(57)【要約】  切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給装置を提供する。ＥＣＵは、燃料圧切替要求が発生したか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、ＥＣＵは、燃料圧が低圧の場合において、暖機中および高燃温のいずれかに該当した場合には、燃料圧切替要求が発生したと判断し（ステップＳ１１でＹＥＳ）、バルブの切替遅れ時間ｔ１を算出する（ステップＳ１２）。そして、ＥＣＵは、燃料噴射制御による噴射タイミングを参照し、燃料が噴射されているタイミングに燃料圧の切替えが重ならないよう、切替タイミングを設定する（ステップＳ１３）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、
少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、
入力される電力の電気的特性に応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、
少なくとも前記切替弁に対する前記電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、
前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される前記電力の前記電気的特性に基づいて前記切替弁の状態を切替える切替タイミングを設定することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記切替制御手段は、前記電気的特性が、前記切替弁の状態が早く切替り始める値である場合には遅く切替り始める値である場合と比較して前記切替タイミングが早くなるよう設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記電気的特性の値は、内燃機関から出力される動力によって発電するオルタネータの起電力の大きさであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記切替制御手段は、前記切替弁の状態を切替える前のオルタネータの起電力を前記電気的特性とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、
少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、
入力される電力の電気的特性に応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、
少なくとも前記切替弁に対する前記電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、
前記切替制御手段は、前記切替弁に対する電力の供給の有無を切替えたことを条件に前記電力の電気的特性を検出し、検出した前記電気的特性に基づいて前記燃料圧の切替りに要求される時間を予測することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項６】
前記切替制御手段は、前記切替弁に対する電力の供給の有無を切替えた後、かつ、前記切替弁の状態が切替り始める前に、前記燃料圧の切替りに要求される時間を予測することを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される電力の電流値を前記電気的特性とすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の燃料供給装置。
【請求項８】
前記燃料消費部において燃料を噴射するタイミングを制御する燃料噴射制御手段をさらに備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記切替制御手段により算出された前記燃料圧の切替りに要求される時間に基づいて燃料を噴射するタイミングを調節することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【請求項９】
前記切替弁に電流を供給する配線に断線が発生しているか否かを前記配線を流れる電流の大きさに基づいて検出する断線検出手段を備え、
前記切替制御手段は、前記断線検出手段により検出される電流の大きさに基づいて前記切替りタイミングを算出することを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記可変燃料圧調整弁は、前記燃料が導入される燃料導入口および該燃料が排出される燃料排出口を有するハウジングと、前記ハウジングとの間に前記燃料導入口に連通する調圧室を形成する隔壁部と前記調圧室内の燃料圧に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる開弁方向に変位する可動弁体部とを有する調圧部材と、を備え、
前記調圧室の内部に前記燃料排出口に連通するとともに前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化する排出穴を形成する第１弁座部と、前記調圧室の内部に前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化するとともに操作圧を有する燃料が導入される操作圧燃料導入穴を形成する第２弁座部とが、それぞれ前記ハウジングに設けられ、
前記調圧部材が前記開弁方向に燃料圧を受ける面積が、前記操作圧燃料導入穴内の操作圧に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内に貯留された燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料消費部に供給するときに、燃料消費部に対する燃料供給圧力を調整するための圧力制御装置を備えている。この圧力制御装置は、燃料タンク内の燃料を汲み上げる燃料ポンプから、燃料消費部を構成するインジェクタへの燃料供給圧力を調圧するようになっている。【０００３】
このような圧力制御装置においては、一般に、ハウジング内を２室に区画し、中央部に調圧弁体を有するダイヤフラムを備えている。このダイヤフラムの一面側において、調圧室内の燃料圧に応じたダイヤフラム中央部の変位を利用して調圧弁体を開弁方向および閉弁方向に変位させる一方、ダイヤフラムの他面側に設置された圧縮コイルばねによりダイヤフラムの変位を抑制するようになっている。これにより、調圧室内の燃料圧が設定圧に達するよう調圧弁体の開弁状態を保持するようになっている。また、このような圧力制御装置は、燃料ポンプとともに燃料タンク内に配置されていることが多い。【０００４】
このような圧力制御装置としては、ハウジング内部を区画するダイヤフラムと、このダイヤフラムの一面側に位置し、燃料ポンプから加圧燃料が導入される燃料導入口および余剰燃料が排出される排出口を有する調圧室と、ダイヤフラムの他面側に位置し、背圧流体が導入される背圧室と、ダイヤフラムと背圧室の間に大気に開放される開放室を形成するプランジャと、ダイヤフラムの変位に応じて排出口を開閉するようダイヤフラムに装着された弁部材と、ダイヤフラムとプランジャの間に介在されて弁部材を閉弁方向に付勢するスプリングと、プランジャの可動範囲を規定するストッパ手段と、によって構成される可変燃料圧調整弁を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
この特許文献１に記載の燃料供給装置は、このような圧力制御装置を構成する可変燃料圧調整弁を備えることにより、背圧流体の供給の有無によってスプリングの設定荷重を２段階に切替えることで、調圧する燃料圧の設定値を低圧と高圧とのいずれかに切替えることができる。【０００６】
しかしながら、この特許文献１に記載の燃料供給装置は、１つの可変燃料圧調整弁により燃料圧を切替えることができるものの、可変燃料圧調整弁が３室により構成されているため、小型化が難しいという問題があった。また、調圧室と背圧室に燃料を供給する配管は、互いに逆向きに接続されるため、可変燃料圧調整弁の配置に制約が生じるという問題もあった。【０００７】
さらには、燃料圧を制御するコントロールユニットが、燃料圧の切替えに必要な時間を考慮するようなものではなかった。そのため、燃圧の切替中に燃料が噴射される場合もあり、目標燃料圧と実燃料圧とが乖離している場合があった。その結果、気筒に対する燃料噴射量が適切なものとならず、空燃比が目標空燃比から乖離する可能性があるという問題があった。【０００８】
そこで、燃料圧を切替えることができる燃料供給装置において、燃料圧の切替え時間を推定するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００９】
この特許文献２に開示された燃料供給装置は、２つの可変燃料圧調整弁と、これらの可変燃料圧調整弁の状態を切替える電磁バルブと、電磁バルブを制御するＥＣＵとを備えている。この特許文献２に記載の燃料供給装置は、上記特許文献１に記載の燃料供給装置と異なり、燃料圧を切替えるために２つの可変燃料圧調整弁を必要とするため、小型化するという問題を解決できないものの、ＥＣＵが気筒に対する燃料噴射量を燃料圧に応じて設定することにより、実空燃比を目標空燃比に近づけるようになっていた。また、燃料圧を変更する場合には、エンジン回転数に基づいて実燃料圧の変化を予測するようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１４４６８６号公報
【特許文献２】特開２００９−２５０２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の燃料供給装置は、燃料圧を変更する際に、エンジン回転数に応じた実燃料圧の変化を予測するようになっているものの、２つの可変燃料圧調整弁の状態を切替えるための電磁バルブそのものの応答時間について考慮するようなものではなかった。【００１２】
そのため、車両の走行状態に応じて電磁バルブの応答時間が変化し、ＥＣＵにより燃料圧の切替え指示が行われてから実際に燃料圧が変化を開始するまでの時間や、燃料圧の変動が収束するまでにかかる時間が変化するにもかかわらず、ＥＣＵは、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを十分最適化していなかった。したがって、実燃料圧が目標燃料圧になっていない状態で燃料を噴射してしまい、実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離する可能性があった。このため、燃料噴射制御の精度が低下し、燃費向上を図ることができないという問題があった。【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置において、燃料圧の切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給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】
【００１４】
本発明に係る燃料供給装置は、上記目的達成のため、燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、入力される電力の電気的特性に応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、少なくとも前記切替弁に対する前記電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される前記電力の前記電気的特性に基づいて前記切替弁の状態を切替える切替タイミングを設定することを特徴とする。【００１５】
