JP2012162995A - 内燃機関の燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、インペラの稼働数を変更可能な低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出された燃料を昇圧するための高圧燃料ポンプと、を備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、低圧燃料ポンプの消費電力低減に寄与することができる技術の提供を過大とする。
【解決手段】本発明は、電動機の回転軸に連動して回転する第１インペラと、電動機の回転軸に対して相対回転可能な第２インペラと、電動機の回転軸と第２インペラの間に配置された遠心クラッチと、を備える低圧燃料ポンプを用いることにより、インペラの稼働数変更に伴う消費電力の増加を抑制するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）と高圧燃料ポンプ（サプライポンプ）を備えた内燃機関の燃料供給システムに関する。

近年、電動式の燃料ポンプ（たとえば、タービン式の燃料ポンプ）を低圧燃料ポンプとして用いるとともに、内燃機関の動力により駆動される機械式の燃料ポンプ（たとえば、プランジャ式の燃料ポンプ）を高圧燃料ポンプとして用いる内燃機関の燃料供給システムが知られている。

電動式の燃料ポンプとしては、電力を利用して２枚のインペラの結合と非結合を切り替え可能な燃料ポンプが知られている。このような燃料ポンプの利用方法としては、機関負荷が低いときは２枚のインペラを非結合状態とすることにより１枚のインペラのみを可動させ、機関負荷が高いときは２枚のインペラを結合状態とすることにより２枚のインペラを可動させる方法も提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

実開昭６３−５７３９２号公報 特開平０９−１５１８２３号公報 特開２００５−０７６５６８号公報 特開２００４−３６０９０９号公報 特開平０５−５０９１４１号公報

ところで、低圧燃料ポンプ及び高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料供給システムにおいては、ベーパが発生しない範囲で低圧燃料ポンプの吐出圧力を低下させることにより、低圧燃料ポンプの消費電力を可及的に少なくすることが望まれている。

しかしながら、低圧燃料ポンプとして上記した従来の燃料ポンプが使用されると、２枚のインペラの結合と非結合とを切り替えるために電力が消費されるため、低圧燃料ポンプの消費電力の低減効果を得にくくなる可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インペラの稼働数を変更可能な低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出された燃料を昇圧するための高圧燃料ポンプと、を備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、低圧燃料ポンプの消費電力低減に寄与することができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、低圧燃料ポンプのインペラの稼働数が機械的に変更されるようにした。

詳細には、本発明は、低圧燃料ポンプと該低圧燃料ポンプから吐出された燃料を昇圧するための高圧燃料ポンプとを備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、
低圧燃料ポンプは、電動機の回転軸に連動して回転する第１インペラと、電動機の回転
軸と同軸に配置され該回転軸に対して相対回転可能な第２インペラと、前記電動機の回転軸と前記第２インペラの間に介在し前記回転軸の回転速度増加により発生する遠心力を利用して前記回転軸と前記第２インペラを係合させる遠心クラッチと、を備えるようにした。

かかる構成によれば、電動機の回転軸が低速で回転しているときは、遠心クラッチが非係合状態となる。すなわち、電動機の回転軸の回転力は第２インペラに伝達されない状態となる。その結果、電動機の回転軸が低速で回転しているときは、電動機が第１インペラのみを回転駆動することになる。

また、電動機の回転軸の回転速度が高くなると、遠心クラッチが係合状態となる。すなわち、電動機の回転軸の回転力は第２インペラに伝達される状態となる。その結果、電動機の回転軸が高速で回転しているときは、電動機が第１インペラと第２インペラの双方を回転駆動することになる。

本発明の低圧燃料ポンプによれば、電力を利用することなくインペラの稼働数を変更することができる。その結果、インペラの稼働数変更に伴う消費電力の増加を抑制することが可能となる。

なお、第２インペラは、第１インペラに比べ、単位時間当たりに吐出可能な流量が大きくなるように構成されてもよい。言い換えれば、第１インペラは、第２インペラに比べ、単位時間当たりに吐出可能な流量が小さくなるように構成されてもよい。このような構成によれば、第１インペラのみが稼働するときのポンプ効率を高めることができるとともに、第１インペラ及び第２インペラが稼働するときの吐出圧力及び流量を高めることができる。

本発明に係わる内燃機関の燃料供給システムは、電動機の消費電流の変化量を検出する検出部と、検出部により検出された変化量が閾値を超えるときに遠心クラッチの係合状態と非係合状態が切り替わったと判定する判定部と、を備えるようにしてもよい。

