(57)【要約】【課題】本発明は、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装置において、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えつつ、低圧燃料ポンプの吐出圧力を安定させることができる技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備え、高圧燃料ポンプが吐出不良を起こしたときは低圧燃料ポンプの吐出圧力を増加させ、高圧燃料ポンプが吐出不良を起こしていないときは低圧燃料ポンプの吐出圧力を低下させる内燃機関の燃料供給装置において、低圧燃料ポンプの吐出圧力に下限値を設定し、その下限値は、高圧燃料ポンプの吐出圧力が目標吐出圧力より低い基準値以上であるときは減少補正され、高圧燃料ポンプの吐出圧力が基準値未満であるときは増加補正されるようにした。【選択図】図７
2014206141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに貯留されている燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、
前記低圧燃料ポンプから吐出された燃料を昇圧させる高圧燃料ポンプと、
前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力である吐出圧力を検出する検出手段と、
前記高圧燃料ポンプの目標吐出圧力と前記検出手段により検出された吐出圧力との偏差に基づいて、前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を下限値以上に制限し、
前記下限値は、前記検出手段により検出された吐出圧力が目標吐出圧力より低い基準値以上である場合に減少補正され、前記検出手段により検出された吐出圧力が前記基準値未満である場合に増加補正されることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記下限値を増加補正する場合において、燃料温度が高いときは燃料温度が低いときに比べ、前記下限値の増加補正量を大きくし、前記下限値を減少補正する場合において、燃料温度が高いときは燃料温度が低いときに比べ、前記下限値の減少補正量を小さくすることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記制御手段は、前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を上限値以下に制限し、
前記上限値は、前記下限値に所定値を加算した値に設定されることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項において、前記検出手段により検出された吐出圧力と目標吐出圧力の偏差をパラメータとして演算される比例項及び積分項を用いて前記高圧燃料ポンプの駆動信号を演算する演算手段を更に備え、
前記制御手段は、前記積分項が増加傾向にあるときは前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を上昇させ、前記積分項が一定又は減少傾向にあるときは前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を低下させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を気筒内へ直接噴射するタイプの内燃機関においては、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプにより汲み上げられた燃料を気筒内へ噴射可能な圧力まで昇圧させる高圧燃料ポンプと、を備えた燃料供給装置が知られている。
【０００３】
上記したような内燃機関の燃料供給装置においては、低圧燃料ポンプの作動に伴うエネルギ消費を抑えるために、低圧燃料ポンプの吐出圧力（フィード圧）を可及的に低下させることが望まれている。ただし、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとの間の圧力が燃料の飽和蒸気圧より低くなると、高圧燃料ポンプ内でベーパが発生する可能性がある。
【０００４】
これに対し、高圧燃料ポンプ内でベーパが発生していないと推定されるときはフィードを低下させ、高圧燃料ポンプ内でベーパが発生していると推定されるときはフィード圧を上昇させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０７１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ベーパの発生が検出されてから実際のフィード圧が上昇するまでには応答遅れが発生し、それに応じてベーパの発生が検出されてから高圧燃料ポンプの実際の吐出圧力が上昇するまでには応答遅れが発生する。特に、実際のフィード圧が過剰に低くされた場合は、前記応答遅れが長くなるとともに、高圧燃料ポンプの吐出圧力が急激に低下する可能性がある。前記応答遅れが長くなったり、高圧燃料ポンプの吐出圧力が急激に低下したりすると、低圧燃料ポンプの駆動エネルギが大幅に増加される可能性がある。