この構成により、切替制御手段は、切替弁に入力される電気的特性に応じて切替弁に対する制御のタイミングを変更することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替タイミングを可変とすることで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替えられた場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。【００１６】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記切替制御手段は、前記電気的特性が、前記切替弁の状態が遅く切替り始める値である場合には早く切替り始める値である場合と比較して前記切替タイミングが早くなるよう設定することを特徴とする。【００１７】
この構成により、切替制御手段は、切替弁の状態が遅く切替り始める場合には早く切替り始める場合と比較して、切替タイミングを早めることにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。【００１８】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記電気的特性の値は、内燃機関から出力される動力によって発電するオルタネータの起電力の大きさであることを特徴とする。【００１９】
この構成により、切替制御手段は、オルタネータの起電力の大きさに基づいて切替弁の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、燃料消費部に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。したがって、低コストでありながら燃料圧切替制御の精度を高めることが可能となる。【００２０】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記切替制御手段は、前記切替弁の状態を切替える前のオルタネータの起電力を前記電気的特性とすることを特徴とする。【００２１】
この構成により、切替制御手段は、オルタネータの起電力に基づいて切替弁の状態が切替り始めるタイミングを設定することができる。したがって、切替弁の状態が切替るために要する時間および燃料圧が切替ってから定常状態になるまでの時間を予め測定しておくことで、燃料圧が定常状態になる時間を予測することが可能となる。【００２２】
また、本発明に係る燃料供給装置は、燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、入力される電力の電気的特性に応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、少なくとも前記切替弁に対する前記電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記切替弁に対する電力の供給の有無を切替えたことを条件に前記電力の電気的特性を検出し、検出した前記電気的特性に基づいて前記燃料圧の切替りに要求される時間を予測することを特徴とする。【００２３】
この構成により、切替制御手段は、切替弁に入力される電気的特性に応じて切替弁の状態が切替る時間を算出することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替弁の状態が切替る時間を算出することで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。【００２４】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記切替制御手段は、前記切替弁に対する電力の供給の有無を切替えた後、かつ、前記切替弁の状態が切替り始める前に、前記燃料圧の切替りに要求される時間を予測することを特徴とする。【００２５】
この構成により、切替制御手段は、切替弁の状態が切替り始める時間を予測することができる。これにより、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。【００２６】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される電力の電流値を前記電気的特性とすることを特徴とする。【００２７】
この構成により、切替弁に対する切替指示が行われた後においても、切替弁の状態が切替るのに要求される時間を算出することが可能となる。【００２８】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記燃料消費部において燃料を噴射するタイミングを制御する燃料噴射制御手段をさらに備え、前記燃料噴射制御手段は、前記切替制御手段により算出された前記燃料圧の切替りに要求される時間に基づいて燃料を噴射するタイミングを調節することを特徴とする。【００２９】
この構成により、燃料圧の切替えが発生した場合においても、燃料圧が切替るために要求される時間を算出することにより、ある時点における燃料圧を予測し、当該時点における予測した燃料圧に基づいて燃料噴射を実行することにより、燃料噴射量の精度を高めることができる。【００３０】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記切替弁に電流を供給する配線に断線が発生しているか否かを前記配線を流れる電流の大きさに基づいて検出する断線検出手段を備え、
前記切替制御手段は、前記断線検出手段により検出される電流の大きさに基づいて前記切替りタイミングを算出することを特徴とする。【００３１】
この構成により、切替制御手段は、切替弁に供給される電流の大きさに基づいて切替弁の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、燃料消費部に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。したがって、低コストでありながら切替制御の精度を高めることができる。【００３２】
また、本発明に係る燃料供給装置は、前記可変燃料圧調整弁は、前記燃料が導入される燃料導入口および該燃料が排出される燃料排出口を有するハウジングと、前記ハウジングとの間に前記燃料導入口に連通する調圧室を形成する隔壁部と前記調圧室内の燃料圧に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる開弁方向に変位する可動弁体部とを有する調圧部材と、を備え、前記調圧室の内部に前記燃料排出口に連通するとともに前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化する排出穴を形成する第１弁座部と、前記調圧室の内部に前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化するとともに操作圧を有する燃料が導入される操作圧燃料導入穴を形成する第２弁座部とが、それぞれ前記ハウジングに設けられ、前記調圧部材が前記開弁方向に燃料圧を受ける面積が、前記操作圧燃料導入穴内の操作圧に応じて変化することを特徴とする。【００３３】
この構成により、調圧部材が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が２段階に調圧される。したがって、可変燃料圧調整弁の内部を３室にしたり、可変燃料圧調整弁を２つ設けることなく燃料消費部に供給される燃料圧を２段階に制御することができる。このため、燃料供給装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置において、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置およびその周辺を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る切替弁の概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置の高圧供給状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置の低圧供給状態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置の概略ブロック構成図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電力供給ユニット周辺の回路図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置のタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る切替弁の電流特性を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係るオルタネータの起電力Ｅｂと切替遅れ時間とを対応付けた切替遅れ時間マップである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る燃料圧と燃料噴射量との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料圧切替制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る切替弁の電流特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るオルタネータの起電力Ｅｂと切替遅れ時間とを対応付けた切替遅れ時間マップである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料圧切替制御処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る断線検出回路の概略構成図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る切替弁の電流特性を示すグラフである。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る燃料圧切替制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、本発明に係る燃料供給装置を４気筒のガソリンエンジンを搭載した車両に適用する場合について説明する。
【００３７】
まず、構成について説明する。
【００３８】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置８は、エンジン１で消費される燃料を貯留する燃料タンク２と、燃料タンク２の内部に貯留された燃料をエンジン１の複数のインジェクタ３に圧送する燃料圧送機構１０と、燃料圧送機構１０からインジェクタ３に供給される燃料を導入して予め設定された燃料圧Ｐ１に調圧するプレッシャレギュレータ２０と、プレッシャレギュレータ２０により調圧される燃料圧Ｐ１を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧との間で切替えるようプレッシャレギュレータ２０を制御する切替弁６０と、を備えている。ここで、プレッシャレギュレータ２０は、本発明に係る可変燃料圧調整弁を構成する。
【００３９】
エンジン１は、車両に搭載される多気筒の内燃機関により構成されている。本実施の形態においては、４つの気筒５を備える４サイクルガソリンエンジンにより内燃機関が構成されている。ここで、各気筒５は、本発明に係る燃料消費部を構成する。インジェクタ３は、エンジン１の各気筒５にそれぞれ設置されており、噴孔を形成する端部３ａが吸気ポート７内に露出している。