遠心クラッチが非係合状態から係合状態へ移行すると、インペラの稼働数増加により電動機の負荷が増加する。その結果、電動機の消費電流量が一時に増加する。一方、遠心クラッチが係合状態から非係合状態へ移行すると、インペラの稼働数減少により電動機の負荷が減少する。その結果、電動機の消費電流量が一時に減少する。よって、検出部により検出される変化量が予め定められた閾値を超えたときに、遠心クラッチの係合状態と非係合状態とが切り替わったと判定することが可能になる。

ここで、遠心クラッチを非係合状態から係合状態へ移行させる場合は、低圧燃料ポンプの印加電圧を増加させることにより、回転軸の回転速度を増加させることになる。その際、低圧燃料ポンプの消費電流は、インペラの稼働数が一定であれば印加電圧の増加に対してリニアに増加するが、インペラの稼働数が増加すると印加電圧より大きな変化（増加）を示す。一方、遠心クラッチを係合状態から非係合状態へ移行させる場合は、低圧燃料ポンプの印加電圧を減少させることにより、回転軸の回転速度を減少させることになる。その際、低圧燃料ポンプの消費電流は、インペラの稼働数が一定であれば印加電圧の減少に対してリニアに減少するが、インペラの稼働数が減少すると印加電圧より大きな変化（減少）を示す。

したがって、単位時間当たりの印加電圧の変化量に対して単位時間当たりの消費電流の変化量が大きくなるときは、インペラの稼働数が変化した（遠心クラッチの係合状態と非係合状態が切り替わった）と判定されるようにしてもよい。すなわち、単位時間当たりの
印加電圧の変化量を前記した閾値として定めるようにしてもよい。

上記した方法により遠心クラッチの係合状態と非係合状態の切り替えが判定されると、インペラの稼働数を正確に変更することが可能になる。たとえば、本発明に係わる内燃機関の燃料供給システムは、遠心クラッチを非係合状態から係合状態へ移行させるときに、先ず電動機の印加電圧を目標値より高くし、次いで判定部により遠心クラッチの切り替えが判定された時点で電動機の印加電圧を目標値まで低下させる制御部を更に備えるようにしてもよい。このような構成によれば、遠心クラッチの係合状態と非係合状態との切り替え（インペラの稼働数変更）を速やか且つ正確に行うことが可能になる。なお、遠心クラッチを係合状態から非係合状態へ移行させるときは、制御部は、先ず電動機の印加電圧を目標値より低くし、次いで判定部により遠心クラッチの切り替えが判定された時点で電動機の印加電圧を目標値まで上昇させるようにすればよい。

本発明によれば、インペラの稼働数を変更可能な低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出された燃料を昇圧するための高圧燃料ポンプと、を備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、低圧燃料ポンプの消費電力低減に寄与することができる。

内燃機関の燃料供給システムの概略構成を示す図である。 低圧燃料ポンプの構成を模式的に示す図である。 遠心クラッチの構成を模式的に示す図である。 遠心クラッチの係合状態を示す図である。 遠心クラッチが非係合状態にあるときにモータの印加電圧を増加させた場合におけるモータの消費電流の変化を示す図である。 遠心クラッチが係合状態にあるときにモータの印加電圧を減少させた場合におけるモータの消費電流の変化を示す図である。 遠心クラッチを非係合状態から係合状態へ切り替える場合にモータへ印加される電圧の制御例を示す図である。 遠心クラッチを係合状態から非係合状態へ切り替える場合にモータへ印加される電圧の制御例を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、内燃機関の燃料供給システムの概略構成を示す図である。図１に示す燃料供給システムは、低圧燃料ポンプ１と、高圧燃料ポンプ２と、を備えている。

低圧燃料ポンプ１は、燃料タンク３に貯留されている燃料を汲み上げるためのポンプであり、電力により駆動されるタービン式ポンプ（ウェスコ式ポンプ）である。低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料は、低圧燃料通路４によって高圧燃料ポンプ２の吸入口へ導かれるようになっている。