その結果、フィード圧がオーバーシュートしてしまい、フィード圧が安定し難くなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、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装置において、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えつつ、低圧燃料ポンプの吐出圧力を安定させることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、高圧燃料ポンプが吐出不良を起こしたときは低圧燃料ポンプの吐出圧力を増加させ、高圧燃料ポンプが吐出不良を起こしていないときは低圧燃料ポンプの吐出圧力を低下させる内燃機関の燃料供給装置において、低圧燃料ポンプの吐出圧力を下限値以上に制限し、下限値を高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差に応じて増減させるようにした。
【０００９】
詳細には、本発明は、燃料タンクに貯留されている燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、
前記低圧燃料ポンプから吐出された燃料を昇圧させる高圧燃料ポンプと、
前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力である吐出圧力を検出する検出手段と、
前記高圧燃料ポンプの目標吐出圧力と前記検出手段により検出された吐出圧力との偏差に基づいて、前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を下限値以上に制限し、
前記下限値は、前記検出手段により検出された吐出圧力が目標吐出圧力より低い基準値以上である場合に減少補正され、前記検出手段により検出された吐出圧力が前記基準値未満である場合に増加補正されるようにした。
【００１０】
このような構成された内燃機関の燃料供給装置によれば、低圧燃料ポンプの吐出圧力（フィード圧）は下限値以上に制限される。そのため、フィード圧が過剰に低くされることが抑制される。よって、高圧燃料ポンプの吐出圧力が急激に低下することを抑制することができる。高圧燃料ポンプの吐出圧力が急激に低くなることが抑制されると、フィード圧の大幅なオーバーシュートが抑制される。その結果、フィード圧や高圧燃料ポンプの吐出圧力の変動幅を小さく抑えることができる。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の燃料供給装置において、下限値は、高圧燃料ポンプの吐出圧力が基準値以上である場合は減少補正されるとともに、高圧燃料ポンプの吐出圧力が基準値より低い場合は増加補正される。そのため、下限値が不要に大きな値になったり、不要に小さな値になったりすることも抑制される。その結果、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを可能な限り少なく抑えることができる。
【００１２】
したがって、本発明の内燃機関の燃料供給装置よれば、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えつつ、低圧燃料ポンプの吐出圧力を安定させることができる。
【００１３】
ここで、前記下限値を補正する際の補正量は、一定量でもよいが、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差、或いは燃料温度等の少なくとも一つに応じて変更されてもよい。たとえば、前記下限値が増加補正される場合において、前記差が大きいとき又は燃料温度が高いときは、前記差が小さいとき又は燃料温度が低いときに比べ、増加補正量が大きくされる。また、前記下限値が減少補正される場合において、前記差が大きいとき又は燃料温度が高いときは、前記差が小さいとき又は燃料温度が低いときに比べ、減少補正量が小さくされてもよい。
【００１４】
このように下限値の増加補正量及び減少補正量が決定されると、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差が大きい場合や燃料温度が高い場合（ベーパが発生しやすい場合）は、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差が小さい場合や燃料温度が低い場合（ベーパが発生し難い場合）に比べ、下限値が大きな値になる。その結果、燃料のベーパが発生し易いときに、フィード圧の過剰な低下が抑制され、それに応じて高圧燃料ポンプの吐出圧力の過剰な低下が抑制される。さらに、高圧燃料ポンプの吐出圧力が目標吐出圧力から大幅に低下したときは、フィード圧が速やかに上昇され、それに応じて高圧燃料ポンプの吐出圧力も速やかに上昇する。
【００１５】
一方、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差が小さい場合や燃料温度が低い場合（ベーパが発生し難い場合）は、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差が大きい場合や燃料温度が高い場合（ベーパが発生しやすい場合）に比べ、下限値が小さな値になる。その結果、燃料のベーパが発生し難いときに、フィード圧が不要に高くされることが抑制される。よって、ベーパの発生を抑制しつつ、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えることができる。