【００４０】
また、燃料圧送機構１０とインジェクタ３はデリバリーパイプ４を介して接続されており、燃料圧送機構１０からの燃料は、デリバリーパイプ４を介して各インジェクタ３に分配されるようになっている。
【００４１】
燃料圧送機構１０は、燃料タンク２内の燃料を吸入口から汲み上げ、加圧して吐出口から吐出する燃料ポンプユニット１１と、燃料ポンプユニット１１の吸入口側に設置され燃料ポンプユニット１１内への異物の吸入を阻止するサクションフィルタ１２と、燃料ポンプユニット１１の吐出口側に設置され燃料ポンプユニット１１から吐出された燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ１３と、燃料フィルタ１３の上流側または下流側に設置されるチェック弁１４と、を有している。
【００４２】
燃料ポンプユニット１１は、ポンプ作動用の羽根車を有する燃料ポンプ１１ｐと、燃料ポンプ１１ｐを回転駆動する内蔵直流モータであるポンプ駆動モータ１１ｍへの通電を後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５１により制御させることで駆動および停止されるようになっている。
【００４３】
また、燃料ポンプユニット１１は、燃料タンク２内から燃料を汲み上げ加圧して吐出することができるとともに、同一の供給電圧に対しそのポンプ駆動モータ１１ｍの回転速度［ｒｐｍ］を負荷トルクに応じて変化させたり、供給電圧の変化に対応してポンプ駆動モータ１１ｍの回転速度を変化させたりすることで、単位時間あたりの吐出量や吐出圧を変化させることができるようになっている。
【００４４】
チェック弁１４は、燃料ポンプユニット１１からインジェクタ３側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ３側から燃料ポンプユニット１１側への燃料の逆流方向には閉弁し、加圧された供給燃料の逆流を阻止するようになっている。
【００４５】
燃料タンク２の上部には、燃料ポンプユニット１１の動作を制御する燃料ポンプコントローラ（以下、ＦＰＣという）１７が設けられており、このＦＰＣ１７には、ポンプ駆動モータ１１ｍの端子電圧を検出する電圧検出部や、ポンプ駆動モータ１１ｍに流れる電流を検出する電流検出部が装着されている。
【００４６】
ＦＰＣ１７は、ＥＣＵ５１からのポンプ制御信号と、ポンプ駆動モータ１１ｍの端子電圧を検出する電圧検出部の検出信号との偏差に応じて、燃料ポンプユニット１１のポンプ駆動モータ１１ｍに印加する電圧を制御したり、燃料圧送機構１０の異常診断のためのポンプ駆動モータ１１ｍの作動状態に応じた診断用信号をＥＣＵ５１に供給したりするようになっている。
【００４７】
図１および図３に示すように、プレッシャレギュレータ２０は、燃料が導入される流体導入口２１ａおよびその燃料が排出される流体排出口２１ｂを有するハウジング２１を備えている。ハウジング２１は、一対の凹状のハウジング部材１８、１９をそれらの外周部でかしめ結合して形成されている。
【００４８】
ハウジング２１の内部には、ハウジング２１の内部を２室に区画する隔壁状の調圧部材２２が設けられている。この調圧部材２２は、ハウジング２１との間に流体導入口２１ａに連通する調圧室２３を形成する隔壁部２４と、調圧室２３内の燃料圧に応じた開度で調圧室２３を流体排出口２１ｂに連通させる開弁方向に変位する可動弁体部２５とを一体化したものである。隔壁部２４は、その一面側で調圧室２３内の燃料圧を常時受圧するようになっている。
【００４９】
また、隔壁部２４は、その他面側でハウジング２１との間に調圧室２３側に背圧を付与する背圧室２６を形成しており、背圧室２６内には、調圧部材２２の可動弁体部２５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７が設けられている。また、調圧部材２２と共に背圧室２６を形成する他方のハウジング部材１９には、少なくとも１つの大気圧導入穴１９ａが形成されている。
【００５０】
さらに、ハウジング２１の内側には、互いに径が異なる外側筒状部材２９および内側筒状部材３０が設置されている。内側筒状部材３０および外側筒状部材２９の可動弁体部２５側の端部には、それぞれ第１弁座部３１および第２弁座部３２が形成されている。また、外側筒状部材２９と内側筒状部材３０とによって、操作圧燃料導入穴３２ｈが形成されている。操作圧燃料導入穴３２ｈは、操作圧流出口２１ｃを介して切替弁６０の内部に連通している。
【００５１】
図２に示すように、切替弁６０は、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧を切替えるためのもので、合成樹脂製のボビン６３と、電磁コイル６１と、バルブ６７と、圧縮コイルばね６２と、電磁コイル６１の外周を覆うシールド６５と、ステータコア６８と、を備えている。
【００５２】
ボビン６３は、ボビン部７３と、シリンダ部７４と、燃料管部７５と、を備えている。ボビン部７３の外周には、電磁コイル６１が巻きつけられている。一方、ボビン部７３の内側には圧縮コイルばね６２が収容されている。
【００５３】
シリンダ部７４とボビン部７３とは、内周面が同一面となるよう形成されており、バルブ６７は、シリンダ部７４の内部に往復動可能に収容されている。
【００５４】
燃料管部７５は、シリンダ部７４の端部に形成されており、プレッシャレギュレータ２０の操作圧流出口２１ｃを介して燃料が流入される燃料流入管７７と、燃料を燃料タンク２内にリターンするための燃料流出管７８と、シリンダ部７４の内側に向けた開口を形成する開口端部７０と、を備えている。
【００５５】
バルブ６７は、略円柱形状の磁性体からなり、アーマチャ部７１と、一方の端面に設けられたシール部６４とを有している。バルブ６７がシリンダ部７４で移動してシール部６４が開口端部７０に押圧されることにより、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通が阻止されるようになっている。
【００５６】
圧縮コイルばね６２は、バルブ６７が燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通を阻止する方向に付勢している。
【００５７】
このように構成される切替弁６０において、電磁コイル６１に通電されているＯＮ状態のときは、図３に示すように、バルブ６７は、電磁コイル６１により圧縮コイルばね６２の付勢力に抗して吸引され、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路とが連通される。したがって、燃料流入管７７に流入された燃料は、シリンダ部７４を経て燃料流出管７８から排出される。
【００５８】
一方、電磁コイル６１に通電されていないＯＦＦ状態のときは、図４に示すように、バルブ６７は、圧縮コイルばね６２の付勢により燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通を阻止する。したがって、燃料流入管７７に流入された燃料は、バルブ６７により燃料タンク２への流出を阻止される。
【００５９】
次に、燃料圧の高圧時におけるプレッシャレギュレータ２０の作用について説明する。
【００６０】
燃料ポンプユニット１１（図１参照）の運転中において、ＥＣＵ５１により燃料圧が高圧に設定されると、図３に示すように、切替弁６０がＥＣＵ５１によりＯＮ状態に制御される。
【００６１】
このとき、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０から離隔し、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路とが連通する。そのため、操作圧燃料導入穴３２ｈは、燃料タンク２内と連通し、排出穴３１ｈおよび操作圧燃料導入穴３２ｈのいずれもが大気圧となる。したがって、調圧室２３の内部の燃料のみが調圧部材２２を開弁方向に付勢する。つまり、調圧部材２２の有効受圧面積が、隔壁部２４の環状受圧面２４ａのみとなる。これにより、可動弁体部２５の閉弁方向の推力が増加し、可動弁体部２５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７の撓み量が減少することで、可動弁体部２５が第１弁座部３１および第２弁座部３２に対して閉弁方向に変位する。
【００６２】
この可動弁体部２５の閉弁方向への変位により、燃料通路１５から分岐通路１５ａを介して調圧室２３に供給される燃料量が減少し、結果として燃料通路１５内を流通する燃料が高圧に調圧される。
【００６３】
一方、燃料ポンプユニット１１の運転中において、ＥＣＵ５１により燃料圧が低圧に設定されると、図４に示すように、切替弁６０がＥＣＵ５１によりＯＦＦ状態に制御される。
【００６４】
このとき、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接し、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通が阻止される。そのため、燃料流入管７７と、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈは、燃料下流側における端部が閉塞されるため、操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧は、調圧室２３内の燃料圧と等しくなる。つまり、排出穴３１ｈのみが大気圧となり、調圧室２３の内部の燃料および操作圧燃料導入穴３２ｈの燃料が調圧部材２２を開弁方向に付勢する。したがって、調圧部材２２の有効受圧面積が拡大し、隔壁部２４の環状受圧面２４ａおよび操作圧燃料導入穴３２ｈに対向する略円形の受圧面を含むものとなる。したがって、可動弁体部２５の開弁方向の推力が増加し、可動弁体部２５を開弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７の撓み量が増加することで、可動弁体部２５が第１弁座部３１および第２弁座部３２に対して開弁方向に変位する。
【００６５】
そして、その可動弁体部２５の開弁方向への変位により燃料通路１５から分岐通路１５ａを介して調圧室２３に供給される燃料が増加し、結果として燃料通路１５内を流通する燃料が低圧に調圧される。
【００６６】
図５に示すように、本実施の形態に係るエンジン１を搭載した車両は、エンジン回転数センサ４１、エアフロメータ４２、吸気温センサ４３、スロットル開度センサ４４、冷却水温センサ４５、アクセル開度センサ４６、燃料温度センサ４７および大気圧センサ４８を備えている。これらのセンサは、検出結果を表す信号をＥＣＵ５１にそれぞれ出力するようになっている。
【００６７】
エンジン回転数センサ４１は、エンジン１のクランクシャフトの回転数を検出し、エンジン回転数ＮｅとしてＥＣＵ５１に出力する。エアフロメータ４２は、図示しないスロットルバルブより吸気上流側に配置され、吸入空気量に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。吸気温センサ４３は、図示しない吸気マニホールドに配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。スロットル開度センサ４４は、スロットルバルブの開度に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。
【００６８】
冷却水温センサ４５は、エンジン１のシリンダブロックに形成されたウォータージャケットに配置されており、エンジン１の冷却水温Ｔｗに応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。アクセル開度センサ４６は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。
