(57)【要約】      （修正有）【課題】燃圧センサを用いずに燃圧を推定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１Ａの制御装置は、振動検出手段である機関本体に設けられたノックセンサ６の検出結果に基づいて、デリバリパイプ１２の振動に関連する周波数成分を特定し、特定した周波数成分に基づいてデリバリパイプ１２の燃圧を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体に取り付けられ、昇圧された燃料を前記機関本体に供給する燃料供給部を備えた内燃機関に適用され、
前記機関本体に設けられ、前記内燃機関の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の検出結果に基づいて前記燃料供給部の振動に関連する周波数成分を特定し、特定した前記周波数成分に基づいて前記燃料供給部の燃圧を推定する燃圧推定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記振動検出手段として、前記内燃機関のノッキングを検出するために前記機関本体に設けられたノックセンサが利用されている請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記燃圧推定手段は、前記周波数成分として、前記燃料供給部の固有振動数を特定し、特定した前記固有振動数に基づいて前記燃料供給部の燃圧を推定する請求項１又は２に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧された燃料を機関本体に供給する燃料供給装置を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料供給装置のデリバリパイプには燃圧を検出するために通常は燃圧センサが設けられる。この燃圧センサを使用した内燃機関の始動時制御装置として、内燃機関の始動時の燃料噴射量を制御するに際し、昇圧された燃料の実時間による圧力変化が反映されるようにした始動時制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４１９８０号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５３３７号公報
【特許文献３】特開平９−４９４４９号公報
【特許文献４】特開平１０−３１８０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の始動時制御装置では、デリバリパイプに燃圧センサが設けられている。このため、デリバリパイプの燃圧センサが設けられた部分には、燃料漏れを防止するための高圧燃料シールが必要となり、加工工数や部品点数の増加を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、燃圧センサを用いずに燃圧を推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の制御装置は、機関本体に取り付けられ、昇圧された燃料を前記機関本体に供給する燃料供給部を備えた内燃機関に適用され、前記機関本体に設けられ、前記内燃機関の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出結果に基づいて前記燃料供給部の振動に関連する周波数成分を特定し、特定した前記周波数成分に基づいて前記燃料供給部の燃圧を推定する燃圧推定手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
この制御装置によれば、振動検出手段の検出結果に基づいて燃料供給部の振動に関連する周波数成分が特定され、特定された燃料供給部の周波数成分に基づいて燃料供給部の燃圧が推定される。燃料供給部の周波数成分には燃圧に応じて変化する成分が存在するので、変化に対応した燃圧を推定することができる。このため、燃圧センサを用いずに燃料供給部内の燃圧を推定することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置の一態様において、前記振動検出手段として、前記内燃機関のノッキングを検出するために前記機関本体に設けられたノックセンサが利用されてもよい（請求項２）。この場合、振動検出手段として機関本体のノッキング状態を検出するために設けられたノックセンサが利用される。