JP2010024851A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルセーションダンパの共振に伴う脈動の増幅を抑えた内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃圧選択弁２２の開弁状態では低圧レギュレータ１９が作動し、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内が低燃圧状態となりデリバリパイプ１１Ｌの下流側が閉塞される。反対に、燃圧選択弁２２の閉弁状態では高圧レギュレータ１７が作動し、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内が高燃圧状態となりデリバリパイプ１１Ｌの下流側が開放される。そして、上記低燃圧状態にてパルセーションダンパ２３が共振する機関運転状態では、燃圧選択弁２２を閉弁状態にしてデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内を高燃圧状態にすることによりデリバリパイプ１１Ｌの下流側を開放する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。

内燃機関に適用される燃料供給装置は、燃料タンクに貯留された燃料を燃料ポンプによりデリバリパイプへ圧送して、そのデリバリパイプに接続されたインジェクタから噴射させることにより同インジェクタに対応する気筒へ燃料を供給している。このような燃料供給装置においては、燃料ポンプからデリバリパイプに圧送される燃料の一部がプレッシャレギュレータを介して燃料タンクに還流することにより同デリバリパイプ内における燃料の圧力（燃圧）が所定の圧力に規定されるものが知られている。この種の燃料供給装置においては、こうした燃圧の調圧によりインジェクタの単位時間における燃料噴射量などが規定されるようになっている。（例えば、特許文献１）
ところで、各種運転状態下にある内燃機関では、その機関回転速度や同内燃機関への要求負荷等に応じてインジェクタごとの燃料噴射時期が設定される。そのため、例えばインジェクタ間において断続的な燃料噴射が行われる運転状態など、燃料噴射にともなう燃圧変動がデリバリパイプ内で周期的に発生する運転状態下にあっては、こうした燃圧変動にともなう燃料の脈動が発生するようになる。こうした燃料の脈動は、デリバリパイプなどの振動やその振動による騒音といった問題だけでなく、各インジェクタの単位噴射時間における燃料噴射量を変動させてドライバビリティの低下等の問題を招く。そこで、このような燃料の脈動に対しては、従来から弾性材などによって付勢されたダイアフラムを有するパルセーションダンパをデリバリパイプなどに設けて、その脈動を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３）。
特開平７−１８９８７３号公報 特開昭６２−１８２４７６号公報 特開２０００−２９７７２６号公報

一方、こうした燃料噴射にともなう脈動の振動数は燃料噴射時期の指標となる回転速度に応じて異なり、その回転速度の値によっては脈動の振動数がパルセーションダンパの固有振動数と近くなる場合がある。パルセーションダンパにおけるダイアフラムは外力である脈動を受けると変位するため、このように脈動の振動数とパルセーションダンパの固有振動数とが近くなると、そのダイアフラムの共振が誘起されて、燃料の脈動を抑制するどころか、かえって脈動を増幅させる虞がある。しかも近年では、内燃機関の高出力化にともなうインジェクタの単位時間あたりの燃料噴射量の増加によって、燃圧の圧力変動が大きくなる傾向にあるため、こうしたパルセーションダンパの共振にともなう脈動がさらに増幅されることが懸念される。上述する問題は、ダイアフラムの単位変位量あたりの容積を拡大させて圧力変動にともなう変位量を小さくする、すなわちパルセーションダンパの大型化を図ることにより緩和されるものの、近年のエンジンコンパートメントの余裕代の減少などにより、こうした大型パルセーションダンパの搭載性を確保できない場合もあった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、パルセーションダンパの共振に伴う脈動の増幅を抑えた内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、燃料タンクから燃料が圧送される圧送通路と前記圧送通路に接続されてインジェクタが設けられたデリバリパイプとからなる供給通路と、前記デリバリパイプに接続されて同デリバリパイプの余剰燃料を前記燃料タンクへ還流する還流通路と、前記還流通路の流通を禁止して前記供給通路内の圧力を第１圧力にする低燃圧状態と、前記還流通路の流通を許可して供給通路内の圧力を第１圧力よりも高い第２圧力にする高燃圧状態とを選択する燃圧選択手段を備えた内燃機関の燃料供給装置であって、前記供給通路に設けられて前記インジェクタの燃料噴射により発生する燃料の脈動を抑制するパルセーションダンパを備え、前記低燃圧状態にて前記パルセーションダンパが共振する機関運転状態では前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを要旨とする。

供給通路の余剰燃料が上記還流通路を通過して還流されない上記低燃圧状態では、その還流通路の流通を禁止する閉塞がデリバリパイプに形成されているために、同デリバリパイプと同還流通路とを通過して燃料タンクに還流されるという連続的な燃料の流動が得られない。インジェクタの燃料噴射による断続的な燃料消費がこうした低燃圧状態の下で実行されると、インジェクタによる燃料消費量の分だけが燃料タンクから供給通路へ断続的に供給されるようになる。このため、インジェクタの燃料噴射ごとの断続的な燃料の流動が供給通路の内部で発生して、これにともなう燃料の脈動が発生し易くなる。