【００６９】
燃料温度センサ４７は、燃料通路１５内を流通する燃料の温度に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。大気圧センサ４８は、大気圧に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。
【００７０】
ＥＣＵ５１は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４およびバックアップメモリ５５などを備えている。なお、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、本発明に係る切替制御手段および燃料供給制御手段を構成する。
【００７１】
ＲＯＭ５４は、燃料圧切替制御および気筒５における燃料噴射制御を実行するための制御プログラムを含む各種制御プログラムや、これらの各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行するようになっている。また、ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５２による演算結果や、上述した各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するようになっている。バックアップメモリ５５は、不揮発性のメモリにより構成されており、例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶するようになっている。
【００７２】
ＣＰＵ５２、ＲＡＭ５３、ＲＯＭ５４およびバックアップメモリ５５は、バス５８を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース５６および出力インターフェース５７と接続されている。
【００７３】
入力インターフェース５６には、エンジン回転数センサ４１、エアフロメータ４２、吸気温センサ４３、スロットル開度センサ４４、冷却水温センサ４５、アクセル開度センサ４６、燃料温度センサ４７および大気圧センサ４８が接続されている。さらに、入力インターフェース５６には、オルタネータ３５が接続されている。なお、車両がＥＣＵ５１以外の他のＥＣＵを搭載し、これらのセンサのうち少なくとも一部から出力された信号が、当該他のＥＣＵを介してＥＣＵ５１に入力されるようにしてもよい。
【００７４】
出力インターフェース５７は、インジェクタ３、点火プラグ６、ＦＰＣ１７、切替弁６０や図示しないスロットルバルブなどに接続されている。そして、ＥＣＵ５１は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料圧切替制御および燃料噴射制御などを含む各種制御を実行する。
【００７５】
本実施の形態において、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力を検出するようになっている。図６は、本実施の形態における電力供給ユニット３４周辺の回路図である。
【００７６】
電力供給ユニット３４は、エンジン１に機械的に接続されるオルタネータ３５と、オルタネータ３５に電気的に接続されるバッテリ３７とを有している。オルタネータ３５は、エンジン１にベルト３６で接続され、ベルト３６を介してエンジン１から駆動力が入力されるようになっている。
【００７７】
オルタネータ３５は、図示しない固定子のステータコイル、回転子のロータコイル、整流器およびレギュレータから構成されている。ロータコイルは、レギュレータを介してイグニッションスイッチ３８の一端子に接続されている。イグニッションスイッチ３８の他端子はバッテリ３７に接続されており、イグニッションスイッチ３８がＯＮ状態に移行すると、バッテリ３７からレギュレータを介してロータコイルに通電され、ロータコイルが磁化される。エンジン１により生成された駆動力は、ロータコイルに入力されるようになっており、エンジン１の回転に連動してロータコイルが回転すると、ステータコイルに交流電圧が発生する。発生した交流電圧は整流器で直流電圧に変換され、この直流電圧がオルタネータ３５の起電圧としてバッテリ３７に印加される。
【００７８】
オルタネータ３５の起電力は、エンジン回転数Ｎｅに応じて変化する。エンジン回転数Ｎｅが高回転数である場合には、オルタネータ３５の起電力は、例えば１４［Ｖ］の近傍になる。一方、エンジン回転数Ｎｅが低回転数である場合には、オルタネータ３５の起電力は例えば８［Ｖ］の近傍になる。
【００７９】
また、オルタネータ３５はＥＣＵ５１に接続されており、オルタネータ３５の起電力がＥＣＵ５１に入力されるようになっている。また、切替弁６０の電磁コイル６１（図２参照）は、ＥＣＵ５１に接続されており、オルタネータ３５の起電力に応じた電圧が電磁コイル６１に印加されるようになっている。つまり、切替弁６０の電磁コイル６１に印加される電圧は、オルタネータ３５の起電力を検出することにより求められる。
【００８０】
また、ＥＣＵ５１は、ＣＰＵ５２（図５参照）により制御されるトランジスタ６９を有している。トランジスタ６９は、オルタネータ３５の起電力を切替弁６０の電磁コイル６１に印加するＯＮ状態と、オルタネータ３５の起電力が切替弁６０の電磁コイル６１に印加されないＯＦＦ状態とのいずれかの状態をとるようになっている。
【００８１】
図７は、以上のように構成された燃料供給装置８の動作を示すタイミングチャートである。なお、本実施の形態においては、図７において、燃料圧が低圧から高圧に切替えられる箇所について説明する。また、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが１２［Ｖ］である場合を例に説明する。
【００８２】
まず、ＥＣＵ５１は、車両の走行状態に基づいて、時刻Ｔ０より前に燃料圧を低圧から高圧に切替える燃料圧切替要求が発生したと判断している。そして、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出すると、後述するように設定される時刻Ｔ０において、オルタネータ３５の起電力が切替弁６０の電磁コイル６１に印加されるよう、トランジスタ６９をＯＮ状態にする（実線８１参照）。
【００８３】
トランジスタ６９がＯＮ状態になると、電磁コイル６１に印加される電圧が０［Ｖ］から１２［Ｖ］になる（実線８２参照）。このとき、切替弁６０の電磁コイル６１に電圧Ｅｂが印加されると、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電流Ｉは、以下の式（１）で表される。
【００８４】
Ｉ（ｔ）＝Ｅｂ／Ｒ（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））          （１）
ここで、Ｅｂは、オルタネータ３５の起電力であり、τは、Ｌ／Ｒにより表される時定数である。また、Ｒは、電磁コイル６１の電気抵抗、Ｌは、電磁コイル６１のインダクタンスを表している。
【００８５】
このため、電磁コイル６１に供給される電流Ｉは、式（１）に表される応答特性にしたがって上昇する（実線８３参照）。このような電流Ｉが電磁コイル６１に供給されると、切替弁６０のバルブ６７に加わる吸引力Ｆは、以下の式（２）により表される。
【００８６】
Ｆ  ＝  Φ２／（２・μ・Ｓ）      （２）
式（２）において、μは透磁率であり、真空の透磁率と比透磁率の積により求められる。また、Ｓは磁気通路の断面積を表している。また、Φは、磁気ギャップ中の磁束であり、以下の式（３）により表される。
【００８７】
Φ  ＝  ｎ・（Ｉ／Ｒ）      （３）
式（３）において、ｎは電磁コイル６１のターン数、Ｉは上記式（１）により求められる電流、Ｒは磁気抵抗をそれぞれ表している。
【００８８】
したがって、電磁コイル６１に供給される電流Ｉが上記式（１）にしたがって増加すると、電磁コイル６１のバルブ６７に対する吸引力は、式（２）にしたがって増加する。
【００８９】
そして、時刻Ｔ１において、バルブ６７に対する電磁コイル６１の吸引力が、圧縮コイルばね６２のバルブ６７に対する付勢力より大きくなると、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接する下死点から離隔する上死点の方向に移動を開始する（実線８４参照）。その結果、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧、すなわちパイロット圧が３００［ｋＰａ］から大気圧に低下する（実線８５参照）。
【００９０】
これにより、プレッシャレギュレータ２０の可動弁体部２５は、オーバーシュートを経て閉弁方向に変位し（実線８６参照）、燃料通路１５内を流通する燃料が高圧となる（実線８７参照）。
【００９１】
ところで、この可動弁体部２５のオーバーシュート量および変位の変動の収束の特性は、プレッシャレギュレータ２０の構造に依存するため、予め実験的な測定により求めることができる。これに対し、切替弁６０のバルブ６７が下死点から上死点に移動を開始する時刻Ｔ１は、上記式（１）に示すように、電磁コイル６１に印加される電圧Ｅｂに応じて電磁コイル６１に供給される電流Ｉが変わるため、毎回異なる値となる。つまり、オルタネータ３５の起電力Ｅｂによって時刻Ｔ０からＴ１までの時間ｔ１が変動する。
【００９２】
したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、燃料圧を低圧から高圧に切替える際に、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出することにより、時刻Ｔ１を予測し、この予測した時刻Ｔ１に基づいて燃料圧の切替タイミングを制御したり、燃料噴射制御における燃料噴射タイミングを調節するようになっている。ここで、本実施の形態に係るオルタネータ３５の起電力Ｅｂは、本発明に係る電気的特性を意味する。
【００９３】
ＥＣＵ５１の電圧検出部は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを随時検出可能となっている。したがって、ＥＣＵ５１は、燃料圧の切替要求が発生した時点において電圧検出部によってオルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出し、この起電力Ｅｂに基づいて、燃料圧の切替えを開始した場合に電磁コイル６１に供給される電流Ｉの変化を予測できる。
【００９４】
また、上記のように、電磁コイル６１に供給される電流Ｉの時間変化を予測することにより、切替弁６０のバルブ６７に加わる吸引力Ｆが求まるので、ＥＣＵ５１は、切替弁６０がＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行を開始するタイミング、つまりバルブ６７が移動を開始するタイミングを推定できるようになっている。
【００９５】
図８は、上記式（１）の電流特性を有する切替弁６０において、電磁コイル６１に電圧Ｅｂが印加された時点からバルブ６７が動き出すまでの時間を表すグラフである。
【００９６】
線８９ないし９２は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂがそれぞれ１４［Ｖ］、１２［Ｖ］、１０［Ｖ］および８［Ｖ］における電流Ｉ（ｔ）の時間変化を計算により算出したものである。一方、点９３乃至９６は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂがそれぞれ１４［Ｖ］、１２［Ｖ］、１０［Ｖ］および８［Ｖ］において、電磁コイル６１に電圧が印加された時点からバルブ６７が動き出すまでの時間を実測したものである。