【００１６】
したがって、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えつつ、フィード圧のオーバーシュートをより確実に抑制することができる。なお、燃料温度は温度センサによって測定されてもよいが、内燃機関の吸気温度が燃料温度の相関値として用いられてもよい。
【００１７】
次に、本発明の内燃機関の燃料供給装置において、制御手段は、フィード圧を下限値以上に制限することに加え、フィード圧を上限値以下に制限してもよい。その場合の上限値は、下限値に所定値を加算した値に設定されてもよい。
【００１８】
このようにフィード圧の上限値が設定された場合は、高圧燃料ポンプの吐出圧力が目標吐出圧力を下回ったときにフィード圧が過剰に高くされることが抑制される。その結果、フィード圧のオーバーシュートをより確実に抑制することができる。また、フィード圧の上限値が設定された場合は、フィード圧を上昇させる必要があるときに、フィード圧の増加補正量が大きな値に設定されても、フィード圧のオーバーシュートを抑制することができる。そのため、フィード圧のオーバーシュートを抑制しつつ、フィード圧を速やかに上昇させることができる。
【００１９】
ここで、前記所定値は、固定値であってもよいが、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力との差、或いは燃料温度等の少なくとも一つに応じて変更されてもよい。たとえば、前記差が大きいとき、又は燃料温度が高いときは、前記差が小さいとき、又は燃料温度が低いときに比べ、前記所定値が大きな値に設定されてもよい。
【００２０】
このように所定値が決定されると、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差が大きい場合や燃料温度が高い場合（ベーパが発生しやすい場合）は、高圧燃料ポンプの吐出圧力と目標吐出圧力の差が小さい場合や燃料温度が低い場合（ベーパが発生し難い場合）に比べ、上限値が大きな値に設定される。その結果、燃料のベーパが発生し易いときは、ベーパが発生し難いときに比べ、フィード圧を高くすることができる。その結果、高圧燃料ポンプの吐出圧力が目標吐出圧力より低くなったときに、フィード圧のオーバーシュートを抑制しつつ、フィード圧を速やかに上昇させることが可能になる。
【００２１】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記検出手段により検出された吐出圧力と目標吐出圧力の偏差をパラメータとして演算される比例項及び積分項を用いて前記高圧燃料ポンプの駆動信号を演算する演算手段を更に備え、
前記制御手段は、前記積分項が増加傾向にあるときは前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を上昇させ、前記積分項が一定又は減少傾向にあるときは前記低圧燃料ポンプの吐出圧力を低下させるようにしてもよい。
【００２２】
ここで、前記積分項は、低圧燃料ポンプから高圧燃料ポンプへ至る燃料通路や高圧燃料ポンプ内においてベーパが発生したとき、言い換えると、前記燃料通路や高圧燃料ポンプ内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧を下回ったときに、増加傾向を示す。よって、前記積分項の増減傾向に応じて低圧燃料ポンプの吐出圧力が調整されると、前記燃料通路や高圧燃料ポンプ内におけるベーパの発生を抑制しつつ、低圧燃料ポンプの吐出圧力を低減することができる。その結果、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、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装置において、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えつつ、低圧燃料ポンプの吐出圧力を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用する内燃機関の燃料噴射系の概略構成を示す図である。
【図２】低圧燃料ポンプの吐出圧力を低下させたときの積分項の挙動及び高圧燃料通路内の燃料圧力の挙動を示す図である。
【図３】駆動信号Ｄｌの上限値及び下限値が設定されない場合における実吐出圧力Ｐｈと積分項Ｔｉと駆動信号Ｄｌとフィード圧Ｐｌの経時変化を示す図である。
【図４】駆動信号Ｄｌの上限値及び下限値が設定された場合における実吐出圧力Ｐｈと積分項Ｔｉと駆動信号Ｄｌとフィード圧Ｐｌの経時変化を示す図である。
【図５】実吐出圧力及び目標吐出圧力の差ΔＰｈと増加補正量との相関関係を示す図である。
【図６】燃料温度と増加補正量との相関関係を示す図である。
【図７】ＥＣＵが低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌを決定する際に実行する処理ルーチンである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１は、本発明に係わる内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す燃料噴射制御システムは、直列４気筒の内燃機関に適用される燃料噴射制御システムであり、低圧燃料ポンプ１と、高圧燃料ポンプ２とを備えている。なお、内燃機関の気筒数は、４つに限られず、５つ以上であってもよく、あるいは３つ以下であってもよい。