こうした燃料噴射にともなう脈動の振動数がパルセーションダンパの固有振動数に近くなる場合には、パルセーションダンパの共振が誘起されてしまい、その共振にともなう脈動までもが共通通路の内部に伝播するようになる。こうしたパルセーションダンパの共振にともなう脈動は、デリバリパイプ及び圧送通路からなる供給通路内に伝播するものの、デリバリパイプには還流通路の閉塞が形成されているために同閉塞で反射されて供給通路内に伝播する。この結果、インジェクタに供給される燃料には、パルセーションダンパの共振により発生する脈動のうちでパルセーションダンパからの脈動と、上記還流通路の閉塞から反射した脈動との双方が伝播してしまう。

この発明によれば、上記低燃圧状態にてパルセーションダンパが共振する機関運転状態では、高燃圧状態が選択されて供給通路の下流側である還流通路の流通が許可される。こうした状態では、供給通路の下流側における還流があるために同供給通路における連続的な燃料の流動を実現させることができ、断続的な流動を軽減させることで燃料噴射にともなう脈動を抑えられるばかりか、パルセーションダンパの共振にともなう脈動までも供給通路から放出させることができる。この結果、還流通路を閉塞する場合に比べて、パルセーションダンパの共振にともなう脈動の増幅を抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、前記低燃圧状態にて前記パルセーションダンパが共振する回転速度である選択回転速度で前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを要旨とする。

パルセーションダンパの共振は、同パルセーションダンパが受ける外力である燃料噴射にともなう脈動により誘起されるものであり、この燃料噴射にともなう脈動の有無、あるいは同脈動の振幅の大小は各インジェクタに燃料噴射時期の指標である回転速度により異なる。

この発明によれば、上述するように燃料噴射にともなう脈動の有無、あるいは同脈動の振幅の大小の指標である回転速度に基づいて高燃圧状態が選択されるため、パルセーションダンパの共振の有無、あるいは振幅の大小に基づいて高燃圧状態が選択される。この結果、パルセーションダンパの共振にともなう脈動の増幅を効果的に抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、前記低燃圧状態にて前記内燃機関に要求される負荷が前記パ
ルセーションダンパの共振振幅を過度にする閾値以上であることを条件に前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを要旨とする。

燃料噴射にともなう脈動の振幅は、同燃料噴射にともなう圧力変動が小さくなるほど、換言すれば、圧力変動の指標である燃料噴射量が少なくなるほど小さくなる。例えば、各インジェクタの燃料噴射時期が重畳しない回転速度であっても、燃料噴射量が十分に少ない場合には、すなわち燃料噴射量と相関する要求負荷が十分に小さい場合には、燃料噴射にともなう脈動の振幅が十分小さくなるために、これにともなうパルセーションダンパの共振が十分に抑えられるようになる。この発明によれば、高燃圧状態を選択するに際して要求負荷に閾値が設けられているため、燃料噴射にともなう脈動の振幅が小さい場合には燃圧の切替えにともなう不要な圧力変動をきたすことがない。

また、高燃圧状態にて還流される燃料が多くなるほど、燃焼室の近傍であるインジェクタ付近を通過して燃料タンクに還流される燃料が多くなる。そのため、高燃圧状態の機会が多くなるほど、一般には燃料タンクにおける燃料の高温化が進行するようになる。上述する構成によれば、高燃圧状態を回転速度だけで選択する場合に比べて、要求負荷が閾値以下になる機会の分だけ同高燃圧状態の頻度を少なくすることができる。それゆえ、上述するような燃料タンク内における燃料の高温化を抑制することもできる。

請求項４に記載の発明は、前記低燃圧状態にて前記インジェクタに要求される燃料噴射量が前記パルセーションダンパの共振振幅を過度にする閾値以上であることを条件に前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを要旨とする。

この構成によれば、要求燃料噴射量に基づいて高燃圧状態が選択されることから、燃料噴射にともなう脈動の振幅に関わる直接的なパラメータに基づいて高燃圧状態を選択することができる。それゆえ、供給通路における脈動の振幅をより確実に小さくすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記閾値が前記選択回転速度ごとの値であることを要旨とする。
パルセーションダンパの共振は、パルセーションダンパが受ける外力である燃料噴射にともなう脈動により誘起されるものであり、この燃料噴射にともなう脈動の有無、あるいは同脈動の振幅は、上述したように内燃機関の回転速度、内燃機関への要求負荷、各インジェクタの燃料噴射量に応じて異なる。この構成によれば、高燃圧状態を選択するための要求負荷や燃料噴射量の閾値が選択回転速度ごとの値であるために、高燃圧状態の選択に際しては回転速度におじた的確な閾値を設定することができる。

請求項６に記載の発明は、前記パルセーションダンパが前記デリバリパイプに設けられていることを要旨とする。
この発明によれば、インジェクタに近接してパルセーションダンパが配置されることから、燃料噴射にともなう脈動をパルセーションダンパにより効果的に抑えることができる。そして、パルセーションダンパの共振による脈動の増幅がこうした構成の下で抑えられることから、選択回転速度を含む全ての回転速度の範囲で脈動を効果的に抑制することができる。

