(57)【要約】【課題】燃料温度が変化した場合でもエンジンの始動性を向上させ、良好な出力特性を得ることのできる燃料供給システムを提供する。【解決手段】低圧ポンプから吐出された燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、低圧ポンプから吐出された燃料の高圧ポンプへの流入量を可変にする流量可変バルブと、予め定められた高圧ポンプの体積と、燃料温度検出手段が検出した燃料の温度とに基づいて、流量可変バルブの開度を制御する、バルブ開度制御手段と、を備える。【選択図】図４
2010209756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給する燃料を蓄える燃料タンクと、前記燃料タンク内の燃料を吐出する低圧ポンプと、前記低圧ポンプから吐出された燃料を加圧して吐出する高圧ポンプと、を備えた燃料供給システムにおいて、
前記低圧ポンプから吐出された燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、
前記低圧ポンプから吐出された燃料の前記高圧ポンプへの流入量を可変にする流量可変バルブと、
予め定められた前記高圧ポンプの体積と、前記燃料温度検出手段が検出した燃料の温度とに基づいて、前記流量可変バルブの開度を制御する、バルブ開度制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項２】
前記高圧ポンプの体積は、
前記高圧ポンプの構造によって定まるプランジャー体積、および前記高圧ポンプ内の燃料供給路の体積を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項３】
前記高圧ポンプの燃料流入経路には、前記流量可変バルブから前記高圧ポンプに供給された燃料の逆流を防止する第１の逆止弁、を備え、
前記高圧ポンプの燃料流出経路には、前記高圧ポンプから吐出した燃料の逆流を防止する第２の逆止弁、を備え、
前記高圧ポンプ内の燃料供給路の体積は、
前記第１の逆止弁から前記高圧ポンプのプランジャーまでの燃料流入経路の体積と、前記高圧ポンプのプランジャーから前記第２の逆止弁までの燃料流出経路の体積とを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレールを用いた内燃機関の燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンに適用される燃料供給システムにおいては、高圧にした燃料をコモンレール（蓄圧室）に供給するコモンレール方式が知られている。このコモンレール方式のディーゼルエンジンでは、コモンレール内に蓄えられた燃料の圧力によってコモンレールに接続された燃料噴射弁（インジェクター）からエンジンの燃焼室（シリンダ）内に燃料を直接噴射する。
ディーゼルエンジンでは、噴射される燃料の量によってエンジンの出力特性が変化するため、コモンレール方式のディーゼルエンジンでは、燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射量を制御している。また、この燃料の噴射量は、コモンレール内に蓄えられた燃料の圧力によっても変化するため、コモンレールに燃料を供給する燃料供給システムでは、供給する燃料の圧力を適切に制御する必要がある。
一般的にコモンレール方式の燃料供給システムにおいては、コモンレールに供給する燃料の圧力の制御を、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって行っている。
【０００３】
また、コモンレール方式のディーゼルエンジンにおいて、燃料の噴射量は、特にディーゼルエンジンを始動する時のエンジンが始動するまでの時間、すなわち、エンジンの始動性に影響する。このため、ディーゼルエンジンの始動時の始動性を確保するためにも、コモンレール内の燃料圧力を適切に制御する必要がある。
コモンレール内の燃料圧力を制御することによってディーゼルエンジンの始動性を確保する方法として、コモンレール内の燃料圧力の変化を検出し、その検出した燃料圧力の変化に応じて、次回ディーゼルエンジンを始動するときに、コモンレールに高圧の燃料を供給する高圧ポンプの吐出量を補正する方法（特許文献１）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コモンレール方式の燃料供給システムにおいて、高圧ポンプからコモンレールへの燃料の吐出量は、この高圧ポンプに供給された燃料の量によって決まる値である。高圧ポンプへの燃料供給量は、燃料供給路において高圧ポンプの上流側に設けられた燃料流量制御弁を通過する燃料の流量によって制御されている。この燃料流量制御弁による燃料の流量制御は、燃料が燃料流量制御弁を通過する量を、燃料流量制御弁の開弁時間と開口面積によって制御することができる。しかし、燃料流量制御弁の開弁時間は、ディーゼルエンジンの運転状態、すなわち、エンジンの回転数が支配的な値であるため、燃料流量制御弁による燃料の流量制御は、主に燃料流量制御弁の開口面積によって制御する。
【０００６】