これにより、ノッキングを検出するためのノックセンサ６を振動検出手段として兼用することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置の一態様において、前記燃圧推定手段は、前記周波数成分として、前記燃料供給部の固有振動数を特定し、特定した前記固有振動数に基づいて前記燃料供給部の燃圧を推定してもよい（請求項３）。固有振動数は燃料供給部内の燃圧によって変化するので、固有振動数に基づいて燃料供給部内の燃圧を推定することによって、変化に対応した燃料供給部内の燃圧を推定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、振動検出手段の検出結果に基づいて燃料供給部の周波数成分が特定され、その特定された周波数成分に基づいて燃料供給部の燃圧が推定される。このため、燃圧センサを用いずに燃料供給部内の燃圧を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の形態）
図１は本発明に係る制御装置が適用された内燃機関１Ａの要部を模式的に示した説明図である。内燃機関１Ａは、車両に走行用駆動力源として搭載され、３つの気筒２が一列に並べられた直列３気筒型の内燃機関として構成される。内燃機関１Ａは、機関本体３と、燃料供給装置４とを備えている。機関本体３は、シリンダブロック５を含んでおり、更にシリンダブロック５に取り付けられた不図示のシリンダヘッド及びオイルパンを含んでいる。シリンダブロック５の側面には機関本体３の振動を検出するノックセンサ６が設けられている。ノックセンサ６は内燃機関１Ａの運転状態を適正に制御するためのコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８に接続されている。
【００１２】
燃料供給装置４は、気筒２毎に設けられたインジェクタ１１と、インジェクタ１１に接続され昇圧された燃料を各インジェクタ１１に導くデリバリパイプ１２と、燃料を貯蔵する燃料タンク１３と、燃料タンク１３とデリバリパイプ１２とを接続する燃料通路１４と、燃料タンク１３から燃料を汲み上げて燃料通路１４に供給する低圧フィードポンプ１５と、燃料通路１４に設けられ燃料通路１４内の燃料を昇圧する高圧プランジャポンプ１６と、燃料通路１４に設けられた電磁スピル弁１７と、を有している。インジェクタ１１の構造は周知なものと同様であるため、詳細な説明は省略する。インジェクタ１１は不図示の固定部材にてシリンダヘッドに固定されている。シリンダヘッドに固定されることによって機関本体３に取り付けられたインジェクタ１１と、インジェクタ１１に接続されたデリバリパイプ１２とが本発明に係る燃料供給部に相当する。インジェクタ１１の噴射動作はＥＣＵ８によって制御される。
【００１３】
高圧プランジャポンプ１６は、プランジャ２０と、プランジャ２０を図１の下方に付勢する不図示のスプリングと、所定圧以上で開弁し燃料の逆流を防止する第１チェックバルブ２２及び第２チェックバルブ２３と、を有している。プランジャ２０は、ポンプ駆動用カム２５が備えた３つのカムノーズによって図１の上方に押され、カムヒール部分では不図示のスプリングの付勢によって図１の下方に押し戻される。つまり、プランジャ２０はカム２５が駆動することによって、図１の上下方向に駆動する。カム２５は、内燃機関１Ａのカム軸２６によって駆動される。
【００１４】
電磁スピル弁１７は、図１の矢印２７が示す左右方向に駆動し、燃料通路１４を開く開弁状態と、燃料通路１４を閉じる閉弁状態との間で開閉動作する。高圧プランジャポンプ１６は、電磁スピル弁１７が開弁状態で、かつ、不図示のスプリングによって図１の下方にプランジャ２０が移動した場合に燃料を吸入し、電磁スピル弁１７が閉弁状態で、かつ、カム２５によって図１の上方にプランジャ２０が移動した場合に燃料を昇圧し、デリバリパイプ１２側に送り出す。また、電磁スピル弁１７の開閉動作にともなって燃料供給装置４には振動が発生する。電磁スピル弁１７は、通電により励磁状態が変化するデューティ制御により開閉動作する構成である。この制御はＥＣＵ８によって実行される。
【００１５】
ＥＣＵ８は、ノックセンサ６から出力された信号及びその他不図示のセンサから出力された信号を参照しつつ所定のプログラムに従って電磁スピル弁１７の開閉動作及びインジェクタ１１の噴射動作の制御を実行する。図２は、ＥＣＵ８が実行する圧力推定制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。また、図３は、ＥＣＵ８が実行する燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。これらルーチンのプログラムはＥＣＵ８に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００１６】