以下、本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１はＶ型の気筒配列を有した８気筒の車載内燃機関に対して燃料を供給する燃料供給装置の概略構成を示したものである。図２は、燃料供給装置に設けられたパルセーションダンパの断面構造を示す断面図である。図３は、同パルセーションダンパ
におけるダイアフラムの振幅と回転速度との関係を示すグラフである。

図１に示されるように、内燃機関にはその左右バンクに対応する一対のデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌがそれぞれ設けられている。これらデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌには各気筒に対応して４つのインジェクタ１２がそれぞれ接続されている。各インジェクタ１２は、その内部に配設されたニードル弁（図示略）を開閉動作させることにより、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃料を各気筒に噴射供給する。

燃料タンク１３の内部に設けられた燃料ポンプ１４は、圧送通路としてのメイン配管１５によって一方のデリバリパイプ１１Ｒの一端に接続されている。この一方のデリバリパイプ１１Ｒの他端には連通管１６を介して他方のデリバリパイプ１１Ｌが接続されており、これらデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌが直列に接続されることにより、燃料タンク１３からの燃料がデリバリパイプ１１Ｒからデリバリパイプ１１Ｌに供給される。本実施形態では、これらデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ、メイン配管１５及び連通管１６により供給通路が構成されている。

デリバリパイプ１１Ｌの下流側には、高圧レギュレータ１７を介して高圧リターン配管１８が接続されている。高圧レギュレータ１７は、各デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃料噴射圧（燃圧）を所定の圧力値である高噴射圧ＰＨ（本実施形態では、約４００ｋＰａ程度：第２圧力）に調圧する調圧弁である。高圧レギュレータ１７は、燃料ポンプ１４から圧送される燃料によってデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃圧が上記高噴射圧ＰＨ以上になると開弁し、高圧リターン配管１８を介して余剰燃料を燃料タンク１３に還流させることで燃圧を高噴射圧ＰＨに調圧する。

一方、上記メイン配管１５の上流側には、燃料タンク１３の近傍に位置する部分に低圧レギュレータ１９を備えた低圧リターン配管２１が接続されている。低圧レギュレータ１９は、各デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃圧を上記高噴射圧ＰＨよりも低い圧力値である低噴射圧ＰＬ（本実施形態では、約２８４ｋＰａ程度：第１圧力）に調圧するための調圧弁である。低圧レギュレータ１９は、燃料ポンプ１４から圧送される燃料によってデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃圧が上記低噴射圧ＰＬ以上になると開弁して、低圧リターン配管２１を介して余剰燃料を燃料タンク１３に還流させることで燃圧を低噴射圧ＰＬに調圧する。

低圧リターン配管２１には燃圧選択手段を構成する燃圧選択弁２２が設けられている。燃圧選択弁２２は、メイン配管１５と低圧リターン配管２１との間を連通状態と非連通状態とに切替える弁であり、開弁することにより上記低圧レギュレータ１９を開弁可能な状態へ切替え、また閉弁することにより上記高圧レギュレータ１７を開弁可能な状態に切替える。

そして、燃圧選択弁２２の開弁状態では、メイン配管１５から低圧リターン配管２１に燃料が還流するようになるため、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃圧が上昇して高圧レギュレータ１７が開弁する前に、低圧レギュレータ１９の開弁により燃圧が低噴射圧ＰＬに調圧されるようになる。一方、燃圧選択弁２２の閉弁状態では、メイン配管１５から低圧リターン配管２１に燃料が還流しなくなるため、燃料ポンプ１４からメイン配管１５に供給された燃料の全てが各デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌへ圧送されて高圧レギュレータ１７の開弁により燃圧が高噴射圧ＰＨに調圧されるようになる。このように本実施形態の燃料供給装置では、燃圧選択弁２２が開弁状態あるいは閉弁状態に選択されることにより、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌの燃圧が高噴射圧ＰＨである高燃圧状態あるいは低噴射圧ＰＬである低燃圧状態に選択される。

各デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌには、インジェクタ１２の燃料噴射にともない発生する燃料の脈動を抑制するためのパルセーションダンパ２３が配設されている。一対のデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌに配設される各パルセーションダンパ２３は、それぞれ同じ内部構造を有するために、以下ではデリバリパイプ１１Ｒに配設されたパルセーションダンパ２３について説明する。

図２に示されるように、デリバリパイプ１１Ｒには同デリバリパイプ１１Ｒの外方へ延びる分岐ポート１１Ｐが設けられており、その分岐ポート１１Ｐの開口には同開口を塞ぐかたちでパルセーションダンパ２３が配設されている。パルセーションダンパ２３の筐体は有蓋筒状に形成されてシール材２４を挟んで上記分岐ポート１１Ｐに嵌合されており、その筐体の開口部である導入孔２３ａが分岐ポート１１Ｐと連通することによりデリバリパイプ１１Ｒ内の燃料がパルセーションダンパ２３の内部へ導入されるようになっている。