高圧燃料ポンプ２は、低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料を昇圧するためのポンプであり、内燃機関の動力（たとえば、カムシャフトの回転力）により駆動される往復式のポンプ（プランジャー式ポンプ）である。高圧燃料ポンプ２の吸入口には、該吸入口の導通と閉塞とを切り換える吸入弁２ａが設けられている。吸入弁２ａは、電磁駆動式の弁機構であり、プランジャの位置に対する開閉タイミングを変更することによって高圧燃料ポン
プ２の吐出量を変更する。また、高圧燃料ポンプ２の吐出口には、高圧燃料通路５の基端が接続されている。高圧燃料通路５の終端は、デリバリパイプ６に接続されている。

デリバリパイプ６には、複数（図１に示す例では４つ）の燃料噴射弁７が接続されており、高圧燃料ポンプ２からデリバリパイプ６へ圧送された高圧の燃料が各燃料噴射弁７へ分配されるようになっている。燃料噴射弁７は、内燃機関の気筒内へ直接燃料を噴射する弁機構である。

なお、上記した燃料噴射弁７のような筒内噴射用の燃料噴射弁に加え、吸気通路（吸気ポート）内へ燃料を噴射するためのポート噴射用の燃料噴射弁が内燃機関に取り付けられている場合は、低圧燃料通路４の途中から分岐してポート噴射用のデリバリパイプへ低圧の燃料が供給されるように構成されてもよい。

ここで図１に戻り、上記した低圧燃料通路４の途中には、分岐通路８の基端が接続されている。分岐通路８の終端は、燃料タンク３に接続されている。分岐通路８の途中には、プレッシャーレギュレータ９が設けられている。プレッシャーレギュレータ９は、低圧燃料通路４内の圧力（燃料圧力）が所定値を超えたときに開弁することにより、低圧燃料通路４内の余剰の燃料が分岐通路８を介して燃料タンク３へ戻るように構成される。

上記した高圧燃料通路５の途中には、チェック弁１０とパルセーションダンパ１１が配置されている。チェック弁１０は、前記高圧燃料ポンプ２の吐出口から前記デリバリパイプ６へ向かう流れを許容し、前記デリバリパイプ６から前記高圧燃料ポンプ２の吐出口へ向かう流れを規制するワンウェイバルブである。パルセーションダンパ１１は、前記高圧燃料ポンプ２の動作（吸引動作と吐出動作）に起因する燃料の脈動を減衰するものである。

上記したデリバリパイプ６には、該デリバリパイプ６内の余剰の燃料を前記燃料タンク３へ戻すためのリターン通路１２が接続されている。リターン通路１２の途中には、該リターン通路１２の導通と遮断とを切り換えるリリーフ弁１３弁が配置されている。リリーフ弁１３は、電動式または電磁駆動式の弁機構であり、デリバリパイプ６内の燃料圧力が目標値を超えたときに開弁される。

前記リターン通路１２の途中には、連通路１４の終端が接続されている。前記連通路１４の基端は、前記高圧燃料ポンプ２に接続されている。この連通路１４は、前記高圧燃料ポンプ２から排出される余剰燃料を前記リターン通路１２へ導くための通路である。

ここで、本実施例における燃料供給システムは、上記した各機器を電気的に制御するためのＥＣＵ１５を備えている。ＥＣＵ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１５は、燃圧センサ１６、吸気温度センサ１７、アクセルポジションセンサ１８、クランクポジションセンサ１９、燃温センサ２０、フィード圧センサ２１などの各種センサと電気的に接続されている。

燃圧センサ１６は、デリバリパイプ６内の燃料圧力（高圧燃料ポンプの吐出圧力）に相関した電気信号を出力するセンサである。吸気温度センサ１７は、内燃機関に吸入される空気の温度に相関した電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１８は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１９は、内燃機関の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関した電気信号を出力するセンサである。燃温センサ２０は、低圧燃料通路４内を流れる燃料の温度に相関した電気信号を出力するセンサである。フィード圧センサ２１は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）に相関した電気信号を出力するセンサである。

ＥＣＵ１５は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、低圧燃料ポンプ１や吸入弁２ａを制御する。たとえば、ＥＣＵ１５は、燃圧センサ１６の出力信号（実燃圧）が目標値に収束するように、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整する。その際、ＥＣＵ１５は、吸入弁２ａの制御量である駆動デューティ（ソレノイドの通電時間と非通電時間との比）に対し、実燃圧と目標値との偏差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。なお、前記した目標値は、燃料噴射弁７の目標燃料噴射量に応じて定められる値である。

