(57)【要約】【課題】燃料加圧ポンプからの圧力波とその反射に起因する圧力脈動成分を考慮して、ポート噴射量の補正精度を高め得る燃料供給制御装置を提供する。【解決手段】低圧燃料配管およびそこから燃料を噴射させる低圧燃料噴射弁を有する低圧燃料噴射機構と、低圧燃料配管から燃料を吸入して加圧する燃料加圧ポンプ、その加圧燃料が供給される高圧燃料配管およびそこから燃料を噴射させる高圧燃料噴射弁を有する高圧燃料噴射機構と、を備えた内燃機関に装備され、少なくとも低圧および高圧燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する燃料供給制御装置であって、燃料加圧ポンプから低圧燃料配管内に伝播されて低圧燃料噴射弁側に伝わる第１の圧力変動成分Ｐｃ１と、低圧燃料配管内で反射した後にその配管内を往復して再度低圧燃料噴射弁側に伝播される第２の圧力変動成分Ｐｃ２とに基づいてデリバリ燃料圧力Ｐｄを推定し、低圧燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する。【選択図】図４
2014190186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードポンプから燃料が供給される低圧燃料配管および前記低圧燃料配管から前記燃料を噴射させる低圧燃料噴射弁を有する低圧燃料噴射機構と、前記低圧燃料配管から前記燃料を吸入して前記フィードポンプからの供給圧レベルより高圧の高圧レベルに加圧する燃料加圧ポンプ、前記燃料加圧ポンプから前記高圧レベルの燃料が供給される高圧燃料配管および前記燃料を前記高圧燃料配管から噴射させる高圧燃料噴射弁を有する高圧燃料噴射機構と、を備えた内燃機関に装備され、少なくとも前記低圧燃料噴射弁および前記高圧燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する燃料供給制御装置であって、
前記燃料加圧ポンプから前記低圧燃料配管内の燃料に伝播されて前記低圧燃料噴射弁側に伝わる第１の圧力変動成分と、前記低圧燃料配管内で反射した後に前記低圧燃料配管内を往復して再度前記低圧燃料噴射弁側に伝播される複数の第２の圧力変動成分とに基づいて、前記低圧燃料噴射弁による燃料噴射量を制御することを特徴とする燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記燃料加圧ポンプから前記低圧燃料配管内の燃料に伝播される前記第１の圧力変動成分の圧力波の伝播速度および減衰係数に基づいて、前記第２の圧力変動成分を推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記燃料加圧ポンプが、回転するカムによって往復駆動される入力部を有しており、
前記第１の圧力変動成分は、前記カムの回転速度および回転角度位置に基づいて推定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給制御装置に関し、特に内燃機関の動力により機械駆動される燃料加圧ポンプを含んだ内燃機関の燃料供給システムに装備される燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内に高圧燃料を直接噴射可能な筒内噴射式やデュアル噴射式の内燃機関の燃料供給システムでは、一般に、低圧燃料ポンプからの供給燃料を燃料加圧ポンプにより加圧するようになっており、燃料加圧用のプランジャをカムにより往復動させる機械駆動式の燃料加圧ポンプが多用されている。
【０００３】
そして、そのような燃料供給システムにおいて燃料供給を制御する燃料供給制御装置として、例えば専らポート噴射が実行される機関始動時にプランジャの往復動に起因する圧力脈動に対してポート燃料噴射時間を補正し、パルセーションダンパを大型化することなくポート噴射量を安定させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、燃料加圧ポンプにより燃圧を昇圧させるか否かで燃料配管の長を切り替えて燃圧の脈動を抑制するもの（例えば、特許文献２参照）や、高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で変動する異常発生時に、燃料噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内に入るタイミングに設定するもの（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３７２７４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３６３６号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２９６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の燃料供給制御装置においては、次のような理由から、燃料加圧ポンプの動作に起因する低圧燃料の圧力の推定精度が十分でなく、低圧燃料噴射弁による燃料噴射量の制御精度を改善する余地があった。
【０００６】