パルセーションダンパ２３の筐体の内部には、上記導入孔２３ａを塞ぐかたちでダイアフラム２３ｂが配設されており、そのダイアフラム２３ｂがスプリング２３ｃによって導入孔２３ａの側へ付勢されることにより、同ダイアフラム２３ｂ燃料の脈動を受けて弾性変形するようになっている。そして、デリバリパイプ１１Ｒ内で発生した燃料の脈動がパルセーションダンパ２３の内部に伝播するときには、ダイアフラム２３ｂ及びスプリング２３ｃがその脈動に応じて変位し、燃料を収容する容積が同変位に基づき変更されることにより同脈動が抑制される。本実施形態では、こうした機能を有するパルセーションダンパ２３が、燃料噴射にともなう脈動の発生源であるインジェクタ１２に近接した位置に配設されることから、デリバリパイプ１１Ｒにおける脈動が効率よく抑制される。なお、パルセーションダンパ２３はスプリング２３ｃによってダイアフラム２３ｂを付勢する構造としたが、脈動を抑制する上では、例えば、弾性材からなるダイアフラムを備え、スプリング２３ｃが割愛されたパルセーションダンパなどであってもよい。

一方、このようなパルセーションダンパ２３であっても、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌで発生した脈動の振動数がパルセーションダンパ２３の固有振動数に近くなると、その脈動をダイアフラム２３ｂが受けることにより同ダイアフラム２３ｂの共振が誘起されてしまう。特に、上述する低燃圧状態では、デリバリパイプ１１Ｌの下流側が閉塞されるために、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内にて連続的な燃料の流動が得られなくなり、インジェクタ１２の燃料噴射により断続的に燃料が消費される場合には、その断続的な燃料消費がなされるたびに脈動が発生してしまう。こうした状態の下でパルセーションダンパ２３が共振すると、同共振にともなう脈動はパルセーションダンパ２３の上流側と下流側とに伝播するものの、その下流側が閉塞されているために同閉塞で反射されてデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内に伝播する。

この結果、各インジェクタ１２に供給される燃料には、パルセーションダンパ２３の共振にともなう脈動のうちでパルセーションダンパ２３からの脈動と、上述する閉塞からの脈動との双方が伝播してしまう。本実施形態における燃料供給装置では、こうした共振にともなう脈動の増幅を抑えるべく、燃料噴射制御の一環として上記燃圧選択弁２２の開閉制御が実行される。

次に、上記燃料供給装置を用いた燃料噴射制御について以下に説明する。上記燃料供給装置を用いた燃料噴射制御は、車両に搭載された制御装置である電子制御装置４１（図１参照）によって実行される。

電子制御装置４１は、上記燃料供給装置の制御にかかる演算処理を実行する演算部と、各種制御に必要なプログラムやデータ、さらには上記演算部の演算結果が一時的に記憶さ
れる記憶部と、外部との間で信号を入出力するための入出力ポートとを備えている。

電子制御装置４１の入力ポートには、機関運転状態を検出するための各種センサからの検出信号が入力される。具体的には、燃圧選択弁２２からは、同燃圧選択弁２２が開弁状態であるか閉弁状態であるかを示す検出信号、換言すれば燃圧が高噴射圧ＰＨであるか低噴射圧ＰＬであるかを示す検出信号が入力される。また、クランクシャフト（図示略）の近傍に設けられた回転速度センサ４２からは、内燃機関の回転速度ＮＥを示す検出信号が前記入力ポートに入力される。各気筒に連通する吸気通路（図示略）に設けられたエアフロメータ４３からは、吸入空気量ＧＡを示す検出信号が入力される。さらに、内燃機関の排気管２５において、三元触媒２６の上流に設けられた酸素濃度センサ４４からは、排気の酸素濃度に示す検出信号が入力される。

一方、電子制御装置４１の出力ポートには、インジェクタ１２や燃圧選択弁２２などがそれぞれ電気的に接続されている。電子制御装置４１は、上記各センサからの検出信号に基づいて内燃機関の運転状態を把握し、その時々の機関運転状態に応じた燃料噴射制御を実行すべく、出力ポートを介して各種指令信号を上記各部へ出力する。

電子制御装置４１が実行する燃料噴射制御では、まず理論空燃比を得るための基準燃料噴射量を吸入空気量ＧＡ及び回転速度ＮＥに対応付けたマップを利用して、検出値である吸入空気量ＧＡ及び回転速度ＮＥが同マップに適用されることにより基準燃料噴射量が算出される。また、前回の燃料噴射における燃料噴射量の要求値（要求燃料噴射量ＴＡＵ）と、酸素濃度センサ４４の検出値である酸素濃度とに基づいて前回の燃料噴射における実空燃比が求められて、この実空燃比と理論空燃比との乖離度合に基づいて要求燃料噴射量ＴＡＵに関わるフィードバック補正量が算出される。そして、これらフィードバック補正量と上記基準燃料噴射量とに基づいて今回の燃料噴射制御における要求燃料噴射量ＴＡＵが算出される。

要求燃料噴射量ＴＡＵが算出されると、電子制御装置４１が実行する燃料噴射制御では、クランク角に応じて回転速度センサ４２から出力されるパルスが利用されて、回転速度ＮＥに応じた燃料噴射時期が算出される。こうした燃料噴射時期の算出としては、例えば燃料噴射時期が上死点等の基準クランク角に対する進角値として設定されており、最適燃焼を得るための燃料噴射時期を吸入空気量ＧＡ及び回転速度ＮＥに対応付けたマップが利用される。そして、吸入空気量ＧＡ及び回転速度ＮＥがこのマップに適用されることにより燃料噴射時期が算出される。