上記した比例積分制御において、ＥＣＵ１５は、目標燃料噴射量に応じて定まる制御量（フィードフォワード項）と、実燃圧と目標値との差（以下、「燃圧差」と称する）の大きさに応じて定める制御量（比例項）と、実燃圧と目標値との差の一部を積算した制御量（積分項）と、を加算することにより、駆動デューティを算出する。

なお、上記した燃圧の差とフィードフォワード項との関係、および、上記した燃圧の差と比例項との関係は、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。また、上記した燃圧の差のうち、積分項に加算される量の割合についても、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。

また、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の消費電力を可及的に低減するために、低圧燃料ポンプ１の目標吐出圧力（目標フィード圧）を低下させる処理（低下処理）を実行する。具体的には、ＥＣＵ１５は、先ず内燃機関の運転状態や燃料温度などに基づいて目標フィード圧のデフォルト値を決定する。続いて、ＥＣＵ１５は、目標フィード圧を一定量（以下、「低下係数」と称する）ずつ低下させる。前記した低下係数は、低圧燃料通路４内の燃料圧力が飽和蒸気圧を大幅に下回らない範囲で最大の値に設定されることが望ましく、予め実験などの適合処理により求めておくことが望ましい。なお、内燃機関がポート噴射用の燃料噴射弁を備えている場合は、ポート噴射用の燃料噴射弁から噴射される燃料の量などを考慮して目標フィード圧が決定されてもよい。

ところで、低圧燃料通路４内で燃料のベーパが発生した場合、内燃機関の負荷が高い場合、或いはポート噴射用の燃料噴射弁の要求噴射量が増加した場合などは、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力を速やかに上昇させる必要がある。そのため、低圧燃料ポンプ１の容量は、内燃機関が全負荷運転状態にあるときの目標燃料噴射量を賄える大きさに設定される必要がある。

ここで、低圧燃料ポンプ１として、インペラの稼働数が常時一定となるポンプが用いられると、目標吐出圧力が低いとき（すなわち、目標吐出量が少ないとき）にポンプ効率が低くなる可能性がある。これに対し、低圧燃料ポンプ１として、複数のインペラを備えるとともに、インペラの稼働数を変更可能なポンプを利用する方法が考えられる。このようなポンプとしては、電力を利用してインペラの稼働数を変更するものが知られている。しかしながら、インペラの稼働数を変更するために電力が消費されると、低圧燃料ポンプ１の消費電力を好適に低減させることができなくなる虞がある。

そこで、本実施例の低圧燃料ポンプ１は、インペラの稼働数を機械的に変更することができるように構成した。以下、本実施例における低圧燃料ポンプ１の構成について図２乃至４に基づいて説明する。

図２は、低圧燃料ポンプ１の構成を模式的に示す図である。低圧燃料ポンプ１は、略円柱状のハウジング１００を備えている。ハウジング１００には、円柱状に形成された３つの空間１０１，１０２，１０３が軸方向へ直列に配置されている。その際、３つの空間１０１，１０２，１０３の軸心が同一直線状に位置するように、空間１０１，１０２，１０
３が配置されるものとする。

ハウジング１００の基端側（図２中の上側）に形成された空間１０１には、モータ２００が収容されている（以下、空間１０１を「モータ室１０１」と称する）。モータ２００は、モータ室１０１の周方向へ回転自在な状態でハウジング１００に取り付けられた回転軸（モータシャフト）２０１と、該モータシャフト２０１の外周面に取り付けられたロータ２０２と、モータ室１０１の内周面に固定されたステータ２０３と、を備えており、図示しないバッテリやオルタネータから供給される電力によりロータ２０２及びモータシャフト２０１を回転させる。

前記モータ室１０１に隣接する空間１０２には、第１インペラ１２０が収容されている（以下、空間１０２を「第１収容室１０２」と称する）。前記第１収容室１０２よりハウジング１００の先端側（図２中の下側）に位置する空間１０３には、第２インペラ１３０が収容されている（以下、空間１０３を「第２収容室１０３」と称する）。第２インペラ１３０の外径は、第１インペラ１２０より大きく形成されている。つまり、単位時間当たりの吐出流量（言い換えれば、１回転当たりの吐出流量）は、第１インペラ１２０より第２インペラ１３０の方が大きくなっている。