すなわち、低圧側デリバリパイプや燃料加圧ポンプの上流側の燃料通路内における燃圧の脈動成分には、燃料加圧ポンプの吸入口が開放された状態でプランジャが往復動することによるもの以外に、低圧側デリバリパイプの内奥端のような閉止端における圧力波の反射に起因する脈動成分も含まれる。そして、その圧力波の反射に起因する脈動成分は、内燃機関の運転期間中に常に発生することになる。しかし、従来の燃料供給制御装置にあっては、反射に起因する脈動成分が考慮されていなかったため、燃料加圧ポンプの動作に起因する低圧燃料の圧力変動の推定精度が十分でなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、燃料加圧ポンプからの圧力波とその反射に起因する圧力脈動成分を考慮して、燃料加圧ポンプの動作に起因する低圧燃料の圧力変動の推定精度を高め、低圧燃料噴射弁からの燃料噴射量の制御精度を高めることのできる燃料供給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】
【０００８】
本発明に係る燃料供給制御装置は、上記目的達成のため、（１）フィードポンプから燃料が供給される低圧燃料配管および前記低圧燃料配管から前記燃料を噴射させる低圧燃料噴射弁を有する低圧燃料噴射機構と、前記低圧燃料配管から前記燃料を吸入して前記フィードポンプからの供給圧レベルより高圧の高圧レベルに加圧する燃料加圧ポンプ、前記燃料加圧ポンプから前記高圧レベルの燃料が供給される高圧燃料配管および前記燃料を前記高圧燃料配管から噴射させる高圧燃料噴射弁を有する高圧燃料噴射機構と、を備えた内燃機関に装備され、少なくとも前記低圧燃料噴射弁および前記高圧燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する燃料供給制御装置であって、前記燃料加圧ポンプから前記低圧燃料配管内の燃料に伝播されて前記低圧燃料噴射弁側に伝わる第１の圧力変動成分と、前記低圧燃料配管内で反射した後に前記低圧燃料配管内を往復して再度前記低圧燃料噴射弁側に伝播される複数の第２の圧力変動成分とに基づいて、前記低圧燃料噴射弁による燃料噴射量を制御することを特徴とする。
【０００９】
この構成により、燃料加圧ポンプから低圧燃料配管内の燃料に伝播されて低圧燃料噴射弁側に伝わる第１の圧力変動成分だけでなく、低圧燃料配管内で反射した後に低圧燃料配管内を往復して再度低圧燃料噴射弁側に伝播される第２の圧力変動成分をも考慮して、低圧燃料配管内で低圧燃料噴射弁側に伝わる圧力変動が精度良く推定される。したがって、燃料加圧ポンプの動作に起因する低圧燃料の圧力変動の推定精度が高められ、或る程度の圧力変動が生じていても低圧燃料噴射弁による燃料噴射量が精度良く制御可能になる。
【００１０】
本発明に係る燃料供給制御装置においては、（２）前記燃料加圧ポンプから前記低圧燃料配管内の燃料に伝播される前記第１の圧力変動成分の圧力波の伝播速度および減衰係数に基づいて、前記第２の圧力変動成分を推定してもよい。
【００１１】
この場合、低圧燃料配管内の圧力波の伝播速度と減衰の度合いに応じて第２の圧力変動成分を精度良く推定できる。しかも、第１の圧力変動成分の圧力波の伝播速度および減衰係数はさほど変動がなく、内燃機関に実装される燃料供給システムを用いて予め実験などにより精度良く計測できる。
【００１２】
本発明に係る燃料供給制御装置においては、（３）前記燃料加圧ポンプが、回転するカムによって往復駆動される入力部を有しており、前記第１の圧力変動成分は、前記カムの回転速度および回転角度位置に基づいて推定されてもよい。
【００１３】
この場合、カムの回転速度に基づいて圧力波のピーク圧力や振幅を推定可能となり、カムの回転角度位置に基づいてその時点での圧力が推定可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料加圧ポンプからの圧力波とその反射に起因する圧力脈動成分を考慮して、低圧燃料噴射弁からの噴射量の補正精度を高めることのできる燃料供給制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料供給制御装置を含む内燃機関の燃料供給システムの概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料供給システムにおける燃料加圧ポンプの吸入弁開弁状態下での運転と吸入側の燃圧の脈動との関係を説明する説明図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る燃料供給システムにおける燃料加圧ポンプから低圧側デリバリパイプへの圧力波の伝播についての説明図であり、（ｂ）は、その低圧側デリバリパイプでの圧力波の反射についての説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る燃料供給システムにおいて燃料加圧ポンプから低圧側デリバリパイプに伝播される圧力波および反射波を考慮したデリバリパイプ内の燃料圧力の推定方法の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る燃料供給システムにおいて燃料加圧ポンプから低圧側デリバリパイプに伝播される第１の圧力変動成分およびその反射後に再到着する第２の圧力変動成分を算出する伝播圧力推定処理のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る燃料供給システムにおいて低圧側デリバリパイプに現時点で到着する第１の圧力変動成分および第２の圧力変動成分から低圧側デリバリパイプ内の燃料圧力を推定するデリバリ燃料圧力推定処理のフローチャートである。