また、要求燃料噴射量ＴＡＵが算出されると、この要求燃料噴射量ＴＡＵを噴射させるための燃圧を選択するべく、電子制御装置４１では要求燃料噴射量ＴＡＵ及び機関運転状態に基づいて高圧噴射条件が成立しているか否かの判断がなされる。

高圧噴射条件とは、要求燃料噴射量ＴＡＵを高噴射圧ＰＨの下で噴射するために設定された条件であり、この高圧噴射条件が成立している場合には、上記要求燃料噴射量ＴＡＵを高噴射圧ＰＨの下で噴射すべく、燃圧選択弁２２が閉弁されてデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内の燃圧が高噴射圧ＰＨに保持される。この高圧噴射条件には、上述する要求燃料噴射量ＴＡＵが低噴射圧ＰＬの下では得難いような高い値であること、例えば回転速度ＮＥや吸入空気量ＧＡなどにより算出される内燃機関への要求負荷が所定値よりも高くなる高負荷領域であることが挙げられる。

電子制御装置４１が実行する燃料噴射時期にて上記高圧噴射条件が成立していない場合には、要求燃料噴射量ＴＡＵを低噴射圧ＰＬで噴射するか否かの選択をするべく、電子制御装置４１では要求燃料噴射量ＴＡＵ及び機関運転状態に基づいて共振抑制条件が成立し
ているか否かの判断がなされる。

共振抑制条件とは、パルセーションダンパ２３の共振による脈動の増幅を抑制するために設定された条件である。上記パルセーションダンパ２３の共振は、ダイアフラム２３ｂが受ける外力、換言すれば燃料噴射にともなう燃料の脈動により誘起されるものであり、この燃料噴射にともなう燃料の脈動は、インジェクタ１２で断続的な燃料噴射が行われることにより発生するものである。こうした燃料噴射にともなう脈動は、各インジェクタの燃料噴射時期が重畳するほど、換言すればデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内における燃料の流動が連続的であるほど発生し難くなる。反対に、この燃料噴射にともなう燃料の脈動は、各インジェクタ１２の燃料噴射時期が断続的になるほど、換言すればデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内における燃料の流動が断続的であるほど発生し易くなる。

そして、こうした燃料噴射にともなう脈動の振動数がパルセーションダンパ２３の固有振動数と大きく異なるものであれば、上記共振は誘起され難くなり、反対に燃料噴射にともなう脈動の振動数がパルセーションダンパ２３の固有振動数と近いものであれば、上記共振が誘起され易くなってしまう。また、ダイアフラム２３ｂが受ける外力、すなわち上記燃料噴射にともなう脈動の振幅が小さくなるほど上記パルセーションダンパ２３の共振の振幅が小さくなり、反対に燃料噴射にともなう脈動の振幅が大きくなるほど同共振の振幅が大きくなる。

上記共振抑制条件は、こうした脈動の振動数と振幅とに基づいて設定された機関運転状態であり、低燃圧状態時の共振により脈動が増幅する機関運転状態では、燃圧として高燃圧状態を選択するように設定された条件である。なお、こうした脈動の振動数の指標となる機関運転状態としては、上記燃料噴射時期を算出する際に用いる回転速度ＮＥを挙げることができる。また、こうした脈動振幅の指標となる機関運転状態としては、上記要求燃料噴射量ＴＡＵを挙げることができる。

そこで、本実施形態における共振抑制条件には、（ａ）脈動の振動数の指標である回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆであることと、（ｂ）脈動の振幅の指標である要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ以上であることとの論理積条件が設定されている。

これら選択回転速度領域ＮＥｆ及び選択燃料噴射量ＴＡＵＴには、予め実施された試験に基づく値が設定されており、パルセーションダンパ２３の共振振幅の指標であるダイアフラム２３ｂの変位量が低噴射圧ＰＬの下で過度に大きくなるときの回転速度ＮＥ及び要求燃料噴射量ＴＡＵが設定されている。選択回転速度領域ＮＥｆの設定に際しては、例えば、図３に示されるように、脈動の振動数の指標となる回転速度ＮＥとダイアフラム２３ｂの変位量Δｘとの関係を単一あるいは複数の異なる要求燃料噴射量ＴＡＵの下で取得される。そして、その関係のなかでダイアフラム２３ｂの変位量Δｘが基準変位量Δｘ１以上である回転速度ＮＥの範囲（下限回転速度ＮＥＬと上限回転速度ＮＥＨとの間）が上記選択回転速度領域ＮＥｆとして設定される。また、選択燃料噴射量ＴＡＵＴの設定に際しては、脈動の振幅の指標となる要求燃料噴射量ＴＡＵとダイアフラム２３ｂの変位量Δｘとの関係が取得されて、その関係のなかでダイアフラム２３ｂの変位量Δｘが基準変位量Δｘ１になる最小の要求燃料噴射量ＴＡＵが上記選択燃料噴射量ＴＡＵＴとして設定される。