ところで、燃料タンク内の燃料は、ディーゼルエンジンを停止してからの経過時間に応じて自然に冷やされる。特に低温環境下では燃料が冷やされる度合いが大きく、燃料中のワックス（ロウ）成分の影響によって、低温であるほど、その燃料の粘度が高くなる。この燃料の粘度は、燃料流量制御弁を通過する燃料の量に大きく影響し、例えば、燃料流量制御弁の開弁時間と開口面積を同じように制御した場合でも、燃料流量制御弁を通過する燃料の量が、燃料の粘度が高い状態と低い状態で異なる。すなわち、燃料の粘度が高い状態で燃料流量制御弁を通過する燃料の量は、燃料の粘度が低い状態の場合に比べて、その量が少なくなる。その結果、低温環境下においてディーゼルエンジンを始動するときは、燃料の粘度が高いことにより、燃料流量制御弁を通過する燃料の量、すなわち、高圧ポンプに供給される燃料の量が少なくなる。このことによって、高圧ポンプから吐出される燃料の圧力が、ディーゼルエンジンを始動するために必要なコモンレール内の燃料圧力を確保するまでに至らず、ディーゼルエンジンの始動性が低下してしまうこととなる。
このように、燃料の温度は、コモンレール内の燃料圧力やディーゼルエンジンの始動性に影響してしまう。したがって、ディーゼルエンジンの始動性を向上させるためには、燃料の温度を考慮して燃料流量制御弁を通過する燃料の流量を制御し、燃料の温度によらずに一定量の燃料を高圧ポンプに供給することが望ましい。
【０００７】
しかしながら、特許文献１で開示されている技術では、コモンレール内の燃料圧力の変化を検出し、その検出した燃料圧力の変化に応じて決定したコモンレールに吐出する高圧燃料の吐出量の補正を、次回ディーゼルエンジンを始動するときに適用するものであり、次回ディーゼルエンジンを始動するときの燃料温度が考慮されていない。すなわち、特許文献１で開示されている高圧燃料の吐出量の補正を、次回ディーゼルエンジンを始動するときの燃料温度が異なっているときに適用しても、その吐出量の補正の効果が現れないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、コモンレール方式の燃料供給システムにおいて、燃料温度が変化した場合でもエンジンの始動性を向上させ、良好な出力特性を得ることのできる燃料供給システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載した発明の燃料供給システム（例えば、実施の形態における燃料供給制御装置１０）は、内燃機関（例えば、実施の形態におけるエンジン１）に供給する燃料を蓄える燃料タンク（例えば、実施の形態における燃料タンク１１）と、前記燃料タンク内の燃料を吐出する低圧ポンプ（例えば、実施の形態における低圧ポンプＰ１）と、前記低圧ポンプから吐出された燃料を加圧して吐出する高圧ポンプ（例えば、実施の形態における高圧ポンプＰ２）と、を備えた燃料供給システムにおいて、前記低圧ポンプから吐出された燃料の温度を検出する燃料温度検出手段（例えば、実施の形態における燃料温度センサ３５）と、前記低圧ポンプから吐出された燃料の前記高圧ポンプへの流入量を可変にする流量可変バルブ（例えば、実施の形態における電磁流量制御弁２１）と、予め定められた前記高圧ポンプの体積と、前記燃料温度検出手段が検出した燃料の温度とに基づいて、前記流量可変バルブの開度を制御する、バルブ開度制御手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２）と、を備えることを特徴とする。
このことにより、蓄圧した燃料を吐出する高圧ポンプの体積と、燃料温度センサによって検出した高圧ポンプに充填する燃料の温度に応じて流量可変バルブの開口面積を制御する。
【００１０】
請求項２に記載した発明の燃料供給システムの前記高圧ポンプの体積は、前記高圧ポンプの構造によって定まるプランジャー体積（例えば、実施の形態におけるプランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒ）、および前記高圧ポンプ内の燃料供給路の体積（例えば、実施の形態における流路体積Ｖｌｉｎｅ）を含む、ことを特徴とする。
このことにより、高圧ポンププランジャーの体積と高圧ポンプ内の燃料供給路の体積とから高圧ポンプの体積を定める。
【００１１】
請求項３に記載した発明の燃料供給システムの前記高圧ポンプの燃料流入経路には、前記流量可変バルブから前記高圧ポンプに供給された燃料の逆流を防止する第１の逆止弁（例えば、実施の形態における吸入経路逆止弁Ｐ２３）、を備え、前記高圧ポンプの燃料流出経路には、前記高圧ポンプから吐出した燃料の逆流を防止する第２の逆止弁（例えば、実施の形態における吐出経路逆止弁Ｐ２４）、を備え、前記高圧ポンプ内の燃料供給路の体積は、前記第１の逆止弁から前記高圧ポンプのプランジャーまでの燃料流入経路の体積（例えば、実施の形態における吸入経路体積Ｖｌｉｎｅ１）と、前記高圧ポンプのプランジャーから前記第２の逆止弁までの燃料流出経路の体積（例えば、実施の形態における吐出経路体積Ｖｌｉｎｅ２）とを含む、ことを特徴とする。