【００２７】
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る。低圧燃料ポンプ１は、電気エネルギを利用して駆動されるポンプであり、たとえば、直流式の電動モータ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。
【００２８】
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る。高圧燃料ポンプ２は、内燃機関の動力（たとえば、カムシャフトの回転力）により駆動されるポンプであり、たとえば、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。
【００２９】
デリバリパイプ６には、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。
【００３０】
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。
【００３１】
上記した低圧燃料通路４の途中には、パルセーションダンパ１１が配置されている。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。また、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）が設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。
【００３２】
上記した高圧燃料通路５の途中には、チェック弁１０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。
【００３３】
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、電動式又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。
【００３４】
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。
【００３５】
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などの各種センサと電気的に接続されている。
【００３６】
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２の吐出圧力に相当する圧力）Ｐｈに相関した電気信号を出力するセンサであり、本発明に係わる検出手段に相当する。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。
【００３７】
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（高圧燃料ポンプ２の実際の吐出圧力、以下「実吐出圧力」と称する）Ｐｈが目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇ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。
【００３８】
ＥＣＵ１５は、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整するにあたり、実吐出圧力Ｐｈと目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇとの差ΔＰｈ（＝Ｐｈｔｒｇ−Ｐｈ）に基づいて、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）Ｄｈをフィードバック制御する。具体的には、ＥＣＵ１５は、吸入弁２ａの駆動デューティＤｈに対し、前記差ΔＰｈに基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。なお、前記目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇ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。
【００３９】
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）Ｔｆｆと、実吐出圧力Ｐｈと目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇとの差ΔＰｈの大きさに応じて定める制御量（比例項）Ｔｐと、前記差ΔＰｈの一部（たとえば、比例制御の残留偏差）を積算した制御量（積分項）Ｔｉと、を加算することにより、駆動
デューティＤｈを算出する。
【００４０】
なお、前記目標燃料噴射量とフィードフォワード項Ｔｆｆとの関係、及び、前記差ΔＰｈと比例項Ｔｐ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、前記差ΔＰｈのうち、積分項Ｔｉ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。
【００４１】