【図７】第１の圧力変動成分の圧力波の一例とそれに第２の圧力変動成分を合成した圧力波の一例とを対比して示すグラフであり、縦軸は低圧側デリバリパイプ内の燃料圧力、横軸は時間またはそれに対応するカムシャフトの回転角度位置である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料供給制御装置の概略ブロック構成図である。
【００１８】
まず、構成について説明する。
【００１９】
図１〜図７は、本発明の一実施形態に係る燃料供給制御装置を含む燃料供給システムの構成とその作用を説明するための図である。
【００２０】
本実施形態の燃料供給制御装置は、各気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する筒内噴射と、各気筒に対応する吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射とを併用するデュアル噴射方式の多気筒内燃機関、例えば直列４気筒の火花点火式のエンジンに装備されている。
【００２１】
まず、その構成について説明する。
【００２２】
図１に示すエンジン１０は、複数の気筒１１、例えば＃１，＃２，＃３，＃４で示す４つの気筒１１をインライン配置したものである。このエンジン１０には、複数の気筒１１に対応する複数の吸気ポート１３を有する吸気通路１２と、図示しない複数の排気ポートを有する排気通路とが形成されている。
【００２３】
詳細を図示しないが、エンジン１０の各気筒１１においては、図示しないピストンが収納されて燃焼室が画成されるとともに、吸気弁および排気弁が所定のタイミングで開閉動作するように設けられている。さらに、エンジン１０には、図示しない点火プラグおよび点火コイルを有する点火装置が装備されている。
【００２４】
また、エンジン１０には、各燃焼室に燃料を供給する燃料供給システムとして、低圧燃料噴射機構２０、高圧燃料噴射機構３０および燃料供給制御装置４０が装備されている。
【００２５】
低圧燃料噴射機構２０は、低圧側の燃料、例えばガソリンを導入してポート噴射するものであり、燃料タンク２１、フィードポンプ２２、プレッシャレギュレータ２３、フィルタ２４、低圧燃料供給配管２５、低圧側デリバリパイプ２６および複数のポート噴射用インジェクタ２７によって構成されている。
【００２６】
燃料タンク２１は、図示しない車両の車体に支持されており、燃料を補給可能になっている。フィードポンプ２２は、燃料を第１の圧力レベルであるフィード圧に加圧して低圧燃料供給配管２５内に吐出することができる低圧燃料ポンプである。このフィードポンプ２２は、例えば非容積型の電動回転式ポンプである円周流ポンプで構成されている。
【００２７】
プレッシャレギュレータ２３は、低圧燃料供給配管２５内に吐出される燃料を予め設定された低圧側の供給圧に調圧する調圧弁となっている。また、フィルタ２４は、低圧燃料供給配管２５の入口側に配置で燃料中の異物を除去する濾材で構成されている。
【００２８】
低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６は、フィードポンプ２２から吐出された燃料がこれらを通して複数のポート噴射用インジェクタ２７に供給される低圧燃料配管となっている。ここにいう配管とは、燃料通路を形成する任意の部材であって、燃料パイプに限定されるものではなく、燃料通路が貫通形成される１つの部材や、互いの間に燃料通路が形成される複数の部材であってもよい。
【００２９】
低圧側デリバリパイプ２６は、フィードポンプ２２により第１の圧力レベルに加圧されプレッシャレギュレータ２３により低圧側の供給圧に調圧された燃料を、低圧燃料供給配管２５を通して導入する。この低圧側デリバリパイプ２６は、調圧された燃料を所定容量収容することで、噴射時の燃料圧力変動を抑制する蓄圧機能を有している。
【００３０】
より具体的には、低圧側デリバリパイプ２６は、複数の気筒１１の直列配置方向に延びるその長手方向の一端側、例えば第４気筒（図１中の＃４）側において、低圧燃料供給配管２５の下流端側に接続されている。この低圧側デリバリパイプ２６は、低圧燃料供給配管２５から離隔する内奥端側で閉止されている。また、低圧側デリバリパイプ２６には、複数のポート噴射用インジェクタ２７に独立して燃料を供給するための図示しない複数の供給孔が略等ピッチに形成されている。
【００３１】
複数のポート噴射用インジェクタ２７は、それぞれ低圧側デリバリパイプ２６に配管接続されており、エンジン１０の複数の吸気ポート１３の内部にそれぞれの所定時間毎の開弁時間（デューティ比）に応じた燃料噴射量で燃料を噴射することができるようになっている。すなわち、各ポート噴射用インジェクタ２７は、低圧側デリバリパイプ２６内の燃料を複数の吸気ポート１３のうちいずれか１つの内部に噴射させる低圧燃料噴射弁となっている。
【００３２】
高圧燃料噴射機構３０は、各筒内１１内に筒内噴射用の高圧燃料を供給するものであり、高圧燃料ポンプ３１、高圧燃料供給配管３５、高圧側デリバリパイプ３６、複数の筒内噴射用インジェクタ３７（高圧燃料噴射弁）および燃料圧力センサ３８を含んで構成されている。
【００３３】
高圧燃料ポンプ３１は、フィードポンプ２２により第１の圧力レベルに加圧されて給送される燃料を低圧燃料供給配管２５の分岐配管２５ａを通して導入する加圧室３１ａを有しており、その加圧室３１ａ内の燃料を第１の燃料圧力レベルより高圧となる第２の燃料圧力レベルに加圧して高圧燃料供給配管３５内に吐出するようになっている。すなわち、高圧燃料ポンプ３１は、低圧燃料供給配管２５の分岐配管２５ａから燃料を吸入してフィードポンプ２２からの供給圧レベルより高圧の高圧レベルに加圧することができる。
【００３４】