このことにより、高圧ポンプの燃料流入経路の体積と、高圧ポンプの燃料流出経路の体積とから高圧ポンプ内の燃料供給路の体積を定める。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した発明によれば、蓄圧した燃料を吐出する高圧ポンプの体積と、燃料温度センサによって検出した高圧ポンプに充填する燃料の温度に応じて流量可変バルブの開口面積を制御するため、特別なセンサを追加することなく、コモンレールに高圧燃料を吐出する高圧ポンプへの燃料の供給量の制御を燃料の温度を考慮した制御とすることができる。その結果、燃料の温度に影響されることなく、高圧ポンプに供給する燃料の供給量を一定に保ち、高圧ポンプが吐出する燃料の圧力を安定させることによって、ディーゼルエンジンの始動性を向上させ、また、良好な出力特性のディーゼルエンジンを得ることができる。
【００１３】
請求項２に記載した発明によれば、高圧ポンププランジャーの体積と高圧ポンプ内の燃料供給路の体積とから高圧ポンプの体積を定めるため、高圧ポンプのプランジャーの体積以外で燃料の圧力を決定する要因である高圧ポンプ内の燃料供給路の体積を考慮した燃料圧力制御を行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、高圧ポンプの燃料流入経路の体積と、高圧ポンプの燃料流出経路の体積とから高圧ポンプ内の燃料供給路の体積を定めるため、高圧ポンプ内の燃料供給路における燃料流入経路の体積と燃料流出経路の体積を考慮することによって、高圧ポンプ内における全ての体積を考慮した精度の良い燃料圧力制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による燃料供給制御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態における流量可変バルブと高圧ポンプを含む燃料供給路を模式的に示した図である。
【図３】本実施形態の燃料供給制御装置において開口面積の補正に使用する燃料の密度と温度との関係の例を示したグラフである。
【図４】本実施形態の燃料供給制御装置による流量制御の処理手順を示したフローチャートである。
【図５】本実施形態の燃料供給制御装置における流量制御の処理ブロックを示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照し本発明における実施形態の燃料供給システムを含む燃料供給制御装置１０について説明する。燃料供給制御装置１０は、図示されない車両に搭載されるディーゼルエンジン（以下、「エンジン１」という）に適応され、エンジン１の燃焼室に供給される燃料の圧力を制御する。
【００１７】
燃料タンク１１は、エンジン１に供給される燃料が収容される。その燃料タンク１１内には、低圧ポンプＰ１が設けられている。
低圧ポンプＰ１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に接続されているモータＰ１−Ｍが設けられている。低圧ポンプＰ１は、ＥＣＵ２によってモータＰ１−Ｍが制御され、エンジン１の運転中に常時作動する電動ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料を所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧して吐出する。
低圧ポンプＰ１の吸入側にはフィルタ１７が設けられ、吐出側には燃料供給路１２が接続される。接続される燃料供給路１２には、ＥＣＵ２からの制御によって燃料の温度制御を行うヒータを備えるフィルタ１８と、同じくＥＣＵ２からの制御によって低圧ポンプＰ１から供給される燃料の流量を制御する電磁流量制御弁２１とが順次設けられている。
【００１８】
フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２には、燃料タンク１１に燃料を戻す燃料戻し路１６が分岐接続される。燃料戻し路１６には、燃料供給路１２の圧力制御を行う圧力制御弁２２が介装されている。圧力制御弁２２は、燃料供給路１２の圧力が前述の所定圧を超えたときに開弁して燃料戻し路１６を介して燃料を燃料タンク１１内に戻す。
また、フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２において、燃料戻し路１６の接続部と電磁流量制御弁２１との間には、燃料温度センサ３５が設けられている。燃料温度センサ３５は、低圧ポンプＰ１から吐出された燃料の温度を検出し、検出された温度を表す検出信号ＳｇＴｅｍｐをＥＣＵ２に出力する。
【００１９】
電磁流量制御弁２１の下流側には、高圧ポンプＰ２が接続され、高圧ポンプＰ２の吐出側には高圧配管１３ａを介してコモンレール１３が接続されている。高圧ポンプＰ２は、低圧ポンプＰ１から供給される燃料をさらに増圧してコモンレール１３に供給する。高圧ポンプＰ２によって吐出される燃料は、電磁流量制御弁２１において流量制御されることにより、その圧力が制御されることとなる。
【００２０】
コモンレール１３の戻し路側には、高圧配管１３ｄが接続され、この高圧配管１３ｄには、燃料戻し路１６が接続されている。高圧配管１３ｄには、電磁圧力制御弁２３が設けられ、電磁圧力制御弁２３から燃料戻し路１６までは、燃料戻し路１４で接続されている。