次に、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、フィード圧Ｐｌを低下させる処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ１５は、以下の式（１）に従って、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌを演算する。ここで、駆動信号Ｄｌは、電流値、電圧値、或いは電力値である。
Ｄｌ＝Ｄ１ｏｌｄ＋ΔＴｉ＊Ｆ−Ｃｄｗｎ・・・（１）
式（１）中のＤ１ｏｌｄは、駆動信号Ｄｌの前回の計算値である。式（１）中のΔＴｉは、前記比例積分制御に用いられる積分項Ｔｉの変化量ΔＴｉ（たとえば、駆動デューティＤｈの前回の演算に用いられた積分項Ｔｉｏｌｄと今回の演算に用いられた積分項Ｔｉとの差（Ｔｉ−Ｔｉｏｌｄ））である。式（１）中のＦは、なまし係数であり、予め実験などを用いた適合作業により求められている。式（１）中のＣｄｗｎは、低下定数である。低下定数Ｃｄｗｎは、一定値に設定されてもよく、又は燃料温度が高くなるほど小さい値に設定される可変値であってもよい。
【００４２】
前記式（１）に従って低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌが決定されると、積分項Ｔｉの変化量ΔＴｉが零より大きいとき（積分項Ｔｉが増加傾向を示すとき）は、前記変化量ΔＴｉが正の値になるため、駆動信号Ｄｌが前回の駆動信号Ｄｌｏｌｄより大きくなる。その結果、フィード圧Ｐｌが上昇する。一方、積分項Ｔｉの変化量ΔＴｉが零以下のとき（積分項Ｔｉが一定又は減少傾向を示すとき）は、前記変化量ΔＴｉが零又は負の値の値になるため、駆動信号Ｄｌが前回の駆動信号Ｄｌｏｌｄより小さくなる。その結果、フィード圧Ｐｌが減少する。
【００４３】
ここで、前記積分項Ｔｉは、低圧燃料通路４や高圧燃料ポンプ２内に燃料のベーパが発生したとき、言い換えると、低圧燃料通路４や高圧燃料ポンプ２内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧を下回ったときに、増加傾向を示す。ここで、フィード圧Ｐｌを連続的に低下させた場合における積分項Ｔｉと高圧燃料通路５内の燃料圧力（実吐出圧力）Ｐｈの挙動を図２に示す。
【００４４】
図２において、高圧燃料ポンプ２の実吐出圧力Ｐｈが飽和蒸気圧を下回ると（図２中のｔ１）、積分項Ｔｉが穏やかな増加傾向を示す。その後、フィード圧Ｐｌがさらに低下されると、高圧燃料ポンプ２の吸引不良又は吐出不良が発生する（図２中のｔ２）。高圧燃料ポンプ２の吸引不良又は吐出量が発生すると、積分項Ｔｉの増加速度が大きくなるとともに、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈが低下する。
【００４５】
よって、上記した式（１）により低圧燃料ポンプ１の駆動信号（電力値）Ｄｌが決定されると、前記積分項Ｔｉが増加傾向を示すとき（ΔＴｉ＞０）は低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が上昇し、前記積分項Ｔｉが一定又は減少傾向を示すとき（ΔＴｉ≦０）は低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が低下する。すなわち、前記積分項Ｔｉが増加傾向を示すとき（ΔＴｉ＞０）はフィード圧Ｐｌが上昇し、前記積分項Ｔｉが一定又は減少傾向を示すとき（ΔＴｉ≦０）はフィード圧Ｐｌが低下する。
【００４６】
その結果、低圧燃料ポンプ１から高圧燃料ポンプ２に至る経路におけるベーパの発生を回避しつつ、フィード圧Ｐｌを低下させることができる。その結果、低圧燃料ポンプ１が消費する電気エネルギを可能な限り少なくすることができる。
【００４７】
ところで、図３に示すように、低圧燃料通路４や高圧燃料ポンプ２内におけるベーパの発生が検出されたとき（前記積分項Ｔｉが増加傾向を示したとき）に、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌが増加されても、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌが増加された時点（図３中のｔ３）から実際のフィード圧Ｐｌが上昇し始める時点（図３中のｔ４）までには応答遅れ（図３中のΔｔ）が発生する。そのため、前記応答遅れ期間Δｔ中に高圧燃料ポンプ２の実吐出圧力Ｐｈがさらに低下し、それに応じて低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌがさらに増加される可能性がある。その結果、実際のフィード圧Ｐｌや高圧燃料ポンプ２の実吐出圧力Ｐｈが大幅にオーバーシュートしてしまい、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈが安定し難くなる可能性がある。
【００４８】