【００９７】
切替弁６０のバルブ６７は、圧縮コイルばね６２による付勢力よりも電磁コイル６１による吸引力が大きくなった場合に動き出す。図８において、破線９７は、圧縮コイルばね６２による付勢力と電磁コイル６１による吸引力が釣り合う電流値を表しており、この破線９７よりも上側の領域において、圧縮コイルばね６２による付勢力よりも電磁コイル６１による吸引力が大きくなり、バルブ６７が開状態に移行する。
【００９８】
図８に示すように、計算により算出した場合および実測においても、オルタネータ３５の起電力Ｅｂと、バルブ６７の動きだすタイミング、すなわち時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの切替遅れ時間ｔ１は、ほぼ一致しており、切替遅れ時間と起電力Ｅｂとの間に相関関係があることがわかる。
【００９９】
図９は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂと切替遅れ時間ｔ１とを対応付けた切替遅れ時間マップである。この切替遅れ時間マップは、図８に示したように実験的結果に基づいて作成される。ＥＣＵ５１は、この起電力Ｅｂと切替遅れ時間ｔ１との関係を示す切替遅れ時間マップを予めＲＯＭ５４に記憶しており、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを表す信号を取得すると、切替遅れ時間マップを参照して切替遅れ時間ｔ１を算出するようになっている。
【０１００】
ここで、インジェクタ３が開弁した際に各気筒５の燃焼室内に噴射される燃料噴射量は、インジェクタ３の開弁時間および燃料圧に応じて求められる。
【０１０１】
図１０は、インジェクタ３の開弁時間を同一にした場合における燃料圧と燃料噴射量との関係を示すグラフである。図１０に示すように、インジェクタ３による燃料噴射量は、燃料圧の平方根に比例している。そのため、ＥＣＵ５１は、車速やアクセル開度などに基づいて、各気筒５の燃焼室に供給される燃料量を算出すると、燃料圧に応じてインジェクタ３の開弁時間を設定するようになっている。
【０１０２】
ところで、燃料圧を低圧から高圧に移行した際に、燃料圧が高圧の近傍で変動している時点、すなわち、燃料圧が定常状態になる前の時点でインジェクタ３による燃料噴射が実行されると、燃料圧が目標の高圧と完全に一致していないため、目標とする燃料噴射量と実際の燃料噴射量とが乖離する。そのため、実空燃比が目標空燃比から乖離し、燃費の悪化や排気浄化性能の低下が発生する可能性がある。
【０１０３】
そこで、本発明に係る燃料供給装置８は、ＥＣＵ５１が上述した方法で切替遅れ時間ｔ１を算出し、燃料圧が低圧から高圧に完全に移行する時刻を推定する燃料圧切替制御と、燃料噴射のタイミングを制御する燃料噴射制御とを協調して実行する協調制御により、所望の燃料噴射量で燃焼室に燃料が供給されるようにしている。これにより、実空燃比が目標空燃比から乖離し、燃費の悪化や排気浄化性能の低下を抑制するようになっている。
【０１０４】
協調制御としては、ＥＣＵ５１は、例えば、燃料圧切替制御によってトランジスタ６９をＯＮ状態に移行してから燃料圧が低圧から高圧に完全に移行するまでの時間を算出するとともに、燃料噴射制御によって次回の燃料噴射のタイミングを算出する。そして、算出した燃料噴射のタイミングにおいてすでに燃料圧の移行が終了しているようにトランジスタ６９をＯＮ状態にするタイミングを設定する。
【０１０５】
この場合、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが小さいほど、トランジスタ６９をＯＮ状態にしてからバルブ６７が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが小さいほど、トランジスタ６９をＯＮ状態にするタイミングを前倒しし、燃料圧の切替えが終了する時間が遅くなることを抑制するようになっている。
【０１０６】
次に、本実施の形態に係る燃料圧切替制御処理について図１１を参照して説明する。なお、以下の処理は、ＥＣＵ５１を構成するＣＰＵ５２によって所定のタイミングで実行されるとともに、ＣＰＵ５２によって処理可能なプログラムを実現する。
【０１０７】
図１１に示すように、ＥＣＵ５１は、まず、車両の走行状態を取得し、燃料圧切替要求が発生したか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ５１は、冷却水温センサ４５、燃料温度センサ４７などの各種センサから入力される信号に基づいて、車両が暖機中であるか否か、あるいは燃料が高温であるか否かを判定し、暖機中あるいは高燃料温度であると判断した場合には、燃料圧を高圧状態に維持し、暖機中および高燃料温度のいずれでもないと判断した場合には、燃料圧を低圧状態に維持する。
【０１０８】
そして、ＥＣＵ５１は、燃料圧が低圧の場合において、暖機中および高燃料温度のいずれかに該当した場合には、燃料圧切替要求が発生したと判断する。
【０１０９】
ＥＣＵ５１は、燃料圧切替要求が発生したと判断した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行し、燃料圧切替要求が発生していないと判断した場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ＳＴＡＲＴに戻る。
【０１１０】
次に、ＥＣＵ５１は、切替遅れ時間ｔ１を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、ＥＣＵ５１は、電圧検出部によってオルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出する。そして、上述した切替遅れ時間マップに基づいて、切替遅れ時間ｔ１を算出する。
【０１１１】
次に、ＥＣＵ５１は、燃料噴射制御による噴射タイミングを参照し、燃料が噴射されているタイミングに燃料圧の切替えが重ならないよう、切替タイミングを設定する（ステップＳ１３）。この場合、ＥＣＵ５１は、上記のようにオルタネータ３５の起電力Ｅｂが低いほど切替タイミングを前倒しで設定することにより、燃料圧の切替が終了する前の時点で燃料噴射タイミングが到達することを回避する。なお、ＥＣＵ５１は、燃料が噴射されているタイミングに燃料圧の切替えが重ならないよう、切替タイミングを設定することに代えて、燃料が噴射されるタイミングに燃料圧の変動が所定値以下となるよう切替タイミングを設定するようにしてもよい。
【０１１２】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る燃料供給装置８は、ＥＣＵ５１が、切替弁６０に入力される電気的特性に応じて切替弁６０に対する燃料圧切替制御のタイミングを変更することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁６０の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替タイミングを可変とすることで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替えられた場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。
【０１１３】
また、ＥＣＵ５１は、切替弁６０の状態が遅く切替り始める場合には早く切替り始める場合と比較して、切替タイミングを早めることにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。したがって、本実施の形態においては、切替弁６０に対する電気的特性を表す値が小さい場合には大きい場合と比較して、切替タイミングが早くなるよう設定することにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。
【０１１４】
また、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂの大きさに基づいて切替弁６０の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、インジェクタ３に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。したがって、低コストでありながら燃料圧切替制御の精度を高めることが可能となる。
【０１１５】
また、ＥＣＵ５１は、電気的特性に基づいて切替弁６０の状態が切替り始めるタイミングを設定することができる。したがって、切替弁６０の状態が切替るために要する時間および燃料圧が切替ってから定常状態になるまでの時間を予め測定しておくことで、燃料圧が定常状態になる時間を予測することが可能となる。
【０１１６】
また、調圧部材２２が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が２段階に調圧される。したがって、プレッシャレギュレータ２０の内部を３室にしたり、プレッシャレギュレータ２０を２つ設けることなくインジェクタ３に供給される燃料圧を２段階に制御することができる。このため、燃料供給装置８を小型化することが可能となる。
【０１１７】
なお、以上の説明においては、ＥＣＵ５１が燃料圧を低圧から高圧に切替える場合について説明をした。しかしながら、以下に第２の実施の形態として説明するように、ＥＣＵ５１は、燃料圧を高圧から低圧に切替える場合についても同様の燃料圧切替制御を実行するようにしてもよい。
【０１１８】
（第２の実施の形態）
以下、図１ないし図７を参照して、第２の実施の形態に係る燃料供給装置８について説明する。なお、第２の実施の形態に係る燃料供給装置８において、上述の第１の実施の形態に係る燃料供給装置８と同様の構成要素については、第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【０１１９】
本実施の形態に係る燃料供給装置８は、図１ないし図６に示す各構成要素と同様の構成要素を備えている。
【０１２０】
本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、車両の暖機時や燃料の高温時などに燃料圧を高圧に設定した状態で、車両の暖機が終了したり燃料温度が低下した場合に、燃料圧を高圧から低圧に低下する燃料圧切替制御を実行するようになっている。
【０１２１】
以上のように構成された燃料供給装置８の動作を示すタイミングチャートを図７を参照して説明する。なお、以下の説明においては、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが１２［Ｖ］の場合を例に説明する。また、本実施の形態においては、図７において、燃料圧が高圧から低圧に切替えられる箇所について説明する。
【０１２２】
ＥＣＵ５１は、車両の暖機時や燃料の高温時などに燃料圧を高圧に設定した状態で、車両の暖機が終了したり燃料温度が低下した場合には、燃料圧を高圧から低圧に切替える燃料圧切替要求が発生したと判断する。
【０１２３】
そして、ＥＣＵ５１は、後述するように設定される時刻Ｔ０において、切替弁６０の電磁コイル６１に印加されているオルタネータ３５の起電力が遮断されるよう、トランジスタ６９をＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行する（実線８１参照）。
【０１２４】
トランジスタ６９がＯＦＦ状態になると、電磁コイル６１に印加される電圧が１２［Ｖ］から０［Ｖ］になる（実線８２参照）。このとき、切替弁６０の電磁コイル６１に印加されていた電圧がＥｂから０になり、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電流Ｉ（ｔ）は、以下の式（４）で表される。