まず、図２のルーチンについて説明する。ＥＣＵ８は、図２のステップＳ１において、図２に示す圧力算出制御ルーチンの実行が内燃機関１Ａ始動後、１回目であるか否かを判定する。この判定が肯定的判定の場合には、ステップＳ３に進み高圧プランジャポンプ１６が燃料通路１４内の燃料を昇圧していない期間、即ち、プランジャ２０が下降しているときに電磁スピル弁１７を駆動させてステップＳ４に進む。電磁スピル弁１７が駆動すると燃料供給装置４に振動が発生するため、デリバリパイプ１２にも振動が生じる。また、この電磁スピル弁１７の駆動はプランジャ２０が下方に移動しているときに行われるので、燃料の昇圧には寄与しない。ステップＳ３の電磁スピル弁１７の駆動はデリバリパイプ２に振動を生じさせて、デリバリパイプ１２内の燃圧を把握するために行われる。
【００１７】
一方、ステップＳ１の判定が否定的判定の場合には、ステップＳ２に進み内燃機関１Ａの運転状態に応じた高圧プランジャポンプ１６の駆動に対応させて必要な昇圧が実行されるように電磁スピル弁１７を駆動させる。この場合にも電磁スピル弁１７の駆動により、デリバリパイプ１２には振動が生じる。ステップＳ４では、ステップＳ２又はステップＳ３でデリバリパイプ１２に生じた振動を一定期間サンプルし、デリバリパイプ１２に生じた周波数成分を特定する。デリバリパイプ１２の振動の検出にはノックセンサ６を活用する。デリバリパイプ１２は機関本体３に取り付けられたインジェクタ１１に接続されているので、機関本体３の振動を検出するノックセンサ６によってデリバリパイプ１２の振動も検出することができる。このため、ノックセンサ６の検出結果に基づいてデリバリパイプ１２の周波数成分を特定することができる。図４は電磁スピル弁１７によって振動が生じた後のデリバリパイプ１２の周波数成分を一例として示した図である。図４に示すように、デリバリパイプ１２の振動は、電磁スピル弁１７の駆動に伴って発生し、一定期間経過すると収まる。
【００１８】
続くステップＳ５では、ステップＳ４で特定したデリバリパイプ１２の周波数成分に基づいて固有振動数を算出する。固有振動数の算出は、デリバリパイプ１２の周波数成分をＦＦＴ処理（フーリエ変換）して周波数分析を行い、各周波数における振幅が卓越した点を固有振動数として算出することにより実現する。図５は、周波数成分をＦＦＴ処理して周波数と信号強度との関係として示した図である。図５では、ある周波数において信号強度が卓越して高くなっている点が示されている。この信号強度の卓越して高い点が振幅の卓越して高い点に相当し、ステップＳ５では、この点を固有振動数として算出する。
【００１９】
ステップＳ６では、ステップＳ５で算出した固有振動数に基づいてデリバリパイプ１２内の燃圧を推定して今回のルーチンを終了する。弦の張力が上がると音程が上がるのと同様にデリバリパイプ１２のような圧力容器も燃料による圧力が作用すると壁面に張力がかかり、振動したときの固有振動数に変化が生じる。つまり、デリバリパイプ１２の固有振動数はデリバリパイプ１２内の燃圧によって変化する。図６は、固有振動数を変数としてデリバリパイプ１２内の燃圧を与えるマップの一例を示す図である。ステップＳ６では、予め実験的に把握された図６に示すようなマップを参照することによりデリバリパイプ１２内の燃圧を推定する。
【００２０】
次に、ＥＣＵ８が実行する図３の燃料噴射制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ８は、図３のステップＳ１１において、内燃機関１Ａの運転状態に応じて１サイクルあたりに噴射すべき目標燃料噴射量を算出する。目標燃料噴射量は、不図示のセンサに基づいて取得した内燃機関１Ａの機関回転数及び吸入空気量に基づいて算出する。目標燃料噴射量の算出は、例えば機関回転数及び吸入空気量を変数として目標燃料噴射量を与えるマップを予め設定し、そのマップを参照することにより実現される。
【００２１】
続くステップＳ１２では、デリバリパイプ１２内の燃圧を取得する。この燃圧の取得は上述した図２のルーチンが実行されることにより実現される。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で取得した燃圧に基づいて燃圧が必要燃圧に補正されるように電磁スピル弁１７の動作を制御する。ステップＳ１４では、目標燃料量が噴射されるように各インジェクタ１１の噴射動作を制御して今回のルーチンを終了する。