これに対し、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌについて、下限値及び上限値を設定する方法が考えられる。ところで、燃料温度が高い場合のようにベーパが発生しやすい場合であってもベーパの発生を抑制する必要があるため、下限値や上限値を比較的大きな値に設定する必要がある。しかしながら、燃料温度が低い場合のようにベーパが発生し難い場合に、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌを十分に小さくすることができないため、低圧燃料ポンプ１が消費する電気エネルギを少なくすることが困難となる。また、上限値が比較的大きな値に設定された場合は、前述のオーバーシュートを十分に緩和することができず、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈが不安定になる可能性がある。
【００４９】
そこで、本実施例においては、高圧燃料ポンプ２の実吐出圧力Ｐｈや燃料温度に応じて、下限値と上限値の大きさが変更されるようにした。先ず、下限値は、実吐出圧力Ｐｈが目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇより低い基準値Ｐｈｂａｓｅ以上であるときは減少補正され、実吐出圧力Ｐｈが前記基準値Ｐｈｂａｓｅ未満であるときは増加補正されるようにした。その際、下限値の減少補正量は、一定値であってもよいが、実吐出圧力Ｐｈや燃料温度に応じて変更される可変値であってもよい。たとえば、実吐出圧力Ｐｈと目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇの差（＝Ｐｈ−Ｐｈｔｒｇ）が小さいとき又は燃料温度が低いときは、前記差が大きいとき又は燃料温度が高いときに比べ、減少補正量が大きな値に設定されてもよい。一方、増加補正量は、一定値であってもよいが、実吐出圧力Ｐｈや燃料温度に応じて変更される可変値であってもよい。たとえば、実吐出圧力Ｐｈと目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇの差（＝Ｐｈｔｒｇ−Ｐｈ）が大きいとき又は燃料温度が高いときは、前記差が小さいとき又は燃料温度が低いときに比べ、増加補正量が大きな値に設定されてもよい。次に、上限値は、前記下限値に所定値を加算した値である。その際の所定値は、一定値であってもよいが、実吐出圧力Ｐｈや燃料温度に応じて変更される可変値であってもよい。たとえば、実吐出圧力Ｐｈが目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇに対して低くなるほど又は燃料温度が高くなるほど、所定値が大きな値に設定されてもよい。なお、ここでいう基準値Ｐｈｂａｓｅは、実吐出圧力Ｐｈが該基準値Ｐｈｂａｓｅを下回ると、前記した応答遅れ期間Δｔに起因したフィード圧Ｐｌ又は実吐出圧力Ｐｈの大幅なオーバーシュートが発生し得ると考えられる値であり、予め実験等を利用した適合処理によって求められた値である。
【００５０】
ここで、上記したような下限値及び上限値が設定された場合における実吐出圧力Ｐｈと積分項Ｔｉと駆動信号Ｄｌとフィード圧Ｐｌの経時変化を図４に示す。図４において、実吐出圧力Ｐｈが基準値Ｐｈｂａｓｅ以上であるときは、下限値は、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌと同様に徐々に減少される。そして、実吐出圧力Ｐｈが基準値Ｐｈｂａｓｅを下回ったとき（図４中のｔ５）に、下限値が増加補正される。その際、図５に示すように、実吐出圧力Ｐｈと目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇの差ΔＰｈが大きくなるほど、増加補正値が大きな値に設定されてもよい。また、図６に示すように、燃料温度が高くなるほど、増加補正量が大きな値に設定されてもよい。一方、上限値は、下限値に一定の所定値を加算した値に設定される。
【００５１】
低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌが前記した下限値及び上限値によって制限されると、前記応答遅れ期間Δｔ中に実吐出圧力Ｐｈが大幅に低下した場合であっても、駆動信号Ｄｌが上限値に制限される。そのため、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈの大幅なオーバーシュートが抑制される。また、駆動信号Ｄｌが増加されることによって実吐出圧力Ｐｈが目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇ以上に上昇した後は、駆動信号Ｄｌが徐々に低下されることになるが、該駆動信号Ｄｌが下限値に制限されるため、実吐出圧力Ｐｈが目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇ未満へ低下した際の低下幅を小さく抑えることができる。よって、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈの大幅なオーバーシュートを緩和させることができるとともに、実吐出圧力Ｐｈが目標吐出圧力Ｐｈｔｒｇから大幅に低下することも抑制することが可能になる。
【００５２】