前記ハウジング１００には、前記第１収容室１０２及び前記第２収容室１０３に連通する流入通路１０７が形成されている。流入通路１０７は、燃料タンク３に連通されており、燃料タンク３内の燃料を第１収容室１０２および第２収容室１０３へ導く通路である。さらに、ハウジング１００には、前記した低圧燃料通路４と第１収容室１０２を連通する第１流出通路１０８と、前記した低圧燃料通路４と第２収容室１０３とを連通させる第２流出通路１０９とが設けられている。これら第１流出通路１０８及び第２流出通路１０９は、第１収容室１０２と第２収容室１０３から吐出される燃料を低圧燃料通路４に導くための通路である。なお、第２流出通路１０９には、第２収容室１０３から低圧燃料通路４へ向かう燃料の流れを許容し、且つ低圧燃料通路４から第１収容室１０２へ向かう燃料の流れを遮断するチャックバルブ１１０が配置されており、第１収容室１０２から低圧燃料通路４へ導かれた燃料が第２流出通路１０９を介して第２収容室１０３へ逆流しないようになっている。

また、モータ室１０１と第１収容室１０２との間の隔壁の中心部分には、モータ室１０１と第１収容室１０２を連通させる第１貫通孔１０４が設けられている。第１収容室１０２と第２収容室１０３との間の隔壁の中心部分には、第１収容室１０２と第２収容室１０３を連通させる第２貫通孔１０５が設けられている。

モータシャフト２０１の先端部は、前記モータ室１０１から第１貫通孔１０４及び第１収容室１０２を経て第２貫通孔１０５まで突出し、該第２貫通孔１０５に収容された遠心クラッチ３０に連結されている。その際、モータシャフト２０１は、第１インペラ１２０の中心部を貫通するとともに、該第１インペラ１２０と一体的に回転するようになっている。また、遠心クラッチ３０には、第２収容室１０３に回転自在に配置された可動軸１０６が連結されている。可動軸１０６は、第２インペラ１３０の中心部を貫通するとともに、該第２インペラ１３０と一定的に回転するようになっている。

前記した遠心クラッチ３０は、図３に示すように、円柱状の入力軸３１と該入力軸３１の外周に同軸に配置された円筒状の出力軸３２とを備えている。入力軸３１は、モータ２００のモータシャフト２０１に連結され、該モータシャフト２０１及び第１インペラ１２０と一体的に回転するようになっている。出力軸３２は、可動軸１０６に連結され、該可動軸１０６及び第２インペラ１３０と一体的に回転するようになっている。

入力軸３１の外周面における互いに対向する２箇所には、径方向へ突出した２本の突起部３１ａ，３１ｂが設けられている。また、入力軸３１と出力軸３２との間には、前記突起部３１ａ，３１ｂに嵌合する溝を備えた半円形状の遠心錘３３ａ，３３ｂが互いに対向するように配置されている。なお、遠心錘３３ａ，３３ｂは、突起部３１ａ，３１ｂに嵌合しつつ径方向へ移動可能な状態で出力軸３２内に収容されるものとする。また、２つの遠心錘３３ａ，３３ｂは、付勢部材（金属バネ）３４によって互いに接近するように付勢されている。さらに、遠心錘３３ａ，３３ｂの外周面には摩擦部材（シュー）が取り付けられている。

以下、低圧燃料ポンプ１の動作について説明する。モータ２００によりモータシャフト２０１が回転させられると、モータシャフト２０１の回転力が第１インペラ１２０及び遠心クラッチ３０の入力軸３１へ伝達される。その際、入力軸３１の突起部３１ａ，３１ｂが遠心錘３３ａ，３３ｂに嵌合しているため、２つの遠心錘３３ａ，３３ｂも入力軸３１に連動して回転する。このように遠心錘３３ａ，３３ｂが回転すると、該遠心錘３３ａ，３３ｂに遠心力が働く。ただし、モータシャフト２０１の回転速度が低いときは、前記遠心力の大きさが付勢部材３４の付勢力より小さくなるため、遠心錘３３ａ，３３ｂの外周面は図３に示すように出力軸３２の内周面から離間した状態（非係合状態）に保たれる。よって、遠心錘３３ａ，３３ｂに作用する遠心力が付勢部材３４の付勢力より小さいときは、入力軸３１の回転力が出力軸３２に伝達されず、第１インペラ１２０のみが回転することになる。