【００２２】
ＥＣＵ８が図２のルーチンを実行することによって、デリバリパイプ１２の周波数成分が特定され、その特定された周波数成分に基づいて燃圧に応じて変化するデリバリパイプ１２の固有振動数を算出し、この固有振動数に基づいてデリバリパイプ１２内の燃圧が推定される。このため、デリバリパイプ１２内に燃圧センサを設けずにデリバリパイプ１２内の燃圧を推定することができる。そして、デリバリパイプ１２内に燃圧センサを設ける必要がないので、燃圧センサを設けるための加工が不要となる。このため、加工による強度劣化を防止することができるので、デリバリパイプ１２の圧力強度を高めることができる。これにより、燃圧センサが設けられたデリバリパイプと同等の強度を維持しつつ、肉厚を薄くし、軽量化を図ることもできる。更に、高圧燃料シールが不要となり、燃料漏れの可能性も低くなるため、安全性を向上させることができる。また、デリバリパイプ１２の周波数成分を特定できればよいので、デリバリパイプ１２から離れた位置に設けられたノックセンサ６を活用することができる。これにより、内燃機関１Ａの空間確保、並びにセンサコスト、ＥＣＵ８の入出力ポート、ワイヤーハーネス、及び重量を削減することができる。ＥＣＵ８は図２のルーチンを実行することによって、本発明に係る燃圧推定手段として機能する。また、ＥＣＵ８が図２のルーチンのステップＳ４を実行することによって、ノックセンサ６が本発明に係る振動検出手段として機能する。
【００２３】
（参考例）
次に、本発明に関連する形態として図７を参照して参考例を説明する。図７は、本発明の参考例に係る制御装置が適用された内燃機関１Ｂの要部を模式的に示した説明図である。以下では、第１の形態と共通の構成には図７に同一の符号を付して説明を省略する。内燃機関１Ｂのデリバリパイプ１２にはデリバリパイプ１２の振動を検出するための振動検出器３０が、ノックセンサ６とは別途に設けられている。この場合、図２のステップＳ４においてデリバリパイプ１２の振動を振動検出器３０によって検出してもよい。これにより、デリバリパイプ１２に専用に設けられた振動検出器３０によって、より正確にデリバリパイプ１２の振動を検出することができる。
【００２４】
但し、本発明は上述の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上述の各形態では、デリバリパイプ１２及びインジェクタ１１を燃料供給部としているが、昇圧された燃料が導かれ、かつ、振動検出手段によって振動を検出できる限りにおいて、燃料供給部はこれらに限定されるものではない。また、上述の各形態では、電磁スピル弁１７の駆動により燃料供給部に振動を生じさているが、このような構成に限定されるものではなく、例えば燃料供給部に振動を生じさせる起振装置を別途設けてもよい。また、機関本体には気筒内での燃料の燃焼等によっても振動が発生しているので、これらの振動を活用することにより起振装置を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の形態に係る制御装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示した説明図。
【図２】本発明に係るＥＣＵが実行する圧力推定制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図３】本発明に係るＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図４】電磁スピル弁によって振動が生じた後のデリバリパイプの周波数成分を一例として示した図。
【図５】周波数変化をＦＦＴ処理して周波数と信号強度との関係として示した図。
【図６】固有振動数を変数としてデリバリパイプ内の燃圧を与えるマップの一例を示す図。
【図７】本発明の参考例に係る制御装置が適用された内燃機関１Ｂの要部を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１Ａ  内燃機関
３  機関本体
６  ノックセンサ（振動検出手段）
８  ＥＣＵ（圧力推定手段）
１１  インジェクタ（燃料供給部）
１２  デリバリパイプ（燃料供給部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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