また、高圧燃料ポンプ３１の燃料導入口部に接続する低圧燃料供給配管２５の分岐配管２５ａには、分岐配管２５ａ内の燃料の圧力脈動を抑制するパルセーションダンパ２９が設けられている。このパルセーションダンパ２９は、例えば内部に燃料圧力を受圧する弾性のダイヤフラムおよびばねを有しており、そのダイヤフラムの弾性変形により内部容積を変化させる公知のものである。
【００３５】
高圧燃料ポンプ３１は、具体的には、ポンプハウジング３１ｈと、ポンプハウジング３１ｈ内２往復摺動可能に設けられたプランジャ３１ｐとを有しており、ポンプハウジング３１ｈとプランジャ３１ｐの間に画成される加圧室３１ａがプランジャ３１ｐの変位に応じてその容積を変化させるようになっている。
【００３６】
また、このプランジャ３１ｐを駆動するように、エンジン１０のカムシャフト１４には、カムＣｐが装着されている。そして、高圧燃料ポンプ３１は、加圧室３１ａの容積を変化させることにより、フィードポンプ２２からの燃料の吸入と、加圧室３１ａ内の燃料の加圧および吐出作業とを行うようになっている。
【００３７】
高圧燃料ポンプ３１は、さらに、カムＣｐにより図中上下方向に昇降駆動されるフォロワリフタ３１ｆと、このフォロワリフタ３１ｆをカムＣｐに付勢する圧縮スプリング３１ｇとを有している。
【００３８】
ここで、カムＣｐは、エンジン１０の吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトのいずれかであるカムシャフト１４に一体に装着されており、エンジン１０のクランク軸からの回転動力によってクランク軸の回転速度に対し１／２の回転速度で駆動される。したがって、カムＣｐは、エンジン１０の運転中は常に回転する。
【００３９】
また、カムＣｐは、少なくとも周方向の一箇所でその半径（リフト量）が他の箇所の半径より大きくなるカムプロフィールを有している。すなわち、カムＣｐは、略楕円形や角が丸められた多角形等のカムプロフィールを有しており、エンジン１０が４気筒である本実施形態では、角が丸められた略四角形のカムプロフィールが好適に用いられる。図１中のカムＣｐは、そのようなカムプロフィールを有する４山のカム形状を示している。
【００４０】
高圧燃料ポンプ３１の加圧室３１ａの燃料導入口部（符号無し）には、吸入制御弁３２が設けられている。この吸入制御弁３２は、低圧燃料供給配管２５の分岐配管２５ａから加圧室３１ａ内への燃料の吸入を許容する一方で、その逆流を阻止する逆止弁機能を有している。
【００４１】
また、吸入制御弁３２は、ポペット状の弁体３２ｖと、この弁体３２ｖを電磁駆動する電磁駆動コイル３２ｃと、弁体３２ｖを常時開弁方向に付勢するスプリング３２ｋとを有している。そして、弁体３２ｖは、電磁駆動コイル３２ｃが励磁されるときに発生する閉弁方向の付勢力がスプリング３２ｋからの開弁方向の付勢力より大きくなるとき、閉弁状態を保持できるようになっている。この吸入制御弁３２は、電磁駆動コイル３２ｃが励磁される開弁保持中は、加圧室３１ａ内の燃料圧力を低圧側に解放することができる。
【００４２】
吸入制御弁３２は、電磁駆動コイル３２ｃの非励磁状態下では、フィードポンプ２２から給送される燃料圧力に対して加圧室３１ａ内の燃料圧力が一定差圧以上に低圧となる高圧燃料ポンプ３１の吸入時に開弁動作できる。なお、ここでは、吸入制御弁３２は電磁駆動コイル３２ｃを燃料の加圧および吐出期間中に励磁する常開型の弁とするが、電磁駆動コイル３２ｃおよびスプリング３２ｋの付勢方向をそれぞれ逆向きにして、電磁駆動コイル３２ｃを燃料の加圧および吐出期間中に非励磁する常閉型の弁としたり、高圧燃料供給配管３５内の燃料圧力の上限を規定するリリーフ弁を設けたりすることができる。
【００４３】
吸入制御弁３２は、ＥＣＵ４１によりドライバ回路４２を介して制御できるようになっており、そのために吸入制御弁３２の電磁駆動コイル３２ｃがドライバ回路４２に接続されている。
【００４４】
一方、高圧燃料ポンプ３１と筒内噴射用インジェクタ３７との間の高圧燃料供給配管３５には、ばね付の逆止弁からなる吐出弁３４が、高圧燃料供給配管３５を上流側部分３５ａと下流側部分３５ｂとに区画するように設けられている。この吐出弁３４は、高圧燃料ポンプ３１から吐出される燃料の吐出圧が高圧燃料供給配管３５内の燃料圧力より所定の吐出弁開弁差圧分だけ高くなったときに開弁し、筒内噴射用インジェクタ３７への燃料の供給を許容するようになっている。
【００４５】
高圧側デリバリパイプ３６は、プランジャ型の高圧燃料ポンプ３１により第２の圧力レベルに加圧された高圧の燃料を高圧燃料供給配管３５を通して導入し、蓄圧できるようになっている。また、高圧燃料供給配管３５および高圧側デリバリパイプ３６は、高圧燃料ポンプ３１から高圧レベルの燃料が供給される高圧燃料配管となっている。
【００４６】
複数の筒内噴射用インジェクタ３７は、高圧側デリバリパイプ３６内からエンジン１０の複数の気筒１１の内部に所定の順序で高圧燃料を直接に噴射することができる高圧燃料噴射弁となっている。
【００４７】
燃料圧力センサ３８は、高圧側デリバリパイプ３６内の燃料の圧力を検出し、その検出情報を燃料供給制御装置４０に出力できるようになっている。
【００４８】
燃料供給制御装置４０は、少なくとも低圧燃料噴射機構２０の複数のポート噴射用インジェクタ２７および高圧燃料噴射機構３０の複数の筒内噴射用インジェクタ３７による燃料噴射量を制御するものであり、電子制御ユニットであるＥＣＵ４１と、アクチュエータ類を駆動するためのドライバ回路４２とを含んで構成されている。
【００４９】