次に、モータシャフト２０１の回転速度の上昇により、遠心錘３３ａ，３３ｂに作用する遠心力が付勢部材３４の付勢力より大きくなると、遠心錘３３ａ，３３ｂが入力軸３１の突起部３１ａ，３１ｂに沿って径方向へ移動する。そして、遠心錘３３ａ，３３ｂに作用する遠心力が付勢部材３４の付勢力に比して十分に大きくなると、図４に示すように遠心錘３３ａ，３３ｂの外周面（摩擦部材）が出力軸３２の内周面に押し付けられた状態（係合状態）となる。その結果、入力軸３１の回転力が出力軸３２へ伝達されるようになる。つまり、モータシャフト２０１の回転力が可動軸１０６へ伝達されるようになる。よって、遠心錘３３ａ，３３ｂに作用する遠心力が付勢部材３４の付勢力より大きいときは、第１インペラ１２０に加え、第２インペラ１３０も回転することになる。

以上述べたような低圧燃料ポンプ１によれば、モータ２００の回転速度を調整することにより、遠心クラッチ３０の係合状態と非係合状態とを切り替えることができる。言い換えれば、モータ２００の回転速度を調整することにより、インペラの稼働数を変更することができる。そのため、インペラの稼働数を変更する際に電力などの外力が不要となる。その結果、前述した低下処理による消費電力の低減分がインペラの稼働数変更に伴う消費電力の増加分によって削減される事態を回避することが可能となり、低圧燃料ポンプ１の消費電力を効果的に低減することが可能となる。

ところで、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（吐出量）を精度良く制御するためには、遠心クラッチ３０の係合状態と非係合状態との切り替わりを正確に検知することも重要となる。これに対し、専用のセンサを設ける方法も考えられるが、部品点数の増加や遠心クラッチ３０の大型化を招く可能性がある。そこで、本実施例においては、低圧燃料ポンプ１の消費電流に基づいて遠心クラッチ３０の係合状態と非係合状態との切り替わりを検出するようにした。

図５は、遠心クラッチ３０が非係合状態にあるときにモータ２００の印加電圧を増加させた場合におけるモータ２００の消費電流の変化を示す図である。なお、図５中のｔ１は、遠心クラッチ３０が非係合状態から係合状態へ切り替わったタイミングを示す。図５において、遠心クラッチ３０が非係合状態にあるとき（図５中の非係合領域）、言い換えれ
ば第１インペラ１２０のみが稼働しているときは、モータ２００消費電流は、印加電圧の増加に対して略リニアに増加する。これに対し、遠心クラッチ３０が非係合状態から係合状態へ切り替わったとき、言い換えれば第１インペラ１２０のみの稼働状態から第１インペラ１２０及び第２インペラ１３０の稼働状態へ切り替わったときは、モータ２００の消費電流は、印加電圧の増加量に対して過大な増加を示す。そして、遠心クラッチ３０が係合状態で安定すると、モータ２００の消費電流は、印加電圧の増加に対して略リニアな増加傾向に戻る。

図６は、遠心クラッチ３０が係合状態にあるときにモータ２００の印加電圧を低下させた場合におけるモータ２００の消費電流の変化を示す図である。なお、図６中のｔ２は、遠心クラッチ３０が係合状態から比係合状態へ切り替わったタイミングを示す。図６において、遠心クラッチ３０が係合状態にあるとき（図６中の係合領域）、言い換えれば第１インペラ１２０及び第２インペラ１３０が稼働しているときは、モータ２００の消費電流は、印加電圧の減少に対して略リニアに減少する。これに対し、遠心クラッチ３０が係合状態から非係合状態へ切り替わったとき、言い換えれば第１インペラ１２０及び第２インペラ１３０の稼働状態から第１インペラ１２０のみの稼働状態へ切り替わったときは、モータ２００の消費電流は、印加電圧の減少に対して過大な減少を示す。そして、遠心クラッチ３０が非係合状態で安定すると、モータ２００の消費電流は、印加電圧の減少に対して略リニアな減少傾向に戻る。

図５，６の説明で述べたように、遠心クラッチ３０の係合状態と非係合状態との切り替わりが発生したときは、モータ２００の消費電流が印加電圧より大きな変化を示す。よって、ＥＣＵ１５は、消費電流の単位時間当たりにおける変化量が閾値より大きくなったことを条件として、遠心クラッチ３０が係合状態から非係合状態若しくは非係合状態から係合状態へ切り替わったと判定することができる。ここでいう「閾値」は、印加電圧の単位時間当たりの変化量にマージンを加算した値である。このような判定処理をＥＣＵ１５が実行することにより、本発明に係わる判定部が実現される。