【０１２５】
Ｉ（ｔ）＝Ｅｂ／Ｒ・ｅｘｐ（−ｔ／τ）          （４）
そのため、電磁コイル６１に供給される電流Ｉは、式（４）に表される応答特性にしたがって減少する（実線８３参照）。
【０１２６】
また、切替弁６０のバルブ６７に加わる吸引力Ｆは、上述した式（２）および式（３）により表される。したがって、電磁コイル６１に供給される電流Ｉが上記式（４）にしたがって減少すると、電磁コイル６１のバルブ６７に対する吸引力は、式（２）にしたがって減少する。
【０１２７】
そして、時刻Ｔ１において、電磁コイル６１のバルブ６７に対する吸引力が、圧縮コイルばね６２のバルブ６７に対する付勢力より小さくなると、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０から離隔した上死点から下死点の方向に移動を開始する（実線８４参照）。
【０１２８】
そして、時刻Ｔ１'において、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接すると（実線８４参照）、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧、すなわちパイロット圧が大気圧から３００［ｋＰａ］に上昇する（実線８５参照）。
【０１２９】
これにより、燃料通路１５内を流通する燃料の燃料圧は、プレッシャレギュレータ２０の可動弁体部２５の開弁方向への変位に応じて、時刻Ｔ２において一旦目標となる低圧に達すると、オーバーシュートを経て（実線８７参照）、時刻Ｔ３において低圧となる（実線８７参照）。
【０１３０】
第１の実施の形態と同様に、可動弁体部２５のオーバーシュート量および変位の変動の収束は、予め実験的な測定により求めることができる。また、切替弁６０のバルブ６７が上死点から下死点に到達するまでにかかる時間ｔ１'（時刻Ｔ１〜Ｔ１'）も、予め実験的な測定により求めることができる。これに対し、バルブ６７が上死点から下死点に向けて移動を開始する時刻Ｔ１は、上記式（４）に示すように、切替え開始時に電磁コイル６１に印加されている電圧Ｅｂに応じて電磁コイル６１に供給される電流Ｉが変わるため変動する。つまり、オルタネータ３５の起電力によって時刻Ｔ１が変動する。
【０１３１】
したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、燃料圧を高圧から低圧に切替える際に、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出することにより、時刻Ｔ１を予測し、この予測した時刻Ｔ１に基づいて燃料圧の切替タイミングを制御したり、燃料噴射制御における燃料噴射タイミングを協調制御により調節するようになっている。
【０１３２】
ＥＣＵ５１の電圧検出部は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを随時検出可能となっている。したがって、ＥＣＵ５１は、燃料圧の切替要求が発生した時点において電圧検出部によってオルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出し、この起電力Ｅｂに基づいて、燃料圧の切替えを開始した場合に電磁コイル６１に供給される電流Ｉの変化を予測できる。したがって、本実施の形態に係るオルタネータ３５の起電力Ｅｂは、本発明に係る電気的特性を構成する。
【０１３３】
また、切替弁６０のバルブ６７に加わる吸引力Ｆは、電磁コイル６１に供給される電流Ｉから求まるので、ＥＣＵ５１は、切替弁６０がＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行するタイミングを推定できるようになっている。
【０１３４】
図１２は、上記式（４）の電流特性を有する切替弁６０において、電磁コイル６１に印加されていた電圧がＯＦＦになった時点からバルブ６７が動き出すまでの時間を表すグラフである。
【０１３５】
線１０１ないし１０４は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂがそれぞれ１４［Ｖ］、１２［Ｖ］、１０［Ｖ］および８［Ｖ］における電流Ｉ（ｔ）の時間変化を計算により算出したものである。一方、点１０５乃至１０８は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂがそれぞれ１４［Ｖ］、１２［Ｖ］、１０［Ｖ］および８［Ｖ］において、電磁コイル６１に印加されていた電圧がＯＦＦになった時点からバルブ６７が動き出すまでの時間を実測したものである。
【０１３６】
切替弁６０のバルブ６７は、電磁コイル６１による吸引力よりも圧縮コイルばね６２による付勢力が大きくなった場合に動き出す。図１２において、破線１０９は、圧縮コイルばね６２による付勢力と電磁コイル６１による吸引力が釣り合う電流値を表しており、この破線１０９よりも下側の領域において、電磁コイル６１による吸引力よりも圧縮コイルばね６２による付勢力が大きくなり、バルブ６７が閉状態に移行する。
【０１３７】
図１２に示すように、計算により算出した場合および実測においても、オルタネータ３５の起電力Ｅｂと、トランジスタ６９がＯＦＦ状態になってからバルブ６７が動きだすまでの切替遅れ時間ｔ１との関係はほぼ一致しており、切替遅れ時間と起電力Ｅｂとの間に相関関係があることがわかる。
【０１３８】
図１３は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂと切替遅れ時間ｔ１とを対応付けた切替遅れ時間マップである。ＥＣＵ５１は、この起電力Ｅｂと切替遅れ時間ｔ１との関係を示すマップを予めＲＯＭ５４に記憶しており、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを表す信号を取得すると、マップを参照して切替遅れ時間ｔ１を算出するようになっている。
【０１３９】
ここで、第１の実施の形態において説明したように、インジェクタ３が開弁した際に燃焼室内に噴射される燃料噴射量は、インジェクタ３の開弁時間および燃料圧に応じて求められる。そのため、ＥＣＵ５１は、車速やアクセル開度などに基づいて、各気筒５の燃焼行程において燃焼室に供給される燃料量を算出すると、燃料圧に応じてインジェクタ３の開弁時間を設定するようになっている。
【０１４０】
そして、本実施の形態に係る燃料供給装置８は、ＥＣＵ５１が上述した方法で切替遅れ時間ｔ１を算出し、燃料圧が高圧から低圧に完全に移行する時刻を推定する燃料圧切替制御と、燃料噴射のタイミングを制御する燃料噴射制御とを協調して実行する協調制御により、所望の燃料量が燃焼室に噴射されるようにしている。これにより、実空燃比が目標空燃比から乖離し、燃費が悪化したり排気浄化性能が低下することを抑制するようになっている。
【０１４１】
協調制御としては、ＥＣＵ５１は、例えば、燃料圧切替制御によりトランジスタ６９をＯＦＦ状態に移行してから燃料圧が高圧から低圧に完全に移行するまでの時間を算出するとともに、燃料噴射制御により次回の燃料噴射のタイミングを算出する。そして、算出した燃料噴射のタイミングにおいて燃料圧の移行がすでに終了しているようトランジスタ６９をＯＦＦ状態にするタイミングを設定する。
【０１４２】
この場合、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが小さいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にしてからバルブ６７が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが小さいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にするタイミングを前倒しするようになっている。
【０１４３】
次に、本実施の形態に係る燃料圧切替制御処理について図１４を参照して説明する。なお、以下の処理は、ＥＣＵ５１を構成するＣＰＵ５２によって所定のタイミングで実行されるとともに、ＣＰＵ５２によって処理可能なプログラムを実現する。
【０１４４】
図１４に示すように、ＥＣＵ５１は、まず、車両の走行状態を取得し、燃料圧切替要求が発生したか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、ＥＣＵ５１は、冷却水温センサ４５、燃料温度センサ４７などの各種センサから入力される信号に基づいて、車両が暖機中であるか否か、あるいは燃料が高温であるか否かを判定し、暖機中あるいは高燃料温度であると判断した場合には、燃料圧を高圧状態に維持し、暖機中および高燃料温度のいずれでもないと判断した場合には、燃料圧を低圧状態に維持する。
【０１４５】
そして、ＥＣＵ５１は、燃料圧が高圧の場合において、暖機中および高燃温のいずれにも該当していない場合には、燃料圧切替要求が発生したと判断する。
【０１４６】
ＥＣＵ５１は、燃料圧切替要求が発生したと判断した場合には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２に移行し、燃料圧切替要求が発生していないと判断した場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、ＳＴＡＲＴに戻る。
【０１４７】
ステップＳ２２において、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出する。次に、ＥＣＵ５１は、切替遅れ時間ｔ１を算出する（ステップＳ２３）。具体的には、ＥＣＵ５１は、ステップＳ２２で検出したオルタネータ３５の起電力Ｅｂと、上述した切替遅れ時間マップに基づいて、切替遅れ時間ｔ１を算出する。
【０１４８】
次に、ＥＣＵ５１は、バルブ６７の移動時間を算出する（ステップＳ２４）。なお、バルブ６７の移動時間は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂによらないため、予め実験的な測定により求めておき、ＲＯＭ５４に記憶しておく。また、バルブ６７が移動を終了し、燃料圧が高圧から低圧に低下した後、燃料圧の変動が収束し定常状態となるまでの時間も予め実験的な測定により求めておき、ＲＯＭ５４に記憶しておく。
【０１４９】
次に、ＥＣＵ５１は、燃料噴射制御による噴射タイミングを参照し、燃料が噴射されているタイミングに燃料圧の切替えが重ならないよう、切替タイミングを設定する（ステップＳ２５）。この場合、ＥＣＵ５１は、ステップＳ２３で算出した切替遅れ時間ｔ１およびステップＳ２４でＲＯＭ５４に記憶した各時間を合計し、燃料圧の切替開始から燃料圧の変動収束までに必要な時間を算出する。そして、上記のようにオルタネータ３５の起電力Ｅｂが大きいほど切替タイミングを前倒しで設定することにより、例えば、燃料圧の切替が終了する前の時点で燃料噴射タイミングが到達することを回避する。
【０１５０】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る燃料供給装置８は、ＥＣＵ５１が、切替弁６０に入力される電気的特性に応じて切替弁６０に対する燃料圧切替制御のタイミングを変更することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁６０の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替タイミングを可変とすることで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替えられた場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。