そして、上記共振抑制条件が成立している場合には、低噴射圧ＰＬにて噴射可能な低い要求燃料噴射量ＴＡＵであっても、上記要求燃料噴射量ＴＡＵの燃料を高噴射圧ＰＨの下で噴射すべく、燃圧選択弁２２が強制的に閉弁される。これにより、低燃圧状態で脈動が増幅し得る機関運転状態では、その燃圧を強制的に高燃圧状態へ切替えることができ、そ
れゆえ高圧レギュレータ１７を開弁させることができる。換言すれば、デリバリパイプ１１Ｌの下流側を開放することができるために、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌにて連続的に燃料を流動させることができることから、燃料噴射にともなう脈動自体を抑制させることができる。さらに、仮にパルセーションダンパ２３が共振する場合であっても、同共振にともなう脈動の一部をデリバリパイプ１１Ｌの下流側から燃料タンク１３へ放出させることができるため、同共振にともなう脈動も抑制することができる。

この結果、低燃圧状態で発生し得る脈動を抑えることができ、パルセーションダンパ２３が仮に共振する場合であっても脈動の増幅を抑制することができる。なお、上記共振抑制条件が成立していない場合には、要求燃料噴射量ＴＡＵの燃料を低噴射圧ＰＬの下で噴射すべく、燃圧選択弁２２が開弁される。

ちなみに、上述する脈動の増幅を抑制する上では、回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆであることだけを上記共振抑制条件としてよい。但し、この共振抑制条件が成立している場合には、その余剰燃料が燃焼室の近傍であるデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌを通過して燃料タンク１３に還流されるため、加熱された燃料による燃料タンク１３内の高温化が懸念される。そこで、上述のように回転速度ＮＥに関わる条件（ａ）と要求燃料噴射量ＴＡＵに関わる条件（ｂ）との論理積条件を共振抑制条件として採用することにより、高温化した余剰燃料の還流頻度を抑えることができ、燃料の脈動を抑える上において燃料タンク１３内の高温化の抑制も図ることができる。

上述するように高圧噴射条件及び共振抑制条件により要求燃料噴射量ＴＡＵを噴射するための燃圧が選択されると、電子制御装置４１が実行する燃料噴射制御では、選択された燃圧下にて要求燃料噴射量ＴＡＵを噴射すべく、インジェクタ１２の燃料噴射時間が算出される。こうした燃料噴射時間の算出としては、例えばインジェクタ１２の噴射時間が要求燃料噴射量ＴＡＵ及び燃圧に対応付けられた関数等が利用されて、選択された燃圧と算出された要求燃料噴射量ＴＡＵとがこの関数等に適用されることにより燃料噴射時間が算出される。

次に、電子制御装置４１によって実行される燃料噴射制御の制御ルーチンについて図４を参照しながら説明する。図４は、燃料噴射制御の制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。なお、当該燃料噴射制御は、電子制御装置４１により内燃機関の始動時から繰り返し実行される。

燃料噴射制御が開始されると、まずは電子制御装置４１では各種センサからの検出信号などに基づいて機関運転状態を把握して、回転速度ＮＥや吸入空気量ＧＡに基づいて要求燃料噴射量ＴＡＵが算出される（ステップＳ１０１）。要求燃料噴射量ＴＡＵが算出されると、高圧噴射条件が成立しているか否かを例えば回転速度ＮＥや吸入空気量ＧＡから算出する要求負荷に基づいて電子制御装置４１で判断される（ステップＳ１０２）。高圧噴射条件が成立している場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、燃圧選択弁２２が閉弁されて（ステップＳ１０５）、要求燃料噴射量ＴＡＵに応じた燃料噴射時期及び燃料噴射時間に従って同要求燃料噴射量ＴＡＵが高燃圧状態の下で噴射される（ステップＳ１０６）。一方、高圧噴射条件が成立していない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、共振抑制条件が成立しているか否かが電子制御装置４１で判断されて、その判断結果に基づいて燃圧が設定される。

すなわち、電子制御装置４１では、まずは要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。そして、要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴに満たない場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）、燃圧選択弁２２が開弁されて（ステップＳ１０７）、要求燃料噴射量ＴＡＵに応じた燃料噴射時期
及び燃料噴射時間に従って同要求燃料噴射量ＴＡＵが低燃圧状態の下で噴射される（ステップＳ１０８）。一方、要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ以上である場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、続いて回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆであるか否かが電子制御装置４１で判断される（ステップＳ１０４）。

そして、回転速度ＮＥが下限回転速度ＮＥＬに満たない場合、あるいは回転速度ＮＥが上限回転速度ＮＥＨを超える場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、同じく燃圧選択弁２２を開弁して（ステップＳ１０７）。要求燃料噴射量ＴＡＵに応じた燃料噴射時期及び燃料噴射時間に従って同要求燃料噴射量ＴＡＵが低燃圧状態の下で噴射される（ステップＳ１０８）。一方、回転速度ＮＥが下限回転速度ＮＥＬより大きく、且つ上限回転速度ＮＥＨ以下の場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、燃圧選択弁２２が閉弁されて（ステップＳ１０５）、要求燃料噴射量ＴＡＵに応じた燃料噴射時期及び燃料噴射時間に従って同要求燃料噴射量ＴＡＵが高燃圧状態の下で噴射される（ステップＳ１０６）。