このような方法により遠心クラッチ３０の切り替わりが検出されると、遠心クラッチ３０の切り替えを好適に行うことも可能となる。たとえば、遠心クラッチ３０を非係合状態から係合状態へ切り替える場合は、ＥＣＵ１５は、図７に示すように、モータ２００の印加電圧を目標電圧Ｖｔｒｇより高め、モータ２００の消費電流の単位時間当たりにおける増加量が閾値を超えた時点で印加電圧を目標電圧Ｖｔｒｇに収束させるようにしてもよい。また、遠心クラッチ３０を係合状態から非係合状態へ切り替える場合は、ＥＣＵ１５は、図８に示すように、モータ２００の印加電圧を目標電圧Ｖｔｒｇより低下させ、モータ２００の消費電流の単位時間当たりにおける減少量が閾値を超えた時点で印加電圧を目標電圧Ｖｔｒｇに収束させるようにしてもよい。

以上述べた実施例によれば、インペラの稼働数を変更可能な低圧燃料ポンプ１と、低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料を昇圧するための高圧燃料ポンプ２と、を備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、低圧燃料ポンプ１の消費電力を効果的に低減することが可能となる。また、第１インペラ１２０の１回転当たりの吐出量を少なく設定することができるため、低圧燃料ポンプ１の吐出量が少なくなるときのポンプ効率を高めることが可能になる。

なお、本実施例では、低圧燃料ポンプ１が２枚のインペラを備える構成を例に挙げたが、３枚以上のインペラを備えるようにしてもよい。その場合、１枚又は２枚のインペラがモータシャフトに固定され、残りの２枚又は１枚のインペラが可動軸に固定されるようにしてもよい。また、各インペラが遠心クラッチを介して連結され、各遠心クラッチが切り替わるときの回転速度を相互に異ならせるようにしてもよい。たとえば、回転速度が低速
領域にあるときは全ての遠心クラッチが非係合状態（１枚のインペラのみが稼働状態）となり、回転速度が中速領域にあるときは１つの遠心クラッチのみが係合状態（２枚のインペラが稼働状態）となり、回転速度が高速領域にあるときはすべての遠心クラッチが係合状態（３枚のインペラが稼働状態）となるようにしてもよい。

１ 低圧燃料ポンプ
２ 高圧燃料ポンプ
２ａ 吸入弁
３ 燃料タンク
４ 低圧燃料通路
５ 高圧燃料通路
６ デリバリパイプ
７ 燃料噴射弁
８ 分岐通路
９ プレッシャーレギュレータ
１０ チェック弁
１１ パルセーションダンパ
１２ リターン通路
１３ リリーフ弁
１４ 連通路
１５ ＥＣＵ
１６ 燃圧センサ
１７ 吸気温度センサ
１８ アクセルポジションセンサ
１９ クランクポジションセンサ
２０ 燃温センサ
２１ フィード圧センサ
３０ 遠心クラッチ
３１ 入力軸
３１ａ 突起部
３１ｂ 突起部
３２ 出力軸
３３ａ 遠心錘
３３ｂ 遠心錘
３４ 付勢部材
１００ ハウジング
１０１ モータ室
１０２ 第１収容室
１０３ 第２収容室
１０４ 第１貫通孔
１０５ 第２貫通孔
１０６ 可動軸
１０７ 流入通路
１０８ 第１流出通路
１０９ 第２流出通路
１１０ チャックバルブ
１２０ 第１インペラ
１３０ 第２インペラ
２００ モータ
２０１ モータシャフト
２０２ ロータ
２０３ ステータ

Claims (2)

1. 低圧燃料ポンプと該低圧燃料ポンプにより吐出された燃料を昇圧するための高圧燃料ポンプとを備えた内燃機関の燃料供給システムにおいて、
   前記低圧燃料ポンプは、
   電動機の回転軸に連動して回転する第１インペラと、
   電動機の回転軸と同軸に配置され、該回転軸に対して相対回転可能な第２インペラと、
   前記回転軸と前記第２インペラの間に介在し、前記回転軸の回転速度増加により発生する遠心力を利用して前記回転軸と前記第２インペラを係合させる遠心クラッチと、
   を備える内燃機関の燃料供給システム。
2. 請求項１において、前記電動機の消費電流の変化量を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された変化量が閾値を超えたときに、前記遠心クラッチの係合状態と非係合状態が切り替わったと判定する判定部と、
   を更に備える内燃機関の燃料供給システム。
   

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