【０１５１】
また、ＥＣＵ５１は、切替弁６０の状態が遅く切替り始める場合には早く切替り始める場合と比較して、切替タイミングを早めることにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。したがって、本実施の形態においては、切替弁６０に対する電気的特性を表す値が大きい場合には小さい場合と比較して、切替タイミングが早くなるよう設定することにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。
【０１５２】
また、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂの大きさに基づいて切替弁６０の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、インジェクタ３に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。したがって、低コストでありながら燃料圧切替制御の精度を高めることが可能となる。
【０１５３】
また、ＥＣＵ５１は、電気的特性に基づいて切替弁６０の状態が切替り始めるタイミングを設定することができる。したがって、切替弁６０の状態が切替るために要する時間および燃料圧が切替ってから定常状態になるまでの時間を予め測定しておくことで、燃料圧が定常状態になる時間を予測することが可能となる。
【０１５４】
また、調圧部材２２が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が２段階に調圧される。したがって、プレッシャレギュレータ２０の内部を３室にしたり、プレッシャレギュレータ２０を２つ設けることなくインジェクタ３に供給される燃料圧を２段階に制御することができる。このため、燃料供給装置８を小型化することが可能となる。
【０１５５】
なお、以上の説明においては、ＥＣＵ５１は、切替遅れ時間ｔ１を算出すると、燃料噴射制御による噴射タイミングを参照し、この噴射タイミングおよび算出した切替遅れ時間ｔ１とに基づいて、燃料圧の切替タイミングと燃料噴射タイミングとが重ならないよう切替タイミングを前倒しする場合について説明した。しかしながら、以下に第３の実施の形態として説明するように、ＥＣＵ５１は、電磁コイル６１に供給される電流を検出することが可能である場合には、その検出結果に基づいて切替遅れ時間ｔ１を算出してもよい。
【０１５６】
（第３の実施の形態）
以下、図１ないし図７および図１５、図１６を参照して、第３の実施の形態に係る燃料供給装置８について説明する。なお、第３の実施の形態に係る燃料供給装置８において、上述の第１の実施の形態に係る燃料供給装置８と同様の構成要素については、第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【０１５７】
本実施の形態に係る燃料供給装置８は、図１ないし図６に示す各構成要素と同様の構成要素を備えている。
【０１５８】
第３の実施の形態に係る燃料供給装置８において、ＥＣＵ５１は、断検モニタ５９を有しており、本発明に係る断線検出手段を構成している。断検モニタ５９は、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電流Ｉの大きさを検出し、検出した結果を表す信号をＣＰＵ５２に送信するようになっている。これにより、ＥＣＵ５１は、切替弁６０との間に断線が発生しているか否かを判断するようになっている。
【０１５９】
そこで、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、燃料圧切替要求が発生した場合には、切替弁６０の電磁コイル６１に加わる電圧を切替えるとともに、断検モニタ５９から、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電流Ｉの大きさを表す信号を取得することにより、切替弁６０が閉状態から開状態に移行する時間を推定するようになっている。
【０１６０】
具体的には、図１６に示すように、ＥＣＵ５１は、時刻Ｔ０において燃料圧切替要求が発生したと判断し、トランジスタ６９をＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行すると、電磁コイル６１にオルタネータ３５の起電力Ｅｂが印加される。このとき、電磁コイル６１に供給される電流Ｉ（ｔ）は、第１の実施の形態と同様に上記式（１）に従う。
【０１６１】
そこで、ＥＣＵ５１は、トランジスタ６９をＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行した直後の時刻Ｔｄにおいて電流Ｉの値を検出すると、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接する下死点から離隔する上死点の方向に移動を開始する時刻Ｔ１を算出するようになっている。したがって、本実施の形態に係る電磁コイル６１に供給される電流Ｉ（ｔ）は、本発明に係る電気的特性を構成する。
【０１６２】
また、ＥＣＵ５１は、第１および第２の実施の形態と同様に、バルブ６７が移動を開始した時刻Ｔ１から、オーバーシュートを経て燃料圧が高圧で定常状態となる時刻Ｔ３までの時間を予めＲＯＭ５４に記憶している。
【０１６３】
したがって、ＥＣＵ５１は、切替要求の発生後、時刻Ｔｄにおいて電磁コイル６１に供給される電流Ｉの大きさを検出することにより、燃料通路１５内の燃料圧が高圧の定常状態になる時刻を算出し、この時刻に基づいて、燃料噴射制御による燃料噴射タイミングを調節することにより、燃料圧が目標燃料圧とほぼ一致した状態で燃料を噴射させることが可能になる。
【０１６４】
次に、本実施の形態に係る燃料圧切替制御処理について図１７を参照して説明する。なお、以下の処理は、ＥＣＵ５１を構成するＣＰＵ５２によって所定のタイミングで実行されるとともに、ＣＰＵ５２によって処理可能なプログラムを実現する。
【０１６５】
図１７に示すように、ＥＣＵ５１は、まず、燃料圧切替要求が発生したか否かを判断する（ステップＳ３１）。この判断は、例えば上述したステップＳ１１と同様の方法により行われる。
【０１６６】
次に、ＥＣＵ５１は、トランジスタ６９をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えることにより、切替弁６０の電磁コイル６１に印加される電圧を切替える（ステップＳ３２）。
【０１６７】
次に、ＥＣＵ５１は、電圧が切替えられた直後に電磁コイル６１に供給される電流Ｉを検出する（ステップＳ３３）。
【０１６８】
次に、ＥＣＵ５１は、ステップＳ３３において検出された電流の大きさに基づいて切替遅れ時間ｔ１を算出する（ステップＳ３４）。切替遅れ時間ｔ１の算出は、例えば、予め時刻Ｔｄにおける電流値と切替遅れ時間ｔ１との対応を実験的に測定しておき、この関係を表す切替遅れ時間マップをＲＯＭ５４に記憶しておく。そして、ＥＣＵ５１は、ステップＳ３３で電流値を検出すると、ＲＯＭ５４に記憶されている切替遅れ時間マップを参照し、切替遅れ時間ｔ１を算出する。
【０１６９】
次に、ＥＣＵ５１は、燃料圧が定常状態に移行する時刻を推定する（ステップＳ３５）。なお、上述したように、バルブ６７が移動を開始し、燃料圧が変化を開始した時点から、目標の燃料圧を超えるオーバーシュートを介して定常状態に移行するまでの時間は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂにほとんど影響を受けないため、予め実験的な測定により求めることが可能である。
【０１７０】
次に、ＥＣＵ５１は、ステップＳ３５において算出した時刻を燃料噴射制御に反映させる（ステップＳ３６）。例えば、ＥＣＵ５１は、ステップＳ３５において算出した時刻を経過するまでは、燃料噴射を中断するようにする。
【０１７１】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る燃料供給装置８は、ＥＣＵ５１が、切替弁６０に入力される電気的特性に応じて切替弁６０の状態が切替る時間を算出することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁６０の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替弁６０の状態が切替る時間を算出することで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。
【０１７２】
また、ＥＣＵ５１は、切替弁６０の状態が切替り始める時間を予測することができる。これにより、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。
【０１７３】
また、切替弁６０に対する切替指示が行われた後においても、切替弁６０の状態が切替るのに要求される時間を算出することが可能となる。
【０１７４】
また、燃料圧の切替えが発生した場合においても、燃料圧が切替るために要求される時間を算出することにより、ある時点における燃料圧を予測し、当該時点における予測した燃料圧に基づいて燃料噴射を実行することにより、燃料噴射量の精度を高めることができる。
【０１７５】
また、ＥＣＵ５１は、切替弁６０に供給される電流の大きさに基づいて切替弁６０の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、インジェクタ３に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。このため、低コストでありながら燃料圧切替制御の精度を高めることができる。
【０１７６】
なお、以上の説明においては、ＥＣＵ５１は、トランジスタ６９がＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行した直後の時点ｔｄにおいて検出した電流値に基づいて切替遅れ時間ｔ１を算出する場合について説明した。しかしながら、ＥＣＵ５１は、断検モニタ５９により検出される電流Ｉを常時取得するようにし、電流Ｉの大きさが、バルブ６７の移動開始に必要な大きさに達した時点を時刻Ｔ１と設定するようにしてもよい。
【０１７７】
また、以上の説明においては、ＥＣＵ５１は、切替遅れ時間マップをＲＯＭ５４に予め記憶しておく場合を例に説明した。しかしながら、ＥＣＵ５１は、時刻Ｔｄにおける電流値から時刻Ｔ１を算出する式をＲＯＭ５４に記憶しておき、ステップＳ３３において電流値を検出すると、このＲＯＭ５４に記憶した式に基づいて時刻Ｔ１を算出するようにしてもよい。
【０１７８】
また、以上の説明においては、ＥＣＵ５１が、燃料圧を低圧から高圧に切替える場合について説明した。しかしながら、ＥＣＵ５１は、上記第２の実施の形態と同様に、燃料圧を高圧から低圧に切替える場合においても、電流Ｉに基づく切替遅れ時間ｔ１の算出を行い、燃料噴射制御の噴射タイミングに反映させるようにしてもよい。
【０１７９】
この場合、第２の実施の形態と同様に、バルブ６７が移動を開始してから下死点に到達するまでのバルブ移動時間と、バルブ６７が下死点に到達し、燃料圧が高圧から低圧に移行するまでの燃料圧切替時間および燃料圧が定燃圧で定常状態に移行するまでの燃料圧変動時間とを予めＲＯＭ５４に記憶している。
【０１８０】
そして、ＥＣＵ５１は、燃料圧に対する切替要求が発生し、トランジスタ６９をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切替えた時刻Ｔ０から、バルブ６７が移動を開始する時刻Ｔ１までの切替遅れ時間ｔ１を時刻Ｔｄにおける電流Ｉの大きさに基づいて算出すると、ＲＯＭ５４に記憶されているバルブ移動時間、燃料圧切替時間および燃料圧変動時間を参照し、燃料圧が低圧に切替り定常状態になるまでの時間を算出する。