したがって、本実施例の内燃機関の燃料供給装置によれば、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈの変動幅を小さく抑えることができる。また、本実施例の内燃機関の燃料供給装置によれば、下限値及び上限値が実吐出圧力Ｐｈや燃料温度に応じて変更されるため、下限値及び上限値が不要に大きな値になったり、不要に小さな値になったりすることが抑制され、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを可能な限り少なく抑えることができる。さらに、本実施例の内燃機関の燃料供給装置によれば、駆動信号Ｄｌが上限値によって制限されるため、駆動信号Ｄｌの単位時間当たりの増加幅を大きく設定することができる。その結果、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈの大幅なオーバーシュートを抑制しつつ、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈを速やかに増加させることができる。
【００５３】
したがって、本発明の内燃機関の燃料供給装置よれば、低圧燃料ポンプ１が消費する電気エネルギを少なく抑えつつ、フィード圧Ｐｌや実吐出圧力Ｐｈを安定させることができる。
【００５４】
以下、本実施例における低圧燃料ポンプ１の制御手順について図７に沿って説明する。図７は、ＥＣＵ１５が低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌを決定する際に実行する処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭ等に記憶されており、内燃機関が始動されるとき（たとえば、イグニッションスイッチがオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）へ切り替えられたとき）にＥＣＵ１５（ＣＰＵ）が実行するルーチンである。
【００５５】
図７の処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１５は、先ずＳ１０１の処理を実行する。Ｓ１０１の処理では、ＥＣＵ１５は、イグニッションスイッチがオン（ＯＮ）にされたか否かを判別する。Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、該Ｓ１０１の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０２の処理へ進む。
【００５６】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１５は、初期駆動値Ｄ１ｄｆｔによって低圧燃料ポンプ１を一定時間駆動させる。初期駆動値Ｄ１ｄｆｔは、冷却水温度、潤滑油温度、或いは吸気温度をパラメータとして決定される値であり、それらのパラメータと初期駆動値Ｄ１ｄｆｔとの関係は予めマップ又は関数式としてＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されている。なお、ここでいう一定時間は、高圧燃料ポンプ２に十分な量の燃料が供給されるまでに要する時間である。
【００５７】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１５は、内燃機関が始動されたか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ１５は、機関回転速度が予め定められた所定回転速度以上に上昇したときに内燃機関が始動されたと判定する。Ｓ１０３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０３の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０３の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０４の処理へ進む。
【００５８】
Ｓ１０４の処理では、前記初期駆動値Ｄ１ｄｆｔによって低圧燃料ポンプ１を駆動させ
る。
【００５９】
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１５は、フィード圧Ｐｌを徐々に低下させる処理（低下処理）の実行条件が成立しているか否かを判別する。低下処理の実行条件としては、冷却水温度又は潤滑油温が一定温度以上であり、且つ内燃機関の運転時間（内燃機関が始動された時点からの経過時間）が所定時間以上である等の条件を例示することができる。Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０５の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０６の処理へ進む。
【００６０】
Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１５は、各種データを読み込む。たとえば、ＥＣＵ１５は、駆動信号Ｄｌの前回の演算値Ｄｌｏｌｄ、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティＤｈの演算に用いられた積分項Ｔｉの値、高圧燃料ポンプ２の前回の駆動デューティＤｈの演算に用いられた積分項Ｔｉｏｌｄの値、下限値の前回値Ｄｌｍｔｌｏｌｄ、上限値の前回値Ｄｌｍｔｕｏｌｄ、なまし係数Ｆ、低下定数Ｃｄｍｎ、燃料温度、燃圧センサ１６の測定値（高圧燃料ポンプ２の実吐出圧力）Ｐｈ、基準値Ｐｈｂａｓｅ等を読み込む。ここでいう燃料温度としては、吸気温度センサ１７の測定値（吸気温度）を用いるものとする。
【００６１】
Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌを演算する。先ず、ＥＣＵ１５は、積分項Ｔｉの変化量ΔＴｉ（＝Ｔｉ−Ｔｉｏｌｄ）を演算する。続いて、ＥＣＵ１５は、駆動信号の前回値Ｄｌｏｌｄ、積分項Ｔｉの変化量ΔＴｉ、なまし係数Ｆ、及び低下定数Ｃｄｗｎの値を前記式（１）に代入することにより、低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌ（＝Ｄｌｏｌｄ＋ΔＴｉ＊Ｆ−Ｃｄｗｎ）を演算する。なお、ＥＣＵ１５がＳ１０７の処理を実行することにより、本発明に係わる演算手段が実現される。
【００６２】
Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ１５は、実吐出圧力Ｐｈが基準値Ｐｈｂａｓｅ以上であるか否かを判別する。Ｓ１０８の処理において肯定判定された場合（Ｐｈ≧Ｐｈｂａｓｅ）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０９の処理へ進み、下限値Ｄｌｍｔｌを減少補正する。詳細には、ＥＣＵ１５は、下限値の前回値Ｄｌｍｔｌｏｌｄから減少補正量ｄ１を減算することにより、新たな下限値Ｄｌｍｔｌを算出する。減少補正量ｄ１は、前述したように、一定値であってもよく、或いは実吐出圧力Ｐｈや燃料温度（吸気温度）等に応じて変更される可変値であってもよい。一方、Ｓ１０８の処理において否定判定された場合（Ｐｈ＜Ｐｈｂａｓｅ）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１１０の処理へ進み、下限値Ｄｌｍｔｌを増加補正する。詳細には、ＥＣＵ１５は、下限値の前回値Ｄｌｍｔｌｏｌｄに増加補正量ｄ２を加算する。増加補正量ｄ２は、前述したように、一定値であってもよく、或いは実吐出圧力Ｐｈや燃料温度（吸気温度）等に応じて変更される可変値であってもよい。
【００６３】
ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０９又は前記Ｓ１１０の処理を実行した後に、Ｓ１１１の処理へ進む。Ｓ１１１の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０９又は前記Ｓ１１０の処理で算出された下限値Ｄｌｍｔｌに所定値ｄ３を加算することにより、上限値Ｄｌｍｔｕを算出する。所定値ｄ３は、前述したように、一定値であってもよく、或いは実吐出圧力Ｐｈや燃料温度（吸気温度）に応じて変更される可変値であってもよい。
【００６４】
Ｓ１１２の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０７の処理で算出された駆動信号Ｄｌに対して、前記Ｓ１０９又はＳ１１０の処理で求められた下限値Ｄｌｍｔｌと前記Ｓ１１２の処理で求められた上限値Ｄｌｍｔｕを用いたガード処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０７の処理で算出された駆動信号Ｄｌが下限値Ｄｌｍｔｌより小さいときは、駆動信号Ｄｌの大きさを下限値Ｄｌｍｔｌと同等の大きさに変更する。また、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０７の処理で算出された駆動信号Ｄｌが上限値Ｄｌｍｔｕより大きいときは、駆動信号Ｄｌの大きさを上限値Ｄｌｍｔｕと同等の大きさに変更する。なお、Ｅ
ＣＵ１５は、前記Ｓ１０７の処理で算出された駆動信号Ｄｌが下限値Ｄｌｍｔｌより大きく且つ上限値Ｄｌｍｔｕより小さい場合は、駆動信号Ｄｌの大きさを前記Ｓ１０７の処理で算出された駆動信号Ｄｌと同等の大きさに設定する。
【００６５】
Ｓ１１３の処理では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１１２の処理で設定された駆動信号Ｄｌを出力する。すなわち、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１１２の処理で設定された駆動信号Ｄｌを低圧燃料ポンプ１に入力させる。
【００６６】
なお、ＥＣＵ１５がＳ１０８乃至Ｓ１１３の処理を実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。
【００６７】
以上述べたように、図７の処理ルーチンに従って低圧燃料ポンプ１の駆動信号Ｄｌが決定されると、低圧燃料ポンプの駆動エネルギを少なく抑えつつ、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）を安定させることができるとともに高圧燃料ポンプ２の吐出圧力（実吐出圧力）を速やかに目標吐出圧力に収束させることができる。
【符号の説明】
【００６８】
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
１５   ＥＣＵ
１６   燃圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014206141.tif 000006
【図５】
2014206141.tif 000007
【図６】
2014206141.tif 000008
【図７】
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