ＥＣＵ４１は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発メモリ等のバックアップメモリを備え、さらに、入出力インターフェース回路を含んで構成されている。
【００５０】
また、ＥＣＵ４１は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサ情報や予めＲＯＭやバックアップメモリに格納されている設定値情報等に基づいて、更には他の車載ＥＣＵと通信を行いながら、エンジン１０の運転状態や加速要求等に応じた燃料噴射量を算出する。そして、ＥＣＵ４１は、ポート噴射用インジェクタ２７および筒内噴射用インジェクタ３７への噴射指令信号や、吸入制御弁３２を駆動するためのドライバ回路４２への弁駆動指示信号等を適時に出力するようになっている。
【００５１】
ＥＣＵ４１は、少なくとも燃料圧力センサ３８の検出情報に基づいて吸入制御弁３２による加圧室３１ａからの燃料の漏出量を調節することで、高圧燃料ポンプ３１から高圧側デリバリパイプ３６に供給される燃料量を変化させ、高圧側デリバリパイプ３６内の燃料の圧力をエンジン１０の運転状態および筒内噴射用インジェクタ３７の噴射特性に応じて最適な燃料圧力に制御することができる。例えば、ＥＣＵ４１は、一定の信号周期内において吸入制御弁３２の電磁駆動コイル３２ｃを励磁状態にするＯＮ時間とその励磁状態を解くＯＦＦ時間とを設定することができ、その信号周期内におけるＯＮ時間の比を変化させることにより、吸入制御弁３２による加圧室３１ａからの燃料の漏出量を調節することができる。
【００５２】
また、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の始動時に、ポート噴射用のポート噴射用インジェクタ２７による燃料噴射を最初に実施させ、その間に、燃料圧力センサ３８により検出される高圧側デリバリパイプ３６内の燃料圧力が第２圧力レベルに近い予め設定された圧力値を超えたとき、筒内噴射用インジェクタ３７による燃料噴射に必要な第２の燃料圧力レベルに達し得る状態になったと判断して、筒内噴射用インジェクタ３７への噴射指令信号の出力を開始するようになっている。
【００５３】
さらに、ＥＣＵ４１は、例えば筒内噴射用インジェクタ３７からの筒内噴射を基本としながら、エンジン１０の始動暖気時や低回転高負荷時等のように筒内噴射では混合気形成が不十分となる特定の運転状態下でポート噴射を併用したり、ポート噴射が有効な高回転高負荷時等にポート噴射用インジェクタ２７からのポート噴射を実行させたりするようになっている。
【００５４】
加えて、ＥＣＵ４１は、ＲＯＭ内に予め格納された後述する伝播圧力推定処理およびデリバリ燃料圧力推定処理のプログラムを実行することで、ポート噴射用インジェクタ２７によるポート噴射に供される低圧側デリバリパイプ２６内の燃料の圧力（以下、デリバリ燃料圧力という）を推定算出するようになっている。
【００５５】
具体的には、図２に示すように、ＥＣＵ４１は、カムＣｐの回転速度ｗとカムＣｐの各時点でのリフトに対応する回転角度位置とに基づいて、そのカムＣｐの回転速度に応じて高圧燃料ポンプ３１で発生する圧力変動のピーク圧力ＰＡＰと、そのカムＣｐの回転角度位置に対応する圧力値ＰＡｔとを算出する。なお、図２中では、カムＣｐを図１に示すような４山のカム形状とした場合にカムＣｐが一回転する間の圧力変動を示している。この圧力変動中、高圧燃料ポンプ３１の吸入制御弁３２は一定流量以上の漏れが生じ得る開弁状態であるが、加圧室３１ａと分岐配管２５ａ内の低圧燃料通路との間には通路の絞りが介在し得る。
【００５６】
また、図３に示すように、高圧燃料ポンプ３１で発生する圧力変動は、低圧燃料供給配管２５を通して低圧側デリバリパイプ２６内に進行する圧力波となり低圧側デリバリパイプ２６の内奥端等の特定反射位置に到達し、そこで反射される。さらに、特定反射位置で反射した後の圧力波（以下、反射波という）は、高圧燃料ポンプ３１側で再度反射して特定反射位置に再度到着する。また、このように低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内で伝播される圧力波や反射波は、その伝播中に減衰しながら、低圧側デリバリパイプ２６内の燃料の圧力を変動させる。
【００５７】
そこで、ＥＣＵ４１のＲＯＭあるいはバックアップメモリ（以下、ＲＯＭ等という）には、圧力波の伝播中の減衰に応じた減衰係数ξ１，ξ２，ξ３，ξ４と、圧力波の伝播時間ｔｐと、圧力波の往復回数に応じた反射波伝播時間ｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３とが、それぞれ予め記憶されている。
【００５８】
これら減衰係数ξ１−ξ４、伝播時間ｔｐおよび反射波伝播時間ｔｒ１−ｔｒ３の記憶値は、予め高圧燃料ポンプ３１で発生する圧力波を低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内に伝播させ、特定反射位置で反射させる実験を行うことで、圧力波の入力位置および特定反射位置に設置した圧力センサ情報等から実際の減衰量や伝播時間を算出し、設定されている。ここでの伝播時間ｔｐは、低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６によって形成される一定長さの管路内を略一定速度で進行する圧力波の伝播速度に対応するものであり、反射波伝播時間ｔｒ１−ｔｒ３は伝播時間ｔｐに基づいて算出することもできる。
【００５９】