【０１８１】
そして、ＥＣＵ５１は、例えば、燃料圧が低圧になる時点よりも燃料噴射制御により燃料を噴射するタイミングが遅くなるよう燃料圧切替制御と燃料噴射制御とを協調制御する。
【０１８２】
以上のように、本発明に係る燃料供給装置は、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができるという効果を奏するものであり、燃料タンク内に貯留された燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置に有用である。
【符号の説明】
【０１８３】
１  エンジン
２  燃料タンク
３  インジェクタ
３ａ  端部
４  デリバリーパイプ
５  気筒
６  点火プラグ
８  燃料供給装置
１０  燃料圧送機構
１１  燃料ポンプユニット
１１ｐ  燃料ポンプ
１５  燃料通路
１５ａ  分岐通路
２０  プレッシャレギュレータ
２１ａ  流体導入口
２１ｂ  流体排出口
２２  調圧部材
２５  可動弁体部
３４  電力供給ユニット
３５  オルタネータ
４５  冷却水温センサ
４７  燃料温度センサ
５１  ＥＣＵ
５９  断検モニタ
６０  切替弁
６１  電磁コイル
６３  ボビン
６４  シール部
６５  シールド
６７  バルブ
６９  トランジスタ
７０  開口端部
７５  燃料管部
【図１】
2013018131.tif 000003
【図２】
2013018131.tif 000004
【図３】
2013018131.tif 000005
【図４】
2013018131.tif 000006
【図５】
2013018131.tif 000007
【図６】
2013018131.tif 000008
【図７】
2013018131.tif 000009
【図８】
2013018131.tif 000010
【図９】
2013018131.tif 000011
【図１０】
2013018131.tif 000012
【図１１】
2013018131.tif 000013
【図１２】
2013018131.tif 000014
【図１３】
2013018131.tif 000015
【図１４】
2013018131.tif 000016
【図１５】
2013018131.tif 000017
【図１６】
2013018131.tif 000018
【図１７】
2013018131.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月17日(2013.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、
少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、
内燃機関から出力される動力によって発電するオルタネータの起電力の大きさに応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、
少なくとも前記切替弁に対する電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、
前記切替制御手段は、前記オルタネータの起電力の大きさが小さい場合は大きい場合に比べて、前記可変燃料圧調整弁の状態を前記低圧供給状態から前記高圧供給状態へと切替える切替タイミングを早めることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、
少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、
内燃機関から出力される動力によって発電するオルタネータの起電力の大きさに応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、
少なくとも前記切替弁に対する電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、
前記切替制御手段は、前記オルタネータの起電力の大きさが大きい場合は小さい場合に比べて、前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態から前記低圧供給状態へと切替える切替タイミングを早めることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項３】
前記オルタネータの起電力の大きさは、前記切替弁の状態を切替える前のオルタネータの起電力の大きさであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記可変燃料圧調整弁は、前記燃料が導入される燃料導入口および該燃料が排出される燃料排出口を有するハウジングと、前記ハウジングとの間に前記燃料導入口に連通する調圧室を形成する隔壁部と前記調圧室内の燃料圧に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる開弁方向に変位する可動弁体部とを有する調圧部材と、を備え、
前記調圧室の内部に前記燃料排出口に連通するとともに前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化する排出穴を形成する第１弁座部と、前記調圧室の内部に前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化するとともに操作圧を有する燃料が導入される操作圧燃料導入穴を形成する第２弁座部とが、それぞれ前記ハウジングに設けられ、
前記調圧部材が前記開弁方向に燃料圧を受ける面積が、前記操作圧燃料導入穴内の操作圧に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る燃料供給装置は、上記目的達成のため、燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、内燃機関から出力される動力によって発電するオルタネータの起電力の大きさに応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、少なくとも前記切替弁に対する電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記オルタネータの起電力の大きさが小さい場合は大きい場合に比べて、前記可変燃料圧調整弁の状態を前記低圧供給状態から前記高圧供給状態へと切替える切替タイミングを早めることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この構成により、切替制御手段は、切替弁に入力される電気的特性、すなわちオルタネータの起電力の大きさに応じて切替弁に対する制御のタイミングを変更することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替タイミングを可変とすることで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替えられた場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、切替制御手段は、オルタネータの起電力の大きさに基づいて切替弁の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、燃料消費部に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。したがって、低コストでありながら燃料圧切替制御の精度を高めることが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、可変燃料圧調整弁の状態を低圧供給状態から高圧供給状態へと切替える場合において、切替制御手段は、切替弁の状態が遅く切替り始める場合すなわちオルタネータの起電力の大きさが小さい場合には、早く切替り始める場合すなわちオルタネータの起電力が大きい場合と比較して、切替タイミングを早めることにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明に係る燃料供給装置は、上記目的達成のため、燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、内燃機関から出力される動力によって発電するオルタネータの起電力の大きさに応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、少なくとも前記切替弁に対する電力の入力の有無を制御する切替制御手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記オルタネータの起電力の大きさが大きい場合は小さい場合に比べて、前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態から前記低圧供給状態へと切替える切替タイミングを早めることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この構成により、切替制御手段は、切替弁に入力される電気的特性、すなわちオルタネータの起電力の大きさに応じて切替弁に対する制御のタイミングを変更することができる。したがって、電気的特性に応じて切替弁の状態が切替る時間が異なる場合においても、切替タイミングを可変とすることで、燃料噴射制御に対する影響を低減することが可能になる。このため、切替え指示を行うタイミングや燃料噴射タイミングを最適化し、燃料圧が切替えられた場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制できる。また、燃料噴射制御の精度を向上し、燃費の向上を図ることが可能となる。
また、切替制御手段は、オルタネータの起電力の大きさに基づいて切替弁の状態が切替るタイミングを算出できる。したがって、燃料消費部に供給する燃料の燃料圧を直接検出する必要が無く、燃料圧を検出するためのセンサを設ける必要が無くなる。したがって、低コストでありながら燃料圧切替制御の精度を高めることが可能となる。
また、可変燃料圧調整弁の状態を高圧供給状態から低圧供給状態へと切替える場合において、切替制御手段は、切替弁の状態が遅く切替り始める場合すなわちオルタネータの起電力の大きさが大きい場合には、早く切替り始める場合すなわちオルタネータの起電力が小さい場合と比較して、切替タイミングを早めることにより、電気的特性が燃料圧制御に与える影響を抑制することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明に係る燃料供給装置において、前記オルタネータの起電力の大きさは、前記切替弁の状態を切替える前のオルタネータの起電力の大きさであることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
この場合、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが大きいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にしてからバルブ６７が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが大きいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にするタイミングを前倒しするようになっている。
【国際調査報告】
2013018131.tif 000020
2013018131.tif 000021