この電磁圧力制御弁２３は、機械的に動作する機能と、接続されるＥＣＵ２からの制御によって電気的に動作する機能を有している。機械的な動作では、高圧ポンプＰ２の運転により燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘ（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））を超えたときに、開弁する。これにより、コモンレール１３内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘまで低減される。また、電気的動作では、必要に応じて出力されるＥＣＵ２からの減圧指示にしたがって弁が開放されることにより、コモンレール１３内に蓄圧された燃料を放出し減圧することができる。
【００２１】
また、コモンレール１３は、高圧ポンプＰ２によって加圧され供給される燃料の量と、電磁圧力制御弁２３などで放出され減圧される量とをバランスさせることによって、その内部空間を高圧の状態（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））で蓄える燃料室となる。
このコモンレール１３には、エンジン１に燃料を噴射する４つの燃料噴射弁６−１〜６−４（以下、まとめて表すときには、「燃料噴射弁６」という。）に燃料を供給する高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４が接続されている。
燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２からの制御信号などにより開弁してコモンレール１３から供給される燃料をエンジン１の燃焼室内に噴射する。
【００２２】
高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のコモンレール１３への接続点付近には、オリフィス１３ｃ−１〜１３ｃ−４（以下、まとめて表すときには、「オリフィス１３ｃ」という。）がそれぞれ設けられる。このオリフィス１３ｃは、燃料噴射弁６からの燃料噴射によって生じる高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４における燃料圧力の圧力変動によって起こる、コモンレール１３の圧力変動の影響を低減させることができる。
また、そのオリフィス１３ｃの下流側には、燃料圧力センサ３７−１〜３７−４（以下、まとめて表すときには、「燃料圧力センサ３７」という。）がそれぞれ取り付けられる。この燃料圧力センサ３７は、オリフィス１３ｃの下流側の燃料圧力を検出する。燃料圧力センサ３７は、検出された圧力を示す検出信号ＳｇＰをＥＣＵ２に出力する。
【００２３】
燃料戻し路１５は、それぞれの燃料噴射弁６からの燃料の戻り路を示し、並列に接続されるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５を介して低圧ポンプＰ１とフィルタ１８との間の燃料供給路１２に接続されている。
この燃料戻し路１５の途中に設けられるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５は、燃料噴射弁６からの排出油の圧力を一定に調整する。圧力制御バルブ２５は、エンジン１の運転開始時には、燃料供給路１２から燃料噴射弁６に至る燃料戻し路１５を燃料供給路１２に接続される低圧ポンプＰ１によって加圧させる働きも有する。
【００２４】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）およびＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成される。
ＥＣＵ２は、エンジン１に設けられたクランク角センサ３３によって検出されるエンジン１のクランク角度情報ＳｇＤｅｇから、燃料噴射弁６での燃料噴射タイミングを制御する。また、ＥＣＵ２は、前述した燃料温度センサ３５からの検出信号ＳｇＴｅｍｐ、燃料圧力センサ３７からの検出信号ＳｇＰなどの検出信号に応じてエンジン１の運転状態を判断し、電磁流量制御弁２１、電磁圧力制御弁２３、低圧ポンプＰ１を制御することによりコモンレール１３の圧力を制御するとともに、燃料噴射弁６を開閉動作させることにより燃料噴射量制御を実行する。
【００２５】
ＥＣＵ２では、その検出された燃料圧力に基づいて、コモンレール１３内の燃料圧力である燃料圧力Ｐｒａｉｌ及び燃料噴射弁６による燃料噴射によって生じる燃料圧力変動を導く。
なお、燃料圧力センサ３７は、各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４にそれぞれ独立に設けられる形態を例示し、それぞれの燃料圧力センサ３７が独立に燃料圧力を検出することとしたが、少なくとも高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のうちいずれか１箇所に設けた燃料圧力センサ３７が、コモンレール１３及び各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４の燃料圧力を検出することも可能である。その際、ＥＣＵ２は、１つの燃料圧力センサ３７によって検出された検出信号から、コモンレール１３及び他の高圧配管１３ｂの燃料圧力を導く処理を行う。
【００２６】
以上に示した構成により、この燃料供給制御装置１０では、電磁流量制御弁２１により流量制御される高圧ポンプＰ２の運転状態、電磁圧力制御弁２３の開閉状態、および燃料噴射弁６の開閉状態により、コモンレール１３の燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定値Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘを上限とする範囲内で制御される。