減衰係数ξ１−ξ４は、それぞれ低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６の構造および燃料性状に対応する弾性体中の圧力波の伝播中における減衰に応じて設定された係数である。これらの減衰係数ξ１−ξ４は、例えば高圧燃料ポンプ３１で発生する圧力波が低圧側デリバリパイプ２６内に伝播されるまでの減衰量に対応する減衰係数ξ１＝ξ（例えば、０．５）と、少なくとも１往復後に低圧側デリバリパイプ２６内に再到着する反射波（以下、１往復反射波ともいう）の減衰量に対応する減衰係数ξ２≒ξ３とを含んでいる。
【００６０】
本実施形態では、低圧側デリバリパイプ２６内の燃料圧力に対する反射波の影響を２往復後の反射波（以下、２往復反射波ともいう）および３往復後の反射波（以下、３往復反射波ともいう）の圧力変動成分までに考慮し、２往復後に低圧側デリバリパイプ２６内に再到着する反射波の減衰量に対応する減衰係数ξ３≒ξ５と、３往復後に低圧側デリバリパイプ２６内に再到着する反射波の減衰量に対応する減衰係数ξ４≒ξ７とが更に設定されている。なお、ここでの減衰には、圧力波の反射や干渉による減衰が含まれる。また、燃料性状の変化による影響は小さいものとして、圧力波の伝播に関係する燃料性状を固定値として推定処理を行うが、環境条件に応じて切り替えてもよい。
【００６１】
圧力波の伝播時間ｔｐは、高圧燃料ポンプ３１で発生する圧力波が低圧側デリバリパイプ２６内に伝播されるのに要する伝播時間である。
【００６２】
また、往復回数に応じた反射波伝播時間ｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３は、低圧側デリバリパイプ２６の内奥端等の特定反射位置で反射した後の圧力波が高圧燃料ポンプ３１側で再度反射して低圧側デリバリパイプ２６内に再度到着するまでの往復回数に応じた伝播時間である。すなわち、往復回数に応じた反射波伝播時間ｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３は、１往復後までの反射波伝播時間ｔｒ１と、２往復後までの反射波伝播時間ｔｒ２と、３往復後までの反射波伝播時間ｔｒ３である。
【００６３】
上述のように、低圧側デリバリパイプ２６内の燃料の圧力は、高圧燃料ポンプ３１で発生した圧力波やその反射波の影響を受けて変動し、ポート噴射用インジェクタ２７側に伝わり得る。そこで、ＥＣＵ４１では、所定時間毎に、ポート噴射毎のカムＣｐの回転速度および回転角度位置とＥＣＵ４１のＲＯＭ等の記憶情報とに基づいて、高圧燃料ポンプ３１から低圧側デリバリパイプ２６内の燃料に伝播される圧力波に対応する第１の圧力変動成分Ｐｃ１と、低圧側デリバリパイプ２６内に再度到着する少なくとも１往復後の複数の反射波に対応する複数の第２の圧力変動成分Ｐｃ２とを、それぞれに推定算出する。
【００６４】
具体的には、第１の圧力変動成分Ｐｃ１は、後述する伝播圧力推定処理において、カムＣｐの回転速度および回転角度位置に応じて高圧燃料ポンプ３１で発生する圧力値ＰＡｔが算出されるとき、その算出処理と並行して高圧燃料ポンプ３１から低圧側デリバリパイプ２６内までの圧力波の伝播中の減衰に対応する減衰係数ξ１を乗じた圧力成分（＝ＰＡｔ×ξ１）として算出される。このとき算出される第１の圧力変動成分Ｐｃ１は、圧力波の伝播時間ｔｐが経過した時点で低圧側デリバリパイプ２６内に到着するものとして、取り扱う。
【００６５】
一方、第２の圧力変動成分Ｐｃ２は、後述する伝播圧力推定処理において、高圧燃料ポンプ３１から低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内の燃料に伝播される第１の圧力変動成分Ｐｃ１が算出されたとき、第１の圧力変動成分Ｐｃ１の算出値と、第１の圧力変動成分Ｐｃ１に対応する圧力波の伝播時間ｔｐおよび減衰係数ξ１と、反射波伝播時間ｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３および減衰係数ξ２−ξ４とに基づいて算出される。
【００６６】
第２の圧力変動成分Ｐｃ２は、特定反射位置で反射した後に低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内を少なくとも１回往復して再度低圧側デリバリパイプ２６内に伝播される複数種の圧力変動成分であり、特定反射位置で反射した反射波が高圧燃料ポンプ３１までの経路を１往復する度に伝播時間ｔｐ中の減衰の二乗分程度だけ更に減衰して低圧側デリバリパイプ２６内に再到着する。したがって、この第２の圧力変動成分Ｐｃ２は、高圧燃料ポンプ３１からの圧力値ＰＡｔの伝播が開始されてから往復回数に応じた反射波伝播時間ｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３が経過した後に、それぞれの往復回数に応じた減衰後の複数の圧力変動成分、例えば、ＰＡｔ×ξ３、ＰＡｔ×ξ５、ＰＡｔ×ξ７として低圧側デリバリパイプ２６内に再到着するものとする。
【００６７】
図４に示すように、吸入制御弁３２の開弁状態でカムＣｐが回転するとき、高圧燃料ポンプ３１からは、カムＣｐの回転速度に対応する周期の圧力波が同図中の圧力波１、圧力波２、圧力波３のように順次出力される。このとき、低圧側デリバリパイプ２６内の燃料の圧力変動は、高圧燃料ポンプ３１から直接的に伝播された最新の圧力波に対応する第１の圧力変動成分Ｐｃ１と、それに先行して低圧側デリバリパイプ２６内に到着し反射した後に再到着する反射波に対応する第２の圧力変動成分Ｐｃ２とを合成したものと考えることができる。
【００６８】