これにより、低燃圧状態で発生し得る脈動を高燃圧状態の下で抑えることができ、パルセーションダンパ２３がその高燃圧状態の下で仮に共振する場合であっても同共振にともなう脈動をデリバリパイプ１１Ｌの下流側から放出させることで脈動の増幅を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態における内燃機関の燃料供給装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）燃料噴射にともなう脈動の振動数の指標である回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆであることと、同脈動の振幅の指標である要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ以上であることとの論理積条件を共振抑制条件として設定した。そして、要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ以上であって、かつ回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆである場合には、燃圧選択弁２２を閉弁して燃圧を高噴射圧ＰＨに昇圧することにより高圧レギュレータ１７を開弁させた。

これにより、低圧状態時の共振により脈動が増幅する機関運転状態では、デリバリパイプ１１Ｌの下流側を開放することができ、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内において連続的に燃料を流動させることができる。それゆえ、燃料噴射にともなう脈動を抑制させることができ、これにともなうパルセーションダンパ２３の共振を抑制することができる。また、パルセーションダンパ２３の共振が仮に誘起される場合であっても、その共振に伴う脈動の一部をデリバリパイプ１１Ｌの下流側から燃料タンク１３へ放出させることができる。この結果、パルセーションダンパ２３が共振する場合であっても脈動の増幅を抑えることができる。

（２）高燃圧状態を選択するに際して圧力変動の指標となる要求燃料噴射量ＴＡＵに閾値が設けられているため、燃料噴射にともなう脈動の振幅が小さい場合には、燃圧状態の切替えにともなう不要な圧力変動をきたすことがない。

（３）また、高燃圧状態にて還流される燃料が多くなるほど、燃焼室の近傍であるデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌを通過して燃料タンク１３に還流させる燃料が多くなる。そのため高燃圧状態の機会が多くなるほど、一般に燃料タンク１３における燃料の高温化が進行するようになる。上記実施形態によれば、高燃圧状態を回転速度ＮＥだけで選択する場合に比べて、要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ未満になる機会の分だけ、高燃圧状態における還流頻度を少なくすることができる。これにより、上述するような燃料タンク１３内における燃料の高温化を抑制することができる。

（４）パルセーションダンパ２３が各デリバリパイプ１１Ｒ、１１Ｌの双方に設けられ
ているため、脈動の発生源であるインジェクタ１２に近接した位置で同脈動を抑制することができる。それゆえ、脈動の伝播範囲を縮小することができ、脈動を効率よく抑制することができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態のパルセーションダンパ２３は、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌのそれぞれに配設した。これに限らず、パルセーションダンパを用いて脈動を抑制する上では、パルセーションダンパ２３をデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌのどちらか一方だけに設けてもよく、あるいはデリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ限らずメイン配管１５に設けてもよい。

・上記実施形態の共振抑制条件では、回転速度ＮＥの閾値である選択回転速度領域ＮＥｆと、要求燃料噴射量ＴＡＵの閾値である選択燃料噴射量ＴＡＵＴとが互いに独立して設定される。これを変更して、要求燃料噴射量ＴＡＵの閾値を回転速度毎に変更して設定する構成であってもよい。なお、この際、共振抑制条件の判断時においては、まずは回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆであるか否かを判断し、回転速度ＮＥが選択回転速度領域ＮＥｆである場合には、要求燃料噴射量ＴＡＵが選択燃料噴射量ＴＡＵＴ以上であるか否かを判断する構成が好ましい。

・さらには、回転速度ＮＥ及び要求燃料噴射量ＴＡＵに燃圧（高燃圧状態あるいは低燃圧状態）が対応付けられたマップを構築し、そのマップに回転速度ＮＥと要求燃料噴射量ＴＡＵとを適用することにより高燃圧状態あるいは低燃圧状態を選択するようにしてもよい。なお、この際、図５に示させるように、高圧噴射条件が成立していない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、まず上記マップに要求燃料噴射量ＴＡＵ及び回転速度ＮＥが適用される。そして、要求燃料噴射量ＴＡＵ及び回転速度ＮＥに対応付けられた燃圧が高燃圧状態である場合には（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）燃圧選択弁２２が閉弁して要求燃料噴射量ＴＡＵが高燃圧状態の下で噴射される（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。一方、要求燃料噴射量ＴＡＵ及び回転速度ＮＥに対応付けられた燃圧が低燃圧状態である場合には（ステップＳ１０９：ＮＯ）、燃圧選択弁２２が開弁して要求燃料噴射量ＴＡＵが低燃圧状態の下で噴射される（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。

上述するように燃料噴射にともなう脈動の有無、あるいは同脈動の振幅は、内燃機関の回転速度ＮＥや各インジェクタ１２への要求燃料噴射量ＴＡＵに応じて異なる。上記の構成によれば、高燃圧状態を選択するための要求燃料噴射量ＴＡＵの閾値が回転速度ＮＥ毎の値であるために、高燃圧状態の選択に際しては回転速度ＮＥと要求燃料噴射量ＴＡＵとの双方に応じた的確な閾値を設定することができる。