なお、図１で示される実線での接続は、燃料系の配管を示し、一点鎖線での接続は、電気信号による制御線での接続を示すものとする。また、燃料タンク１１内に低圧ポンプＰ１が設けられていることとしたが、低圧ポンプＰ１を燃料タンク１１の外に配置したものでも良い。
【００２７】
次に、本実施形態の燃料供給制御装置１０における高圧ポンプＰ２の構造と燃料の圧縮動作について説明する。図２は、燃料供給制御装置１０における電磁流量制御弁２１と高圧ポンプＰ２を含む燃料供給路を模式的に示した図である。図２において、高圧ポンプＰ２は、高圧ポンプＰ２本体、プランジャーＰ２１、プランジャー駆動カムＰ２２、吸入経路逆止弁Ｐ２３、吐出経路逆止弁Ｐ２４から構成される。また、電磁流量制御弁２１は、燃料の流量を制御するための開口絞りで構成されている。
【００２８】
エンジン１の駆動に応じてプランジャー駆動カムＰ２２が回転すると、プランジャーＰ２１が図２における上下方向に移動する。これによって、高圧ポンプＰ２本体内への燃料の供給と圧縮が次のようにして行われる。
【００２９】
プランジャー駆動カムＰ２２の回転によってプランジャーＰ２１が高圧ポンプＰ２本体の下方向に移動するとき、吸入経路逆止弁Ｐ２３が開弁することによって、電磁流量制御弁２１から送られてきた燃料が、高圧ポンプＰ２の吸入経路側から高圧ポンプＰ２本体内に供給される。このとき、吐出経路逆止弁Ｐ２４は閉弁しており、吐出経路側の燃料が高圧ポンプＰ２本体内に逆流するのを防止している。また、吐出経路逆止弁Ｐ２４は、電磁流量制御弁２１から送られてきた燃料が、吐出経路側に流出してしまうのも防止している。
【００３０】
また、プランジャー駆動カムＰ２２の回転によってプランジャーＰ２１が高圧ポンプＰ２本体の最下方から上方向に移動すると、高圧ポンプＰ２本体内の燃料が圧縮される。この圧縮された燃料の圧力によって、吐出経路逆止弁Ｐ２４が開弁し、圧縮された燃料が高圧ポンプＰ２の吐出経路側からコモンレール１３に吐出される。このとき、吸入経路逆止弁Ｐ２３は閉弁しており、圧縮された燃料の吸入経路側への漏出が防止される。
【００３１】
高圧ポンプＰ２では、エンジン１の駆動に応じてプランジャー駆動カムＰ２２が回転することによって、上述した燃料の供給と、圧縮された燃料の吐出を繰り返す。この動作によって、電磁流量制御弁２１によって流量制御された低圧の燃料（低圧ポンプＰ１によって所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧された燃料）が、高圧ポンプＰ２に供給され、その後、高圧ポンプＰ２によって圧縮された高圧（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））の燃料が、コモンレール１３に吐出される。
【００３２】
ここで、高圧ポンプＰ２に供給される燃料の体積について説明する。高圧ポンプＰ２に供給される燃料の体積は、プランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒと流路体積Ｖｌｉｎｅとによって決まる。プランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒは、高圧ポンプＰ２本体内の燃料の体積であり、主にプランジャーＰ２１の上面の面積Ａｐｌｕｎｇｅｒとプランジャー駆動カムＰ２２の回転によって移動するプランジャーＰ２１の移動量ｘｐｌｕｎｇｅｒによって定まる体積である。このプランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒは、高圧ポンプＰ２の構造によって決定される値である。
【００３３】
また、流路体積Ｖｌｉｎｅは、高圧ポンプＰ２におけるプランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒ以外の体積であり、図２に示した吸入経路長Ｌｌｉｎｅ１と吸入経路の径の面積によって定まる吸入経路体積Ｖｌｉｎｅ１と、図２に示した吐出経路長Ｌｌｉｎｅ２と吐出経路の径の面積によって定まる吐出経路体積Ｖｌｉｎｅ２とを合わせた体積である。
この吸入経路体積Ｖｌｉｎｅ１および吐出経路体積Ｖｌｉｎｅ２も、高圧ポンプＰ２の構造によって決定される体積である。
【００３４】
このことから、高圧ポンプＰ２に供給される燃料の体積は、高圧ポンプＰ２本体内に供給された燃料のプランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒと流路体積Ｖｌｉｎｅとによって決定されることとなる。そして、この高圧ポンプＰ２に供給された燃料が圧縮され、コモンレール１３に吐出される。
【００３５】
このことから、電磁流量制御弁２１を介して高圧ポンプＰ２に供給する燃料の量は、プランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒと流路体積Ｖｌｉｎｅとに基づいた制御をする。また、プランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒと流路体積Ｖｌｉｎｅとに基づいた燃料の流量制御を行うことによって、高圧ポンプＰ２から吐出する高圧燃料の圧力、すなわち、コモンレール１３内の燃料圧力を正確に制御することができる。高圧ポンプＰ２内の燃料の体積と、電磁流量制御弁２１による流量制御の関係を下式（１）に示す。