そこで、ＥＣＵ４１は、いずれかのポート噴射用インジェクタ２７でポート噴射が実行される度に、それに先立つデリバリ燃料圧力推定処理のプログラムを実行する。そして、高圧燃料ポンプ３１から伝播された最新の圧力波に対応する第１の圧力変動成分Ｐｃ１と、それに先行する圧力波の反射波に由来する第２の圧力変動成分Ｐｃ２とを合成する計算を行って、ポート噴射用インジェクタ２７によるポート噴射に供される低圧側デリバリパイプ２６内の燃料圧力、すなわち、デリバリ燃料圧力を推定算出するようになっている。なお、デリバリ燃料圧力推定処理の詳細は後述する。
【００６９】
ＥＣＵ４１は、さらに、推定した低圧側デリバリパイプ２６内のデリバリ燃料圧力を推定し、その推定デリバリ燃料圧力とエンジン１０に各噴射時に要求される空燃比等に基づいて、ポート噴射用インジェクタ２７による燃料噴射時間を可変制御し、燃料噴射量を好適に制御するようになっている。
【００７０】
次に、作用について説明する。
【００７１】
上述のように構成された本実施形態の内燃機関の燃料供給装置では、エンジン１０の運転状態に応じて、フィードポンプ２２の作動状態でポート噴射用インジェクタ２７からのポート噴射と筒内噴射用インジェクタ３７からの筒内噴射とが切り替えられ、あるいは、ポート噴射用インジェクタ２７からのポート噴射と筒内噴射用インジェクタ３７からの筒内噴射とが共に実行される。
【００７２】
例えば、エンジン１０の始動時には、ポート噴射用のポート噴射用インジェクタ２７による燃料噴射が最初に実行され、燃料圧力センサ３８により検出される高圧側デリバリパイプ３６内の燃料圧力が第２圧力レベルに近い予め設定された圧力値を超えたとき、筒内噴射用インジェクタ３７による燃料噴射に必要な第２の燃料圧力レベルに達し得る状態になったと判断して、筒内噴射用インジェクタ３７への噴射指令信号の出力が開始される。
【００７３】
したがって、エンジン１０がスタータモータ等によるクランキング状態から自立運転を開始し、安定したアイドル運転状態に至るまでの始動段階においては、専らポート噴射用のポート噴射用インジェクタ２７による燃料噴射が実行される。
【００７４】
このような状態においては、吸入制御弁３２の開弁状態でカムＣｐが回転し、高圧燃料ポンプ３１のプランジャ３１ｐが往復動するため、高圧燃料ポンプ３１から低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６側に圧力を脈動させる圧力波が出力される。
【００７５】
一方、この間、ＥＣＵ４１では、エンジン１０のクランキング開始時点あるいは自立運転開始直後から、所定時間毎にカムＣｐの回転速度および回転角度位置を検出して、図５に示すような伝播圧力推定処理を実行するとともに、いずれかのポート噴射用インジェクタ２７によってポート噴射を実行する度に、それに先立って図６に示すようなデリバリ燃料圧力推定処理を実行する。
【００７６】
図５に示す伝播圧力推定処理では、まず、カムＣｐの回転速度および回転角度位置が検出され（ステップＳ１１）、それらカムＣｐの回転速度および回転角度位置に基づいて高圧燃料ポンプ３１での発生圧力ＰＡｔが算出される（ステップＳ１２）。
【００７７】
次いで、今回の発生圧力ＰＡｔに基づいて、高圧燃料ポンプ３１から低圧側デリバリパイプ２６内の燃料に伝播される第１の圧力変動成分Ｐｃ１と、低圧側デリバリパイプ２６内に再度到着する少なくとも１往復後の反射波に対応する第２の圧力変動成分Ｐｃ２とが、それぞれに推定算出される。そして、それらの算出値と第１、第２の圧力変動成分Ｐｃ１，Ｐｃ２の低圧側デリバリパイプ２６内への到着時刻および再到着時刻に対応するカム回転角度位置とが、ＲＡＭの特定の作業メモリ領域に記憶される（ステップＳ１３）。
【００７８】
図６に示すデリバリ燃料圧力推定処理では、まず、カムＣｐの回転角度位置が検出され（ステップＳ２１）、その検出された回転角度位置に対応する到着時刻の第１の圧力変動成分Ｐｃ１および第２の圧力変動成分Ｐｃ２、すなわち、現時点でデリバリパイプ２６内に到達する全ての圧力変動成分として、伝播圧力成分ＰＡｔ×ξおよび反射波由来の圧力成分ＰＡｔ×ξ３、ＰＡｔ×ξ５、ＰＡｔ×ξ７がＲＡＭの特定の作業メモリ領域から読み込まれる（ステップＳ２２−Ｓ２５）。そして、現時点でデリバリパイプ２６内に到達する伝播圧力成分ＰＡｔ×ξおよび反射波由来の圧力成分ＰＡｔ×ξ３、ＰＡｔ×ξ５、ＰＡｔ×ξ７の和として合成された現在の低圧側デリバリパイプ２６内の燃料圧力が、デリバリ燃料圧力として算出される（ステップＳ２６）。
【００７９】
なお、図７に第１の圧力変動成分Ｐｃ１の圧力波の一例とそれに第２の圧力変動成分Ｐｃ２を合成した圧力波Ｐｄの一例とを対比して示すように、デリバリ燃料圧力に対応する合成圧力波Ｐｄは、第１の圧力変動成分Ｐｃ１に対して専ら振幅の増大側および位相遅れ側にずれる傾向となる。本実施形態ではこのずれを考慮した燃料圧力推定が可能となる。
【００８０】
このようにしてデリバリ燃料圧力の推定値が算出されると、エンジン１０の次のポート噴射時に要求される空燃比等に基づいて、次のポート噴射を実行するポート噴射用インジェクタ２７の基本燃料噴射時間が算出され、デリバリ燃料圧力の推定値に基づいてその燃料噴射量が好適な噴射量に補正される。
【００８１】
エンジン１０の運転状態が安定し、筒内噴射用インジェクタ３７による燃料噴射を実行するための吸入制御弁３２が閉弁したとき等のように、吸入制御弁３２から低圧側デリバリパイプ２６側に伝播される圧力変動成分が十分に小さくなる運転状態下においては、前述のデリバリ燃料圧力推定処理を中断することができる。
