料噴射装置に供給するよう前記燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御手段と、
   前記燃料ポンプから前記燃料噴射装置への供給側の燃料通路に接続する第１の調整圧ポート及び前記燃料ポンプが設置されたポンプ側燃料貯留室に連通する第１のリターンポートを有し、大気圧を背圧として所定の低圧側の圧力調整値が設定された低圧プレッシャレギュレータと、
   前記供給側の燃料通路に接続する第２の調整圧ポート及び前記ポンプ側燃料貯留室に連通する第２のリターンポートを有し、大気圧を背圧として前記低圧プレッシャレギュレータよりも高い所定の高圧側の圧力調整値が設定された高圧プレッシャレギュレータと、
   前記第１のリターンポートから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量に応じて前記ポンプ側燃料貯留室に他の燃料貯留室からの燃料を移送する移送ポンプと、
   前記第１のリターンポートから前記ポンプ側燃料貯留室への戻り側の燃料通路に設置され、前記第１のリターンポートから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量を前後差圧に応じて制限する絞り要素と、を備え、
   前記燃料噴射装置での噴射が要求される要求燃料噴射量が所定値より少ないとき、前記低圧プレッシャレギュレータ及び前記高圧プレッシャレギュレータから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量を所定量以下に抑制するよう前記ポンプ制御手段により前記燃料ポンプの吐出量を減少させて、前記供給側の燃料通路内の圧力を前記低圧側の圧力調整値に調整することを特徴とする内燃機関の燃料供給システム。
2. 前記燃料噴射装置での燃料噴射時間及び前記供給側の燃料通路内の圧力に基づいて算出される燃料消費量と、前記燃料ポンプの通電状態に基づいて算出される前記燃料ポンプの吐出量とに基づいて、前記低圧プレッシャレギュレータ及び前記高圧プレッシャレギュレータから前記ポンプ側燃料貯留室に戻る燃料の流量を観測するレギュレータ通過流量算出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給システム。
3. 前記燃料ポンプの駆動状態を検出する検出手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給システム。
4. 前記ポンプ制御手段が前記燃料ポンプの目標燃料吐出量に応じて前記燃料ポンプを駆動するポンプ駆動回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料供給システム。

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