【００３６】
【数１】
2010209756.tif 000003
【００３７】
上式（１）において、左辺第１項は、プランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒを示している。また、Ｑｆｌｏｗは、電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２に供給する燃料の単位時間当たりの流量、Ｔｐｕｍｐは、高圧ポンプＰ２がコモンレール１３に燃料を吐出する時間を示している。
【００３８】
ここで、燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐは、エンジン１の運転状態、すなわち、エンジン１の回転によって定められる時間であり、電磁流量制御弁２１による流量制御において変更することのできない値である。例えば、エンジン１が回転するときに、燃料噴射弁６−１→燃料噴射弁６−２→燃料噴射弁６−３→燃料噴射弁６−４の順番でエンジン１の燃焼室内に燃料が噴射される場合、燃料噴射弁６−１による燃料の噴射が終了してから、燃料噴射弁６−２によって燃料が噴射されるまでの時間が、燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐとなる。
よって、電磁流量制御弁２１が、上式（１）の左辺に示した高圧ポンプＰ２内の燃料体積を満たす燃料を供給するためには、エンジン１の回転数によって予め定められている燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐの時間内に、上式(１)に従って算出される燃料供給流量Ｑｆｌｏｗを制御することとなる。
【００３９】
燃料供給流量Ｑｆｌｏｗは、下式（２）のように表すことができる。
【００４０】
【数２】
2010209756.tif 000004
【００４１】
上式（２）において、Ａｆｌｏｗは、電磁流量制御弁２１の開口絞りの開口面積を示しており、電磁流量制御弁２１が流量を制御するための変数である。また、ρは、電磁流量制御弁２１に供給される燃料の密度を示している。また、上式（２）は、下式（３）のように表すこともできる。
【００４２】
【数３】
2010209756.tif 000005
【００４３】
上式（３）において、Ｃは流量係数、ΔＰは電磁流量制御弁２１の開口絞りの吸入経路側と吐出経路側の圧力差、Ｔｆｌｏｗは電磁流量制御弁２１の開口時間を示している。
上式（２）および上式（３）からわかるように、燃料供給流量Ｑｆｌｏｗは、開口時間Ｔｆｌｏｗにおける電磁流量制御弁２１の開口面積Ａｆｌｏｗを変えることによって、制御できる。
なお、開口時間Ｔｆｌｏｗは、エンジン１の回転数によって予め定められている燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐの時間よりも短い時間である。これは、開口時間Ｔｆｌｏｗが、燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐの時間よりも長い時間であると、エンジン１の運転に必要な燃料の供給が行われないことになり、エンジン１の運転が停止してしまうからである。
【００４４】
また、上式（２）および上式（３）における燃料密度ρは、燃料温度Ｔに依存する値であり、例えば、燃料が軽油である場合、下式（４）に示される。
【００４５】
【数４】
2010209756.tif 000006
【００４６】
上式（４）において、Ｔは、電磁流量制御弁２１に供給される燃料の温度を示している。
図３は、本実施形態の燃料供給制御装置１０において開口面積Ａｆｌｏｗを補正するときに用いる燃料密度ρの例を示したグラフである。図３では、横軸を燃料温度Ｔ［°Ｃ］として、縦軸に燃料が軽油である場合の例として示した上式（４）の燃料密度ρ［ｋｇ／ｍ３］を示している。
上式（４）および図３に示すように、燃料温度Ｔが高くなる程、燃料密度ρが小さくなっている。
【００４７】
以上のことから、燃料温度Ｔに応じて開口面積Ａｆｌｏｗを補正することによって、高圧ポンプＰ２内に供給する燃料の量を精度良く制御することができるということがわかる。
【００４８】
次に、本実施形態の燃料供給制御装置１０において、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量制御について説明する。図４は、燃料供給制御装置１０において電磁流量制御弁２１の燃料の流量を制御するＥＣＵ２の処理手順を示したフローチャートである。なお、エンジン１の運転において必要な燃料充填量、すなわち、高圧ポンプＰ２に供給する燃料供給量は、予め定められているものとして説明をする。なお、以下の説明において、高圧ポンプＰ２への基準の燃料流量である基準燃料流量Ｑは、エンジン１の回転数に応じて上式（１）によって決定されているものとする。また、基準の開口面積である基準開口面積Ａは、予め定められているものとする。また、燃料の流量制御における基準の燃料温度である基準燃料温度Ｔも、例えば、図３に示した４０［°Ｃ］に定められているものとする。また、電磁流量制御弁２１の開口絞りの吸入経路側と吐出経路側の圧力差ΔＰは一定の値であるものとする。