【００８２】
このように、本実施形態においては、高圧燃料ポンプ３１から低圧側デリバリパイプ２６内の燃料に直接的に伝播される第１の圧力変動成分Ｐｃ１だけでなく、低圧側デリバリパイプ２６内で反射した反射波由来の第２の圧力変動成分Ｐｃ２をも考慮して、高圧燃料ポンプ３１の動作に起因する低圧側デリバリパイプ２６内の燃料の圧力変動が高精度に推定され、燃料のポート噴射量算出毎の低圧側デリバリパイプ２６内の燃料圧力が精度良く推定される。したがって、低圧側デリバリパイプ２６内に或る程度の圧力変動が生じていても、ポート噴射用インジェクタ２７による燃料噴射量が精度良く制御可能になる。
【００８３】
また、本実施形態では、高圧燃料ポンプ３１から低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内の燃料に伝播（伝搬）される第１の圧力変動成分Ｐｃ１の伝播速度および減衰係数に基づいて、第２の圧力変動成分Ｐｃ２が推定されるので、低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内の圧力波の伝播速度と減衰の度合いに応じて第２の圧力変動成分Ｐｃ２が精度良く推定できることになる。しかも、第１の圧力変動成分Ｐｃ１に相当する圧力波の伝播速度および減衰係数はさほど変動がなく、エンジン１０に実装される燃料供給システムを用いて予め実験などにより精度良く計測でき、十分な制御精度を確保できる。
【００８４】
さらに、本実施形態においては、高圧燃料ポンプ３１がカムＣｐによって往復駆動されるプランジャ３１ｐを有しており、第１の圧力変動成分Ｐｃ１がカムＣｐの回転速度および回転角度位置に基づいて推定されるので、カムＣｐの回転速度に基づいて第１の圧力変動成分Ｐｃ１に対応する圧力波のピーク圧力ＰＡＰや振幅を精度良く推定できる。しかも、カムＣｐの回転角度位置に基づいて、その時点での圧力ＰＡｔが精度良く推定できる。
【００８５】
このように、本実施形態においては、高圧燃料ポンプ３１からの圧力波とその反射波に起因する圧力脈動成分を共に考慮して、ポート噴射用インジェクタ２７からのポート噴射量の補正精度を高めることのできる燃料供給制御装置４０を提供することができる。
【００８６】
なお、上述の一実施形態においては、吸入制御弁３２の開弁状態で高圧燃料ポンプ３１のプランジャ３１ｐが往復動することによって低圧側デリバリパイプ２６内に圧力波が伝播されるものとしたが、低圧側デリバリパイプ２６内の燃料圧力は、吸入制御弁３２の開閉により低圧燃料供給配管２５内の燃料が高圧燃料ポンプ３１により間欠的に加圧室３１ａ内に吸入されることによっても変動し得る。したがって、そのような圧力変動が顕著である場合には、その圧力波と反射波の影響を考慮して前述と同様な燃料圧力推定を行うことも考えられる。また、第２の圧力変動成分Ｐｃ２は、特定反射位置で反射した後に低圧燃料供給配管２５および低圧側デリバリパイプ２６内を少なくとも１回、例えば１回から３回往復して再度低圧側デリバリパイプ２６内に伝播される３種類の圧力変動成分としたが、より多種類の圧力変動成分であってもよい。
【００８７】
また、ポート噴射のみを行うエンジンの燃料供給システムに燃料圧力の脈動が大きくなる燃料ポンプが採用される場合に、圧力波と反射波の影響を考慮して前述と同様な燃料圧力推定を行うことも考えられるが、本発明は、低圧燃料供給機構とカム駆動式の燃料加圧ポンプを有する高圧燃料供給機構とを併用する場合に好適である。
【００８８】
以上説明したように、本発明に係る燃料供給制御装置は、燃料加圧ポンプからの圧力波とその反射に起因する圧力脈動成分を考慮して、低圧燃料噴射弁からの噴射に供される燃料の圧力を推定するので、低圧燃料噴射弁からの噴射量精度を十分に高めることのできる燃料供給制御装置を提供することができる。このような本発明は、内燃機関の動力により機械駆動される燃料加圧ポンプを含んだ内燃機関の燃料供給システムに装備される燃料供給制御装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…エンジン（内燃機関）、１１…気筒、１２…吸気通路、１３…吸気ポート、１４…カムシャフト、２０…低圧燃料噴射機構、２１…燃料タンク、２２…フィードポンプ（低圧燃料ポンプ）、２３…プレッシャレギュレータ、２４…フィルタ、２５…低圧燃料供給配管（低圧燃料配管）、２５ａ…分岐配管、２６…低圧側デリバリパイプ（低圧燃料配管）、２７…ポート噴射用インジェクタ、２９…パルセーションダンパ、３０…高圧燃料噴射機構、３１…高圧燃料ポンプ、３１ａ…加圧室、３１ｆ…フォロワリフタ、３１ｇ…圧縮スプリング、３１ｈ…ポンプハウジング、３１ｐ…プランジャ（入力部）、３２…吸入制御弁、３２ｃ…電磁駆動コイル、３２ｋ…スプリング、３２ｖ…弁体、３４…吐出弁、３５…高圧燃料供給配管（高圧燃料配管）、３５ａ…上流側部分、３５ｂ…下流側部分、３６…高圧側デリバリパイプ（高圧燃料配管）、３７…筒内噴射用インジェクタ（高圧燃料噴射弁）、３８…燃料圧力センサ、４０…燃料供給制御装置、４１…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４２…ドライバ回路、Ｐｃ１…第１の圧力変動成分、Ｐｃ２…第２の圧力変動成分、ｔｒ１，ｔｒ２，ｔｒ３…反射波伝播時間 
【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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