・上記実施形態では、燃料噴射にともなう脈動の振幅の指標として要求燃料噴射量ＴＡＵを用いたが、これに限らず同指標としては例えばアクセル操作量に基づく要求負荷や吸入空気量ＧＡを用いてもよく、このほか機関運転状態を示すパラメータであって燃料噴射量と相関する相関値を用いることもできる。

・上記実施形態では、パルセーションダンパ２３の共振振幅が過度になる指標としてダイアフラム２３ｂの変位量Δｘが基準変位量Δｘ１以上である場合について説明した。これに限らず、パルセーションダンパ２３の共振振幅が過度になる指標としては、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌ内における燃圧の振幅が、燃料噴射量の安定化を図るべく設定された基準値以上であることを利用してもよい。

・上記実施形態では、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌを連通管１６で連結し、デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌを直列に接続した。これに限らず、メイン配管１５を分岐させて、各デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌのそれぞれに接続して、並列に接続するようにしてもよ
い。なお、この場合には、各デリバリパイプ１１Ｒ，１１Ｌのそれぞれに高圧レギュレータ１７を設けることが望ましい。

・上記実施形態では、１つの電子制御装置４１によって内燃機関の燃料供給装置を制御したが、複数の電子制御装置によって具体化してもよい。
・上記実施形態では内燃機関の燃料を特に限定しなかったが、本発明は、ガソリン式の内燃機関、ディーゼル式の内燃機関、あるいはアルコール燃料とガソリン燃料とが混合された燃料を使用可能なフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）用の内燃機関などに適用することができる。

上記実施形態の内燃機関では、各気筒への燃料の供給方式を特に限定しなかったが、本発明は、インジェクタ１２から各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式やインジェクタ１２が気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射式の内燃機関に適用することができる。

・上記実施形態では、２つの気筒配列を有するＶ型の内燃機関に具体化したが、これに限らず、デリバリパイプが配設されている内燃機関であればよく、例えば、水平対向型の内燃機関や、気筒配列が１つである直列型の内燃機関に具体化しても同様の作用・効果を得ることができる。

本発明の一実施形態における内燃機関の燃料供給装置を示す概略構成図。 本発明の一実施形態におけるパルセーションダンパの概略構成図。 本実施形態における回転速度に対するダイアフラムの変位量の一例を示すグラフ。 本発明における燃料噴射制御の制御ルーチンを説明するためのフローチャート。 変更例における燃料噴射制御の制御ルーチンを説明するためのフローチャート。

符号の説明

ＧＡ…吸入空気量、ＮＥ…回転速度、ＮＥｆ…選択回転速度領域、ＮＥＨ…上限回転速度、ＮＥＬ…下限回転速度、ＰＨ…高噴射圧、ＰＬ…低噴射圧、ＴＡＵ…要求燃料噴射量、ＴＡＵＴ…選択燃料噴射量、Δｘ…変位量、Δｘ１…基準変位量、１１Ｐ…分岐ポート、１１Ｒ，１１Ｌ…デリバリパイプ、１２…インジェクタ、１３…燃料タンク、１４…燃料ポンプ、１５…メイン配管、１６…連通管、１７…高圧レギュレータ、１８…高圧リターン配管、１９…低圧レギュレータ、２１…低圧リターン配管、２２…燃圧選択弁、２３…パルセーションダンパ、２３ａ…導入孔、２３ｂ…ダイアフラム、２３ｃ…スプリング、２４…シール材、２５…排気管、２６…三元触媒、４１…電子制御装置、４２…回転速度センサ、４３…エアフロメータ、４４…酸素濃度センサ。

Claims (6)

1. 燃料タンクから燃料が圧送される圧送通路と前記圧送通路に接続されてインジェクタが設けられたデリバリパイプとからなる供給通路と、
   前記デリバリパイプに接続されて同デリバリパイプの余剰燃料を前記燃料タンクへ還流する還流通路と、
   前記還流通路の流通を禁止して前記供給通路内の圧力を第１圧力にする低燃圧状態と、前記還流通路の流通を許可して供給通路内の圧力を第１圧力よりも高い第２圧力にする高燃圧状態とを選択する燃圧選択手段を備えた内燃機関の燃料供給装置であって、
   前記供給通路に設けられて前記インジェクタの燃料噴射により発生する燃料の脈動を抑制するパルセーションダンパを備え、
   前記低燃圧状態にて前記パルセーションダンパが共振する機関運転状態では前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記低燃圧状態にて前記パルセーションダンパが共振する回転速度である選択回転速度で前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを特徴とする
   請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記低燃圧状態にて前記内燃機関に要求される負荷が前記パルセーションダンパの共振振幅を過度にする閾値以上であることを条件に前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを特徴とする
   請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 前記低燃圧状態にて前記インジェクタに要求される燃料噴射量が前記パルセーションダンパの共振振幅を過度にする閾値以上であることを条件に前記燃圧選択手段が前記高燃圧状態を選択することを特徴とする
   請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
5. 前記閾値が前記選択回転速度ごとの値であることを特徴とする
   請求項３または４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
6. 前記パルセーションダンパが前記デリバリパイプに設けられていることを特徴とする
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。

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