【００４９】
まず、ＥＣＵ２は、エンジン１の始動が要求される（例えば、エンジン１が搭載された車両の所有者によってエンジン１を始動するための動作が開始される）と、ステップＳ１において、基準の燃料流量Ｑと、基準の開口面積Ａと、基準の燃料温度Ｔと圧力差ΔＰとに基づいて、基準充填時間Ｔｓｔｄを上式（３）によって算出する。すなわち、上式（３）の燃料供給流量Ｑｆｌｏｗを基準の燃料流量Ｑ、開口面積Ａｆｌｏｗを基準の開口面積Ａとし、燃料密度ρを４０［°Ｃ］としたときの上式（４）の値として、開口時間Ｔｆｌｏｗを算出する。この算出した開口時間Ｔｆｌｏｗを基準充填時間Ｔｓｔｄとする。
【００５０】
続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ２において、算出した基準充填時間Ｔｓｔｄが、エンジン１の回転数に応じて決定される燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐ以内の値であるか否かを確認し、基準充填時間Ｔｓｔｄが、燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐ以内の値である場合は、ステップＳ３に進み、燃料温度センサ３５によって検出した燃料の温度（実燃料温度）を読み込む。また、ステップＳ２において、基準充填時間Ｔｓｔｄが、燃料吐出時間Ｔｐｕｍｐ以内の値でない場合は、ステップＳ１に戻り、基準開口面積Ａを再設定して基準充填時間Ｔｓｔｄの算出をやり直す。
【００５１】
続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ４において、ステップＳ１で算出した基準充填時間Ｔｓｔｄと、ステップＳ２で読み込んだ実燃料温度とに基づいて、開口面積の補正値（以下、「補正開口面積Ａｒｅｖ」という）を算出し、算出した補正開口面積Ａｒｅｖと基準の開口面積Ａを加算した値（Ａ＋Ａｒｅｖ）を電磁流量制御弁２１の開口面積とする。そして、この開口面積Ａ＋Ａｒｅｖによって電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量を制御する。
【００５２】
ここで、ステップＳ４における補正開口面積Ａｒｅｖの算出方法について説明する。
最初に、上式（３）の開口面積Ａｆｌｏｗを基準の開口面積Ａ、燃料密度ρを実燃料温度における上式（４）の値、開口時間Ｔｆｌｏｗを基準充填時間Ｔｓｔｄとして、燃料供給流量Ｑｆｌｏｗを算出する。
次に、算出した燃料供給流量Ｑｆｌｏｗと基準の燃料流量Ｑとの差（以下、「燃料供給流量差Ｑｄｉｆｆ」という）を算出する。
次に、上式（３）の燃料供給流量Ｑｆｌｏｗを燃料供給流量差Ｑｄｉｆｆ、燃料密度ρを実燃料温度における上式（４）の値、開口時間Ｔｆｌｏｗを基準充填時間Ｔｓｔｄとして、開口面積Ａｆｌｏｗを算出する。この算出した開口面積Ａｆｌｏｗを補正開口面積Ａｒｅｖとする。
【００５３】
上記に述べたとおり、エンジン１の始動が要求されたときの実燃料温度に基づいて、電磁流量制御弁２１の開口面積を補正するようにしたので、燃料温度に影響されることなく、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量を所望の値とすることができる。また、高圧ポンプＰ２のプランジャー体積Ｖｐｌｕｎｇｅｒと流路体積Ｖｌｉｎｅとを考慮するようにしたので、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の量を精度良く制御することができる。このことにより、燃料の温度に影響されることなく、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の供給量を一定に保ち、高圧ポンプＰ２がコモンレール１３に吐出する燃料の圧力を安定させることによって、エンジン１の始動性を向上させ、良好な出力特性を得ることができる。
【００５４】
次に、本実施形態の燃料供給制御装置１０における流量制御ブロックについて説明する。図５は、燃料供給制御装置１０において高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量制御を行うＥＣＵ２内の処理ブロックを示したブロック図である。
【００５５】
図５において、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量制御を行うＥＣＵ２内の処理ブロックは、基準時間算出部２０１、燃料温度算出部２０２、補正開口面積算出部２０３、弁制御部２０４、加算部２１１、から構成される。
【００５６】
基準時間算出部２０１は、本実施形態の燃料供給制御装置１０において図示しない設定部によって予め設定されている、またはエンジン１の回転数に応じて設定された基準燃料流量Ｑ、基準燃料温度Ｔ、基準開口面積Ａに基づいて、基準充填時間Ｔｓｔｄを算出し、算出した基準充填時間Ｔｓｔｄを補正開口面積算出部２０３に出力する。
【００５７】
燃料温度算出部２０２は、燃料温度センサ３５からの検出信号ＳｇＴｅｍｐに基づいて、現在の実燃料温度を算出し、算出した実燃料温度の値を補正開口面積算出部２０３に出力する。
【００５８】
補正開口面積算出部２０３は、基準時間算出部２０１から入力された基準充填時間Ｔｓｔｄと、燃料温度算出部２０２から入力された実燃料温度とに基づいて、補正開口面積Ａｒｅｖを算出し、加算部２１１に出力する。
【００５９】
加算部２１１は、基準開口面積Ａと補正開口面積算出部２０３が算出した補正開口面積Ａｒｅｖとを加算し、加算して得られた新たな開口面積Ａ＋Ａｒｅｖを開口面積Ａｆｌｏｗとして弁制御部２０４に出力する。
【００６０】
弁制御部２０４は、加算部２１１から入力された新たな開口面積Ａｆｌｏｗに基づいて電磁流量制御弁２１の駆動条件を決定し、決定した駆動条件に基づいて、電磁圧力制御弁２３を駆動するための弁制御信号を電磁流量制御弁２１に出力する。
【００６１】
この弁制御部２０４から電磁流量制御弁２１に出力される弁制御信号は、例えば、電磁流量制御弁２１の開口絞りの開口面積（例えば、電磁流量制御弁２１の開弁面積）を制御することによって、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量を制御する場合は、開口面積Ａｆｌｏｗの値に応じて電磁流量制御弁２１に設定する設定値である。また、例えば、電磁流量制御弁２１の開弁と閉弁を制御することによって、高圧ポンプＰ２に供給する燃料の流量を制御する場合は、電磁流量制御弁２１の開弁と閉弁を制御するパルス信号であり、このパルス信号のデューティー比（信号の“Ｈ”レベル幅と、“Ｌ”レベル幅の比）を変更することによって、電磁流量制御弁２１の開弁と閉弁を制御する信号である。
【００６２】
このことによって、一定量の燃料が高圧ポンプＰ２に供給され、高圧ポンプＰ２による燃料の圧縮が一定圧力となる。そして、高圧ポンプＰ２から一定圧力の高圧燃料がコモンレール１３に吐出されることによって、コモンレール１３内の燃料圧力も安定する。
なお、本発明においては、電磁流量制御弁２１に出力される弁制御信号に関しての規定はしない。
【００６３】
上記に述べたとおり、本実施形態によれば、エンジン１の始動が要求されたときの実燃料温度に基づいて、その燃料の温度に影響されない一定量の燃料が電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２に供給される。
このことにより、燃料の温度がどのような温度であっても、高圧ポンプＰ２によって圧縮される燃料圧力が安定する。また、一定圧力の高圧燃料がコモンレール１３に吐出されることによって、エンジン１の始動時には、その始動性を向上させ、エンジン１の運転時には、良好な出力特性を得ることが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態の図２において、電磁流量制御弁２１と高圧ポンプＰ２とが配置されている距離が離れている状態の模式的を示して説明したが、電磁流量制御弁２１と高圧ポンプＰ２との間の燃料体積は“０”であることが望ましい。すなわち、高圧ポンプＰ２の吸入経路に本実施形態において説明した流路体積Ｖｌｉｎｅ以外の燃料供給路における燃料の体積が存在しないことが望ましい。よって、電磁流量制御弁２１と高圧ポンプＰ２との距離が短いことが望ましい。
また、本実施形態において説明した流路体積Ｖｌｉｎｅ以外に燃料の体積が存在する場合、例えば、図２において、吸入経路長Ｌｌｉｎｅ１で示した区間より上流側の吸入経路の区間が存在する場合は、その燃料の体積に相当する燃料の量を含めた体積を流路体積Ｖｌｉｎｅとして補正開口面積Ａｒｅｖを算出することによって、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、本実施形態によるＥＣＵ２の処理の負荷を軽減するために、基準充填時間Ｔｓｔｄの算出を行わず、基準充填時間Ｔｓｔｄの値を図示しない記憶部に予め記憶しておき、記憶している基準充填時間Ｔｓｔｄを用いて、補正開口面積Ａｒｅｖを算出することも可能である。
【００６６】
なお、本実施形態では、燃料噴射弁６の数を４個、コモンレール１３の数を１個として説明しているが、それぞれ４個と１個に制限されるものではなく、エンジン１の構成によってその数量は任意に設定することができる。
なお、エンジン１はディーゼルエンジンであることとして説明したが、この燃料供給制御装置１０はガソリンエンジンに対する適応も可能である。
【００６７】
なお、発明は、船外機のような船舶推進機用の内燃機関を含む、様々な産業用の内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  エンジン（内燃機関）
２  ＥＣＵ（バルブ開度制御手段）
１０  燃料供給制御装置（燃料供給システム）
１１  燃料タンク
Ｐ１  低圧ポンプ
２１  電磁流量制御弁（流量可変バルブ）
３５  燃料温度センサ（燃料温度検出手段）
Ｐ２  高圧ポンプ
Ｐ２３  吸入経路逆止弁（第１の逆止弁）
Ｐ２４  吐出経路逆止弁（第２の逆止弁）
Ｖｐｌｕｎｇｅｒ  プランジャー体積
Ｖｌｉｎｅ  流路体積（燃料供給路の体積）
Ｖｌｉｎｅ１  吸入経路体積（燃料流入経路の体積）
Ｖｌｉｎｅ２  吐出経路体積（燃料流出経路の体積）
【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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